Ajoitusmekanismi: miten se on järjestetty, miten se toimii ja miten ymmärtää, että on tarpeen vaihtaa jakohihna

Ajoitushihna on moottorin osa, joka ei näytä vaativan erityistä huomiota nykyaikaisen auton toiminnassa eikä tarvitse huoltoa vuosiin. Mutta jos unohdat huoltomääräykset kokonaan, ongelmia voi sattua. Mikä todennäköisesti päättyy moottorin peruskorjaukseen tai jopa vaihtoon. Siksi tämän mekanismin laitteen, ominaisuuksien ja tyypillisten ongelmien tunteminen on hyödyllistä jokaiselle auton omistajalle. Kerromme siitä yksinkertaisesti ja selkeästi.

Mikä on ajoitusvaihde

Ajoitusvaihde on kaasunjakelumekanismi. Kaikkien polttomoottoreiden tärkein komponentti. Ilman sitä moottori ei periaatteessa pysty toimimaan. Loppujen lopuksi juuri ajoitusmekanismi ohjaa imu- ja pakoventtiileitä, joiden kautta ilma tai työseos pääsee sylintereihin ja pakokaasut poistuvat pakosarjaan. Ja koska keskeisten prosessien on tapahduttava tarkasti määritellyillä ajanhetkillä, ajoitus vaatii erityistä tarkkuutta – epätarkkuudet eivät ole sallittuja. Ja tietenkin sen osien luotettavuudella on valtava merkitys.

Miten ajoitusketju toimii ja mistä se koostuu

Yli sadan vuoden autohistorian aikana insinöörit ovat ehtineet kokeilla useita kaasunjakelujärjestelmiä. Useimmista niistä on tullut eksoottisia. Nykyään ei esimerkiksi tavata massamalleja, joissa on spool-ajastus. Ja kaksitahtimoottorit, joissa venttiilien roolin suorittaa itse mäntä, pysyivät vain moottoripyörissä ja erikoislaitteissa. Ja lupaavat vaihtoehdot, joissa on sähkömagneettinen ohjaus, eivät päinvastoin ole vielä jättäneet kokeiluvaihetta.

Siksi tarkastellaan yleisintä mallia – levyventtiileillä. Suurella todennäköisyydellä se on se, joka on autosi polttomoottorissa. Jos kuvaamme ajoituksen mahdollisimman yksinkertaistettuna, se toimii näin:

1. Kussakin moottorin sylinterissä on vähintään kaksi venttiiliä – imuventtiili ja pakoventtiili. Kun ensimmäinen aukeaa, sylinteriin tulee ilmaa tai ilman ja polttoaineen seosta. Toinen aukeaa päästääkseen palamistuotteet ulos. Venttiilit ovat sauvoja, jotka laajenevat toisesta päästä muodostaen “levyn”, joka estää pääsyn sylinteriin.
2. Venttiilin toiseen päähän vaikuttaa akseli, jossa on eksentrisiä paksuuntumia (nokkia) – tätä kutsutaan nokka-akseliksi. Kun akseli pyörii, sen nokat pakottavat venttiilit auki työntämällä niitä suoraan tai ylimääräisten vipujen (keinuvipujen) kautta. Venttiili sulkeutuu voimakkaan jousen vaikutuksesta, kun siihen vaikuttava nokka on akselin toisella puolella.
3. Alempien venttiilien ajoitusjärjestelmät ovat jo kauan sitten siirtyneet arkistoharvinaisuuksien kategoriaan. Nykyään venttiilit sijaitsevat sylinterien yläpuolella, sylinterin päässä. Niihin vaikuttaa yksi (SOHC – Single Overhead Camshaft) tai kaksi (DOHC – Double Overhead Camshaft) nokka-akselia, joista kumpikin käyttää eri venttiiliryhmää.
4. Koska ajoituslaitteen on toimittava tarkasti moottorin syklien mukaisesti, se on kytketty kampiakseliin. Ajoitusmekanismin käyttö toteutetaan eri tavoin: hammaspyörällä, ketjulla tai vähemmän meluisalla hammashihnalla. Rakenteesta riippumatta periaate on sama: nokka-akselin on pyörittävä tiukasti kaksi kertaa niin hitaasti kuin kampiakselin.
5. Hiljainen, tarkka ja luotettava ketju- tai hihnakäyttöinen ajoitus auttaa toimimaan rauhoittimien, kenkien ja kiristimien avulla, jotka yleensä poistavat automaattisesti joustavan lenkin notkahduksen, joka syntyy osien kuumentuessa ja kuluessa.
6. Venttiilin avautumisen järjestystä ja kestoa kutsutaan ajoitusvaiheiksi. Monissa nykyaikaisissa moottoreissa nämä parametrit muuttuvat lennossa nopeuden, kierrosluvun, kuormituksen ja muiden tekijöiden mukaan. Monimutkaista prosessia hallinnoi erillinen ajoitusjärjestelmä, joka pystyy liikuttamaan nokka-akseleita hieman voimansiirtoon (ja tietysti kampiakseliin) nähden tai muuttamaan nokkaprofiilia lisämekanismien avulla.

