I numeri non mentono – Capire le specifiche della camma

La confusione della scheda camma è curabile

Vedi tutte le 1 fotoSteve DulcichwriterJun 1, 2005

La costruzione di motori riguarda le decisioni che possono prendere o rompere il risultato di un progetto. Non c’è niente di più vero che l’albero a camme. Ci sono una varietà di scelte negli alberi a camme, ma l’unico vero modo per differenziarne uno da quello successivo è quello dei numeri. In sostanza, tutto ciò che si sa su un dato albero a camme, e come si comporterà in una combinazione di motori, si riduce ai numeri che lo descrivono: le specifiche. Se questi numeri sono così estranei come il Codice DeVinci, avrete problemi quando sarà il momento di scegliere il bastone giusto. Anche se la totale padronanza della numerologia di una camma è un po’ più profonda di quanto si voglia andare, una comprensione fondamentale delle specifiche chiave migliorerà notevolmente la vostra capacità di evitare di ottenere l’albero con la macinatura sbagliata.

Non siamo sicuri che le informazioni qui presentate vi qualificheranno come il mago delle camme di quartiere, ma possiamo dire con certezza che la comprensione di questi concetti vi metterà più di un parafango sul ragazzo nella corsia di sorpasso.

LiftLift si riferisce alla distanza di apertura della valvola dalla sede in frazioni di pollice. Cosa crea l’alzata della valvola come indicato su una scheda a camme? L’alzata lorda è l’alzata effettiva del lobo della camma, moltiplicata per il rapporto del bilanciere. Quando l’albero a camme si sposta dal suo cerchio di base alle rampe del lobo, il sollevatore si sposta e si alza, fino a raggiungere il punto di massima elevazione al naso del lobo. La quantità di questo spostamento è l’effettivo sollevamento del lobo della camma. L’alzata del lobo non è la stessa quantità di alzata della valvola, poiché questa alzata viene moltiplicata per il rapporto del bilanciere. Il rapporto del bilanciere viene creato perché il lato dell’asta di spinta del bilanciere è più vicino al punto di rotazione del bilanciere rispetto al lato della valvola. I bilancieri di serie dei motori a blocco grande e piccolo Mopar di fabbrica erano classificati con un rapporto di 1,5:1, quindi l’alzata, come indicato dai produttori di camme, è calcolata moltiplicando l’alzata del lobo per 1,5.

Anche se il rapporto del bilanciere è dato come 1,5:1 per i bilancieri a cuneo Mopar a stock, il rapporto misurato non è esattamente 1,5:1. Troverete che il rapporto effettivo è un po’ meno e, di conseguenza, lo sarà anche l’alzata effettiva della valvola misurata. I bilancieri aftermarket classificati a 1,5:1 di solito non forniscono esattamente quel rapporto, e a volte forniscono un rapporto leggermente più alto. Con tutte le variazioni del rapporto effettivo, l’alzata delle valvole, come dato, è solo un’approssimazione, basata sull’ipotesi, raramente vera, che il rapporto del bilanciere sia esattamente 1,5:1. D’altra parte, l’alzata del lobo non include la variabile del rapporto del bilanciere ed è un numero molto preciso. L’alzata del lobo può essere usata per calcolare l’alzata della valvola con qualsiasi rapporto del bilanciere. Se si utilizzano bilancieri aftermarket con un rapporto non a stock, l’alzata del lobo moltiplicato per il rapporto del bilanciere fornirà il numero dell’alzata della valvola. Ad esempio, il popolare albero a camme Mopar Performance da 0,484 pollici ha un’alzata del lobo di 0,323 pollici. L’alzata con questa camma sarà di 0,484, 0,516 e 0,549 pollici con bilancieri con rapporto 1,5:1, 1,6:1 e 1,7:1, rispettivamente.

