Downsizing, dieselgate, samochody hybrydowe… Czy dwumasowe koła zamachowe, niemal obowiązkowe w samochodach z silnikami, znikną z samochodów (a w efekcie z warsztatów)? A może czas poświęcony na opracowanie DKZ nie poszedł na marne i technologia ta znajdzie się nie tylko w dieslach? Opowiada o tym Grzegorz Fedorowicz, ekspert ZF Friedrichshafen.

Michał Kuciński: Popularyzacja automatycznych skrzyń biegów, samochodów hybrydowych i nadchodząca elektryczna rewolucja wskazują, że za jakiś czas pożegnamy się z dwumasowymi kołami zamachowymi. Czy ta technologia wkrótce zniknie z samochodów?

Grzegorz Fedorowicz, ZF Friedrichshafen: Samochody z dwumasowymi kołami zamachowymi przeżywają obecnie apogeum swojej popularności w Polsce, ale na Zachodzie już widać spadek zainteresowania dieslami, w których przede wszystkim stosowane są DKZ. Rozwiązaniem zbliżonym do dwumasowych kół zamachowych są tłumiki drgań skrętnych w przekładniach hydrokinetycznych. Oczywiście są one inaczej zestrojone, ze względu na płyn ATF, który też ma właściwości tłumiące. Podobne rozwiązania spotkamy w układach ze sprzęgłem wielopłytkowym, czy automatycznych przekładniach dwusprzęgłowych.

Dwumasowe koła zamachowe stosowane są też w autach z napędem hybrydowym w układzie równoległym. Także tutaj ich głównym zadaniem jest tłumienie drgań: pozwalają zestroić jednostkę napędową z układem przeniesienia napędu tak, by nie tylko jeszcze dokładniej odfiltrować drgania przenoszone na układ przeniesienia napędu, ale również uzyskiwać niższe prędkości obrotowe poza zakresem rezonansu drgań własnych, występującego w przedziale prędkości użytkowej w pojeździe, szczególnie na wysokich biegach. Z tego samego względu DKZ już 16 lat temu pojawiły się w autobusach, a dzisiaj również coraz częściej stosowne są
w niektórych silnikach pojazdów komercyjnych, jak np.: ciągniki siodłowe. Możemy więc założyć, że dopóki będą produkowane silniki Diesla, dopóty będą występowały dwumasowe koła zamachowe. W autach hybrydowych również są stosowane, lecz hybrydy to tylko przystanek w drodze do samochodów w pełni elektrycznych.

A czy możemy spodziewać się, że w niektórych silnikach z czasem zrezygnuje się z dwumasowych kół zamachowych?

W autach hybrydowych, w związku z tym, że silnik spalinowy współpracuje tam z jednostką elektryczną, możliwe jest obniżenie poziomu drgań masą bezwładności silnika elektrycznego.

W autach spalinowych – w dużych silnikach DKZ nie powinno ono zniknąć, a w budżetowych, mniejszych producenci niekiedy decydują się na rezygnację z DKZ w celu obniżenia kosztów produkcji. Redukcja drgań jest tam realizowana między innymi przy pomocy coraz bardziej zaawansowanego układu wtryskowego.

Trzeba też pamiętać, że dwumasowe koła zamachowe nie występują we wszystkich samochodach w Europie. Na innych kontynentach, jak choćby w Ameryce Północnej dwumasowe koła zamachowe to rzadkość: przede wszystkim ze względu na małą popularność diesli na tym rynku, ale także przez to, że od dawna dominują tam przekładnie automatyczne.

Popularność diesli w Europie spada. Z jednej strony to efekt coraz większych możliwości jednostek spalinowych zasilanych benzyną, przez co diesel nie daje już tak drastycznych korzyści, a nadal jest droższy w zakupie i eksploatacji, co coraz częściej zauważają kierowcy, wybierając auta benzynowe. Swoją drogą, czasami wybierają samochód benzynowy z obaw przed turbosprężarką i kołem dwumasowym, nie zdając sobie sprawy, że oba te rozwiązania są stosowane także w pojazdach z silnikiem z zapłonem iskrowym i to już od końca lat 80. XX wieku. Również tutaj nie tylko zwiększają one komfort, ale także pozwalają na zmniejszenie zużycia paliwa. Jednak przyspieszenia kątowe wynikające z charakterystyki pracy benzynowego silnika spalinowego, znacznie mniej obciążają koła zamachowe i przez to wytrzymują one o wiele dłuższe przebiegi, więc kierowcy często nie zdają sobie sprawy z ich obecności.

A jak wykorzystano rozwiązania znane z dwumasowych kół zamachowych w przekładniach automatycznych?

Nowoczesne skrzynie biegów zakładają możliwie częstą pracę z aktywnym lock-upem, by zredukować zużycie paliwa (oczywiście po osiągnięciu przez przekładnię wymaganych parametrów, jak np. temperatura). Jednak nie tłumiłyby one wtedy wystarczająco drgań skrętnych, dlatego wykorzystują tłumik w konwerterze, działający na podobnej zasadzie, co dwumasowe koło zamachowe. Są dwa rodzaje tłumików – jedne są związane z turbiną (turbinowe tłumiki drgań skrętnych), inne z pompą, czy dwurzędowymi podwójnymi układami tłumienia.

Jaka jest średnia trwałość dwumasowego koła zamachowego? Co na nią wpływa?

Dwumasowe koło zamachowe to część eksploatacyjna. Przy układach z dużymi przyspieszeniami kątowymi charakteryzujące dzisiejsze silniki wysokoprężne powinny wytrzymać co najmniej 200 000 km. Wiele ale tutaj zależy od użytkownika i stanu technicznego pojazdu. Wystarczy uszkodzony układ wtryskowy, by DKZ uszkodziło się po kilku tysiącach kilometrów. Awarie powodują też niesprawne układy rozruchowe czy nie odpowiedni chiptuning w silniku.

Starsze układy EDC mają korekcję dawek do pewnej prędkości obrotowej silnika. W momencie, w którym „kończy się” korekcja, wszystko zależy od układu wtryskowego. Jako przykład tutaj podaję bardzo popularne na rynku układy z pompowtryskiwaczami w silnikach 1.9 i 2.0. Jeżeli różnice przekraczają 1 mg/skok silnik może chodzić równo w zakresie pracy układu korekcji dawek.

W sytuacji gdy korekcja przestaje „działać”, koło zamachowe ulega znacznemu obciążeniu. Kierowca może nie zdawać sobie z tego sprawy i jeździć z taką usterką, a w takiej sytuacji dochodzi do przedwczesnego uszkodzenia DKZ w wyniku jego ponadnormatywnego ciągłego obciążania.

Ważne są też obroty rozrusznika. Jeśli są za niskie i osiągają zakres rezonansu drgań własnych dla koła zamachowego, pojawia się hałas. Gdy obroty spadają poniżej wartości 300 obr./min, niebezpiecznie zbliżają się do wartości rezonansowej, co obniża trwałość DKZ i może powodować hałasy przy rozruchu. Na obroty, oprócz samego rozrusznika, wpływają też przewody i końcówki elektryczne, akumulator. Dlatego ważne jest kontrolowanie obrotów rozrusznika i ewentualne rozwiązanie tego problemu.