Het idee van een high-performance nokkenas is gewoonweg aantrekkelijk: hogere vermogensopbrengst, adembenemende motorprestaties en misschien wel de belangrijkste reden, een groot vermogensverlies. In veel gevallen ligt de nadruk geheel op het idee van verhoogde lift en duur: de waarden die bepalen in welke mate de kleppen openen en hoe lang ze open moeten blijven. Toch moet deze combinatie van agressieve profielen, en met name high-lift ontwerpen, met standaard hydraulische lifters met voorzichtigheid benaderd worden. Dit is essentieel om te weten hoe u de upgrade succesvol en betrouwbaar kunt maken.
Begrijpen van nokkenas lift en duur in high-performance motoren
Eenvoudig gezegd is een nokkenas verantwoordelijk voor het openen en sluiten van de kleppen van de motor. Lift is de verste afstand die de klep zal afleggen wanneer de nokenrol hem openschuift en heeft ook een directe relatie met zowel de hoeveelheid lucht/brandstofmengsel die in en uit de cilinder kan stromen, als met de uitlaat die de cilinder kan verlaten. Duur is de tijd (in krukasgraden) dat de klep van zijn zetel af blijft. In vergelijking met standaardprofielen worden de lift en duur verhoogd door agressief ontworpen prestatienokken.
Hoe hoger de lift, hoe meer lucht erdoor kan stromen. Dit is vooral van toepassing bij hoge toerentallen, waar de motor zwaar 'ademt'. Meer tijd, met name overlap (zowel de inlaat- als uitlaatkleppen zijn tegelijkertijd iets open), verhoogt het spoelen van de cilinder, waardoor uitlaatgassen beter worden verwijderd en er meer nieuw mengsel wordt aangezogen. Deze combinatie zorgt voor meer pk's en koppel en verandert ook de eisen die aan de klepbediening worden gesteld.
Verenigbaarheid Uitdagingen: Combinatie van prestatienokken met hydraulische stoters
Het zelfbijstellende aspect van hydraulische lifters maakt hen populair, omdat ze geen frequente bijstellingen van de klepspeling vereisen, ze zijn rustgevend en vereisen geen herhaalde bijstellingen van de klepspeling. Ze bevatten een kleine zuiger en veer in motorolie en de olie-druk zorgt ervoor dat automatisch elke opening tussen de lifter en de klepbedieningsonderdelen wordt opgevuld.
Precies dit mechanisme wordt het probleem bij camassen met veel lift en lange duur:
1. Lifter "Pomp-Effect": Bij zeer snelle werking kan de opening / sluiting-cyclus ervoor zorgen dat de interne zuiger van de lifter wordt opgepompt. De olie-druk duwt deze licht verder dan de normale werkhouding, waardoor de klep in werkelijkheid langer en hoger geopend blijft dan gewenst, en met minder druk. Dit leidt tot:
- Kleppen sluiten niet goed bij hoge toerentallen (verlies van vermogen).
- Mogelijke contact tussen klepvlak en zuiger (catastrofale motorschade).
2. Instorten onder hoge veerdruk: High-performance nokken vereisen veel sterkere klepveren om een hoge afsluitkracht te bieden en klep-drijven te voorkomen (veroorzaakt wanneer de veer niet kan garanderen dat de klepstuurstang in contact blijft met de nokken). Deze veerkracht kan de interne veer van de hydraulische klemspelingcompensator (lifter) overweldigen, waardoor deze iets in elkaar zakt. Dit vermindert het effectieve opheffen van de nokken en de nokkenduur, wat ten koste gaat van de prestaties.
3. Beperkingen van de lekgeschwindheid: De snelheid waarmee de olie de klep kan verstellen, hangt af van hoe snel deze uit de binnenste kamer van de lifter lekt. Standaard lifters kunnen de kleppen te langzaam naar beneden laten zakken om de snelle werking van prestatienokken te volgen, wat bijdraagt aan pompen. Omgekeerd hebben lifters die zijn ontworpen voor hogere toerentallen vaak een snellere leksnelheid, maar kunnen zij ook luider zijn.