Se si vuole davvero sapere esattamente quale sarà l’alzata della valvola in una data combinazione di motori, è necessario modificare l’albero a camme e il treno valvole e misurarlo con un comparatore. Basta fare i conti con l’alzata del lobo e il rapporto del bilanciere per ottenere un’approssimazione abbastanza vicina, ma ci sono alcune altre variabili che influenzeranno l’alzata effettiva delle valvole erogate. Cose come la lunghezza dell’asta di spinta influirà sull’alzata della valvola, a causa dell’angolo introdotto tra il regolatore del bilanciere e l’asta di spinta. Allo stesso modo, l’angolo di lavoro delle aste di spinta, come per i bilancieri offset, o l’angolo naturale dell’asta di spinta tra il sollevatore e l’asta di spinta in un piccolo blocco di serie, influirà sull’alzata della valvola. La maggior parte di queste piccole variazioni di geometria mangiano un piccolo sollevamento, e sono di poca importanza in un tipico motore da strada o in un motore a prestazioni moderate. Tuttavia, nessun motore da corsa serio dovrebbe essere messo insieme senza misurare fisicamente l’alzata effettiva della valvola.

DurataQuando l’ascensore misura quanto è aperta la valvola, la durata ci dice quanto dura il ciclo aperto. Quanto tempo è dato in gradi di rotazione dell’albero a gomiti, fondamentalmente misurato da quando il lobo inizia a sollevare il sollevatore, fino a quando lo stesso lobo termina facendo scendere il sollevatore fino alla posizione di partenza. Semplice, giusto? C’è una complicazione: quale procedura utilizzare per effettuare la misurazione? La procedura qui si riferisce all’altezza di controllo, che è la posizione della punteria all’inizio e alla fine della misura.

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Purtroppo, quando si calcola la durata pubblicizzata o la durata lorda, non tutti i produttori di alberi a camme utilizzano la stessa altezza di controllo, e ciò rende difficile il confronto diretto dei numeri di durata pubblicizzati da un’azienda di alberi a camme ad un’altra. Per esempio, alcuni produttori misurano la durata pubblicizzata a partire da quando la punteria si sposta verso l’alto di 0,006 pollici dal cerchio di base, e termina a 0,006 pollici sul lato di chiusura. Un’altra azienda può utilizzare una punteria a tazza di 0,008 pollici per calcolare la durata pubblicizzata. In questo caso, la misurazione inizia più tardi (aspettando che la punteria si alzi di altri 0,002 pollici prima di iniziare a misurare la durata), e finisce prima (fermando la misurazione 0,002 pollici prima), quindi la durata pubblicizzata può essere più breve, anche se si sta misurando esattamente lo stesso lobo.

Affinché i numeri di durata pubblicizzati siano veramente significativi, è necessario conoscere l’aumento di punteria utilizzato per calcolare la durata. La maggior parte dei produttori di camme fornirà queste informazioni nella sezione delle specifiche dei loro cataloghi. Decenni fa, la maggior parte delle aziende di alberi a camme ha accettato di elencare le specifiche di durata con un aumento della punteria a tazza di 0,050 pollici. Con la durata a 0,050, l’alzata della punteria a tazza di controllo è data a 0,050 pollici, quindi tutte le aziende utilizzano lo stesso metro di misura per calcolare le loro specifiche. Questi numeri forniscono una buona base di confronto quando si considerano diversi alberi a camme.

Solids Vs. HydraulicsLa comparazione delle specifiche di un albero a camme idraulico rispetto ad un albero a camme solido non è così semplice come può sembrare. Mentre sembrerebbe che un albero a camme solido ed idraulico con le stesse specifiche di sollevamento e durata si comporterebbe in modo simile, ci sono alcune considerazioni che all’inizio non sono evidenti. A partire dai numeri di durata pubblicizzati, i solidi e l’idraulica sono valutati secondo standard completamente diversi. Per esempio, nella linea Competition Cams, le camme idrauliche sono valutate per la durata a 0,008 pollici di sollevamento, mentre i solidi sono tipicamente valutati a 0,020 pollici. Confrontando un solido con un idraulico per la durata pubblicizzata è come confrontare le mele con le arance. Per quanto riguarda il sollevatore, le cose sono un po’ più semplici, ma anche in questo caso un confronto diretto delle specifiche sarebbe fuorviante. La frusta deve essere sottratta dalle specifiche di una camma solida per arrivare al vero sollevamento alla valvola, che può essere poi confrontato con le specifiche della camma idraulica.

