Părțile devin mai ușoare, mai puternice și capabile să producă mai multă putere ca niciodată. Una dintre forțele motrice din spatele acestor progrese a fost proliferarea capetelor cilindrilor de pe piața pieselor de schimb care necesită componente unice de valvă. În plus, noile tehnici de proiectare, modelare și fabricație asistate de computer fac mai ușor și mai rapid pentru furnizorii de componente valvetrain să dezvolte piese noi în timp record. Adăugați la acestea recentele progrese în știința materialelor și tehnologia de acoperire și puteți vedea de ce constructorii de motoare au o gamă mult mai largă de produse de tip valvetrain din care să aleagă atunci când construiesc un motor de performanță.

revista

PUNEREA VALVETRAINULUI PE O DIETĂ

Greutatea este întotdeauna un factor major de luat în considerare la alegerea componentelor individuale ale trenului de valvă. Greutatea mai mică este aproape întotdeauna mai bună, deoarece reduce sarcina arcurilor supapelor și permite motorului să rotească mai multe rpm pentru o putere mai mare.

Fiecare gram de reducere a greutății în valvetrain adaugă un potențial de 35-40 rpm motorului. Deci, o reducere a greutății de 10 grame ar putea, teoretic, să adauge cu 350 până la 400 rpm la motor, fără alte modificări ale trenului de valvă (aceleași arcuri etc.).

Cu toate acestea, dacă componentele trenului de valvă sunt prea ușurate, crește riscul de îndoire sau spargere a ceva. În consecință, doriți cele mai ușoare piese posibile, care sunt încă suficient de puternice pentru a face față presiunilor arcului supapei și rpm-urilor pe care le va genera motorul.

O modalitate de a reduce greutatea este de a înlocui componentele din oțel de vânătoare cu cele fabricate din materiale mai ușoare, cum ar fi aluminiu sau titan. Acestea includ brațele oscilante din aluminiu forjat sau cu palete, dispozitive de fixare a arcurilor supapelor din titan, supape din titan, chiar și arcuri din titan.

Balansierele din aluminiu oferă de obicei o oarecare reducere a greutății față de brațele oscilante din oțel ștanțate și o durabilitate sporită. Majoritatea au suport de rulment cu ac și vârfuri cu role pentru a minimiza fricțiunea și uzura. Atunci când balansierele din oțel stoc sunt înlocuite cu balansierele din aluminiu, același raport de ridicare va adăuga adesea un plus de 15 până la 40 de cai putere, doar datorită reducerii fricțiunii. Dacă se folosește un raport de ridicare mai mare, poate fi extrasă și mai multă putere de la motor prin creșterea ridicării efective a arborelui cu came.

Creșterea raportului de ridicare adaugă cai putere cu pierderi mici sau deloc în cuplul de rotație scăzut, calitatea de mers în gol sau vidul. Prin deschiderea și închiderea supapelor la un ritm mai rapid, motorul curge mai mult aer pentru același număr de grade de durată a supapei. Balansierele cu ridicare ridicată reduc, de asemenea, cantitatea de deplasare a ridicatorului necesară pentru deschiderea supapelor, ceea ce reduce fricțiunea și inerția ridicatoarelor și a tijelor de împingere care trebuie depășite de arcurile supapelor pentru a închide supapele.

Prin analiza tensiunilor și sarcinilor de pe brațele basculante cu programe de calculator fanteziste (analiza elementelor finite), producătorii găsesc noi modalități de a prelucra cu CNC mai multă greutate fără a sacrifica rezistența sau durabilitatea. Rezultatul este un produs și mai bun, care poate rezista la presiuni și rpm mai mari ale arcului.

Randy Becker Jr. de piese Harland Sharp Custom Speed ​​Mfg. Co., din Strongsville, OH, spune că compania sa își va extinde „seria Diamond” de brațe basculante super-ușoare prin adăugarea de bascule pentru micul bloc Chevys la începutul anului 2007. „Am ieșit cu bascule ușoare din seria Diamond pentru blocul mare Chevys despre acum un an și acum vom oferi același lucru pentru blocurile mici. Balansoarele sunt prelucrate la 45 ° în zone cu tensiuni reduse pentru a elimina 8-10 grame de greutate. Rockerele din seria Diamond vor fi disponibile în rapoarte de stoc și rapoarte mai mari. Majoritatea oamenilor doresc un raport de ridicare mai ridicat. Aș spune că depășesc ratele stocurilor cu o marjă de 10 la 1 ", spune Becker.


