Dvouhmotový setrvačník

Featured Image

Probereme funkci, benefity a některá tuzemská specifika dvouhmotového setrvačníku a přihodíme pár doporučení, jak se k takovému zařízení chovat.

Chod spalovacího pístového motoru je nespojitý, což je dáno je konstrukcí. Z toho důvodu je na klikovou hřídel připojen setrvačník. Celé dimenzování této soustavy je slušná věda, kde se to derivacemi a integrály jen hemží a tak do toho nebudeme vrtat, vystačíme si s informací, že všechny součásti řetězce tvořícího pohonný agregát mají svoji tuhost, takže na ně můžeme nahlížet jako na soustavu torzních pružin. Mají také samozřejmě svojí hmotnost. Kdo nevystudoval VŠERS také ví, že soustava hmotných těles spojených pružinami má tendenci se při zatížení silou rozkmitat. Protože pohonné jednotky aut jsou podobně velké, kmitají za podobných frekvencí. První pásmo leží někde mezi 2 – 10 Hz, to je přirozená frekvence systému a zpravidla ji neslyšíme. Druhé pásmo, pro nás významnější, je mezi 40 – 80 Hz. Tyto kmity vnímáme jako vibrace a hluk.

To je známý a popsaný jev a v autě je přítomno hned několik mechanismů, které mají torzní kmity tlumit nebo je posouvat do oblasti, která není člověku nepříjemná. Samotná klasická konvenční kotoučová třecí spojka je navržena s ohledem na to, aby tlumila tyto torzní kmity. Děje se tak více mechanismy, ale primárně k tomu slouží pružiny umístěné v náboji lamely. Pokud dojde k náhlému kmitu, pružiny se stlačí a pohltí část jeho energie. Pokud je ale amplituda kmitu příliš velká, dosáhne vnější část náboje dorazu a zabere “napřímo”, aby ochránila pružiny před poškozením. To se stane například, když auto “chcípne”, vnímáme to jako ránu z motoru, která se přitom někdy ozve. Vedlejším produktem tohoto pružného členu je pomalejší odezva spojky, takže pro výkonná sportovní auta se taková věc příliš nehodí. Obecně cím je setrvačník těžší a tento tlumící mechanismus poddajnější, tím je motor letargičtější a naopak.

Stejnou práci by zastaly například nějaké gumové elementy nebo sekundární Hardy-spojka, ale v dnešní době je to technologie pro veterány a používá se výše popsané řešení s pružinami. U aut s automatickou převodovkou a hydrodynamickým měničem toto není zapotřebí, protože měnič sám o sobě dobře tlumí torzní kmity.

U moderních motorů, které musejí plnit přísné (dílem nesmyslné, dílem protiřečící si, dílem smysluplné) ekologické regulace, se problematika torzních kmitů dostala na další úroveň. Prvním požadavkem je redukce rotačních hmot (jsou zdrojem energetických ztrát), což se ale projevuje neklidnějším chodem motoru. Dále toho tlak na nižší emise a umělé vytvoření trhu pro motory s pokročilými systémy přípravy směsi, downsizing a snižovánípočtu válců. Na druhé straně zákazník požaduje vyšší výkon a také komfort. U dieselu k tomu přistupuje ještě vyšší stupeň komprese. Za přítomnosti fíčur jako recirkulace výfukových plynů, vířící klapky a pokročilé vícefázové přímé vstřikování nafty je samozřejmě podmínkou minimálních torzních kmitů ze strany motoru bezvadná funkce a minimální fluktuace parametrů těchto systémů.

Protože utlumení torzních kmitů už nešlo dosud známými prostředky zajistit, začaly se zhruba před 25 lety používat dvouhmototové setrvačníky (DMFW). Tlumení torzních kmitů se přestěhovalo ze spojky o jeden krok dopředu – na setrvačník. Primárním impulsem pro jejich závádění byl komfort a downsizing, tedy aby zákazník při přechodu ze zážehového osmiválce na šestiválec nic nepostřehl. Můžeme si to představit tak, že setrvačník je rozdělen na vnější a vnitřní díl, mezi ně je vložen pružný člen. Tím je nejčastěji soustava pružin, nějaký hydraulický element nebo u těch primitivních gumový silentblok. Posláním tohoto vloženého pružného členu není nic jiného, než posouvat torzní rezonanci soustavy motor-setrvačník-převodovka do oblasti, kde to člověk nevnímá, tedy z původních 40 – 80 Hz někam níže, zhruba k 15 Hz, s respektem k vlastní frekvenci podvozku. Volbou vhodných pružin, eventuálně tuhosti hydraulických členů lze celý systém ladit, vzniká tak “stavebnice”, kdy se DMFW snadno přizpůsobí požadavku konkrétního OEM a jeho motorům. Názorná ukázka funkce je na videu zde. Zachován zůstal i systém dorazů, které vymezují krajní polohu mechanismu, někdy je v tom celém bazmeku vestavěn třecí člen, který má zajistit progresívní tlumení. Nejpokročilejší je zatím provedení s planetovými koly (ZF – Sachs), které dokonce nepotřebuje dorazové trny ani třecí člen.

