Zawory, sprężyny i wałki rozrządu: jak dobrać do głowicy

Wałek rozrządu otwiera zawory, a sprężyny je zamykają. Jeśli któryś z tych elementów nie pasuje do pozostałych, silnik traci sprawność, a w skrajnym przypadku zawór uderza w tłok. Ten poradnik odpowiada na pytania: z czego składa się rozrząd zaworowy, czym różnią się zawory, sprężyny i wałki oraz co trzeba zmierzyć przed montażem.

Bezpieczeństwo i przepisy. Wiele części z tej kategorii jest przeznaczonych do silników sportowych lub użytku poza drogami publicznymi. Modyfikacje mogą wymagać zmian w dokumentach pojazdu lub dodatkowego badania technicznego i mogą skutkować utratą gwarancji producenta pojazdu. Przebudowa głowicy wymaga obróbki i pomiarów, a błąd kończy się zwykle uszkodzeniem silnika. Zalecamy montaż w wykwalifikowanym warsztacie. Nie podajemy tu luzów ani nacisków sprężyn: obowiązują dane producenta konkretnych części.

Jak działa rozrząd zaworowy

Krzywka wałka rozrządu naciska na zawór (bezpośrednio albo przez popychacz lub dźwignię), a sprężyna zaworowa zamyka go i dociska do gniazda. Sprężyna opiera się o głowicę, a od góry trzyma ją talerzyk zamocowany na trzonie zamkami. Trzon prowadzi prowadnica, a uszczelniacz trzonka zapobiega zasysaniu oleju do kolektora dolotowego i komory spalania.

O zachowaniu silnika decyduje kształt krzywki. Wznios określa, jak daleko zawór odsuwa się od gniazda, a większy wznios pozwala przepuścić więcej powietrza. Czas otwarcia zaworu wpływa na to, w jakim zakresie obrotów silnik pracuje dobrze: dłuższe otwarcie może zwiększać moc przy wysokich obrotach kosztem momentu przy niskich. Gdy oba zawory są chwilowo otwarte jednocześnie, mówimy o przekrywaniu zaworów; ono najbardziej wpływa na jakość biegu jałowego. Szerszy kąt rozsunięcia osi krzywek zmniejsza przekrywanie, co poprawia jałowy bieg i podciśnienie w kolektorze, ale może obniżyć moc maksymalną.

Rodzaje części

Stal nierdzewna to według producentów zaworów dobry wybór do silnika wolnossącego i umiarkowanie obrotowego oraz na zawory wydechowe, także w silnikach doładowanych, gdzie zawory ssące bywają tytanowe. Tytan szczególnie się opłaca przy dużych zaworach, ostrych krzywkach, dużym wzniosie i wysokich obrotach, ale ma gorszą odporność na zużycie, dlatego pokrywa się go azotkiem chromu. Główna droga odprowadzania ciepła z zaworu prowadzi przez trzon do prowadnicy, a przez gniazdo odprowadzanie jest mniej efektywne, więc stan prowadnicy ma realne znaczenie.

Pływanie zaworów i rola sprężyny

Przy wysokich obrotach zawór może przestać nadążać za profilem krzywki; zjawisko nazywa się pływaniem zaworów. Grozi uszkodzeniem sprężyn, uderzeniem tłoków w zawory albo zniszczeniem popychaczy i krzywek. Sztywniejsza sprężyna zmniejsza to ryzyko, ale zwiększa tarcie i zużycie. Producenci zaworów wskazują też słabe sprężyny i pływanie zaworów wśród przyczyn pękania trzonów.

Dlatego producenci wałków zalecają stosować minimalny nacisk sprężyny, który zapewnia pewne prowadzenie zaworu. Większy nacisk obciąża popychacze, dźwignie, końcówki zaworów, gniazda i wałek oraz powoduje straty tarcia. O doborze decydują wznios, obroty, przyspieszenie na krzywce, masa rozrządu i sposób użytkowania. Sprężyna jest elementem zmęczeniowym i pracuje w ogromnej liczbie cykli, więc jej jakość i wymiary mają kluczowe znaczenie.

Jak dobrać: pomiary przed zakupem i montażem

• Wysokość zabudowy to wysokość sprężyny na zaworze zamkniętym, mierzona od spodu talerzyka do gniazda sprężyny. Producenci zalecają mierzyć ją w każdym silniku, a nie zakładać: wpływają na nią talerzyki, zamki, długość zaworu, gniazda i podkładki. Podkładki pozwalają ją skorygować.
• Wysokość otwarta to wysokość zabudowy pomniejszona o maksymalny wznios zaworu.
• Zapas do bloku sprężyny. Blok to stan, gdy wszystkie zwoje się stykają i sprężyna nie da się dalej ścisnąć bez uszkodzenia. Przy największym wzniosie sprężyna musi być od tego stanu odległa o wartość zalecaną przez producenta. Zbyt mały zapas grozi uszkodzeniem, a zbyt duży drganiami sprężyny, więc trzymaj się danych producenta.
• Zgodność z wałkiem i obrotami. Sprężynę dobiera się do wzniosu wałka i obrotów, a nie odwrotnie. Producent sprężyn i wałka podaje parametry w kartach katalogowych.
• Typ silnika. Wałek do silnika doładowanego zwykle ma szerszy kąt rozsunięcia i mniejsze przekrywanie niż do wolnossącego. Kąt zależy też od rodzaju doładowania (do kompresora zwykle szerszy niż do turbo), więc zapytaj o zalecenia dla swojej konfiguracji.
• Zgodność całej konfiguracji. Producenci wałków podkreślają, że wałek dobiera się do zamierzonego użytkowania i reszty zestawu. Szerszy kąt rozsunięcia poszerza zakres mocy, ale może obniżyć moc szczytową; węższy daje większą moc szczytową, lecz charakterystyka staje się „wąska”.

