Možnost použití výkonné vačky je prostě lákavá: vyšší výkon, úchvatelné výkonové vlastnosti motoru a pravděpodobně hlavní důvod, výrazné zvýšení výkonu motoru. V mnoha případech je důraz kladen přímo na myšlenku zvýšení zdvihu a délky trvání – hodnot, které určují, jak daleko se ventily otevřou a jak dlouho by měly být otevřené. Nicméně kombinace těchto agresivních profilů a zejména konstrukce se zvýšeným zdvihem spolu s běžnými hydraulickými tlačnými tyčinkami vyžaduje opatrnost. Je klíčové pochopit, jak provést výměnu úspěšně a spolehlivě.
Princip zdvihu a délky trvání vačky ve výkonných motorech
Jednoduše řečeno, vačkový hřídel má za úkol otevírat a zavírat ventily motoru. Zvednutí (lift) je největší vzdálenost, kterou ventily urazí, když jsou vačkou vytlačovány, a má přímou souvislost s množstvím vzduchového/palivového směsi, která může proudit do a z válce, stejně jako s tím, jak efektivně může výfukový plyn opustit válec. Doba nájezdu (duration) je čas (ve stupních klikového hřídele), po který zůstává ventil mimo své sedlo. Ve srovnání se sériovými profily, zvyšují výkonnostní vačky s agresivním profilem hodnoty liftu i duration.
Čím větší lift, tím více vzduchu může procházet – to je obzvlášť výhodné při vysokých otáčkách, kdy motor intenzivně dýchá. Delší doba, zejména překryv (mírné otevření sacího i výfukového ventilu současně), zlepšuje vyplachování válce, čímž efektivně odstraňuje výfukové plyny a nasává čerstvou směs. Tato kombinace odemyká větší výkon a točivý moment a mění i samotné požadavky na rozvodový mechanismus.
Kompatibilita Výzvy: Kombinace výkonnostních vaček s hydraulickými zvedáky
Samonastavitelnost hydraulických zvedáků způsobuje jejich popularitu, protože nevyžadují časté nastavování ventilových vůlí, jsou tiché a nevyžadují opakované úpravy ventilových vůlí. Uvnitř mají malý píst a pružinu ponořené do motorového oleje a tlak oleje automaticky zaplní jakoukoli mezeru mezi zvedákem a částmi ventilového rozvodu.
Tento samotný mechanismus se stává výzvou u výškově zdvihových a dlouhotrajných vaček:
1. Zvednutí zvedáku ("Pump-Up"): Při velmi rychlém provozu může cyklus otevírání/zavírání způsobit vyčerpání vnitřního pístu zvedáku. Olejový tlak ho vynutí mírně za jeho normální provozní polohu, čímž efektivně udržuje ventil otevřený déle a více, než by měl být, a to za nižšího tlaku. To má za následek:
- Ventily netěsní při vysokých otáčkách (ztráta výkonu).
- Možný kontakt mezi ventilem a pístem (katastrofální poškození motoru).
2. Kolaps pod vysokým tlakem pružiny: Vysoký výkon vaček vyžaduje mnohem tužší ventilační pružiny, aby zajistily vysoké uzavírání a zabránily vzniku jevu známého jako 'valve float' (způsobeného tím, že pružina nezajistí kontakt mezi vačkovým hřídelí a ventily). Tato pružinová síla může překonat vnitřní pružinu zvedáku, čímž způsobí jeho mírné stlačení. To snižuje výkon tím, že omezuje efektivní zdvih vačky a její dobu otevření.
3. Omezení rychlosti úbytku tlaku: Rychlost, jakou může olej změnit své vlastnosti, závisí na rychlosti, jakou uniká z vnitřní komory zvedáku. Standardní zvedáky mohou vypouštět ventily příliš pomalu, aby stačily rychlému pohybu výkonných vaček, a mohou tak způsobit zvýšené zatížení čerpadla. Naopak, zvedáky navržené pro vyšší otáčky často mají rychlejší rychlost úbytku tlaku, ale mohou být hlučnější.