Miten huomaat, että sinun on vaihdettava jakohihna

Hammashihnakäyttö on saavuttanut suosiota hiljaisella toiminnallaan, rakentavan yksinkertaisuudellaan ja suhteellisen alhaisilla kustannuksillaan. Tällä järjestelmällä on kuitenkin merkittävä haittapuoli – rajallinen käyttöikä, lähinnä itse hihnan osalta.

Jotta et missaisi sen vikaantumisen hetkeä, sinun on ensin tutkittava tietyn mallin huoltomääräykset. Yleensä autonvalmistajat määräävät vaihtamaan niin sanotun ajoitussarjan (hihna sekä kiristys- ja joskus myös ohjausrullat) 60-120 000 kilometrin ajomäärän tai 5-10 vuoden kuluttua, koska ajoitushihnan kumikangasmateriaali vanhenee ajan myötä ja menettää ominaisuuksiaan. Monet mekaanikot kehottavat uusimaan samalla jäähdytysjärjestelmän vesipumpun, jos sitä käyttää sama hihna.

On olemassa mielipide, jonka mukaan hammashihna olisi vaihdettava kriittisen merkityksensä vuoksi etukäteen – 10-15 tuhatta kilometriä ennen virallista määräaikaishuoltoa, seuraavan määräaikaishuollon yhteydessä. Tämä pätee erityisesti autoihin, joihin kohdistuu lisääntyneitä kuormituksia: jyrkkiä kiihdytyksiä, ajoa maastossa tai rikkinäisillä teillä, toimintaa hyvin alhaisissa lämpötiloissa tai päinvastoin epänormaalissa kuumuudessa, kun ajoitusmekanismin käyttö on alttiina liialliselle rasitukselle.

Erillinen skenaario: käytetyn auton osto, jonka huoltohistoriaa ei voida selvittää tarkasti. Tässä tapauksessa ammattilaiset suosittelevat hammashihnan tarkistamista ja tarvittaessa vaihtamista heti ensimmäisellä mahdollisella kerralla.

Jos sinulla on peruslukkosepäntaidot ja jonkin verran kokemusta, voit suorittaa diagnoosin itse. Usein hammasrattaiden kotelossa on huoltoikkunat hihnan tarkastusta varten. Halkeamat, repeämät, naarmut ja muut silmämääräisesti havaittavat vauriot ovat hyvä syy olla varuillaan. Hammashihnan pitäisi olla kireällä, ja rullan (tai rullien, jos niitä on useita) pitäisi pyöriä hiljaa ja ilman liikettä.

Mitä tapahtuu, jos et vaihda jakohihnaa

Todennäköisesti hihna katkeaa jonain päivänä. Ainakin sillä hetkellä moottori sammuu eikä käynnisty. Mutta tilanne on vielä pahempi – nykyaikaiset moottorit on rakennettu niin tiiviisti, että kun jakohihna katkeaa, pysähtyneet venttiilit kohtaavat yleensä liikkuvat männät. Tuhot tällaisessa iskussa uhkaavat muuttua kohtalokkaiksi: monimutkainen ja kallis korjaus yksikön avaamisella on taattu, ja joskus purkaminen ei auta – on vaihdettava koko polttomoottori.

Toisin sanoen jakohihna ei ole varaosa, johon kannattaa säästää. Ja tietysti on tarpeen pitää silmällä ajokilometrejä, jotta ajoitusjärjestelmän määräaikaishuoltojakso ei jää väliin.

