Καδένες Χρονισµού

Συγχρονίζουν την περιστροφή του στροφαλοφόρου και του άξονα εκκεντροφόρου, που φροντίζει για το άνοιγµα και το κλείσιµο των βαλβίδων του κινητήρα. Τους επιτρέπει να κινούνται στα απαιτούµενα διαστήµατα για να επιτραπεί η είσοδος της κατάλληλης ποσότητας καυσίµου µίγµατος και η έξοδος των καυσαερίων.

Ο ρόλος του συστήματος χρονισμού του κινητήρα είναι να συντονίσει την εισαγωγή του μίγματος και την εξαγωγή των καυσαερίων. Ο εκκεντροφόρος, το βασικό εξάρτημα του μηχανισμού κίνησης των βαλβίδων παίρνει κίνηση από τον στροφαλοφόρο. Επειδή ένας κύκλος λειτουργίας ενός τετράχρονου βενζινοκινητήρα περιλαμβάνει δύο περιστροφές του στροφαλοφόρου, η σχέση μετάδοσης των γραναζιών στροφαλοφόρου προς τον εκκεντροφόρο πρέπει να είναι 2:1. Δηλαδή, σε κάθε 2 περιστροφές του στροφαλοφόρου (720 μοίρες), που αντιστοιχούν σε ένα κύκλο λειτουργίας, ο εκκεντροφόρος περιστρέφεται κατά 1 περιστροφή (360 μοίρες).

Μέχρι σήμερα, έχουν χρησιμοποιηθεί διαφορετικές παραλλαγές στη μετάδοση της κίνησης στροφαλοφόρου προς εκκεντροφόρο από διαφορετικούς κατασκευαστές οχημάτων. Αυτές οι παραλλαγές είναι με:

1. Γρανάζια
2. Αλυσίδα
3. Άξονα και κωνικά γρανάζια
4. Βάκτρα (ράβδους ώθησης)
5. Ιμάντα χρονισμού

Από όλες αυτές τις παραλλαγές, η μετάδοση κίνησης με αλυσίδα καθώς και με οδοντωτό ιμάντα είναι οι πιο δημοφιλείς. Και στις δύο περιπτώσεις η αρχή της κίνησης του μηχανισμού χρονισμού παραμένει αμετάβλητη. Μόνο τα εξαρτήματα και τα υλικά που χρησιμοποιούνται προσαρμόζονται σύμφωνα με τις απαιτήσεις και τις συνθήκες χρήσης.

Ο αλυσοτροχός του εκκεντροφόρου έχει διπλάσιο αριθµό δοντιών από αυτόν του στροφαλοφόρου για να πάρει τις µισές στροφές.

Οι αλυσίδες κίνησης

Οι αλυσίδες κίνησης είναι στοιχεία μηχανών που χρησιμοποιούνται για τη μεταφορά περιστροφικής κίνησης μεταξύ δύο αξόνων, με την βοήθεια οδοντωτών τροχών – αλυσοτροχών.

Οι αλυσίδες κίνησης με ράουλα, που συνήθως χρησιμοποιούνται για τη μετάδοση της κίνησης από τον στροφαλοφόρο στον εκκεντροφόρο, αποτελούνται από εσωτερικούς κι εξωτερικους κρίκους που διαδέχονται ο ένας τον άλλο. Κάθε εσωτερικός κρίκος αποτελείται από δύο λαμάκια που στερεώνονται στα άκρα δύο σωληνωτών τριβέων. Στους τριβείς αυτούς εφαρμόζουν πείροι.

Κάθε εξωτερικός κρίκος αποτελείται από δύο λαμάκια, του ίδιου μεγέθους με τα λαμάκια του εσωτερικού κρίκου. Τα λαμάκια αυτά στερεώνονται στα άκρα δύο πείρων, που έχουν τέτοια διάμετρο, ώστε να μπορούν να γυρίζουν ελεύθερα μέσα στους σωληνωτούς τριβείς των εσωτερικών κρίκων.

Η συναρμολόγηση γίνεται με το πέρασμα των πείρων κάθε εξωτερικού κρίκου στο εσωτερικό των σωληνωτών τριβέων δύο γειτονικών κρίκων. Έτσι, μία αλυσίδα αποτελείται από μία σειρά κουζινέτων που τοποθετούνται σε τακτή απόσταση την οποία ονομάζουμε βήμα.