Infine, abbiamo una durata di 0,050 pollici. Mentre entrambi i tipi di camme sono classificati allo stesso modo, alla specifica di aumento della punteria da 0,050 pollici, anche in questo caso i numeri non possono essere direttamente confrontati. La durata a 0,050 pollici è misurata in gradi di manovella a 0,050 pollici di alzata del sollevatore sul lato di apertura e chiusura di un lobo. Il motore non è interessato a quanto a lungo il sollevatore viene spostato, ma vede solo quello che succede alle valvole. Con una camma solida, la sferzata assorbirà parte del movimento del sollevatore prima che ci sia un qualsiasi movimento delle valvole. Infatti, con un rapporto di 1,5:1, la durata della camma solida a 0,050 pollici si legge come se la durata fosse presa a 0,033 pollici di aumento del sollevatore in termini idraulici. Questa è una differenza significativa. Una camma solida si comporterà come un idraulico con circa 10 gradi in meno di durata a 0,050 pollici. Tutto questo rende difficile abbinare esattamente una camma solida ad un sollevatore idraulico; certamente non può essere fatto con numeri corrispondenti in un catalogo di camme o su una scheda tecnica.

Angolo di separazione dei lobi (Lsa)Un albero a camme è costituito da lobi di aspirazione e di scarico, e una considerazione chiave nella progettazione di una camma è l’angolo di separazione dei lobi, talvolta chiamato angolo di spostamento dei lobi o spread. La definizione è semplicemente la distanza in gradi, misurata sulla camma, fra il punto di sollevamento del picco sul lobo di aspirazione e il picco di sollevamento sul lobo di scarico. Ci sono diverse misurazioni che si trovano nelle specifiche di una camma, che danno indizi sulle caratteristiche prestazionali di una data macinatura. Alcune misurazioni date, come la portanza e la durata, sono abbastanza facili da comprendere anche per il neofita esperto di alberi a camme. Queste sono spesso le uniche specifiche prese in considerazione quando si seleziona una camma. Per ogni lobo dato, questo è tutto ciò che c’è, la portanza e la durata, e le due possono essere correlate per mappare il profilo di un lobo durante il suo ciclo di portanza. Sebbene la portanza e la durata da sole possano descrivere completamente un singolo lobo, ogni cilindro di un motore ha un lobo di aspirazione e di scarico, e la temporizzazione di questi eventi, relativi l’uno all’altro, hanno un’influenza significativa sulle prestazioni del motore. Né la portanza né la durata danno alcun indizio su questo aspetto della progettazione di una camma. L’angolo di separazione dei lobi lo fa.

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In parole povere, l’angolo di separazione dei lobi (LSA) è una misura di come i lobi di aspirazione e di scarico sono sfasati fra loro. Per stabilire la posizione di ogni lobo, il punto di riferimento tradizionale è il punto in cui i lobi raggiungono il massimo sollevamento. Immaginando la vista finale di una camma come un cerchio di 360 gradi, la separazione dei lobi è una misura in gradi della distanza tra l’alzata massima sui lobi di scarico e di aspirazione, rispettivamente. Si noti che i gradi dell’angolo di separazione dei lobi sono dati in una semplice misura di grado alla camma, in contrasto con come la durata è misurata come gradi di rotazione della manovella, che gira al doppio della velocità della camma. Con questo in mente, l’angolo di separazione dei lobi è detto in gradi della camma, mentre la durata è indicata come gradi della manovella.

Non ci sorprende che la separazione dei lobi abbia un grande impatto sulle prestazioni. Dopo tutto, gli eventi di fasatura delle valvole devono verificarsi nei momenti più vantaggiosi per ottenere i risultati desiderati da una combinazione di motori. Ovviamente, una LSA di zero avrebbe le valvole di aspirazione e di scarico aperte e chiuse allo stesso tempo, e anche noi sappiamo che non funzionerà. Le smerigliatrici a camme sono abbastanza affilate su questo argomento e hanno trovato la gamma dolce per le LSA nella gamma di 104-115 gradi per la maggior parte delle applicazioni. Le tipiche camme aftermarket off-the-shelf avranno un lobo spalmato tra questi valori, con il maggior numero di offerte che cadono verso la metà di questa gamma.

