Degreeing a Camshaft – Bang, Suck, Blow, Blow…Prima o poi

Vale la pena di laurearsi in un albero a camme?

Vedi tutte le 12 fotoRandy BoligwriterOct 10, 2012

Quando si tratta di alberi a camme, e dei relativi tempi, molti ragazzi pensano che capirlo sia una magia nera. Ma non è poi così difficile da capire. Mentre l’albero a camme gira, i lobi si aprono e chiudono le valvole di aspirazione e di scarico in correlazione con il movimento del pistone. Per far funzionare le cose senza problemi, c’è una relazione diretta tra la forma dei lobi delle camme e il modo in cui il motore funziona a velocità diverse. In sostanza, quando la valvola di aspirazione si apre e il pistone inizia a scendere nella sua corsa di aspirazione, la miscela aria/carburante sviluppata nell’aspirazione viene tirata in ogni cilindro. Quando il pistone raggiunge il fondo della sua corsa di aspirazione, l’aria/benzina viene tirata nel cilindro ad alta velocità (velocità). Se chiudiamo la valvola immediatamente dopo che il pistone ha terminato il suo movimento verso il basso, il flusso d’aria in entrata si ferma bruscamente. Ma, se lasciamo la valvola di aspirazione aperta solo una frazione di secondo più a lungo, la quantità di moto di quella miscela aria/carburante in rapido movimento continua a forzare maggiormente la miscela nel cilindro (effetto scavenging) quando il pistone inizia la sua corsa di compressione (ritorno in cima al cilindro). Ciò significa che vogliamo mantenere la valvola di aspirazione aperta il più a lungo possibile, ma come si può capire, tenerla aperta troppo a lungo ha un effetto negativo sulla potenza.

Si potrebbero trascorrere ore al computer leggendo e imparando come funziona un albero a camme, e quali sono i termini come ascensore, durata ed eventi valvolari, ma volevamo fare un semplice test per quanto riguarda la temporizzazione dell’albero a camme. Volevamo sapere – e verificare – cosa succede veramente quando installiamo un albero a camme a “zero” (dritto in alto), e poi semplicemente lo facciamo avanzare di quattro gradi. Sappiamo che l’avanzamento o il ritardo della fasatura dell’albero a camme sposta la banda di coppia del motore sulla scala dei giri, spostando gli eventi della valvola più avanti o indietro rispetto al movimento del pistone, ma quanto, e in quale direzione? Come appassionati di auto, a tutti noi piace pensare di essere esperti costruttori di motori e sintonizzatori, e molti appassionati sperimenteranno l’avanzamento o il ritardo di un albero a camme da “dritto verso l’alto” (zero) e vedranno quale posizione di fasatura funziona meglio per la loro applicazione. Tanto per fare un esempio di teoria della fasatura a camme, una camma con 107 gradi di interasse del lobo di aspirazione sarà in realtà centrata a 103 gradi ATDC quando l’albero a camme è installato con quattro gradi di anticipo.

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Effetti della modifica del timing della camma

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L’avanzamento o il ritardo della fasatura di un albero a camme dalla sua posizione originale “zero” fa sì che gli eventi della valvola si verifichino prima o dopo nel ciclo del motore. Un albero a camme che viene fatto avanzare di quattro gradi farà sì che ogni evento di apertura e chiusura si verifichi quattro gradi di rotazione prima di prima. Questo cambia la capacità del cilindro di costruire la pressione. D’altra parte, se la fasatura dell’albero a camme è ritardata, la valvola di aspirazione si chiuderà più tardi (di solito a volte durante la corsa di compressione). Non dovrebbe essere una sorpresa che questo diminuisca la compressione a gomito e danneggi la potenza a basso numero di giri. Ma con l’aumento del numero di giri, e dato che il riempimento del cilindro è favorito dall’estrema velocità della carica di aria/carburante nei condotti, un albero a camme ritardato aiuterà teoricamente la potenza ad un numero di giri più alto tenendo la valvola di aspirazione aperta più a lungo – o no?

Volevamo mettere alla prova la teoria dell’anticipo delle camme, così abbiamo arruolato Alex Dunlap e il suo Dart per aiutarci. Il dardo di Alex ha un piccolo blocco da 408 pollici con compressione 10,5:1, una nuova camma a rulli idraulici Comp Cams con i loro sollevatori retrofit, testine in alluminio con porta CNC e una vecchia presa d’aria con un 750 Holley. Si tratta di una tipica costruzione a blocco piccolo che si trova sotto molti cofani. Poiché la camma è stata inizialmente installata a “zero” (i punti erano allineati in linea retta), abbiamo pensato che questo sarebbe stato un ottimo modo per testare gli effetti di un semplice grado di camma. Per renderlo semplice, anche la catena di distribuzione era di Comp e presentava un ingranaggio inferiore con scanalature per l’avanzamento e per il ritardo lavorate. Se avesse funzionato, avremmo guadagnato potenza senza spendere soldi (tranne che per un paio di guarnizioni). Quindi abbiamo pensato che valesse la pena provare. La regolazione ci ha preso solo un giorno, e per scoprire se eravamo soddisfatti dei risultati quando abbiamo finito, dovrete seguirci.