Οι κυριότερες διαστάσεις μιας αλυσίδας κίνησης είναι:

1. Το βήμα, δηλαδή η απόσταση ανάμεσα στα κέντρα των πείρων ενός εξωτερικού κρίκου ή των σωληνωτών τριβέων ενός εσωτερικού κρίκου. Τα πλέον χρησιμοποιούμενα βήματα αλυσίδας είναι: 6,35 mm, 7 mm, 8 mm, 9.525 mm.
2. Η εξωτερική διάμετρος του ράουλου.
3. Η απόσταση των πλακών του εσωτερικού κρίκου της αλυσίδας.

Με αυτό τον τρόπο μετάδοσης ο εκκεντροφόρος οδηγείται μέσω μιας αλυσίδας με την υποστήριξη διάφορων βοηθητικών εξαρτημάτων. Σε αυτό τον τύπο μετάδοσης χρησιμοποιούνται μονές ή πολλαπλές αλυσίδες. Η αλυσίδα, συνήθως, τεντώνεται με τη συνδρομή ενός υδραυλικού τεντωτήρα ο οποίος ελέγχεται από την πίεση του λαδιού του κινητήρα. Η αλυσίδα, επιπλέον, οδηγείται σε γλίστρες  για να μειωθεί η ταλάντωση της αλυσίδας και ο θόρυβος.

Τα παρελκόμενα

Η αλυσίδα χρονισμού συνδέει τον στροφαλοφόρο άξονα με τον εκκεντροφόρο, μέσω  αλυσοτροχών. Μεταξύ των αλυσοτροχών, η αλυσίδα χρονισμού τρέχει σε γλίστρες για να μειώσει τους κραδασμούς και τον θόρυβο. Λόγω φθοράς, η αλυσίδα χρονισμού επιμηκύνεται με την πάροδο του χρόνου. Οι τεντωτήρες της αλυσίδας εξισορροπούν αυτή την επιμήκυνση, πιέζοντας την αλυσίδα χρονισμού με τη γλίστρα. Τα περισσότερα συστήματα χρησιμοποιούν έναν υδραυλικό τεντωτήρα αλυσίδας συνδεδεμένο με το κύκλωμα λαδιού του κινητήρα, για να μειώσει τις δυναμικές περιστροφικές ταλαντώσεις των αξόνων στη μετάδοση κίνησης που επηρεάζουν την αλυσίδα χρονισμού.

Οι γλίστρες στο σύστηµα µετάδοσης της αλυσίδας εκτελούν διάφορες εργασίες. Εκτός από το κύριο καθήκον τους να τεντώνουν την αλυσίδα χρονισµού, χρησιµεύουν, επίσης, για την καθοδήγηση της αλυσίδας χρονισµού και διασφαλίζουν ότι ο θόρυβος από τη διάταξη χρονισµού µειώνεται.

Η σχετιζόμενη με τη φθορά επιμήκυνση της αλυσίδας χρονισμού εξισορροπείται από την διάταξη τάνυσης, έναν μηχανικό ή έναν υδραυλικό τεντωτήρα της αλυσίδας. Η γλίστρα είναι τοποθετημένη σε ένα σημείο, ώστε να μπορεί να περιστρέφεται και να στηρίζεται στους τεντωτήρες της αλυσίδας. Η αλυσίδα χρονισμού γλιστρά πάνω από μία επιφάνεια κατασκευασμένη από μη ενισχυμένο πλαστικό (πολυαμίδιο/PA) και, συχνά, καθοδηγείται από πλευρικές ενισχύσεις. Ορισμένοι κινητήρες έχουν επιφάνειες ελαστομερούς από καουτσούκ. Ως σώμα στήριξης για την επιφάνεια χρησιμοποιείται αλουμίνιο, χάλυβας ή ενισχυμένο πλαστικό. Το καμπύλο σχήμα της γλίστρας είναι τέτοιο, ώστε η αλυσίδα χρονισμού να καθοδηγείται καλά ακόμη και υπό μέγιστη φθορά. Η γλίστρα οδήγησης καθοδηγεί την αλυσίδα, ενώ εμποδίζει την ταλάντευσή της κατά τη λειτουργία. Η δομή της γλίστρας οδήγησης μοιάζει, ουσιαστικά, με αυτή της γλίστρας τάνυσης, αλλά στερεώνεται στη θέση της σε τουλάχιστον δύο σημεία. Οι φθαρμένες ράγες οδηγοί έχουν επίδραση στην ακρίβεια χρονισμού του κινητήρα.

