Rodzaje wałków rozrządu i popychaczy

Na przestrzeni lat, w amerykańskich V8mkach pojawiało się wiele ewolucji układów rozrządu. Nawet jeśli z naszego zewnętrznego punktu widzenia wciąż są to archaiczne OHV, to wewnątrz dużo się dzieje, dlatego warto mieć minimum wiedzy w kwestii różnic pomiędzy wałkami rozrządu i popychaczami z nimi współpracującymi.

Ze względu na rodzaj współpracy z popychaczem wyróżniamy:
>Flat tappet
>Roller

Ze względu na rodzaj popychacza wyróżniamy:
>Hydraulic
>Mechanical

Wałki do naszych amerykańskich OHV to kombinacje wspomnianych terminów na przykład: Hydraulic Flat tappet, Hydraulic roller, Mechanical flat tappet oraz Mechanical Roller.

Opiszę każdy z czterech terminów oraz jakie są ich wad i zalety.

Flat tappet

Oznacza, że wałek przewidziany jest do współpracy z prostymi popychaczami o płaskiej stopie, krzywka dosłownie trze o podstawę popychacza. Jest to najbardziej popularne rozwiązanie do ok. połowy lat 80-tych. Są stosunkowo tanie w produkcji i przystępne cenowo (nieco ponad 100 dolarów).
Ich ograniczenia to:
-wymóg bardzo specyficznej procedury docierania z tego samego powodu nie wolno zamieniać miejscami popychaczy
-wymóg dodatku ZDDP w oleju
-trudniej o agresywne profile krzywki

Procedura ich docierania polega na tym, by zaraz po odpaleniu silnika utrzymywać go w średnim zakresie obrotów (zmiennie 2500-3500 rpm), ponieważ wtedy wałek rozrządu dostaje największy rozbryzg oleju z wału korbowego. Trwa to od 15 do 30 minut, dlatego wymogiem jest wydajny układ chłodzenia lub robienie przerw, obrotomierz i czujnik ciśnienia oleju(!) są co najmniej wskazane. Na koniec wymiana oleju i filtru, dopiero potem można robić już właściwe regulacje silnika.

Roller

Oznacza, że wałek przewidziany jest do współpracy z popychaczami z łożyskowaną rolką. Minimalizuje to tarcie i straty mocy na napędzenie rozrządu. Rollery wprowadzono z grubsza w tym samym czasie co elektronicznie sterowany wtrysk paliwa.
Tego typu wałki rozrządu pozwalają na agresywniejszy/szybszy wznios krzywki a co za tym idzie, zawór jest dłużej otwarty i poprawiają się parametry silnika.

Tego typu popychacze są bardzo żywotne i często działają dłużej niż sam silnik, aczkolwiek do tego czasu łożyska igiełkowe będą już dawać oznaki zmęczenia dlatego lepiej wymienić prewencyjnie przy okazji remontu.

Nie potrzebują procedury docierania, po odpaleniu silnika można od razu jechać lub robić inne regulacje.
Można je zamieniać miejscami - nie robi im to różnicy.
Zależnie od aplikacji możliwa jest też wymiana wałka rozrządu z zachowaniem starych popychaczy.

W odróżnieniu od flat tappet popychacze rolkowe działają tylko wtedy kiedy oś rolki jest równoległa do osi wałka rozrządu, to znaczy nie mogą się obracać we własnej osi, w przeciwnym wypadku skutki byłyby katastrofalne. Popychacze te ustala się na dwa sposoby:
1) Seryjnie OEM - poprzez koszyki/ograniczniki w kształcie cyfry 8 i blaszane pająki
2) Aftermarket - pary popychaczy są ze sobą fizycznie zmostkowane na przegubach, najczęściej sprzedawane jako Retrofit do przeróbki starszych silników na współcześniejszy rozrząd.

Główne wady samych popychaczy rolkowych najbardziej dają o sobie znać w motorsporcie, przede wszystkim ich masa (bezwładność) zwłaszcza w OEM przez wymóg nieobracania się, muszą one być wyższe i bardziej skomplikowane, a to z kolei rodzi kolejne dylematy.
Druga wada to cena, która jest kilkukrotnie większa od ich prostszych odpowiedników, ponieważ są one zdecydowanie droższe w produkcji.
Wałki rozrządu przewidziane pod te popychacze również będą odczuwalnie droższe.

Hydraulic

Oznacza rozrząd bezobsługowy, w którym kasowanie luzów odbywa się z użyciem ciśnienia oleju. Hydrauliczne popychacze wewnątrz posiadają mały tłoczek wypychany ciśnieniem oleju dostarczanym z zewnątrz. działa to trochę jak amortyzator wstrząsów, ponieważ nie ma sztywnego połączenia metal-metal pomiędzy wałkiem a resztą rozrządu, zamiast tego jest metal-ciecz-metal, dlatego rozrząd taki nazywamy hydraulicznym.

