Wolne koło pasowe alternatora - działanie i diagnostyka

Największe problemy, jakie napotykają konstruktorzy, dotyczą oczywiście silników wysokoprężnych, które są wciąż modyfikowane w celu spełnienia rygorystycznych norm Euro 4, 5 oraz 6. Zwłaszcza ostatnia z nich jest bardzo kłopotliwa. Wzrost sił, które oddziałują na wał korbowy, przekłada się między innymi na nierównomierną prędkość obrotową koła pasowego na wale.

To z kolei przyczynia się do powstawania wibracji oraz drgań skrętnych, które powodują nadmierne zużycie łożysk oraz paska pomocniczego. Objawem takiej sytuacji może być hałas generowany przez wspomniany pasek, co w skrajnych przypadkach może prowadzić nawet do uszkodzenia wału korbowego.

Aby poradzić sobie z wysokim momentem obrotowym w silnikach wysokoprężnych, konstruktorzy stosują między innymi dwumasowe koła zamachowe, które są zmorą dla użytkowników. Tłumik drgań skrętnych został zastosowany także w kołach pasowych, które można spotkać pod nazwą TVD. Pomiędzy dwoma częściami metalowymi znajduje się po prostu gumowy łącznik, który pełni rolę tłumika.

Oprócz dwumasowego koła zamachowego oraz koła pasowego tłumienie drgań skrętnych odbywa się także na kole pasowym alternatora. Jego użycie w tym miejscu podyktowane jest między innymi użyciem coraz mocniejszych alternatorów, które powodują bardziej dotkliwe wahania prędkości, wstrząsy oraz wibracje.

Do ich wytłumienia na alternatorze stosuje się dwa różne systemy. Pierwszym z nich jest sprzęgło jednokierunkowe OWC (z ang. One Way Clutch). Drugi wykorzystuje sprzęgiełko alternatora OAD (z ang. Overruning Alternator Decoupler).

Sprzęgło jednokierunkowe OWC może obracać się swobodnie w jednym kierunku, natomiast blokuje się w kierunku odwrotnym. Jeśli więc prędkość obrotowa rozpędzonego alternatora jest większa niż prędkość paska, która podyktowana jest prędkością wału korbowego, to napęd na oś urządzenia elektrycznego jest rozłączany.

Obraca się ona swobodnie, alternator nie jest niepotrzebnie wyhamowywany, a praca paska jest bardziej stabilna. Jeśli prędkość wału korbowego ponownie zaczyna rosnąć, napęd jest włączany.

Różnica w sprzęgle OAD polega na tym, że zezwala ono na niewielki kąt obrotu w kierunku przeciwnym. Jest to bardzo korzystne przede wszystkim podczas spadków prędkości obrotowej silnika, np. przy jego wyłączaniu lub zmianie biegów. Niewielkie ruchy w przeciwnym kierunku służą również absorpcji niestałej prędkości paska. W przypadku szeroko stosowanych kół firmy Gates łatwo można odróżnić OWC od OAD.

Pierwsze mają zwykle kolor stali wolnej od rdzy. Koła OAD są najczęściej w kolorze czarnym i można je spotkać w dwóch wersjach – suchej oraz mokrej. Wersja sucha jest starszym rozwiązaniem i poznamy ją po plastikowej osłonie chroniącej przed zanieczyszczeniami. Mokre koła OAD posiadają zazwyczaj stalowe gumowane osłony.

Należy pamiętać, że kół OAD oraz OWC nie można stosować zamiennie. Nie należy nigdy montować koła z systemem OAD, jeśli docelowo było zastosowane koło OWC, i na odwrót. Będzie to prowadzić do przedwczesnego zużycia tych elementów oraz napinaczy, które mogą nawet pękać.

Przy każdej wymianie paska wieloklinowego oraz alternatora producent zaleca wymianę także koła pasowego na alternatorze. Podejrzewając uszkodzenie alternatora, np. poprzez spadek jego mocy lub wyświetlany błąd na desce rozdzielczej, trzeba najpierw wziąć pod uwagę zużycie koła pasowego.

Diagnostykę koła pasowego można spróbować przeprowadzić samodzielnie zarówno "na samochodzie", jak i poza nim. Jeśli mamy zamontowane uszkodzone koło pasowe, powinniśmy na biegu jałowym wypatrywać nietypowych ruchów napinacza.

Kolejnym sposobem jest wyłączenie silnika podczas pracy na wysokich obrotach. Nie jest to może najzdrowsze dla jednostki, ale jeśli usłyszymy nietypowe dźwięki dobiegające z alternatora, może to świadczyć o zużyciu łożysk w kole pasowym.

Mając zdemontowane koło pasowe alternatora również, można przeprowadzić jego diagnozę. W przypadku koła z systemem OWC da się je sprawdzić ręcznie bez żadnych dodatkowych narzędzi. Jedną ręką chwytamy za zewnętrzny pierścień, a drugą ręką za wewnętrzny. Powinna być możliwość obrotu tylko w jedną stronę. Do przetestowania koła z systemem OAD potrzebne jest np. imadło oraz odpowiedni klucz.

Wewnętrzna sprężyna OAD jest bardzo mocna i dlatego nie bylibyśmy w stanie zdiagnozować koła jedynie przy pomocy dłoni. Przed zamocowaniem koła w imadle, należy owinąć je starym paskiem. W przeciwnym razie można je uszkodzić. Po dociśnięciu koła z paskiem w imadle należy delikatnie i płynnie obracać wałem OAD. W kierunku najazdu powinien obracać się swobodnie, natomiast w kierunku pracy powinno być wyczuwalne niewielkie uczucie sprężystości.

Jeśli wał będzie obracał się w obie strony swobodnie lub ślizgał w kierunku jazdy pod obciążeniem, najprawdopodobniej uszkodzone zostało sprzęgło. Na skutek tego alternator nie będzie ładował. Generowane ciepło doprowadzi do uszkodzeń oraz przebarwień. Jeśli wał nie obraca się w żadną ze stron, uszkodzeniu mogła ulec sprężyna lub tuleja. Przyczyną w takim przypadku mogą być duże drgania skrętne, np. w wyniku niepracującego jednego z cylindrów.

Wymianę koła pasowego w alternatorze zaleca się co ok. 100-120 tys. kilometrów. W praktyce powinno się je wymieniać za każdym razem kiedy zmieniamy pasek, który z różnych powodów może być czasem wymieniany częściej, np. podczas naprawy układu rozrządu.