Τα γρανάζια συνδέουν τους άξονες (στροφαλοφόρο και εκκεντροφόρος) με την αλυσίδα και μεταφέρουν τις παραγόμενες δυνάμεις. Το βήμα των δοντιών είναι ίδιο με την αντίστοιχη αλυσίδα. Συνδέεται με βίδα, πίεση ή κωνική σφήνωση. Πολλοί οδοντωτοί τροχοί έχουν σφηνόδρομο που βοηθά στη σωστή τοποθέτηση. Για να μειωθεί η φθορά, η αλυσίδα χρονισμού πρέπει να λιπαίνεται. Κατ’ επέκταση, ο χώρος στον οποίο λειτουργεί, πρέπει να στεγανοποιείται διαφορετικά από τον ιμάντα χρονισμού. Η αλυσίδα χρονισμού λιπαίνεται όπως απαιτείται από ένα σύστημα ψεκασμού λαδιού ή από ένα νέφος λαδιού που υπάρχει στο περίβλημα του χρονισμού.

Τα σημάδια χρονισμού

Ο πιο συνηθισμένος τρόπος για να ελέγξουμε τον χρονισμό ενός κινητήρα και να φέρουμε το έμβολο στο ΑΝΣ είναι να χρησιμοποιήσουμε τα σημάδια που από κατασκευής τοποθετούν οι κατασκευαστές κινητήρων στον σφόνδυλο ή την τροχαλία του στροφαλοφόρου. Αυτά πρέπει να αντικρύζουν κάποιο σταθερό σημάδι στον κορμό του κινητήρα.

Τα σύμβολα που συνήθως χρησιμοποιούν οι κατασκευαστές είναι τα ακόλουθα:

1. 1 – 4 UP
2. TDC – Top Dead Center
3. DC – Dead Center
4. TC – Top Center
5. PMS Point Mort Superieur

Με το έμβολο του 4ου κυλίνδρου στο ΑΝΣ σε χρόνο συμπίεσης, θα πρέπει να ευθυγραμμίζονται κάποια σημάδια που υπάρχουν στους αλυσοτροχούς του στροφαλοφόρου και του εκκεντροφόρου με αντίστοιχα σημάδια ή εγκοπές στον κορμό του κινητήρα ή και της κυλινδροκεφαλής.

Δείτε το εγχειρίδιο του κατασκευαστή για τα σημάδια χρονισμού. Υπάρχουν κατασκευαστές που χρησιμοποιούν σημάδια, όχι στο ΑΝΣ αλλά σε κάποια άλλη συγκεκριμένη γωνία.

Ενδέχεται να βρούμε στον σφόνδυλο σημάδια που ορίζουν το σημείο ανοίγματος ή κλεισίματος των βαλβίδων εισαγωγής ή εξαγωγής, όπως:

• IN – O ή I – O: Inlet Opens
• IN – C ή I – C: Inlet Closes
• EX – O ή E – O: Exhaust Opens
• EX – C ή E – C: Exhaust Closes

Σε πολλούς κινητήρες η αλυσίδα έχει δύο ή τρεις διαφορετικούς κρίκους και οι αλυσοτροχοί έχουν χτυπημένα σύμβολα στη βάση των δοντιών που ταιριάζουν με τους διαφορετικούς κρίκους.

Καδένα – ιμάντας

Μηχανικά, δεν υπάρχει διαφορά μεταξύ μιας αλυσίδας χρονισμού και ενός ιμάντα χρονισμού. Εκτελούν την ίδια ενέργεια και συνδέονται στα ίδια μέρη του κινητήρα. Η διαφορά είναι στο υλικό κατασκευής. Ο ιμάντας χρονισμού κατασκευάζεται από ελαστομερές υλικό. Η αλυσίδα χρονισμού κατασκευάζεται από μεταλλικούς κρίκους.

Σήµερα, περίπου το 40% όλων των κινητήρων χρησιµοποιούν ιµάντα χρονισµού. Αυτό δεν σηµαίνει ότι η κίνηση µε ιµάντα χρονισµού είναι καλύτερη από αυτή µε αλυσίδα χρονισµού.