Swoją drogą nie powinienem używać zwrotu "luz zaworowy" (valve lash), ponieważ w hydraulicznym rozrządzie tak na prawdę nie ma luzu, jest tylko wstępne naprężenie (Pre-load). W praktyce wygląda to tak, że podczas przykręcania dżwigienek zaworowych, laseczki delikatnie dociskają tłoczek wewnątrz popychacza na głębokość np. 0.030" i właśnie ten wymiar nazywamy wstępnym naprężeniem. Cała reszta dzieje już się sama, ciśnienie oleju utrzymuje wszystko w kupie, mamy cichy rozrząd, o którego obsługę nie musimy już się martwić.

Dlatego hydrauliczne popychacze dość prędko wyparły mechaniczne. Odbyło się to kosztem osiągów, ponieważ kradną one nieco z czasu otwarcia zaworu (Duration), aczkolwiek prędko nadrobiono te straty poprzez rozwój reszty układów.
Ich masa przyczynia się do ograniczenia obrotów silnika, na szczęście we współczesnych silnikach OHV problem ten nie jest już tak widoczny, jak dawniej. Wiele LSów rozkręca się do obrotów, które w przeszłości wymagałyby rozrządu mechanicznego.

"Pump up" to zjawisko występujące przy wysokich obrotach, ciśnienie oleju w popychaczu pokonuje sprężynę zaworową i zawory wtedy otwierają się nieco za bardzo, silnik traci moc i nie jest w stanie wyżej się kręcić. W praktyce zdarza się to bardzo rzadko i spowodowane jest częściej wadą po stronie pompy oleju aniżeli samego popychacza. Zjawisko pump up często jest mylone z pływaniem zaworów.

W ramach walki z tym efektem stworzono też performancowe Hydrauliczne popychacze (np. Rhodes), które z racji mniejszego preloadu są mniej podatne na pump up. W niektórych przypadkach może nieco pomóc, aczkolwiek rzadko się je stosuje, wciąż jest to półśrodek.

Wpływ na wartość Pre-loadu, uzyskujemy poprzez:
1) wkręcenie dźwigienek podpartych na "ball-stud" (typowe dla GM) (niestety mało idioto odporne w kwestii geometrii dźwigienek)
2) Dobór długości lasek popychaczy, podkładki pod klawiaturę, grubość uszczelki głowicy, czyli dosłownie wszystko, co zbliża/oddala oś dźwigienek od osi wałka rozrządu.

To drugie rozwiązanie jest najbardziej popularne w znacznej większości seryjnych amerykańskich V8, w praktyce mamy bardzo mały i ograniczony wpływ na pre-load, jeśli zachodzi taka potrzeba to wtedy rozwiązaniem są regulowane dźwigienki.

Mechanical

Oznacza rozrząd, w którym regulacje luzu zaworowego robi się manualnie w odstępach czasowych/przebiegu lub po naprawach, czyli rozrząd wymagający obsługi od czasu do czasu.

W takim układzie od krzywki wałka do trzonka zaworu są tylko sztywne połączenia metal-metal.
Z tego powodu duże znaczenie ma łączna rozszerzalność temperaturowa wszystkich elementów po drodze. Dlatego typową regulację przeprowadza się "na gorąco", chyba że serwisówka wskazuje inaczej.

Nawet najlepiej wyregulowane luzy zaworowe nie zredukują głośniejszej pracy tego typu rozrządu, zwłaszcza jeśli chodzi o różnice między zimnym i nagrzanym silnikiem.

Mechanical jest najlżejszym ze wszystkich dostępnych rozwiązań bez wad wcześniej wspomnianej hydrauliki. Mechaniczne popychacze są niezbędne, kiedy budujemy silnik kręcący się do 8 tys obrotów, co wcale nie jest aż tak rzadko spotykane w amerykańskich silnikach.

Rozwiązanie to seryjnie występowało sporadycznie i w dość szczególnych silnikach. Obecnie mechaniczne liftersy to tylko aftermarket.

teoretycznie można przerobić hydrauliczne popychacze na mechaniczne poprzez zblokowanie ich wnętrzości, aczkolwiek mija się to z celem, ponieważ nie będą przez to lżejsze.

O ile w hydraulice, regulowane dźwigienki "mogą, ale nie muszą" być zastosowane, to w Mechanical regulowane dźwigienki są po prostu wymogiem.

Bądź na bieżąco z nowymi artykułami i zapisz się do newslettera

Wspieraj również na:

lub małe piwo :)