Dlaczego koło dwumasowe nie jest wieczne?

Mimo iż zwolennicy teorii spiskowej twierdzą, że dwumasowe koła zamachowe wprowadzono jedynie po to, by narazić właścicieli na dodatkowe wydatki, to prawda jest zupełnie inna. Koło dwumasowe, które jeszcze w latach 90-tych wydawało się ekstrawaganckim i zbyt skomplikowanym rozwiązaniem, nie bez przyczyny jest dziś montowane w 70% nowych samochodów, jakie sprzedaje się w Europie. Rozpowszechnienie tego wynalazku było naturalną konsekwencją dwóch trendów: coraz bardziej wyśrubowanych norm emisji spalin i wyżyłowanych osiągów. Choć pozornie wydają się to czynniki bez znaczenia, to w rzeczywistości jest zupełnie inaczej.

Po pierwsze ekologia

Trend do zmniejszania zużycia paliwa oraz obniżania emisji dwutlenku węgla zaowocował obniżaniem prędkości obrotowych silników. Zmniejszono nie tylko obroty maksymalne (zauważalne jest to szczególnie w silnikach turbo), ale przede wszystkim prędkości obrotowe biegu jałowego większości silników. Niższe obroty to bowiem mniejsze spalanie. Niestety, obroty niebezpiecznie zbliżyły się do tzw. prędkości rezonansowej, przy której następuje samoistne wzbudzanie silnych drgań w silniku. To problem nie tylko kultury pracy, ale także trwałości. Takie niekontrolowane drgania mogą w perspektywie czasu uszkodzić panewki, a nawet doprowadzić do pęknięcia wału korbowego. Środkiem zaradczym okazało się właśnie dwumasowe koło zamachowe, które w pewnym określonym zakresie obrotów potrafi dość skutecznie wytłumiać wibracje. Dzięki temu bieg jałowy ustalony na poziomie 700 obr./min okazuje się równie mało szkodliwy dla silnika jak kiedyś prędkość 900 obr./min. W głównej mierze to właśnie zasługa obecności "dwumasu".

Podwyższone osiągi

Jeżeli w procesie spalania w cylindrach wyzwala się więcej energii, to każdy suw pracy tłoka obfituje w gwałtowniejsze przyspieszenia. Tak jest szczególnie w silnikach turbodoładowanych, gdzie energia wyzwalana w suwie pracy potrafi być nawet o 100% wyższa niż w silniku wolnossącym. Zwiększone drgania wpływają na kondycję silnika, ale atakują również sprzęgło, skrzynię biegów i przeguby. Jeżeli elementy te mają osiągać założoną trwałość, to konieczne staje się neutralizowanie wibracji właśnie za pomocą koła dwumasowego.

Przy każdym gwałtownym przyspieszeniu nadmiar energii gromadzony jest w sprężynach, by powrócić na wał w chwili, gdy jego prędkość kątowa maleje. Proces ten zachodzi z częstotliwością kilkudziesięciu razy na sekundę i w efekcie za tarczą sprzęgła falowanie obrotów ma znacznie mniejszą wartość.

Co ciekawe, sama obecność koła dwumasowego podnosi osiągi silnika. Wyrównując niepożądane tętnienia, podnosi moment obrotowy o 5% w silnikach benzynowych i aż o 10% w wysokoprężnych.

Trwałość limitowana

W tak zwanym łańcuchu kinematycznym, a więc na drodze przekazywania energii z zasady tworzy się słabsze ogniwa. I nie chodzi tu o celowe generowanie dodatkowych kosztów, lecz o coś zupełnie przeciwnego: ochronę droższych podzespołów.

Zgodnie z tą zasadą klocki hamulcowe są mniej twarde niż tarcze, ponieważ ich wymiana jest tańsza. Z kolei przeguby napędowe są mniej wytrzymałe niż przekładnia główna, ponieważ łatwiej wymienić przeguby niż całą skrzynię.

W układzie napędowym dwumasowe koło zamachowe o określonej wytrzymałości ma za zadanie ochronić skrzynię biegów oraz karoserię przed nadmiernymi obciążeniami. Z założenia ma to być więc element, który się stopniowo zużywa i przy okazji wymiany sprzęgła również zostanie zastąpiony nowym.

Problem pojawia się w takich przypadkach, gdzie wytrzymałość koła dwumasowego nie dorównuje trwałości sprzęgła i kończy się np. przy 100 tys. km lub wcześniej. Takie sytuacje mogą mieć miejsce, gdy konstrukcja mechaniczna jest nieszczęśliwie dobrana lub gdy kierowca ma niewłaściwą technikę jazdy.

Wpływ kierowcy

Wbrew powszechnemu mniemaniu, technika jazdy ma zasadniczy wpływ na trwałość koła dwumasowego. Wielu kierowców nieświadomie przyczynia się do ograniczenia resursu koła nawet o 50%.