Το μεγάλο πλεονέκτημα μιας μονάδας κίνησης ιμάντα χρονισμού είναι ότι είναι πολύ φθηνότερο να παραχθεί από μία μετάδοση κίνησης με αλυσίδα χρονισμού, που είναι ο πιο πιθανός λόγος για τον οποίο τόσοι πολλοί κατασκευαστές οχημάτων χρησιμοποιούν τον ιμάντα χρονισμού για τον έλεγχο των βαλβίδων στους κινητήρες τους. Για τον ιδιοκτήτη του αυτοκινήτου, η χρήση ιμάντα χρονισμού σημαίνει υψηλότερο κόστος συντήρησης, καθώς πρέπει να τον αλλάζει κάθε 60.000-150.000 χλμ. Οι τεντωτήρες του ιμάντα χρονισμού πρέπει, επίσης, να ελέγχονται. Εάν ο ιμάντας χρονισμού δεν αλλάξει στο προκαθορισμένο διάστημα, αυτό μπορεί να οδηγήσει σε σοβαρή ζημιά του κινητήρα. Εάν σπάσει ένας ιμάντας χρονισμού, το κόστος επισκευής είναι συχνά πολύ υψηλό και σε πολλές περιπτώσεις δεν αξίζει να επισκευάσετε τον κινητήρα.

Ωστόσο, ο ιμάντας χρονισμού έχει και τα πλεονεκτήματά του σε σχέση με μία αλυσίδα χρονισμού.Η κίνηση του ιμάντα χρονισμού είναι συνήθως πιο αθόρυβη. Στα σπορ αυτοκίνητα, αυτή η κίνηση εκκεντροφόρου χρησιμοποιείται συχνά επειδή η μάζα του σφονδύλου ενός ιμάντα χρονισμού είναι μικρότερη από αυτή μιας αλυσίδας χρονισμού, καθιστώντας τον κινητήρα πιο εύστροφο. Το μεγάλο πλεονέκτημα της αλυσίδας χρονισμού είναι η μεγάλη διάρκεια ζωής της. Κατά κανόνα, μία αλυσίδα χρονισμού θα διαρκέσει όσο το ίδιο το αυτοκίνητο. Όμως, οι τεντωτήρες  της αλυσίδας πρέπει να ελέγχονται σε τακτά χρονικά διαστήματα. Εάν η αλυσίδα χρονισμού σπάσει, συνήθως, πρέπει να αντικαταστήσετε τον κινητήρα, καθώς ο αριθμός των κατεστραμμένων εξαρτημάτων (βαλβίδες, κίνηση βαλβίδων και περίβλημα κινητήρα) σημαίνει ότι ίσως δεν αξίζει να επισκευαστεί. Με σπασμένο ιμάντα χρονισμού, υπάρχει πιθανότητα να χρειαστεί να αντικαταστήσετε μόνο μερικές βαλβίδες στην κυλινδροκεφαλή. Ένα άλλο μειονέκτημα της αλυσίδας χρονισμού είναι ότι η αλλαγή της είναι συνήθως πολύ πιο ακριβή από την αλλαγή ιμάντα χρονισμού.

Η ερώτηση «ποιο είναι καλύτερο;» δεν µπορεί ποτέ να απαντηθεί. Και τα δύο συστήµατα έχουν πλεονεκτήµατα και µειονεκτήµατα ενώ η εξέλιξή τους είναι συνεχής.

Οι φθορές

Οι αλυσίδες χρονισμού είναι, κυρίως, κατασκευασμένες από χάλυβα. Λόγω των υλικών από τα οποία κατασκευάζεται, το διάστημα αντικατάστασης μιας αλυσίδας χρονισμού βασίζεται στα χιλιόμετρα (χρήση) και όχι στην ηλικία. Αν και έχουν σχεδιαστεί για να αντέχουν σε όλη τη διάρκεια ζωής του κινητήρα, ανάλογα με το αυτοκίνητο η διάρκεια ζωής τους συνήθως κυμαίνεται μεταξύ 100.000 και 200.000 χλμ. Πέραν της φυσιολογικής φθοράς, μία καδένα μπορεί να σπάσει ή να φθαρεί πρόωρα από την εισχώρηση ξένων σωματιδίων στον μηχανισμό, από μπλοκάρισμα κάποιου εξαρτήματος, αλλά και από κακή τοποθέτηση, όπως υπερβολική ή χαλαρή τάνυση. Εάν σπάσει μία αλυσίδα, ο κινητήρας δεν θα μπορεί πλέον να λειτουργεί. Η αλυσίδα μπορεί να δείξει σημάδια φθοράς και ζημιάς πριν αστοχήσει εντελώς.