ROCKER-URI MONTAJ

O altă schimbare care are loc astăzi în brațele basculante este o mutare înapoi la basculanții montați pe arbore. Pe măsură ce presiunile arcului cresc, balansierele montate pe știfturi tind să se flexeze și să se rupă. Instalarea unei centuri de prindere peste balansoare adaugă un plus de rigiditate și rigiditate trenului de supapă, dar, de asemenea, interferează cu reglajele supapelor și necesită capacele supapelor mai înalte.

Balansierele montate pe arbore, în comparație, sunt mai puternice, deoarece arborele oferă același tip de suport rigid ca și brâul. De asemenea, arborele menține balansierele într-o mai bună aliniere, eliminând necesitatea unei plăci de ghidare separate pentru tije. Acest lucru reduce flexibilitatea în vana superioară la rpm ridicate pentru un control mai bun al supapei. Arborele poate furniza, de asemenea, presiune de ulei balansoarelor pentru a îmbunătăți lubrifierea și pentru a reduce frecarea prin coborârea ușoară a punctului de pivot al balansoarelor în raport cu supapele și tijele de împingere. Geometria îmbunătățită a balansoarelor montate pe arbore reduce fricțiunea între vârfurile brațelor și partea superioară a supapelor și este de obicei bună pentru un plus de 15-20 de cai putere fără alte modificări.

Dave Grob de la Jesel Inc., Lakewood, NJ, spune că compania sa a adăugat 50 de noi kituri de basculare la linia sa de produse anul acesta. Acestea includ noi aplicații pentru rockere J2K în stil fascicul, rockere din seria Pro, rockere din seria Comp și rockere din seria Sportsman.

Jesel folosește un design unic de basculă care montează basculantele pe grinzi individuale scurte, mai degrabă decât pe un arbore basculant lung. Balansierele din aluminiu purtătoare de ac sunt montate pe suporturi din oțel prelucrate CNC și sunt disponibile în diferite compensări și rapoarte de ridicare de până la 2,4: 1, care sunt utilizate de unele curse NASCAR și Pro Stock.

„Rockerii cu ridicare ridicată sunt populari în rândul multor oameni, dar observăm, de asemenea, o tendință de revenire la rapoarte mai mici în anumite cazuri. Furnizorii arcurilor cu supape oferă astăzi arcuri care pot livra până la 500 lbs. de presiune închisă a scaunului și 1.500 lbs. de presiune deschisă. Așadar, mersul cu un basculant cu un raport mai mic reduce sarcina pe tije de împingere, ridicatoare și lobi cu came. ”

Grob a spus că Jesel introduce și două noi basculante din oțel în linia sa din seria Pro, inclusiv basculante din oțel J25 ușoare prelucrate cu 4 axe CNC pentru aplicații care necesită rezistență suplimentară și basculante din oțel J35 prelucrate cu 5 axe CNC, care au fost inițial dezvoltate pentru NASCAR. El spune că balansierele din oțel sunt de fapt mai ușoare decât multe balansoare din aluminiu și au un moment mai mic de inerție.

Un alt produs nou de la Jesel este urmăritoarele din oțel cu came pentru motoarele Ford OHC. Următoarele reproiectate pot fi instalate fără a fi nevoie să scoateți arborele cu came.

Pentru aplicații exigente cu căldură ridicată, T&D Machine are o nouă linie de bascule ușoare din oțel pentru supape de evacuare. „Acestea sunt în primul rând pentru aplicații de rezistență în care viața de oboseală este esențială”, a spus Loren Kreck. „Balansierele sunt puțin mai grele decât balansierele din aluminiu, dar numărul lor de forță de rotație este cam același. Basculantele sunt disponibile într-o gamă de rapoarte de ridicare și pot fi utilizate cu tije standard. ”

UNDE REDUCEREA GREUTĂȚII AJUTĂ CEL MAI MULT

Reducerea greutății balansoarelor reduce masa alternativă a trenului de valvă. Dar reducerile de greutate de pe partea supapei de bascule au de obicei un impact mai mare asupra potențialului rpm al motorului decât reducerile de greutate de pe partea tijei de împingere. Iată de ce: decalajul brațului basculant creează un efect de pârghie care înmulțește economia de greutate pe partea supapei cu raportul de ridicare basculant. Pe un bloc mic Chevy cu un raport de basculare de 1,5: 1, fiecare gram de greutate eliminat pe partea supapei valorează 150% din orice economie de greutate pe partea tijei de împingere.