Pierwszym wrogiem koła dwumasowego jest notoryczna jazda na niskich obrotach (poniżej 1500). To zakres, w którym sprężyny i tłumiki wewnętrzne koła wykonują największą pracę. Nie pozostaje to bez wpływu na ich zużycie. Niestety, czasami trzeba wybierać: albo ekojazda, albo ochrona koła.

Kolejny problem związany jest z niewłaściwym operowaniem pedałem sprzęgła. Raptowne puszczanie pedału w końcowej fazie powoduje gwałtowne maksymalne ściśnięcie sprężyn i uderzenie obu mas koła o siebie. Problem ten nie dotyczy wyłącznie ruszania na pierwszym biegu, ale pojawia się również przy zmianie z jedynki na dwójkę. Delikatność warto zachować również przy redukcjach biegów: każde gwałtowniejsze puszczenie pedału sprzęgła jest dla koła dwumasowego gwałtownym przeciążeniem.

Wielu kierowców nieświadomie trzyma nogę na pedale sprzęgła podczas jazdy. Poza zużyciem łożyska wyciskowego oraz wysprzęgnika może to powodować poślizg sprzęgła, czemu towarzyszy gwałtowny wzrost temperatury koła dwumasowego. W efekcie smar stosowany wewnątrz zmienia swą konsystencję na płynną i wydostaje się na zewnątrz. Szybko doprowadza to do zatarcia łożysk koła dwumasowego i zużycia sprężyn.

Spory wpływ na skrócenie trwałości mają też zaniedbania stanu technicznego silnika. Szczególnie znaczenie ma to w nowoczesnych dieslach z tryskiem typu common rail. Jazda na zużytych wtryskiwaczach powoduje powstawanie dużej nierównomierności pomiędzy cylindrami. W efekcie na naturalne drgania pracy nakłada się oscylacja związana ze słabszą pracą niektórych cylindrów. Sachs, jeden z czołowych producentów dwumasowych kół zamachowych, określił graniczna korekcję dawek wtryskiwaczy na 1 mg/skok (do sprawdzenia testerem diagnostycznym). Jeżeli różnice pomiędzy wtryskiwaczami są większe, to zużycie koła dwumasowego jest przyspieszone.

Ostatni poważny czynnik mający ujemny wpływ na trwałość to chiptuning silników, popularny szczególnie wśród właścicieli diesli. Podniesienie momentu obrotowego ponad fabryczną wartość wiąże się z przeciążaniem sprężyn i tłumików wewnętrznych "dwumasu".

Właściwa diagnoza

W razie podejrzeń co do zużycia koła dwumasowego konieczna jest wnikliwa diagnoza. Podobny efekt mogą wywoływać inne usterki i przed decyzją o kosztownej naprawie warto byłoby je wykluczyć. Na usterkę koła dwumasowego wskazują hałasy na biegu jałowym, które zwykle zmieniają się po naciśnięciu sprzęgła. Może to być jednak efekt usterki sprzęgła.

Przy dodawaniu i ujmowaniu gazu pojawiać się mogą wyraźne stuki. Jednak ich źródłem równie dobrze mogą być uszkodzone poduszki pod silnikiem. Kolejne z typowych dla niektórych modeli objawów to piski przy redukowaniu biegów. W końcowej fazie zużycia pojawiają się stuki i telepanie przy ruszaniu.

Raczej wymiana

Producenci nie przewidują naprawy kół dwumasowych, choć z technicznego punktu widzenia jest to podzespół niezbyt skomplikowany i przy odrobinie wprawy da się go rozmontować. Zakłady zajmujące się regeneracją wymieniają łożyska, szlifują powierzchnie cierne koła i montują nowe sprężyny. Klienci montują takie koła i jeżdżą, jednak trzeba sobie zdawać sprawę z tego, że przywrócenie kołu pierwotnych własności poza wytwórnią nie jest możliwe.

Nie są dostępne ani sprężyny o identycznej charakterystyce, ani oryginalne tłumiki drgań. Dlatego w zasadzie zużyte koło dwumasowe należałoby wymienić na nowe. Tylko wtedy ma się pewność, że jego charakterystyka będzie trafiała w częstotliwość drgań danego modelu.

Wymiana koła dwumasowego wymaga demontażu skrzyni biegów. To operacja zajmująca kilka godzin. W wielu przypadkach dopiero po wyjęciu skrzyni i uzyskaniu dostępu do koła udaje się stuprocentowo potwierdzić jego awarię (mierząc luzy).