Μία χαλαρή αλυσίδα χρονισμού θα κροταλίζει και θα προκαλεί θόρυβο κατά τη λειτουργία. Οι κάθε είδους θόρυβοι που προέρχονται από τον κινητήρα είναι ένα σημάδι που πρέπει να σας προβληματίσει για να τον ελέγξετε. Επίσης εάν υπάρχουν ρινίσματα από μέταλλο στο λάδι, μπορεί η αλυσίδα χρονισμού να έχει φθαρεί. Τότε το μέταλλο πιθανόν να ξεφλουδίσει και να αναμιχθεί με λάδι στον κινητήρα που χρησιμοποιείται για τη λίπανση της αλυσίδας. Στα σύγχρονα αυτοκίνητα σε περίπτωση που το σύστημα διαχείρισης του κινητήρα διαπιστώσει ασυμφωνία ανάμεσα στα σήματα από τον αισθητήρα του εκκεντροφόρου και του στροφαλοφόρου θα καταγράψει στη μνήμη ΚΑΜ τον κωδικό 0010 και θα ανάψει την προειδοποιητική λυχνία του κινητήρα.

Προσοχή στα ακόλουθα προειδοποιητικά σημάδια που δείχνουν ότι η αλυσίδα χρονισμού πρόκειται να φτάσει στο τέλος της ζωής της:

1. Ο κινητήρας σβήνει
2. Τραχύ ρελαντί
3. Απώλεια ισχύος
4. Αυξημένος θόρυβος από τον κινητήρα
5. Διαρροή λαδιού κινητήρα

Η αντικατάσταση της αλυσίδας χρονισμού είναι μία σχετικά ακριβή επισκευή, αλλά πολύ φθηνότερη από την αντικατάσταση κινητήρα.

Η αντικατάσταση

Η αντικατάσταση της καδένας χρονισμού πρέπει να γίνεται σύμφωνα με τις οδηγίες του κατασκευαστή του κινητήρα. Πρέπει να δούμε ποια άλλα εξαρτήματα πρέπει να αλλαχτούν μαζί με την αλυσίδα, όπως επίσης και να τηρηθούν οι ροπές σύσφιξης σε όλες τις βίδες. Ακολουθούν κάποιες γενικές οδηγίες που πρέπει πάντα να τηρούνται όταν πραγματοποιείται αυτή η εργασία:

1. Αφού αφαιρέσετε το προστατευτικό κάλυμμα, και αποκτήσετε πρόσβαση στον μηχανισμό, πρέπει να κάνετε οπτικό έλεγχο ώστε να δείτε τη γενική κατάσταση του μηχανισμού για σημάδια φθοράς.
2. Φέρτε τον κινητήρα στην θέση όπου ελέγχουμε τον χρονισμό και ελέγξτε ότι τα σημάδια χρονισμού ταιριάζουν. Ίσως χρειαστεί να προσθέσετε δικά σας σημάδια με μία πόντα ή ένα μαρκαδόρο, που θα σας βοηθήσουν στον χρονισμό της νέα καδένας.
3. Μόλις ξεβιδώσετε τα παλαιά εξαρτήματα, πλύντε τα και ελέγξτε τα και πάλι για ίχνη μη φυσιολογικής φθοράς. Καθαρίστε, επίσης, σχολαστικά την περιοχή που θα τοποθετήσετε την καινούργια καδένα.
4. Εάν η καδένα πρόκειται να επαναχρησιμοποιηθεί, σημαδέψτε τη διεύθυνση περιστροφής, για να την τοποθετήσετε με την ίδια φορά.
5. Φροντίστε να αντικαταστήσετε με καινούργια τα ανταλλακτικά μίας χρήσης, όπως: φλάντζες, τσιμούχες, στεγανωτικούς δακτυλίους (O-ring), βίδες ΤΤΥ, ή αυτοασφαλιζόμενα παξιμάδια.
6. Κατά την τοποθέτηση της καδένας φροντίστε οι διαφορετικοί κρίκοι να συμπίπτουν με τα σημάδια των αλυσοτροχών και περιστρέψτε τον στροφαλοφόρο άξονα κατά δύο περιστροφές. Ελέγξτε ότι συμπίπτουν ξανά τα σημάδια χρονισμού.
7. Ποτέ μη γυρίσετε τον κινητήρα προς την αντίθετη κατεύθυνση από αυτή που περιστρέφεται κανονικά.

Σφίξτε, τέλος, όλες τις βίδες και τα παξιµάδια µε τη ροπή που προτείνει ο κατασκευαστής του κινητήρα.