Riparazione del treno valvole – Fissaggio del galleggiante della valvola

Diagnostica dei problemi del galleggiante della valvola trovata in una ricostruzione post-stagione del motore

Vedi tutte e 7 le fotoJeff HuneycuttwriterMag 31, 2007

Mentre facevamo il nostro solito giro di negozi di corse, ci siamo imbattuti in un problema che affligge molti corridori e che costa loro inutilmente un sacco di soldi – e abbiamo pensato di condividere la soluzione con voi. Durante la ricostruzione di un motore da corsa Chevy in stile Late Model, lo specialista delle testate Kevin Troutman della KT Engine Development ha visto i segni rivelatori del classico galleggiamento delle valvole. Il pilota non se n’è accorto o semplicemente non si è preoccupato di menzionare il problema a KT Engines, e i risultati sono stati costosi. Ma la buona notizia è che il galleggiante a valvole può essere evitato.

Il galleggiante della valvola si verifica quando le impronte delle valvole non sono in grado di mantenere il treno valvole contro il lobo dell’albero a camme dopo il picco di sollevamento. Questo accade quando il peso dei componenti combinati del sistema di valvole o il numero di giri del motore crea una tale inerzia che la molla non è più in grado di controllare la valvola. La risposta più comune al galleggiamento della valvola è quella di aumentare la forza della molla in modo che possa controllare meglio il movimento della valvola. Ma le molle più forti in genere pesano di più e causano i loro problemi. Il raggiungimento del rapporto ottimale tra forza e peso è un delicato atto di bilanciamento per ogni costruttore di motori.

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I motori da corsa più efficienti e affidabili sono in grado di colpire lo sweet spot nel triangolo creato tra la forza delle valvole, il peso dei componenti del treno valvole (sollevatori, aste di spinta, bilancieri, valvole, fermi, serrature e molle) e i livelli di picco dei giri del motore. Per mantenere un buon controllo delle valvole a livelli di giri più alti, molti costruttori di motori hanno iniziato a ridurre il peso del treno valvole (e quindi la massa complessiva del treno valvole) utilizzando molle a forma di alveare.

Comp Cams sta guidando lo sviluppo di molle per alveari ad alte prestazioni, e i risultati sono stati finora buoni. La molla a forma di alveare ha diversi vantaggi se utilizzata correttamente. In primo luogo, la sua forma conica la rende più piccola nella parte superiore. Questo riduce la massa nella zona delle molle che si muove di più ogni volta che la valvola viene aperta. In secondo luogo, la dimensione più piccola significa che viene utilizzato anche un fermo più piccolo, riducendo la massa anche lì. In terzo luogo, la molla dell’alveare è un design a molla singola per necessità, e anche se non può essere realizzata con la stessa pressione della molla di un design più convenzionale a doppio nido, il design più semplice la rende molto più leggera. Le molle dell’alveare sono anche utilizzate nei progetti dei motori LS1 e LS2 della GM, il che le rende legali laddove i regolamenti richiedono “solo componenti di tipo stock”.

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Il peso complessivo più leggero significa che un costruttore di motori intelligente ha più opzioni disponibili per la sua costruzione, come l’utilizzo di una minore pressione della molla per ottenere gli stessi risultati. Egli può anche mantenere la pressione della molla per aumentare il numero di giri del motore prima che si verifichi il galleggiamento della valvola. Oppure può sperimentare progetti di alberi a camme ancora più radicali che non erano possibili con le molle convenzionali. L’unica cosa da ricordare, tuttavia, è che mentre le molle ad alveare possono aiutare a compensare gli effetti del galleggiante della valvola, è ancora possibile far galleggiare una valvola quando si raggiungono le giuste condizioni.

Gli indizi Durante lo strappo, Troutman dice di aver notato per la prima volta i segni del galleggiamento delle valvole non appena i bilancieri sono stati tirati per rivelare le punte degli steli delle valvole. Poiché la valvola di aspirazione è più grande della valvola di scarico, e quindi più pesante, entra quasi sempre prima in una condizione di galleggiamento. Ogni volta che la valvola galleggia, il “pavimento” del sistema, o la rampa di chiusura del lobo a camme, cade da sotto il sistema. Questo crea degli spazi vuoti lungo la linea dei componenti tra la camma e lo stelo della valvola. Quando la molla è finalmente in grado di superare l’inerzia della valvola in movimento e di iniziare a chiuderla, il suo movimento della valvola è incontrollato. Questo movimento può essere molto duro quando la molla sbatte la valvola chiusa. Per questo motivo, un’area di elevata usura è la punta della valvola, che viene ripetutamente fracassata nella punta del tampone o del rullo del bilanciere.

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La punta di una valvola danneggiata apparirà più spesso come se una parte del metallo si fosse staccata. Quando si ha questa condizione, a volte è possibile macinare qualche millesimo di materiale dall’estremità dello stelo della valvola, ma raramente ne vale la pena. Macinare l’estremità dello stelo della valvola, anche se solo pochi millesimi di pollice, cambia l’angolo di rotazione della valvola, il che può portare ad altri problemi. Inoltre, anche se si macina la parte visibilmente danneggiata, non c’è un modo semplice per capire se il resto della valvola non è stato compromesso. È molto meglio buttare via la valvola e installarne una sostitutiva.