DMFW je lifetime komponent, měl by se tedy dožít takového proběhu, na kolik je navrženo celé auto. To je ale pro různé výrobce různé a také se to odlišně určuje, takže se v praxi stává, že DMFW je třeba vyměnit výrazně dříve. Vzhledem k určitým vývojovým problémům, které dieselové motory provázely a do jisté míry nadále pronásledují, existují na trhu auta, kde se mění ještě častěji než lamela spojky. Oproti tomu u jiných motorů fungují DMFW stejné koncepce od stejného výrobce naprosto bezproblémově a kolikrát ani v servisech nevědí, že tam vůbec “dvojhmota” je. Z toho, co jsem napsal výše plyne, že příčinou selhání setrvačníku nebývá setrvačník sám, ale zfušovaný motor nebo špatná implementace DMFW do něj.

Když pomineme designovou chybu, pak na opotřebení DMFW má hlavní vliv řidič. Všechny situace vedoucí k přenosů rázů jedním nebo druhým směrem zkracují jeho životnost. Setrvačníku vadí nevydařené rozjezdy, podtáčení motoru a zastavování se zařazenou rychlostí. Dále jeho životnost přímo souvisí s teplotou spojky, protože se od ní zahřívá přestupem a sáláním, takže k výše uvedeným procedurám přidávám ještě tažení těžkého přívěsu, přetěžování vozidla a chiptuning. Teplem se “vyhřejí” různé komponenty DMFW nebo z něj vyteče mazivo, což urychlí jeho konec.

Opotřebením setrvačníku se rozumí vytahání pružin a vymačkání děr na dorazové kolíky. Tím pádem začne mít celý ten krám vůli mezi vnějším a vnitřním dílem a nejenže vibrace netlumí, ale naopak je produkuje. “Vyviklaný” DMFW u populárního motoru 1.9TDI 77kW můžete vidět zde, jeden fakt hezky vyviklaný u Hondy je zde. Pro srovnání nový zde.

Selhání dvojhmotového setrvačníku se projevuje rázy při deceleraci, zvuky a nakonec se může taky rozletět nebo se oddělit některá jeho menší část, což je pro motor konečná. Závada se nejčastěji projevuje hlukem kolem 2000 rpm a zní to jako vrtulník, podle toho se také dá poznat. S opotřebením DMFW je spojen ještě jeden nepříjemný problém – zkreslení informací čidla otáček. Pokud se obě části setrvačníku pohybují proti sobě více, než kolik program v řídící jednotce předpokládá a je schopen korigovat, čidlo otáček snímající pohyb na výstupní straně dodává špatné informace o poloze klikové hřídele, což se v lepším případě projeví tím, že elektronika motoru registruje chybu a v horším, že se motor podle špatných údajů pokouší řídit a tím se celá situace zhorší. Například pak nejde motor nastartovat nebo registruje nesmyslné chyby. U novějších motorů koncipovaných pouze pro DMFW je proto snímač otáček klikové hřídele na vstupní části setrvačníku nebo zcela před ním (například je integrován v kroužku gufera klikové hřídele) a to je moc fajn, protože kvůli výměně stupidního snímače za tři stovky je třeba rozebrat půl auta.

Jezdit s vadným DMFW je proto definitivně špatně.

Oprava vadného DMFW předpokládá jeho výměnu spolu s kompletem spojky (lamela, přítlačná pružina, ložiska). Celá oprava je poměrně náročná (asi 12 h soustavné práce podle mých zkušeností, ale možná se to servisy naučily rychleji, u Octavie 77kW je třeba počítat s náklady kolem 25 tis. Kč). Ne proto, že by to bylo složité, ale proto, že je to opruz. Musí převodovka ven, případně motor ven (blahopřejeme firmě Ford k servisně příznivému řešení) a proto je z nákladových důvodů lepší měnit DMFW + kit spojky. Jednak se dá očekávat, že při nákupu obou dílů od stejného výrobce budou na sebe díly odladěny a dále výměna pouze DMFW při zachování lamely povede nejspíš k situaci, že po dalších například 10 tis. km lamela stejně odejde a celou operaci bude nutné absolvovat znova. Dále je třeba při výměně spojky vždy kontrolovat DMFW, protože v případě jeho následné výměny se opět nejspíš bude měnit spojka. Vyplatí se podívat, zda není na trhu nějaký upgradovaný komponent, protože je běžné, že se DMFW během produkce různě modifikovaly s cílem dosáhnout lepších parametrů, a také se vyplatí při nezvykle krátké životnosti zkusit uplatnit výměnu na záruku nebo kulanci, protože například Škoda měnila některé setrvačníky po úniku maziva jako garanční případ.