Luz zawór-tłok i rozrząd

Przy zmianie wałka rozrządu pierwszą rzeczą jest luz między zaworem a tłokiem. Producenci tłoków i wałków uważają go za podstawowe zagadnienie przy montażu wałka. Zawór wydechowy nagrzewa się bardziej i rozszerza się mocniej, dlatego wymaga większego luzu niż ssący. Do pomiaru liczy się też grubość uszczelki głowicy. Mierzy się go na złożonym silniku, najlepiej wskaźnikiem zegarowym i przy słabych sprężynach, a nie „na oko”.

W silnikach kolizyjnych (interference) zawór w pełni otwartym położeniu sięga w obszar, którym porusza się tłok. Zerwanie paska lub łańcucha rozrządu kończy się wtedy zgięciem zaworów i może uszkodzić tłoki oraz cylindry. Dlatego pasek wymienia się w odstępach zalecanych przez producenta pojazdu.

Montaż i typowe błędy

• Brak pomiaru wysokości zabudowy. Wymiary z katalogu zakładają określone talerzyki i podkładki; po zmianie części zmierz ponownie.
• Niedopasowane zamki i talerzyki. Muszą mieć zgodny kąt stożka, bo od tego zależy docisk zamków.
• Zużyte prowadnice. Brak luzu trzonka w prowadnicy, a także prowadnica zużyta lub źle osiowana, to przyczyny przypalania zaworów. Obróbkę głowicy zleć warsztatowi, który zmierzy luzy.
• Sprężyna za miękka lub za twarda. Za słaba grozi pływaniem zaworów, za twarda zużyciem krzywek i gniazd.
• Pominięty luz zawór-tłok. Szczególnie przy zmianie wałka, tłoków lub grubości uszczelki.
• Zbyt późna wymiana paska. W silniku kolizyjnym zerwany pasek może oznaczać remont silnika.

Montaż zalecamy w wykwalifikowanym warsztacie. Ten poradnik nie zastępuje instrukcji producenta.

Co zmienić razem

• Uszczelka pod głowicę. Zobacz poradnik Uszczelka pod głowicę MLS.
• Szpilki i śruby głowicy. Zobacz Szpilki czy śruby głowicy.
• Doładowanie. Zobacz poradnik „Jak dobrać turbosprężarkę”.
• Dół silnika. Zobacz Dół silnika i smarowanie.

Lista kontrolna przed zakupem

• Znam silnik (model, wersja, rocznik) i wiem, czy jest kolizyjny.
• Mam dane producenta wałka: wznios, czas otwarcia, kąt rozsunięcia, zalecenia dla sprężyn.
• Sprężyny, talerzyki i zamki są dobrane do wałka i do siebie nawzajem.
• Wiem, jak zmierzyć wysokość zabudowy i zapas do bloku sprężyny.
• Zaplanowałem pomiar luzu zawór-tłok na złożonym silniku.
• Zawory, prowadnice i uszczelniacze są dobrane do konkretnej głowicy.
• Wiem, jak zmiana wpłynie na dokumenty pojazdu, badanie techniczne i gwarancję.

Zobacz kategorię Głowica i rozrząd →

FAQ

Czy tytanowe zawory są lepsze od stalowych?

Nie zawsze. Tytan jest znacznie lżejszy, więc przydaje się przy dużych zaworach i wysokich obrotach, ale gorzej znosi zużycie i wymaga powłoki. Stal nierdzewna to według producentów dobry wybór do wielu zastosowań, także na zawory wydechowe w silnikach doładowanych.

Czy mocniejsza sprężyna jest zawsze bezpieczniejsza?

Nie. Zwiększa obciążenie popychaczy, gniazd i wałka oraz tarcie. Zalecany jest nacisk możliwie najmniejszy, ale zapewniający kontrolę nad zaworem.

Co to jest blok sprężyny i jaki zapas zachować?

To stan, gdy wszystkie zwoje się stykają. Zapas przy największym wzniosie podaje producent sprężyny, a my nie podajemy wartości.

Czy zmiana wałka wymaga sprawdzenia luzu zawór-tłok?

Tak. Sprawdza się go na złożonym silniku, bo zależy od profilu wałka, tłoków i uszczelki głowicy.

Czy nowy wałek zwiększy moc silnika?

Nie obiecujemy takiego efektu. Wynik zależy od całej konfiguracji, a sprawdza go pomiar na hamowni.

Czy mogę użyć ich w silniku drogowym?

Zależy od kraju i zmian w pojeździe. Przebudowa głowicy lub rozrządu może wymagać zmian w dokumentach lub badania technicznego. Zapytaj stację kontroli pojazdów.

Powiązane kategorie: Silnik i turbo, Głowica i rozrząd, Uszczelki