În consecință, tăierea a 6 grame de greutate de pe partea supapei valvei prin folosirea dispozitivelor de fixare ușoare a arcurilor supapelor sau a supapelor mai ușoare are același efect net ca tăierea a 4 grame de greutate de la ridicatoare sau tije de împingere.

RPM-uri mai mari necesită arcuri de supapă mai rigide și/sau arcuri de supape multiple care plasează sarcini mai mari pe basculante, tije de împingere, ridicatoare și lobi cu came. Așadar, reducerea greutății valvelor înseamnă că puteți obține același tur cu o presiune mai mică a arcului, o frecare mai mică și o uzură mai mică.

PUSHROD FLEX

Pe măsură ce presiunile arcului cresc, crește și nevoia de tije de împingere mai puternice și mai rigide pentru a împiedica îndoirea tijelor de împingere ca covrigei. Cu toate acestea, unii constructori de motoare sunt reticenți să folosească tije împingătoare mai grele, din cauza creșterii ușoare a greutății. Așa cum am spus mai devreme, greutatea de pe partea supapei a balansoarelor are un impact mai mare asupra încărcării trenului de supapă și a turației motorului decât greutatea de pe partea tijei de împingere. În consecință, creșterea ușoară a greutății oferită de tije de împingere mai grele este mai mult decât compensată de câștigurile în fiabilitate și controlul supapelor pe care le oferă.

Pushrods se flexează destul de mult la turații mari. Sub o lumină stroboscopică pe o mașină Spintron, unele tije de împingere se comportă ca un stâlp al unui săritor cu stâlpi. Pe măsură ce ridicatorul se ridică și împinge tija de împingere spre balansier, tija de împingere deviază ușor în timp ce depășește presiunea exercitată împotriva balansierului de către arcul supapei. Pe măsură ce supapa atinge ridicarea maximă, deviația din tija de împingere se fixează înapoi ca un arc, oferind supapei puțină împingere suplimentară. Acest lucru poate determina efectiv deschiderea supapei un pic mai mult decât ar fi altfel, crescând ridicarea supapei un pic mai mult decât se aștepta. În condiții controlate, acest lucru poate oferi de fapt puțină putere suplimentară. Dar, în cele mai multe cazuri, devierea tijei împinge armonii în trenul de valvă care perturbă sincronizarea și controlul supapelor, provocând o pierdere de putere. De asemenea, crește riscul de îndoire sau rupere a tijei de împingere.

Rezistența tijelor de împingere poate fi mărită prin trecerea la o țeavă de perete mai groasă (.060 ", .080", .130 "etc.) și/sau mergând la un diametru mai mare sau tije conice. Dar pe multe motoare, dimensiunea tijelor de împingere este restricționată de plăcile de ghidare de pe chiulasă.

O abordare total diferită a fost adoptată de Schumann Sales & Service cu noile sale tije „bimetal” din aluminiu/oțel. „Prin apăsarea unui tub special din aliaj de aluminiu de înaltă rezistență în interiorul unei tije standard de 0,065 ″ grosime a peretelui crom-moly, facem tija de împingere semnificativ mai puternică și cu 30 până la 40 la sută mai ușoară decât o tijă de împingere cu pereți groși comparabili”, a spus Vern Schumann. "Vă oferă cel mai bun raport greutate/rezistență al oricărui butuc care este pe piață."

Aliajul special de aluminiu pe care îl folosește Schumann este o formulă proprietară cu un tratament termic care permite tubului interior să suporte până la 800 psi. Când este înconjurat de tubul exterior crom-moly, rezistența tijei bimetalice de aluminiu/oțel este de trei ori mai mare decât a unei tije standard de crom-moly.

O altă caracteristică a noii tije bimetalice este lubrifierea îmbunătățită a balansoarelor. Tubul interior are o gaură cu diametrul de .090 ″ care accelerează fluxul de ulei către balansoare. „Într-o tijă convențională, interiorul nu este umplut niciodată la sută cu ulei. În interior există întotdeauna 10-20% la sută, iar mișcarea în sus și în jos a tijei de împingere aerează uleiul. Tubul nostru oferă o coloană solidă de ulei direct de la ridicator la basculant ”, a spus Schumann.

Noile basculante bimetalice vor fi disponibile în 2007 pentru motoarele populare Chevy și Ford cu blocuri mici, cu lungimi personalizate disponibile pentru alte motoare. „Un client de-al nostru a folosit aceste noi tije bimetalice pentru a stabili un record de clasă NHRA de 9,82 secunde în sfertul de milă cu Mustang,” a spus Schumann.