V tuzemských podmínkách získal problém s DMFW mimořádnou a možná ne úplně přiměřenou popularitu a stal se strašákem i pro ty majitele aut s DMFW, kde tyto problémy vznikají sporadicky nebo vůbec. Může za to několik faktorů. Předně se na český trh dostalo mnoho vylítaných dieselů z celé  Evropy. Dovezlo je sem Auto Kundy, votunilo tachometr a za pomoci leštěnky proměnilo veterána z německé leasingovky na sen českých rodin. Snadno tak vznikl dojem, že se to “po 100 tisících posere”, protože tolik tachometr ukazuje. Ve skutečnosti to ale může být dvakrát tolik a je právě čas na “dieselovou trojkombinaci” (vstřiky, turbo, setrvačník) za padesát litrů, což anuluje jakoukoli úsporu na ceně a spotřebě paliva na roky dopředu. Vznikl také dojem, že se to “furt sere”, a to ze stejného důvodu – někdy setrvačník po výměně v takovém vozidle vydrží například 60 tisíc kilometrů. Je to tím, že auto má jinou chybu, například vadné vstřikovače nebo nizší kompresi na jednom válci – a setrvačník je přetěžován kmity, které tato primární závada způsobuje. Pak existují různá lokální specifika. Platí zde, že s autem se jezdí, dokud se nezastaví, vadný injektor a šedý kouř táhnoucí za autem jako za sestřelenou německou stíhačkou nikoho nevzrušuje, to je jen vadnej vstřik vole, to nic není, to mají fšichni, přitom to funguje jako multiplikátor škod. Kdejaký majitel turbodieselu se domnívá, že jeho auto je silné jako býk a je třeba za něj pověsit přívěs se dřevem, který by jinak mělo problém utáhnout třílitrové SUV a především probíhá kontinuální ekorallye provázená podtáčením motorů, aby to málo žralo. Do toho všeho ujišťování motoristického génia Švidrnocha a expertů z Boleslavi, že moderní auta podtáčení motoru zvládnou (ano, zvládnou, pokud je máte půjčené na dva týdny na testy) a servisy mají práce dost. Pro informaci, nezávislí dodavatelé automobilového průmyslu realizují něco mezi pětinou a třetinou svého zisku na náhradních dílech, protože v OEM byznysu jsou nízké marže, ale aftermarket, to je zlatý důl. Kdo nechce být dojná kráva, tomu doporučuji používat při koupi i řízení automobilu vlastní mozek, moudra z hospody nechat v hospodě a noviny nečíst.

Lokálně populární je náhrada DMFW jednohmotovým setrvačníkem. Na trhu existují kity obsahující pevný setrvačník, který na namontuje namísto dvouhmotového. V kitu je také lamela s konvenčním torzním tlumičem popsaným shora. Tato sada je levnější (u zmíněné Octavie to dělá nějakých 7.000 Kč na ceně materiálu) a problém se už v budoucnu nezopakuje. Podle mého názoru to paušálně nelze doporučit nikomu. Retrofit by byl přijatelný v případě, že na trhu paralelně existuje tentýž motor v levnější verzi s neděleným setrvačníkem a taková kombinace je tak odzkoušená v praxi, navíc je třeba ohlídat průměr a hmotnost setrvačníku. Jinak hrozí vestavění jednohmotového setrvačníku do agregátu, který je navržen a odladěn na přítomnost torzního tlumiče v podobě DMFW, a jeho vynechání povede k zvýšenému namáhání selhání nějaké jiné skupiny, takže příště sice nebude nutné měnit setrvačník, ale rovnou celý motor. Každopádně je třeba počítat s horším akustickým komfortem.
 
 V dohledné době to nevypadá, že by DMFW někdo z aut vynechal jen proto, že se příznivcům dehtu nelíbí a táhne nahoru jejich TCO. Momentálně neexistuje na trhu náhrada poskytující stejnou funkci a tak nezbývá než trpět a platit, nebo se při koupi auta zajímat o to, co je v něm vlastně za techniku. V případě ojetého auta buď s sebou vzít někoho, kdo vadný DMFW pozná, nebo prostě nutnost jeho výměny akceptovat a zohlednit to při cenovém vyjednávání.


26.12.2013 D-FENS
 
 
 

12345 (17x hodnoceno, průměr: 1,71 z 5)
6 338x přečteno
Updatováno: 27.11.2015 — 23:53
D-FENS © 2016