4. Strop otáček: Všechny hydraulické kompenzátory mají nižší přirozenou mez (pro spolehlivý chod) při maximálních otáčkách motoru než kompenzátory pevné, dokud nejsou provedena úprava motoru, která překoná fyzikální zákony působící na sloupec oleje uvnitř kompenzátorů. Někdy může profil s vysokým zdvihem způsobit, že motor bude pracovat v otáčkách, kde běžné hydraulické kompenzátory nejsou schopny fungovat.
Podpora Úpravy: Pružiny, držáky a úpravy olejové soustavy
Trikem pro hladký chod výškově upraveného vačkového hřídele používaného ve spojení s hydraulickými kompenzátory je důkladné provedení doprovodných úprav:
1. Vylepšené vačkové pružiny: Zde není prostor pro kompromisy. Pro výkonové pružiny je zapotřebí vysoký tlak na sedadle i při otevření, a to výrazně vyšší než u běžných pružin. Musí být schopny odolávat náročnému provozu při vysokých otáčkách bez vzniku tzv. floatingu a nesmí příliš stlačovat kompenzátory. Dokonce i harmonické kmity pružin se stávají kritickými.
2. Pružné držáky z vysokopevnostních materiálů: Pravděpodobně je pružiny mohou být poškozené obrovskými silami, které působí tuhé pružiny a vysoké otáčky, jak je udržují sériové dorazy. Bezpečné, pevné a vysoce pevné dorazy (obvykle titanové nebo z kvalitní oceli) jsou nezbytné pro bezpečnost a spolehlivost.
3. Úvahy o olejovém systému: Motorový olej je životní silou hydraulických zdvižných čepů.
- Stabilní tlak oleje: Tlak oleje musí být dostatečný a to po celém rozsahu provozu. Olejová čerpadla mohou být nutná k výměně nebo mohou být požadovány úpravy ventilů pro regulaci tlaku.
- Viskozita oleje: Musí být vybrána správná viskozita oleje. Husté oleje mohou způsobit přetlak, zatímco lehčí oleje mohou být příliš řídké na tlumení a způsobit opotřebení nebo hluk. Zkontrolujte doporučení pro vačkový hřídel a zdvižné čepy. Kvalitní syntetické oleje jsou obvykle oblíbené.
- Výběr zvedáků: Nevěnujte pozornost názvům značek, ale uvědomte si, že kvalita hydraulických zvedáků se může výrazně lišit. Sériové zvedáky rozhodně nelze použít a je třeba je nahradit konkrétními zvedáky vysoký výkonu, u kterých byly upraveny poměry vybublávacího průtoku a jejichž díly jsou kalené. Tyto zvedáky byly navrženy tak, aby lépe odolávaly přetlaku a kolapsu pod napětím agresivního vačkového hřídele.
The Důležité zjištění
Výkyvné vačky s vysokým zdvihem slibují výborné výkonové výhody, o kterých jsou inženýři dobře informováni, avšak výkonové komplikace mohou vzniknout díky interakci výkyvných vaček s vysokým zdvihem a hydraulickými tlačnými tyčinkami. Hrozí možnost přetlaku nebo kolapsu, což může vést ke ztrátě výkonu nebo závažnému poškození motoru. Spolehlivost výkonu lze dosáhnout pouze změnou více než jen vačkového hřídele. Je nezbytné investovat do dokonale sladěných ventilových pružin s vysokým tlakem, vysoce odolných zádržných, důsledného řízení olejové soustavy (tlak a viskozita) a tlačných tyčinek vybraných pro použití ve vysoký výkonový režim. Naučte se fyzikální principy a najdete-li řešení pro tyto zásadní pomocné úpravy, měli byste být schopni těžit z výhod výkyvné vačky s vysokým zdvihem a zároveň si udržet pohodlí hydraulických tlačných tyčinek.