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Terminologia delle camme

Ascensore

La parola elevatore si riferisce alla distanza effettiva che il lobo della camma in realtà “solleva” il sollevatore e l’asta di spinta, spingendo la valvola aperta. Questo è quanto la valvola viene “sollevata” dalla sua sede nel punto più alto del lobo della camma. Se le valvole non si aprono abbastanza, causeranno una restrizione all’aria cercando di entrare o uscire dal cilindro. Tuttavia, l’apertura della valvola oltre un certo punto non aumenterà il flusso in entrata o in uscita dal cilindro. Un buon modo per dimostrarlo è con il tubo da giardino nel vostro giardino. Quando si inizia ad accendere l’acqua per la prima volta, il flusso aumenta, ma dopo un giro o giù di lì, l’apertura della valvola non ha alcun effetto sulla velocità di uscita dell’acqua dal tubo.

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Durata

Questa misura viene effettuata in gradi di rotazione dell’albero motore. La durata è correlata alla quantità di tempo (durata) che la valvola rimane fuori dalla sede durante il ciclo di sollevamento del lobo della camma. Questa misura viene effettuata quando il lobo della camma inizia effettivamente a sollevare il sollevatore, fino a quando non finisce di rimettere il sollevatore nella sua posizione iniziale. Se la separazione dei lobi è una costante, una durata più lunga produrrà una maggiore potenza di picco, un minimo più ruvido, meno coppia a basso numero di giri e una potenza di picco a un numero di giri più alto. Per quanto possa sembrare strano, una maggiore durata può essere utile in motori che funzionano ad alti regimi. I gradi di tempo in più che la valvola è aperta ad alti regimi danno all’aria più tempo per entrare (o uscire) dal cilindro nonostante la corsa del pistone.

Separazione dei lobi

L’angolo di separazione dei lobi (LSA) è l’angolo misurato, misurato in gradi di albero a camme, tra i punti di sollevamento massimo dei lobi di aspirazione e di scarico. Se si guarda alla fine di un albero a camme, la distanza completa intorno al lobo del sollevatore è di 360 gradi. Tenere presente che l’angolo di separazione dei lobi si dice che si misura in gradi dell’albero a camme. La separazione dei lobi è ciò che influisce sulla sovrapposizione delle valvole. Questa sovrapposizione influenza la natura della curva di potenza del motore, la qualità del minimo, il vuoto al minimo, ecc. Se manteniamo la durata ad una costante, un LSA più ampio darà ad un motore più potenza di picco, un minimo più ruvido, più coppia a bassi regimi, e la potenza di picco si verifica anche a bassi regimi.

Non solo una LSA più ampia vi darà le qualità di cui sopra, ma si traduce anche in una minore pressione del cilindro, che è grande per i motori stradali a compressione più elevata.

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Sovrapposizione

Questo è noto anche come angolo centrale del lobo, ed è il grado dell’albero a gomiti che viene misurato quando le valvole di aspirazione e di scarico sono entrambe aperte. Questa “sovrapposizione” avviene alla fine della corsa di scarico e all’inizio della corsa di aspirazione. Aumentando la durata di sollevamento e/o diminuendo la separazione dei lobi aumenta la sovrapposizione. Quando un motore è in funzione, la valvola di scarico deve rimanere leggermente aperta dopo che il pistone ha superato il punto morto superiore. Questo aiuta a mantenere la quantità di moto dei gas di scarico in uscita per massimizzare la quantità di gas di scarico estratto (scavenging) dal cilindro. La valvola di aspirazione, invece, si apre prima del punto morto superiore e utilizza la quantità di moto dei gas di scarico in uscita per iniziare a tirare la carica di aspirazione nel cilindro. Di più non è sempre meglio, in quanto un angolo di centro del lobo troppo grande può causare una sovrapposizione troppo piccola per ottenere una buona potenza. Una sovrapposizione troppo piccola causa la mancanza di una completa espulsione dei gas di scarico, e una minore carica di aspirazione che riempie il cilindro. Piccole quantità di sovrapposizione producono un minimo più fluido e un leggero vantaggio in termini di potenza massima. Questo effetto sulle prestazioni è direttamente legato al numero di giri del motore. Un regime motore più alto provoca una maggiore velocità dei gas di scarico, che si riferisce ad una maggiore quantità di moto dei gas di scarico in uscita. Per questo motivo un albero a camme di maggiore durata produce una potenza più elevata nell’intervallo dei giri/min. Provoca anche la perdita di potenza a basso numero di giri e di economia che le camme più grandi sperimentano. Ma a regimi più alti queste condizioni sono ridotte al minimo a causa del leggero ritardo necessario per far muovere la carica di aspirazione nel cilindro.

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Linea mediana

L’asse della camma viene utilizzato per correlare la fasatura della valvola alla rotazione dell’albero a gomiti. Anche questo viene misurato in gradi dell’albero a gomiti. La linea centrale è spiegata come il numero di gradi che l’albero a gomiti deve ruotare dal punto morto superiore fino a quando la camma non ha ruotato fino al picco (o linea centrale) di un dato lobo di aspirazione o di scarico. Affinché il motore funzioni al massimo delle prestazioni, le valvole devono aprirsi e chiudersi al momento giusto in relazione alla posizione del pistone e alla velocità dell’albero a gomiti. La linea centrale di aspirazione è il punto di massima portanza sul lobo di aspirazione. L’asse di scarico è il punto di massima portanza sul lobo di scarico. L’asse della camma è il punto a metà strada tra l’asse di aspirazione e quello di scarico.

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