Dystrybucja silników czterosuwowych

wałek rozrządu do sterowania zaworami

Układ dystrybucji, składający się z zaworów i jednego lub więcej wałków rozrządu, jest sercem 4-suwowego silnika. Na tym opierają się osiągi motocykla.

Do sterowania zsynchronizowanym otwieraniem i zamykaniem zaworów stosuje się wałek rozrządu, czyli oś obrotową, na której zamontowane są mimośrody, które będą popychać zawory tak, aby opadły i otworzyły się, gdy nadejdzie czas. Zawór nie zawsze jest sterowany bezpośrednio przez wałek rozrządu (bezpieczniki). Rzeczywiście wszystko zależy od ich względnego położenia. W pierwszych silnikach 4-suwowych zawory wszczepiano z boku, głową do góry, z boku cylindra. Napędzane były wówczas bezpośrednio przez wałek rozrządu, który sam znajdował się blisko osi wału korbowego.

Zaprezentowany w Mediolanie w 2007 roku prototypowy motocykl wyposażony w silnik testowy z bocznym zaworem. Niezwykle proste i kompaktowe rozwiązanie, ukłon w stronę przeszłości, w której motocykle jeździły niewiele lub nie było ich wcale od czasu zatrzymania „Flathead” Harleya w 1951 roku.

Od klap bocznych po klapy górne...

System, bardzo prosty, miał wadę „zdeformowanej” komory spalania, ponieważ zawory znajdowały się blisko cylindra. Miała na to wpływ wydajność silnika i szybko zamontowano „zawory na ołowiu”. Termin pochodzi z tłumaczenia, ponieważ głowica cylindrów nazywana jest „głowicą” w wielu językach obcych: na przykład angielskim, niemieckim, włoskim. W specyfikacjach, a czasem bezpośrednio na skrzyniach korbowych, można zobaczyć angielski skrót „OHV”, co oznacza „zawory głowicy”, czyli zawory w głowicy. Akronim jest już nieaktualny i można go znaleźć tylko w kosiarkach jako punkt sprzedaży...

Móc zrobić lepiej...

Dlatego, aby komora spalania była bardziej zwarta, zawory zostały przechylone, aby przywrócić je do pionu cylindra i tłoka. Potem rozmawialiśmy o „pierdolonych” silnikach. Spalanie zwiększyło wydajność. Ponieważ jednak wałek rozrządu pozostawał w tym samym miejscu, konieczne było wszczepienie długich prętów do sterowania zaworami, a następnie wahaczy (odbijaków), aby odwrócić ciąg krzywek w górę, co obniża zawory.

W stosunkowo odległej przeszłości ten rodzaj smarowania był nadal stosowany głównie w motocyklach angielskich (lata 60.-70.) i włoskich (Moto Guzzi).

OHV, potem OHC

Rozwiązanie silnika z pojedynczym ACT (wałkiem rozrządu w głowicy) jest nadal dobre w przypadku pojedynczych cylindrów, które nie pracują ze zbyt dużymi prędkościami, jak tutaj 650 XR.

Jednak waga i liczba ruchomych części sprawiły, że poszukiwanie mocy było podwójnie szkodliwe. Rzeczywiście, im szybciej zawory otwierają się i zamykają, tym dłużej mogą pozostać otwarte, co pomaga napełnić silnik, a tym samym jego moment obrotowy i moc. Podobnie, im szybciej pracuje silnik, tym więcej „eksplozji” powoduje, a zatem jest mocniejszy. Ponieważ jednak masa jest wrogiem przyspieszenia, było mało prawdopodobne, aby te ciężkie i złożone systemy były skuteczne w przypadku ruchów tam i z powrotem. Tak naprawdę wpadliśmy na pomysł podniesienia wałka rozrządu do głowicy cylindrów („w głowicy”, więc…), aby wyeliminować długie i ciężkie wahacze. W języku angielskim mówimy o „odwróconym wałku rozrządu”, co w skrócie zapisuje się jako OHC. Technologia ta w końcu jest nadal aktualna, ponieważ Honda (i Aprilia) nadal z niej konsekwentnie korzystają, z pewnymi adaptacjami zwanymi „Unicam”.

Unicam

Unicam Honda ma tylko jeden ACT, który bezpośrednio steruje zaworami dolotowymi, natomiast zawory wydechowe, mniejsze i przez to lżejsze, wykorzystują rampy.

W przyszłym tygodniu przyjrzymy się bliżej Double ACT...

Ramka: Co to jest zawór paniczny?

Zjawisko to można porównać do tego, co dzieje się, gdy armia maszeruje za mostem. Częstotliwość kroków wzbudza konstrukcję mostu z prędkością odpowiadającą jej własnemu modowi rezonansowemu. To powoduje, że most porusza się bardzo szeroko i ostatecznie się zawala. Podobnie jest z dystrybucją. Gdy częstotliwość wzbudzenia wałka rozrządu osiągnie częstotliwość mechanizmu otwierania i zamykania zaworu, układ reaguje. Prowadzi to następnie do niekontrolowanych ruchów zaworów, które nie są już zgodne z profilem wałka rozrządu. W rzeczywistości nie zamykają się już, gdy tłok podnosi się... i brzęczy, uderza, powodując zniszczenie silnika. Im mniejsza masa rozkładu, tym wyższa jest jego częstotliwość rezonansowa i tym samym oddala się od prędkości obrotowej silnika (czyli prędkości, z jaką może się obracać). C.Q.F.D.