Rozrząd: gdy sprężyny nie wystarczają

Gdy przyjrzeć się silnikom wyczynowym, można zauważyć, że śrubowe sprężyny zaworowe stosowane są tylko w silnikach nieprzekraczających ok. 15 000 obr./min. Przy bardziej wysokoobrotowych jednostkach stosowanych w Formule 1 czy motocyklowym MotoGP potrzebne są pewniejsze rozwiązania, jak sprężyny pneumatyczne czy rozrząd desmodromiczny.

Wydawałoby się, że wystarczy zrobić sprężynę o małej średnicy (np. 2 cm) z grubego drutu (np. o,5 cm). Nie wnikając w szczegóły wytrzymałości materiałów, taka sprężyna natychmiast by pękła z powodu przekroczenia dopuszczalnych naprężeń. Konieczne jest zwiększanie średnicy drutu i jednoczesne powiększanie średnicy samej sprężyny.

Ostatecznie okazuje się, że sprężyna spełniająca wymagania sportu wyczynowego byłaby zbyt duża, by umieścić ją w głowicy. Na domiar złego połowa masy sprężyny jest liczona do mas ruchomych rozrządu - razem z zaworem czy popychaczem szklankowym.

Inny problem to drgania własne sprężyny. Przy pewnych prędkościach obrotowych może ona drgać w niepożądany sposób. Czasami nawet potrafi pracować w przeciwfazie do wymuszenia od krzywki rozrządu.

Pozbyto się w ten sposób ciężkiej stalowej sprężyny. Sztywność sprężyny gazowej można zwiekszać niemal w nieskończoność, bez wzrostu jej rozmiarów. Głównym ograniczeniem jest tylko jakość uszczelnień.

Pewną niedogodnością takiego rozrządu jest konieczność napełnienia cylinderków przed uruchomieniem silnika. Obecnie sprężyny pneumatyczne stosują wszystkie zespoły F1.

Koncepcja opiera się na całkowitym usunięciu sprężyn i zastosowaniu dodatkowych dźwigienek zamykających zawory. Współpracują one z dedykowanymi krzywkami. Rozwiązanie niemal idealne, może pracować przy bardzo wysokich prędkościach obrotowych, a przy niższych nie marnuje energii na ściskanie nadmiernie sztywnych sprężyn.

Niestety łatwo zauważyć, że jest to układ skomplikowany i trudny w regulacji. Aktualnie jedynym producentem stosującym szerzej rozrząd desmodromiczny jest wytwórca motocykli Ducati. Nawet japońska konkurencja z MotoGP skierowała się ku sprężynom gazowym.

Źródło: scarbsf1.com • 8000vueltas.com