Rozrząd suwakowy

Bardzo specyficzna metoda rozwiązania układu rozrządu. Użytkowana we wczesnych pojazdach samochodowych i silnikach lotniczych. Ten mechanizm zupełnie nie przystaje do rozrządów zaworowych. Ostatecznie zanikł około lat `50. Wówczas ich rozwój został zarzucony na rzecz silników zaworowych.

Opis systemu

W głowicy zupełny brak zaworów (brak jakichkolwiek zaworów). Dolotem i wylotem mieszanki steruje tuleja (czytaj wydrążony walec) umieszczona wewnątrz cylindra. Na powierzchni bocznej tulei są wycięte otwory(„porty”), które pozwalają na przepływ mieszanki/spalin, do i z cylindra. W efekcie tłok porusza się bardziej wewnątrz tulei rozrządu, niż w cylindrze. Zasadniczo mechanizmy te można podzielić na dwie grupy:

1. Suwaki o ruchu obrotowym jednostajnym – prędkość obrotu jest proporcjonalna do obrotu wału, poza siłą odśrodkową suwaki tego typu nie podlegają działaniu sił bezwładności.
   
2. Suwaki wykonujące ruch niejednostajny (wahadłowy), podlegają działaniu sił bezwładności.
   

Jeśli chodzi o silniki czterosuwowe zastosowanie znajdują jedynie te opisane w pkt. 2. Jednak nawet wśród nich można znaleźć kilka rozwiązań, z których opiszę dwa podstawowe systemy:

1. Knight – Był to system wcześniejszy, oparty o dwie tuleje rozrządu (cylinder - tuleja zew. - tuleja wew. - tłok). Tuleje poruszały się ruchem posuwisto zwrotnym (podobnie jak tłok). Wał korbowy napędzał wał (również wykorbiony), do którego wykorbień były umocowane korbowody suwaków.
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
2. Burt - McCollum – Jest to system nieco prostszy oraz bardziej skuteczny. Występowała jedna tuleja rozrządu, poruszająca się ruchem wahadłowym. System ten pozwalał rozwiązać jeden z kluczowych problemów tego mechanizmu – uszczelnienie. Tuleja tuż przed suwem spalania poruszała się ku górze, a porty chowały się w głowicy za pierścieniami uszczelniającymi. Pozwoliło to na silniejsze obciążanie silnika bez obawy o szczelność.
   
   
   
   
   
   

Zalety

System ten narzucał liczne wymagania w zakresie produkcji i obsługi, jednak oferował sporo w zamian. Pośród zalet można wymienić: lepsze napełnianie świeżym ładunkiem (większa moc), cichą pracę (brak części uderzających, takich jak popychacze, zawory czy dźwignie), zwartą budowę silnika (silnik jest niższy, sterowanie i napęd rozrządu zamknięte w skrzyni korbowej), prosta konstrukcja głowicy (a zatem możliwość niemal dowolnego kształtowania komory spalania). W silnikach zaworowych (iskrowych) zawór wydechowy (w czasie suwu wydechu) wnika do komory spalania. Jest to jednocześnie element „gorący”,(podnosi temperaturę wewnątrz cylindra) co sprzyja spalaniu stukowemu. W silnikach z rozrządem suwakowym, brak tego typu elementu (mniejsze ryzyko wystąpienia spalania stukowego, czyli możliwość zastosowania wyższego stopnia sprężania, a więc wyższa sprawność).

Wady

Pośród wad (które ostatecznie przeważyły nad zaletami), można wymienić: duże powierzchnie trące (konieczność starannego olejenia, oraz wymagana duża ilość oleju), suwaki które same w sobie były ciężkie i trudne w wykonaniu (efekt – dość wysoka cena), ponadto rozruch zimnego silnika był szczególnie trudny (ze względu na duże powierzchnie trące). Naprawa i obsługa silników tego typu była żmudna i skomplikowana (kwestia wymiany suwaków). W przypadku utraty olejenia dochodzi do zatarcia (nic niezwykłego, ale rozmiar szkód w silnikach tego typu jest szczególnie porażający). Jednak prawdziwą zmorą był problem uszczelnienia - jako że gorące spaliny z komory ulatują przez nieszczelności z dużą prędkością i przekazują tamże olbrzymie ilości ciepła, powoduje to miejscowe uszkodzenie materiału. Próba zaradzenia temu problemowi poprzez zmniejszenie luzów czy mocniejszy docisk w miejscach uszczelnianych powoduje wzrost oporów ruchu, a zatem spadek sprawności.

Konkluzja

Podstawowa trudność konstrukcyjna polegała na zapewnieniu odpowiedniego uszczelnienia komory spalania. Niedogodność ta uniemożliwiała silne obciążenie silnika oraz ograniczała rozpowszechnienie tego mechanizmu. Problem ten został rozwiązany zbyt późno, gdyż okazało się, że rozrząd zaworowy nie stanowi przeszkody dla wysokich osiągów silnika. W produkcji seryjnej były już silniki DOHC, pojawiała kompensacja luzu zaworowego i inne tego typu bajery. W takiej sytuacji zalety zostały przyćmione, a wady kładły się cieniem. Ostatnim seryjnie produkowanym silnikiem tego typu był Bristol Centaurus w układzie podwójnej gwiazdy (angielski, lotniczy, wycofany w latach `50). W silniku gwiazdowym użycie tego mechanizmu pozwalała zmniejszyć średnicę i zapewnia bardziej kompaktową zabudowę.