W nowszych modelach do właściwego montażu konieczny jest specjalistyczny przyrząd zapewniający właściwe napięcie sprzęgła podczas montażu. Przeciętny koszt takiej operacji to zwykle od 350 do 700 zł, w zależności od tego, jak trudny jest dostęp. Dodając do tego uśrednioną cenę koła na poziomie 1700 zł wychodzi całkiem pokaźna suma. Dlatego warto brać od rozwagę zasady właściwej eksploatacji auta. W odróżnieniu od rozrządu, nasz wpływ na trwałość koła dwumasowego jest całkiem spory.

Pierwsze dwumasowe koło zamachowe pojawiło się w samochodach w 1985 roku i zostało wyprodukowane przez firmę LUK. Obecnie rozwiązanie to jest montowane w 70% nowych aut na rynku europejskim. Stosowane jest zarówno w silnikach wysokoprężnych, jak i benzynowych. Głowni producenci to LUK, ZF oraz Valeo.

1. Ekologia. Koło dwumasowe pozwala obniżyć obroty biegu jałowego w silniku czterocylindrowym nawet do 700 obr./min bez szkodliwego wpływu na trwałość układu korbowo-tłokowego. Niskie obroty biegu jałowego obniżają emisję spalin i zmniejszają zużycie paliwa.

2. Łatwy rozruch. W dieslach umożliwia delikatniejszy rozruch i gaszenie silnika bez charakterystycznego "telepania" zespołem napędowym. Przedłuża to życie poduszek mocujących zespół napędowy.

3. Osiągi. Koło dwumasowe umożliwia podnoszenie momentu obrotowego (szczególnie diesle) bez konieczności wzmacniania układu korbowego. Samo z siebie podnosi moment o 5-10%.

4. Trwałość. Obecność koła dwumasowego zwiększa trwałość synchronizatorów skrzyni biegów oraz przegubów napędowych w wyniku ograniczenia przenoszonych na nie szkodliwych wibracji.

5. Komfort. Rozwiązanie zmniejsza drgania, szczególnie w najbardziej newralgicznym zakresie zakresie do 1500 obr./min, w którym wibracje silnika są najwyższe. Poprawia to komfort jazdy. Znikają też hałasy skrzyni biegów na postoju.

6. Mniejszy hałas. Koło kompensuje gorsze własności tłumiące stopów lekkich, z których coraz częściej wykonuje się bloki silnika (zamiast z żeliwa).

Dwumasowe koło zamachowe zastępuje tradycyjne, sztywne (jednoczęściowe) koło zamachowe i umieszczone jest przy silniku, na wyjściu napędu w stronę skrzyni biegów.

Do koła dwumasowego przykręcone jest sprzęgło, a całość jest zakryta kołnierzem skrzyni biegów, którym skrzynia jest mocowana do silnika. Zdarza się, że jedne wersje silnikowe pewnych modeli mają dwumasowe koło zamachowe, a inne są go pozbawione (np. Renault Clio 1.5 dCi 65 KM i Clio 1.5 dCi 100 KM). Wtedy całkowitą pewność daje tylko informacja z ASO, dostępna po podaniu numeru VIN.

Zadaniem koła jest tłumienie wibracji (nierównomierności prędkości obrotowej) powstających podczas pracy silnika. Wibracje te są tym silniejsze, im silnik ma mniej cylindrów. Z powodu wyższej kompresji i wyższego momentu obrotowego silniejsze wibracje generują silniki wysokoprężne niż benzynowe.

Koło dwumasowe składa się z dwóch części o ściśle określonych masach, połączonych sprężynami. Obie mogą obracać się względem siebie o kąt około kilkudziesięciu stopni. W momencie, gdy wał korbowy gwałtownie przyspiesza, energia gromadzona jest w sprężynach, a gdy zwalnia, jest oddawana z powrotem. To zmniejsza oscylacje obrotów.

Wibracje obrotów bez koła dwumasowego

Wibracje po wytłumieniu przez "dwumas"

Czytaj dalej na następnej stronie: Dlaczego koło dwumasowe nie jest wieczne? Cz. III

Oto modele, które w opinii mechaników wykazują się niską trwałością koła dwumasowego. Tu awarii można się spodziewać nawet przy 70-120 tys. km przebiegu, podczas gdy w innych autach jest to 150-200 tys. km.

Ford Focus I/II 1.8 TDCi

Ford Mondeo III 2.0 TDCi

Mazda 6 2.0 CD

Kia Carnival 2.9 CRDi

Nissan X-Trail 2.2 Di

Opel Vectra C 2.0/2.2 DTI

Renault Laguna II 1.9 dCi 130

Subaru Legacy 2.0D

Toyota Avensis II 2.0 D4D 116

Czytaj dalej na następnej stronie: Dlaczego koło dwumasowe nie jest wieczne? Cz. IV

Przeciętnie po 130-200 tys. km przebiegu mogą się pojawić objawy zużycia dwumasowego koła zamachowego. Głównie są to efekty dźwiękowe oraz wyczuwalne wibracje. Oto typowe symptomy zużycia koła dwumasowego:

• Klekotanie i terkotanie na biegu jałowym, zmieniające się zwykle po wciśnięciu pedału sprzęgła,
• Piski słyszalne przy redukowaniu biegów,
• Stuki przy ruchach pedałem gazu na niskich obrotach,
• Głośne telepanie przy gaszeniu silnika.