Kumpi on luotettavampi – hihna- vai ketjuajoitus

Teoriassa ajoitusketjuveto ei vaadi huomiota koko auton käyttöiän ajan. Käytännössä on kuitenkin tapauksia, joissa tällainen järjestelmä on korjattava ajohihnan käyttöikään verrattavissa olevilla kilometreillä. Kaikki riippuu tietyn moottorin rakenteesta ja toimintatavasta. Keskimäärin ketju kestää jopa 150-200 tuhatta kilometriä.

Uskotaan, että toisin kuin hihna, ketju ei katkea äkillisesti, ja siksi se on turvallisempi moottorille. Ennen lopullista vikaantumistaan ajoitusvaihteen ketjuveto ilmoittaa yleensä toimintahäiriöstä lisääntyneellä melulla. Usein elektroniikka havaitsee ketjun liiallisen venymisen ja sytyttää Check Engine -valon kojelautaan.

Venynyt ketju on kuitenkin myös vaarallinen. Hihna muuten, vaikka se on kumia, ei juuri altistu tälle. Äkillisessä kiihdytyksessä tai kylmää moottoria käynnistettäessä heikentynyt ketju voi hypätä yhden tai useamman hammaspyörän hampaan yli, jolloin ajoituksen vaiheet häiriintyvät peruuttamattomasti. Myöskään venttiilien ja mäntien katastrofaalista kohtaamista männän kanssa ei voida tällaisessa tapauksessa sulkea pois. Siksi on tarpeen tarkistaa ajoitusketjumekanismin kunto säännöllisesti, vaikkakin harvemmin kuin autoissa, joissa on hammashihna.

Mitä muuta ajoitusmekanismissa voi rikkoutua

Hihnan katkeaminen tai ajoitusketjun liiallinen venyminen ovat kriittisiä vikoja, jotka voivat johtaa peruuttamattomiin seurauksiin. Hyvin kuluneissa tai yksinkertaisesti huonosti huolletuissa autoissa voi kuitenkin esiintyä ja muita vikoja ajoitusmekanismin toiminnassa, jotka eivät johda moottorin pysähtymiseen, mutta pilaavat suuresti kuljettajan elämää.

Esimerkiksi kuluneet venttiilitiivisteet (joita kutsutaan myös öljykorkiksi) vuotavat voiteluainetta sylintereihin. Tämän vuoksi moottori alkaa savuttaa ja peittyä sisältä nokeen. Huonolaatuisesta polttoaineesta johtuvat saostumat venttiileihin johtavat laiminlyötyissä tapauksissa niiden “jumittumiseen”, kun jousi ei enää pysty palauttamaan venttiiliä suljettuun asentoon.

Joskus ketjun kiristimet vikaantuvat tai hihnan rullalaakerit viheltävät. Joskus elektroniikka tai ajoitusmekanismit eivät toimi kunnolla, mikä voi jopa aiheuttaa järjestelmän siirtymisen hätätilaan.

Tällaisten toimintahäiriöiden seurauksena moottorin toiminta on epätasaista, se käynnistyy vaikeasti tai ylikuumenee, menettää tehoa ja vetokykyä, polttoaineen kulutus kasvaa. Liikkumismukavuudesta ei näissä tapauksissa tarvitse puhua.

Kokonaisjohtopäätökset

• Kaasunjakomekanismi on moottorin tärkein järjestelmä, jota ilman se ei voi toimia.
• GDM koostuu monista osista. Järjestelmät eroavat toisistaan nokka-akselien ja venttiilien lukumäärän sekä elektroniikan olemassaolon tai puuttumisen suhteen. Mutta toiminnassa keskeinen merkitys on mekanismin käyttövoimalla.
• Ketjuvetoinen ajoitus on monimutkaisempi ja meluisampi, mutta palvelee yleensä kaksi tai kolme kertaa pidempään kuin hihnakäyttö.
• Katkennut jakohihna tai ylivenytetty ketju voi johtaa siihen, että venttiilit kohtaavat männät ja sen seurauksena kallis moottorin korjaus. Tai moottorin vaihtoon.
• On järkevää vaihtaa hammashihna ennaltaehkäisevästi valmistajan määräysten mukaan.
• Muut ajoitusvirheet johtavat moottorin epätasaiseen toimintaan, ylikuumenemiseen, tehon menetykseen ja polttoaineen kulutuksen lisääntymiseen.