L’azione della valvola che viene sbattuta chiusa è anche abbastanza dura sui sedili, sia in corrispondenza della valvola che della camera di combustione. Nel peggiore dei casi, la valvola viene schiacciata contro la sede della camera di combustione così forte che la valvola “tulipana” o si deforma. È facile capire quando questo accade, anche se non si riesce a vederlo, perché la valvola non tiene la guarnizione contro la sede. In casi meno estremi, la sede tagliata nella valvola verrà sbattuta fino a diventare concava. Questa è la situazione riscontrata sul nostro motore. La sede nella camera di combustione può mostrare segni di danneggiamento essendo più larga di quella originariamente tagliata. In un tipico lavoro con valvola a tre angoli, il taglio a 45 gradi in cui la valvola in realtà sede contro la camera di combustione è di solito solo 0,040 pollici di larghezza. Le sedi di aspirazione nella camera di combustione di questo motore erano larghe quasi 0,100 pollici. Particolare attenzione sarà richiesta anche durante l’ispezione dei sollevatori e dell’albero a camme dopo che il blocco corto è stato abbattuto.

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Quando ha individuato il problema del galleggiante della valvola, Troutman ha subito indovinato un paio di possibili ragioni del problema. Ma siccome le valvole non mostravano alcun segno di galleggiamento quando il motore era stato costruito originariamente e dissotterrato, il colpevole più probabile era semplicemente l’usura delle molle. Questo è facilmente rilevabile controllando le pressioni delle molle rispetto alle pressioni nominali quando sono state installate. I registri di Troutman indicano che quando il motore è stato costruito, le molle Comp erano valutate a 160 libbre sul sedile e 340 sopra il naso con un’altezza installata di 1,760 pollici. L’alzata della valvola di picco è di 0,485 pollici, che è ben all’interno della gamma delle molle, gestendo in sicurezza 0,530 alzate prima di andare in bobina.

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Sulla scala, è diventato subito evidente che queste valvole sono state fatte correre troppo a lungo. Troutman ha controllato diverse molle, e la pressione media della sede era scesa da 40 libbre a 120, e la pressione della molla alla massima alzata della valvola (sopra il naso del lobo della camma) era scesa di circa 90 libbre a 250. Normalmente, le nuove molle perdono dal 5 al 10 per cento della loro pressione totale a causa di un’incrinatura, ma queste quantità sono indicative di molle usurate.

Si è scoperto che le sorgenti erano state gestite per tutta la stagione, e probabilmente avrebbero dovuto essere cambiate verso la metà della stagione. Non c’è stato alcun problema con le sorgenti. La combinazione di un forte lobo a camme e di un elevato numero di giri ha limitato la vita utile delle molle. L’acquisto di un nuovo set di valvole a metà stagione può essere difficile da digerire per alcune squadre in gara. Tuttavia, in questo caso, l’investimento di un nuovo set di molle sarebbe valso la pena, perché ora è necessario acquistare nuove molle, valvole e fermi. Inoltre, il ritocco delle sedi delle valvole nelle camere di combustione è necessario a quasi ogni ricostruzione, ma il galleggiante delle valvole può essere così duro che gli inserti delle sedi temprate devono essere sostituiti. A lungo andare, sarebbe stato molto più economico per questo corridore acquistare un set di molle extra.

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Il modo migliore per evitare il danneggiamento del galleggiante della valvola causato dall’usura delle impronte delle valvole è quello di controllare regolarmente la pressione delle molle. I tester di pressione delle molle in testa possono essere acquistati per un valore compreso tra $75 e $250 e dovrebbero essere nella cassetta degli attrezzi di ogni squadra in gara. Non importa se il vostro tester di pressione delle molle trova le stesse tariffe del foglio delle specifiche del vostro costruttore di motori. Basta controllare il tasso delle molle quando il motore è nuovo. Dopo un paio di gare, le molle diminuiranno di circa il 5-10% della loro pressione originale e poi si stabilizzeranno. Registrate le vostre pressioni e controllate una manciata di molle a caso dopo ogni seconda gara (o più spesso se fate gare lunghe). Le pressioni delle molle dovrebbero essere le stesse entro un chilo o due. Una volta che le pressioni iniziano a scendere di nuovo, potete essere sicuri che è il momento di sostituire le molle. A volte si avrà solo una molla che va a male, ma il più delle volte inizieranno a fallire come gruppo.

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Se il galleggiante della valvola è un problema, anche con valvole nuove, Troutman dice che ci sono altre opzioni disponibili. In generale, dovete cercare di cambiare uno o più dei componenti del triangolo di cui abbiamo parlato prima: il peso del componente della valvola, la pressione della molla e i livelli di giri al minuto. La soluzione più comune è quella di aumentare semplicemente la pressione delle molle. Spesso, tuttavia, questa non è un’opzione, perché le regole limitano i tipi di molle che si possono utilizzare. L’opzione successiva è quella di limitare il peso dei componenti della valvola. Se si utilizzano fermi in acciaio e il titanio è consentito, potrebbe essere necessario investire in un set di fermi in titanio.

Troutman raccomanda inoltre di utilizzare sempre la combinazione più corta possibile di stelo della valvola e asta di spinta, che consente comunque di ottenere la massima alzata della valvola senza entrare nella bobina. Qualsiasi lunghezza extra dello stelo della valvola è solo un peso extra che dovete spostare su e giù ogni volta che la valvola viene aperta. Rasare 0,050 dagli steli della valvola può non sembrare molto, ma ogni grammo di peso risparmiato aiuta. Infine, quando tutto il resto non funziona, potrebbe essere necessario cambiare marcia per influenzare il regime di rotazione del motore in pista.

Nel complesso, il galleggiante della valvola è qualcosa che ognuno di noi dovrebbe essere in grado di evitare facilmente. Una piccola diagnosi di routine delle molle, unita ad una corretta selezione dei componenti, significa che non si dovrebbe mai avere un problema con il galleggiante della valvola.

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