Wałek wyrównoważający – co to takiego?

Wałek wyrównoważający zwany też balanserem wcale nie jest nowym wynalazkiem na rynku motoryzacyjnym. Jego konstrukcję wynalazł Brytyjczyk – Frederick W. Lanchester w okolicy roku 1904 podczas prac nad 28-konnym, 6-cylindrowym silnikiem razem z Sir Henrym Royce`m – założycielem marki Rolls-Royce. Początkowo wałki nie były stosowane na skalę masową. To zmieniło się dopiero w latach osiemdziesiątych. Konkretnie technologię odczarowało Mitsubishi. Rozwiązanie nazwane Silent Shaft w roku 1975 stało się częścią silnika Astron 80. I gdy Japończycy zaczęli je wdrażać do kolejnych konstrukcji – m.in. dedykowanych w latach 80. Coltowi, technologię postanowiły licencjonować takie marki jak Fiat, Lancia, Saab czy nawet Porsche.

Jak redukować drgania? To zadanie wałków wyrównoważających!

Na czym polega fenomen wałków wyrównoważających? Lanchester podczas prac nad silnikiem razem z Royce`m odkrył, że w czasie pracy jednostka wytwarza dużą ilość drgań. A te nie tylko przenosząc się do kabiny pasażerskiej poprzez nadwozie ograniczają komfort podróżowania osobom jadącym autem, ale przede wszystkim są groźne dla samej jednostki napędowej. Zadaniem wałka jest zatem kompensowanie drgań i nierówności pracy silnika, a wszystko za sprawą odpowiednio wyważonej krzywki lub krzywek zamontowanych w motorze. Te są napędzane z wału korbowego i obracają się w kierunku przeciwnym oraz z prędkością dwukrotnie wyższą od samego wału.

Czemu we współczesnych silnikach wałki wyrównoważające są szczególnie często spotykane? Przyjmuje się, że im mniejszą liczbę cylindrów ma jednostka napędowa, tym więcej drgań generuje w czasie jazdy. A to okoliczność nabierająca szczególnego znaczenia w czasie redukcji emisji szkodliwych związków – czyli momentu, w którym producenci stawiają głównie na mocno wysilone motory 4- i 3-cylindrowe. Dla których wałki mają większe znaczenie? Zdecydowanie dla tych drugich. Charakter ich konstrukcji – a konkretnie fakt posiadania nieparzystej liczny cylindrów – sprawia, że nie są tak wyważone jak motory dysponujące parzystą liczbą tłoków. W efekcie generują więcej drgań podczas pracy na wolnych obrotach czy w czasie dynamicznego przyspieszania.

Wałek wyrównoważający – awarie i problemy

W teorii wałek wyrównoważający powinien być rozwiązaniem trwałym. To stosunkowo prosty mechanizm, którego praca została oparta na kołach zębatych. W praktyce nie zawsze taki jest. Co się w nim psuje? W wałkach przede wszystkim zużywają się zęby – w ten sposób powstaje luz, który odbija się np. na sposobie pracy rozrządu. W 6-cylindrowych motorach M 272 Mercedesa znane są przypadki, w których zużycie balansera doprowadziło do przedwczesnego wyciągnięcia łańcucha rozrządu. Wcześniej jednak nieprawidłowe ustawienie rozrządu zmieniło skład mieszanki w cylindrach i spowodowało uszkodzenie katalizatora.