Ulepszenia wydajności Jak wałki rozrządu o dużym podnoszeniu współpracują z tłoczkami hydraulicznymi

Perspektywa posiadania wysokowydajnego wałka rozrządu jest po prostu atrakcyjna: większa moc, oszałamiające parametry silnika i przede wszystkim znaczny wzrost jego mocy. Często kładzie się nacisk na koncepcję zwiększenia podnoszenia i czasu otwarcia zaworów – czyli wartości określające, jak bardzo zawory się otwierają i jak długo powinny być otwarte. Niemniej jednak połączenie tych agresywnych profili, a szczególnie konstrukcji o wysokim podnoszeniu, z typowymi tłoczkami hydraulicznymi należy podejść ostrożnie. Jest to kluczowe, aby uaktualnienie było skuteczne i niezawodne.

Zrozumienie podnoszenia i czasu otwarcia wałka rozrządu w wysokowydajnych silnikach

Mówiąc najprościej, wałek rozrządu odpowiada za otwieranie i zamykanie zaworów silnika. Wartość podnoszenia to maksymalny skok zaworu, jaki osiąga on w momencie, gdy rolek wałka rozrządu go otwiera. Ma ona bezpośredni wpływ na ilość mieszanki powietrza i paliwa, która może wpływać i wypływać z cylindra, a także na to, jak efektywnie spaliny opuszczają cylinder. Czas trwania (duration) to okres (mierzony w stopniach wału korbowego), w którym zawór pozostaje odarty od siedzenia. W porównaniu do standardowych krzywek, krzywki o agresywnym profilu zwiększają zarówno podnoszenie, jak i czas trwania.

Im większy podnoszenie, tym więcej powietrza może przez niego przepłynąć – jest to szczególnie istotne przy wysokich obrotach silnika, kiedy silnik intensywnie 'oddycha'. Dłuższy czas otwarcia, a zwłaszcza tzw. zakładka (czyli moment, w którym zarówno zawór ssący, jak i wydechowy są lekko otwarte w tym samym czasie), poprawia wymianę ładunku w cylindrze, co skutkuje skuteczniejszym usuwaniem spalin i zassaniem świeżej mieszanki. Taka kombinacja zwiększa zarówno moc, jak i moment obrotowy, zmieniając jednocześnie wymagania stawiane zespołowi zaworowemu.

Zgodność Wyzwania: Dobór krzywek sportowych w parze z tłoczkami hydraulicznymi

Samoregulacyjna konstrukcja hydraulicznych tłoczków podnoszących czyni je popularnymi, ponieważ nie wymagają częstych regulacji luzu zaworów, są ciche i nie potrzebują powtarzanej regulacji luzu zaworów. Tłoczki te posiadają mały tłok i sprężynę zanurzone w oleju silnikowym, a ciśnienie oleju automatycznie kompensuje ewentualne przerwy pomiędzy tłoczkiem a elementami mechanizmu zaworowego.

Dokładnie ten mechanizm staje się problemem przy zastosowaniu wałków rozrządu o dużym podnoszeniu i długim czasie otwarcia:

1. Tłoczek "Pompowanie": Podczas bardzo szybkiej pracy cykl otwierania/zamykania może prowadzić do pompowania wewnętrznego tłoczka tłoczka podnoszącego. Ciśnienie oleju wypycha go nieco poza normalną pozycję pracy, co skutkuje dłuższym i wyższym otwieraniem zaworu z mniejszym ciśnieniem, niż to jest wymagane. Powoduje to:

• Zawory nie szczelnią przy wysokich obrotach (utrata mocy).
• Możliwy kontakt powierzchni zaworu z tłokiem (katastrofalne uszkodzenie silnika).

2. Uraz pod wpływem wysokiego ciśnienia sprężyny: Wysokowydajne wałki rozrządu wymagają znacznie sztywniejszych sprężyn zaworowych, aby zapewnić szybkie zamykanie i uniknąć tzw. dryfu zaworów (zjawiska, przy którym sprężyna nie jest w stanie utrzymać zespołu napędowego zaworu w kontakcie z wałkiem). Ta siła sprężystości może być większa niż siła sprężyny wewnętrznej popychacza, powodując częściowe jego zapadanie się. Skutkuje to utratą mocy poprzez zmniejszenie skutecznego podnoszenia wałka oraz jego czasu otwarcia.