Anche all’interno di questo intervallo relativamente ristretto, gli angoli di separazione dei lobi avranno un effetto sulle prestazioni del motore. Il seguente grafico semplificato fornisce alcune delle caratteristiche generali che vedrete con due camme altrimenti identiche rettificate su angoli di separazione dei lobi stretti o larghi, supponendo che siano installate con la stessa quantità di anticipo.

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Angolo di mezzeria installato (Ica)A volte c’è un po’ di confusione nel distinguere tra l’angolo di separazione dei lobi (LSA) e l’angolo di mezzeria installato delle camme (ICA). Entrambi i termini hanno a che fare con gli angoli, i lobi, fanno riferimento al punto di sollevamento del picco, e sono in qualche modo correlati, ma sono due misure completamente diverse. L’LSA, a volte chiamato angolo di spostamento dei lobi o spread dei lobi, è una misura della distanza tra i punti di sollevamento del picco dei lobi di aspirazione e di scarico e della distanza tra i punti di sollevamento dei lobi di aspirazione e di scarico nell’albero a camme. La camma ha un LSA non appena viene messa a terra, o semplicemente seduta sul banco di lavoro. La linea centrale installata è una misura della fasatura della camma quando è nel motore; la posizione relativa della fasatura della camma rispetto alla fasatura dell’albero a gomiti del motore. Questa misura è di solito riferita dai gradi della manovella dal TDC a cui il lobo di aspirazione della camma raggiunge il massimo sollevamento.

Probabilmente il motivo per cui questi termini sono così spesso confusi è che i numeri appaiono nella stessa gamma di valori. Una camma a massa con separazione dei lobi di 110 gradi leggerà un angolo di mezzeria installato di 110 se installata “straight-up” o senza avanzamento. Poiché l’albero a camme è collegato all’albero a gomiti tramite la catena di distribuzione, l’ICA dell’albero a camme, o la fasatura all’albero a gomiti, può essere regolata in avanti o all’indietro, cambiando l’angolo di mezzeria installato. Questo si chiama avanzare o ritardare la camma. L’asse centrale installato è quello che viene controllato quando un albero a camme viene sgrassato.

La maggior parte delle camme aftermarket sono rettificate con un certo anticipo incorporato, tipicamente di circa quattro gradi. L’avanzamento della camma fa sì che tutti gli eventi della valvola avvengano prima, e generalmente favorisce il funzionamento a basso numero di giri, aiutando la qualità al minimo, la pressione del cilindro, il vuoto e la coppia a bassa velocità. Ritardando la camma si deteriorano queste caratteristiche, anche se in alcuni casi la potenza ad alto numero di giri può essere aumentata. Il vero punteggio è l’anticipo, che quasi sempre aiuta a migliorare le prestazioni, ma, la maggior parte delle volte, ritardare la camma guadagnerà poco o niente, anche in alto.

Precarico della valvola e del sollevatoreCosa separa un sollevatore idraulico da un solido sollevatore a punteria piatta è l’aggiunta di un pistone interno ad azionamento idraulico all’interno del corpo del sollevatore. Il modo in cui il treno di valvole è impostato dipenderà dal fatto che i sollevatori siano idraulici o solidi. Le camme idrauliche generalmente funzionano con precarico, mentre le camme solide devono essere impostate con il gioco della valvola. Consideriamo prima di tutto un idraulico. È utile capire come funziona il meccanismo idraulico e cosa fa.

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La pressione dell’olio entra nel sollevatore attraverso un orifizio nel corpo del sollevatore e fluisce attraverso un altro orifizio nel corpo cavo del pistone del sollevatore. Una valvola di non ritorno unidirezionale sul fondo dello stantuffo permette all’olio di riempire la cavità sottostante fino a quando tutto il gioco della valvola non è scomparso, effettuando l’auto-regolazione idraulica a zero. Quando la camma ruota nel ciclo di sollevamento, la valvola di non ritorno alla base del pistone si chiude sotto la pressione esercitata dalla molla della valvola, evitando che l’olio venga nuovamente spremuto all’apertura della valvola. Nella parte superiore dello stantuffo di alcuni sollevatori idraulici si trova una valvola di dosaggio o una piastra, che fornisce olio alle aste di spinta per l’oliatura della valvola.