4. Toerentalbegrenzing: Alle hydraulische stoters hebben een lager natuurlijk limiet (voor betrouwbaar draaien) bij maximaal toerental dan solide stoters, totdat motormodificaties worden aangebracht om de natuurkunde van de oliekolom daarin te omzeilen. Soms kan een hoog-opheffingsprofiel ervoor zorgen dat de motoren in toerentalgebieden draaien waar normale hydraulische stoters niet goed functioneren.
Ondersteunend Modificaties: Veeren, klepophouders en oliesysteemaanpassingen
De truc voor een soepel werkende cam met hoge lift die in combinatie met hydraulische stoters wordt gebruikt, is het zorgvuldig aanpassen van de randapparatuur:
1. Verbeterde klepveren: Daar is geen compromis mogelijk. Er zijn veren met hoge klepdruk en open druk nodig die aanzienlijk hoger zijn. Deze moeten bij hoge toerentallen heftig op de kleptrain werken zonder dat de klep zweeft of dat de stoters teveel worden ingetrakt. Ook de veerharmonie wordt dan kritiek.
2. Versterkte klepophouders: De veren kunnen mogelijk niet goed functioneren door de enorme krachten die worden uitgeoefend door de stijve veren en hoge toerentallen, zoals vastgehouden door de standaard retainerplaten. Veilige, solide en hoogwaardige retainerplaten (meestal van titaan of hoogwaardige staal) zijn een voorwaarde voor veiligheid en betrouwbaarheid.
3. Overwegingen voor het oliesysteem: Motorolie is het levenselixer voor hydraulische lifters.
- Stabiele olievedruk: De olievedruk moet gedurende het gehele werkgebied voldoende en consistent zijn. Mogelijk moet de oliepomp worden geüpgrade of moeten aanpassingen aan de drukontlastingskleppen worden gedaan.
- Viscositeit van de olie: De juiste viscositeit van de olie moet worden gekozen. Zware oliën kunnen leiden tot 'pump-up', terwijl lichte oliën mogelijk te dun zijn om te dempen en slijtage of lawaai kunnen veroorzaken. Raadpleeg de aanbeveling van de nokkenas en lifters. Kwalitatief goede synthetische oliën zijn meestal populair.
- Keuze van hydraulische stoters: Maak je niet druk over merknamen, maar weet dat er een groot kwaliteitsverschil is tussen hydraulische stoters. Standaardstoters kunnen absoluut niet worden gebruikt en moeten worden vervangen door specifieke high-performance hydraulische stoters waarvan de interne lekverhoudingen zijn aangepast en waarvan de onderdelen gehard zijn. Deze zijn ontworpen om beter bestand te zijn tegen oppompen en instorten onder de spanning van een agressieve nokkenas.
De Wegnemen
Hoge-lift nokkenstangen beloven grote prestatievoordelen, waar ingenieurs zich goed van bewust zijn, maar prestatieproblemen worden veroorzaakt door de wisselwerking van hoge-lift nokkenstangen met hydraulische stoters. Pump-up en instorten zijn mogelijke risico's, die kunnen leiden tot vermogensverlies of ernstige motorbeschadiging. Prestatierelatie kan alleen worden gegarandeerd door meer te doen dan enkel de nokkenas te vervangen. Het is essentieel om te investeren in perfect afgestemde, veerkrachtige klepveren, zware retainerplaten, verstandig oliesysteembeheer (druk en viscositeit) en stoters die geschikt zijn voor gebruik in high-performance toepassingen. Leer hier de natuurkundige principes achter deze interacties en vind oplossingen voor deze essentiële aanpassingen, dan kunt u genieten van de voordelen van een hoge-lift nokkenas en toch het gemak van hydraulische stoters behouden.