3. Ograniczenia szybkości odpływu oleju: Szybkość, z jaką olej może zmienić parametry pracy, zależy od szybkości jego wyciekania z komory wewnętrznej popychacza. Standardowe popychacze mogą zbyt wolno odprowadzać zawory, aby nadążyć za szybkim działaniem wałków sportowych, powodując dodatkowo zjawisko tzw. pump-up. Z drugiej strony, popychacze zaprojektowane do pracy przy wyższych obrotach często mają szybsze tempo odpływu oleju, ale mogą być bardziej hałaśliwe.

4. Sufit obrotowy: Wszystkie hydrauliczne popychacze mają niższy naturalny próg (pod względem niezawodnego działania) przy maksymalnych obrotach silnika niż popychacze zwykłe, dopóki nie zostaną wprowadzone modyfikacje silnika, aby pokonać fizykę kolumny oleju wewnątrz nich. Czasami profil o dużym podniesieniu może powodować, że silnik będzie pracował w zakresie obrotów, w którym zwykłe popychacze hydrauliczne nie są w stanie działać.

Wspieranie Modyfikacje: Sprężyny, tarcze i regulacja układu smarowania

Kluczem do płynnie pracującego wałka rozrządu o dużym podniesieniu współpracującego z popychaczami hydraulicznymi jest dokonanie dokładnych regulacji pomocniczych:

1. Wzmocnione sprężyny zaworowe: Nie ma tutaj kompromisów. W sprężynach sportowych potrzebne są wysokie wartości ciśnienia na siedzeniu i przy otwarciu. Będą musiały one gwałtownie pracować na kinematyce zaworów przy wysokich obrotach bez poślizgu i nie mogą zbyt bardzo ściskać popychaczy. Harmoniczne drgania sprężyn stają się nawet krytyczne.

2. Wysokowytrzymałe tarcze: Sprężyny mogą być przeciążone ogromnymi siłami generowanymi przez sztywne sprężyny i wysokimi prędkościami obrotowymi, jakie zapewniają standardowe zaciski. Bezpieczne, solidne i wysokowytrzymałe zaciski (zazwyczaj tytanowe lub ze stali wysokiej jakości) są podstawowym warunkiem bezpieczeństwa i niezawodności.

3. Zagadnienia układu smarowania: Olej napędowy jest życiową krewią hydraulicznych podnośników zaworów.

• Stabilne ciśnienie oleju: Ciśnienie oleju musi być wystarczające i stabilne w całym zakresie pracy. Może być konieczna modernizacja pompy oleju lub modyfikacja zaworów bezpieczeństwa.
• Lepkość oleju: Należy dobrać odpowiednią lepkość oleju. Grubsze oleje mogą powodować nadmierny wzrost ciśnienia, natomiast lżejsze oleje mogą być zbyt cienkie, by skutecznie amortyzować, co może prowadzić do zużycia lub hałasu. Sprawdź zalecenia producenta dotyczące wałka rozrządu i podnośników. Oleje syntetyczne wysokiej jakości są zazwyczaj najpopularniejsze.
• Wybór tłoków podnoszących: Nie martw się nazwami marek, ale wiedz, że jakość hydraulicznych tłoków podnoszących znacznie się różni. Tłoki sztampowe absolutnie nie mogą być używane i należy je zastąpić konkretnymi tłokami wysokiej wydajności, w których stosunek wewnętrznego przeciekania został zmodyfikowany, a części są hartowane. Zaprojektowano je tak, aby lepiej wytrzymać naprężenie agresywnego wałka rozrządu.

The Wywiezienie

Walek rozrządu o dużym podniesieniu obiecuje znakomite osiągi, o czym inżynierowie doskonale wiedzą, jednakże osiągi mogą być utrudnione z powodu oddziaływania waleczka rozrządu o dużym podniesieniu na tłoczki hydrauliczne. Może dojść do tzw. pompowania oraz zapadania się, co może prowadzić do utraty mocy lub poważnych uszkodzeń silnika. Niezawodność działania można osiągnąć jedynie poprzez więcej niż tylko zmianę wałka rozrządu. Istotne jest inwestowanie w idealnie dopasowane sprężyny zaworowe o wysokim nacisku, mocne tuleje, odpowiednie zarządzanie systemem oleju (ciśnienie i lepkość) oraz tłoczki przystosowane do pracy w warunkach wysokiej wydajności. Poznaj prawa fizyki związane z tym zagadnieniem i znajdź rozwiązania dla tych kluczowych korekt, a będziesz mógł cieszyć się z zalet waleczka rozrządu o dużym podniesieniu i jednocześnie korzystać z wygody tłoczków hydraulicznych.