Na tehnološki konferenci podjetja GMT, ki je v začetku februarja potekala v Portorožu, je predstavnik podjetja SKF Volker Voss predstavil razvoj sistemov za krmiljenje ventilov, prednosti, ki jih prinašajo novosti in tudi težave, ki jih spremljajo in kaj to zahteva od tistih, ki se poklicno ukvarjajo z vzdrževanjem motornih vozil.
Voss je pojasnil, da je razvoj sodobnih motorjev z notranjim zgorevanjem v zadnjih dveh desetletjih sicer potekal predvsem v znamenju zmanjševanja prostornine, višjih specifičnih moči in vse strožjih emisijskih zahtev. Ob tem pa je v ozadju potekala ena ključnih tehničnih evolucij, razvoj sistemov krmiljenja ventilov.
Pomembna komponenta
Sinhronizacija ročične in odmične gredi ostaja eden najpomembnejših elementov motorja z notranjim zgorevanjem, saj že minimalno odstopanje lahko povzroči resne mehanske poškodbe motornih komponent.
V sodobnih motorjih namreč praktično ni več prostora med ventili in bati, zato ob preskoku zob na zobnikih, raztezanju verige ali pretrganju jermena pride do trkov med notranjimi deli, kar povzroča poškodbe ventilov, vodil in batov. V skrajnem primeru lahko pride celo do uničenja motorja.
Za najbolj optimalno rešitev na motorjih osebnih vozil je dolga leta veljal zobati jermen. Njegove prednosti so tišje delovanje, manj vibracij, nižja masa in nižji proizvodni stroški. Elastičnost materiala omogoča mirnejši tek v primerjavi z verigo, kar se pozna pri udobju in akustiki vozila.
Slabost jermena pa je omejena življenjska doba, zato proizvajalci določajo intervale za zamenjavo, ki so odvisni od konstrukcije motorja in uporabljenih materialov. Voss pravi, da je pri zamenjavi jermena ključno, da se ne zamenja zgolj jermena, ampak celotni komplet z napenjalci, vodili in tudi vodno črpalko.
Veriga pa je bila, pravi Voss, bolj trajna in celo doživljenjska rešitev. Vsaj v teoriji je to veljalo, čeprav se je v praksi pogosto pokazalo, da tudi verige niso imune na obrabo. Raztezanje členov, obraba vodil in napenjalcev ter težave z mazalnim sistemom lahko namreč povzročijo zamik faze ali preskok ter resno okvaro motorja.
Veriga ima tudi bolj kompaktno zasnovo in je bolj odporna na temperaturo, kar je še posebej pomembno pri sodobnih, visoko obremenjenih motorjih z omejenim prostorom, pravi Voss. Slabosti verige pa so višja masa, več hrupa in višji stroški proizvodnje. Razvoj tišjih izvedb verig je sicer izboljšal akustične lastnosti motorjev, vendar so osnovne mehanske obremenitve ostale.
Vmesna pot
Trenutno najnovejše poglavje v razvoju prenosov je sistem zobatega jermena v oljni kopeli. Ta združuje tiho delovanje zobatega jermena z mazalnimi lastnostmi verižnega sistema in obljublja manj trenja ter kompaktno konstrukcijo. Teoretično gre za idealno rešitev, ki združuje prednosti obeh svetov, pravi Voss, a dodaja, da so se v praksi pokazale resne težave.
Kombinacija gume in olja, še posebej ob neustreznem vzdrževanju ali uporabi neustreznega olja, lahko namreč povzroči razpadanje materiala, iz katerega je izdelan jermen. Odpadli delci se kopičijo v olju in zamašijo filter oljne črpalke ter ogrozijo sistem za mazanje motorja. Posledice so lahko zelo resne, od zmanjšanega tlaka olja do popolne okvare motorja.
Napredek pri materialih in aditivih, dodaja Voss, sicer zmanjšuje tveganja, vendar sistem zahteva dosledno upoštevanje predpisanih intervalov zamenjave in specifikacij olja.
Krmilni sistemi ventilov so še dodatno obremenjeni kot posledica trenda zmanjševanja števila in delovnih prostornin valjev ob hkratnem povečevanju moči. Sodobni motorji z manj valji in višjimi tlaki zgorevanja ustvarjajo več torzijskih vibracij, ki se prenašajo na jermen ali verigo ter na napenjalne mehanizme.
Pomen natančnih nastavitev
Voss pravi, da je zato pravilna montaža še veliko pomembnejša kot v preteklosti. Avtomatski napenjalniki namreč niso popolnoma samodejni. Njihova naloga je kompenzacija raztezanj in vibracij, ne pa odpravljanje napačne začetne nastavitve. Če prednapetost jermena ni pravilno nastavljena, prihaja do povečanih vibracij, kar lahko vodi v mehanske poškodbe napenjalnika ali nepravilno delovanje sistema.
Sodobni motorji zato zahtevajo uporabo specialnih orodij za natančno nastavitev odmičnih gredi in v nekaterih primerih tudi visokotlačnih črpalk za gorivo. Odstopanja, ki so bila pri starejših konstrukcijah motorjev še sprejemljiva, danes povzročijo dodatne vibracije in skrajšujejo življenjsko dobo motorja.
Voss je ponudil tudi pogled v prihodnost krmiljenja motorjev. Obstaja namreč možnost, da se popolnoma opusti klasične mehanske povezave med ročično in odmično gredjo. Nekateri proizvajalci razvijajo sisteme za elektronsko ali pnevmatsko krmiljenje ventilov brez tradicionalnega jermena ali verige.
Eden najbolj znanih takšnih primerov je Koenigsegg, ki je po zaslugi takšne rešitve dosegel popolnoma variabilno odpiranje ventilov in večjo učinkovitost motorja na svojih hiperšportnikih. Tehnologija sicer obeta pomemben napredek, vendar je draga, zato ostaja omejena na najzmogljivejše in najdražje avtomobile.
Za trivaljnike je veriga boljša rešitev, če je konstrukcijsko dovolj kompaktna, drugače je podobno sr... kot jermen v olju. Težave …
Jermen v olju absolutno ne. To je res velika neumnost. Me pa nekaj drugega moti in sicer pri nekaterih znamkah …
Najbolj zanimivo pa je, da na vprašanje ali imajo strokovnjaka, ki bi znal te nastavitve narediti ni odgovora. Ne podcenjujem …