Con il valvolame installato (o regolato), l’asta di spinta comprime il pistone nel suo raggio d’azione e il meccanismo idraulico azzera automaticamente la frusta. Quanto in basso il pistone del sollevatore è stato spostato nella sua posizione di base viene chiamato precarico del sollevatore. Il precarico raccomandato con i sollevatori idraulici è solitamente compreso tra 0,020 e 0,040 pollici. La maggior parte dei treni di valvole a cuneo Mopar di serie non sono regolabili, anche se molte misure adottate durante la costruzione del motore, come la fresatura, il design del sollevatore, lo spessore della guarnizione o il diametro del cerchio di base della camma possono alterare il precarico di fabbrica. In questi casi, la soluzione è rappresentata da aste di spinta di lunghezza personalizzata o dal passaggio a bilancieri regolabili.

Con i bilancieri regolabili, l’impostazione del precarico è semplicemente una questione di impostare il lobo da regolare sul cerchio di base, e stringere il regolatore fino a quando il gioco nel treno valvole non viene eliminato (gioco zero). Quindi ruotare il regolatore da metà a tre quarti di giro e bloccare il regolatore.

I sollevatori solidi non hanno un meccanismo idraulico autoregolante e devono funzionare con spazio libero nel treno valvole. La specifica della sferzata è riportata sulla scheda della camma per una camma solida. La regolazione viene effettuata con il lobo da regolare impostato sul suo cerchio di base. Tra il bilanciere e la punta della valvola viene inserito uno spessimetro di spessore corrispondente alla specifica della frusta, e poi il regolatore viene portato a zero e bloccato. Quando lo spessimetro viene rimosso, la ciglia viene regolata allo spessore dello spessimetro. La sferzata viene di solito impostata quando il motore è freddo mentre è costruito, e poi viene regolata nuovamente una volta che la camma è “rodata” con il motore a temperatura di esercizio. La regolazione a caldo sarà più fedele alle condizioni del motore durante il funzionamento.

Comprensione di una scheda camme Abbiamo le informazioni di una scheda camme Competition Cams per una camma ad alte prestazioni idraulica Magnum 280H big-block. La scheda della camma fornisce le specifiche critiche della camma e altre informazioni utili. La prima sezione fornisce informazioni generali, come il numero di parte e l’applicazione, oltre ad altre caratteristiche descrittive, come il naso a singolo bullone per questa particolare camma. La seconda sezione fornisce le specifiche di base relative alla portanza e alla durata. Il sollevamento è calcolato sul rapporto di fabbrica 1,5:1 del bilanciere. Si noti che la durata è elencata insieme all’alzata della punteria a tazza a cui è valutata. La sezione successiva fornisce i punti di apertura e chiusura dei lobi di aspirazione e di scarico. Come per la durata, viene elencato anche l’alzata della punteria a cui questi punti sono derivati (0,006-inch in questo caso). Questi punti possono essere usati per controllare la fasatura della camma o l’interasse installato quando la camma è ingrassata. La sezione successiva elenca la durata a 0,050 pollici, l’alzata dei lobi e l’angolo di separazione dei lobi. Questi sono numeri che possono essere usati per confrontare altre camme che elencano queste stesse specifiche standardizzate. Infine, abbiamo la raccomandazione per le valvole. Per ottenere il massimo da una determinata combinazione, è fondamentale abbinare le impronte delle valvole alle esigenze della camma.

Tabella delle specifiche dell’albero a camme Numero di parte 21-237-4 Motore 195-1980 Chrysler383 ci-440 ciSingle bolt 8 cylinder Grind number CRB 280H-10 -IntakeExhaust Valve Adj. (lash)00 Gross Valve Lift 0.4800.480 Duration @ 0.006 Tappet lift280 deg280 degValve Timing @ 0. 006 OpenClose In3466 Exh7426 Queste specifiche sono per la camma installata a 106 gradi di interasse di aspirazione InExhDuration @ 0.050230230Lobe Lift0.320-in0.320-in0.320-inch Separazione lobi 110 Valvesprings Recommended Valvesprings 920-974 Show All

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