To możesz zweryfikować sam

• Jadąc na piątym biegu zejdź do 1000 obr./min i maksymalnie wciśnij pedał gazu. Silnik ze sprawnym kołem będzie płynnie przyspieszał. Przy zepsutym kole pojawić się mogą wibracje, telepania i szarpnięcia.
• Jadąc na 3. biegu, na obrotach około 3000, wymuś szarpnięcie na sprzęgle kilkakrotnie gwałtownie kopiąc w pedał gazu. Jeżeli pojawią się hałasy i wibracje, to może to być objaw uszkodzenia koła dwumasowego.

To sprawdzi mechanik

• Po zdemontowaniu skrzyni biegów oraz odkręceniu sprzęgła mechanik oceni stan wizualny koła i stwierdzi, czy nie ma śladów wycieku smaru w wyniku przegrzania.
• Obracając kołem sprawdzi, czy nie słychać trzasków będących objawem uszkodzenia wewnętrznego ułożyskowania.
• Po zamocowaniu czujnika pomierzone zostanie tzw. bicie, a także zmierzony zostanie luz obwodowy. Jeżeli przekroczą one graniczną wartość, to koło jest do wymiany.

1. Delikatnie operuj sprzęgłem przy ruszaniu i zmianie na drugi bieg. Szczególnie w końcowej fazie ruchu pedału nie puszczaj go zbyt gwałtownie. Unikniesz gwałtownego uderzania obu mas koła o siebie.

2. Nie ruszaj z drugiego biegu - jest ono znacznym przeciążeniem nie tylko dla sprzęgła, ale i koła dwumasowego, którego sprężyny są wtedy ściskane do końca. Warto o tym pamiętać szczególnie poruszając się w korkach.

3. Unikaj poślizgu sprzęgła. Chodzi tu zarówno o zbyt długie trzymanie sprzęgła przy ruszaniu, jak i jazdę z nogą opartą na pedale sprzęgła. Poślizg sprzęgła powoduje przegrzewanie "dwumasu" i wypływanie smaru.

4. Nie jeźdź na zbyt niskich obrotach. Poniżej 1500 obr./min koło dwumasowe wykonuje najwięcej pracy. Jeżeli długotrwale jeździmy na niskich obrotach, szczególnie z mocno wciśniętym pedałem gazu, przyspieszamy zużycie.

5. Diagnozuj stan wtryskiwaczy. Nierówne zużycie wtryskiwaczy diesli common rail (tzw. korekcje dawek powyżej 1 mg/skok) powodują nierówną pracę i zużywanie "dwumasu". Kontrolujmy wtrysk diagnoskopem.

Czytaj dalej na następnej stronie: Dlaczego koło dwumasowe nie jest wieczne? Cz. V

Wymiana koła na nowe

Zużyte koło dwumasowe z zasady powinno się wymieniać na nowe, gdyż producenci nie przewidują jego naprawy. Operacja wymaga demontażu skrzyni biegów. Koła dwumasowe do większości modeli dostępne są w sieciach niezależnych hurtowni (ceny w tabeli poniżej).

Regeneracja starego

To operacja popularna szczególnie w Polsce. Jest jednak torpedowana przez koncerny produkujące koła dwumasowe. Choć teoretycznie jest to zespół nierozbieralny, są specjaliści, którzy rozcinają koło, szlifują elementy, wymieniają sprężyny i łożyska, a następnie składają całość. Efekt jest zauważalny, choć z racji stosowania uniwersalnych sprężyn itp. takie koło nigdy nie ma charakterystyki identycznej z oryginalnym. To rozwiązanie dla niezamożnych.

Dwumasowe koło zamachowe jest elementem zużywającym się tak, jak hamulce, sprzęgło czy rozrząd. Jego trwałość dobrano tak, aby wymieniać je razem ze sprzęgłem, z którym tworzy jeden zespół. Kierowca ma jednak wpływ na to, czy koło dwumasowe wytrzyma dłużej, czy krócej. Unikając błędów techniki jazdy można wydłużyć trwałość tego podzespołu np. ze 150 do 220 tys. km. To pokazuje, jak ogromny wpływ, poza konstrukcją, mamy my.

Tekst: Marcin Klonowski

Zdjęcia: producenci, archiwum

Badanie techniczne to nie przegląd - PORADY

Najbardziej awaryjne skrzynie biegów - EKSPLOATACJA