SUPAPE, ARCURI ȘI DETENȚIONĂRI

Greutatea pe partea supapei balansoarelor poate fi redusă în mai multe moduri. Una este utilizarea valvelor de admisie și evacuare cu tulpini cu diametru mai mic. Un alt lucru este să utilizați supape cu tulpini goale sau, dacă clientul dvs. are dolari, pentru a instala supape ușoare din titan și dispozitive de fixare a arcurilor supapelor. Supapele din titan sunt de obicei cu 40% mai ușoare decât supapele din oțel, iar dispozitivele de fixare din titan sunt de obicei la jumătate din greutatea dispozitivelor de fixare din oțel (7 grame față de 14 grame).


Unul dintre avantajele trecerii la materiale mai ușoare, cum ar fi titanul, pentru a reduce greutatea este că titanul este extrem de scump și devine din ce în ce mai scump pe măsură ce trece timpul. Nu toată lumea își poate permite supape care costă 90 USD sau mai mult, sau dispozitive de reținere care costă 170 USD pe set.

Vârfurile și tulpinile supapelor din titan sunt adesea acoperite, în special în aplicații stradale, pentru a îmbunătăți lubrifianța și a reduce riscul de a fi afectat. O inserție din oțel poate fi, de asemenea, sudată sau presată în vârful supapei pentru a reduce uzura sau se poate utiliza un capac din oțel întărit la capătul supapei. Acoperirile de tulpină pot fi pulverizare de plasmă moly sau un material similar care reduce fricțiunea sau un strat subțire de film, cum ar fi carbonul diamantat (DLC), azotura de titan (TiN) sau azotura de crom (CrN) aplicată printr-o depunere fizică sau chimică de vapori proces. Acoperirile cu peliculă subțire sunt mai ușoare decât acoperirile pulverizate cu până la 4 grame și nu modifică toleranțele la fel de mult. Acoperirile cu peliculă subțire dură, precum carbonul diamantat, au o grosime de numai 20 microni, dar sunt extrem de durabile.

Deși supapele din titan pot fi utilizate cu scaunele de admisie din fontă și scaunele de evacuare din oțel nichelat, scaunele mai scumpe din cupru de beriliu oferă cea mai bună răcire și durabilitate. Scaunele din cupru de beriliu au un aspect galben sau auriu și conțin de obicei aproximativ 2% beriliu (deși unele aliaje conțin doar 0,2 până la 0,6% beriliu).

Aliajul conduce căldura mai bine decât aliajele de oțel sau fonta. Dar beriliul este un metal toxic, deci trebuie să aveți grijă să evitați inhalarea prafului la prelucrarea scaunelor.

Pentru cursanții profesioniști de top, costul suplimentar al titanului este doar un cost al afacerii, iar sponsorii lor vor plăti pentru asta. Însă pentru cursanții de stradă sau pentru cursanții de sâmbătă seara care își plătește cea mai mare parte a propriilor cheltuieli, titanul este un lux exotic - iar regulile de clasă interzic adesea utilizarea de materiale exotice pe pistele locale de murdărie pentru a menține costurile mai mici.

Unii producători reintroduc acum piese din oțel reproiectate ca o alternativă mai ieftină la titan. Acestea includ noi dispozitive de fixare ușoare ale arcurilor supapelor din oțel, supape goale din oțel inoxidabil și chiar brațe oscilante de evacuare din oțel.

Chris Douglas la Competition Cams, Memphis, TN a declarat că compania sa tocmai a introdus o nouă linie de dispozitive de fixare ușoară din oțel la spectacolul SEMA. Acestea reprezintă o alternativă cu costuri mai mici la dispozitivele de reținere din titan și aproape la fel de ușoare.

Supapele tubulare din oțel inoxidabil sunt o altă alternativă accesibilă la supapele din titan. Tulpinile goale sunt realizate prin găurirea celor două treimi superioare ale tijei supapei, lustruirea interioară a tijei pentru îndepărtarea dispozitivelor de ridicare a stresului și sudarea unui vârf întărit pe partea superioară a tijei. Rezultatul este o supapă care cântărește cu 20 până la 22% mai puțin decât o supapă convențională din oțel inoxidabil.

Reducerea greutății este de obicei bună pentru încă 300 până la 350 rpm, fără alte modificări (aceleași arcuri, basculante, tije, etc.). Mai mult, supapele sunt la fel de durabile ca și supapele convenționale la motoarele de performanță cu aspirație naturală.

Dar supapa tubulară goală poate să nu fie recomandată pentru motoarele supraalimentate sau supraîncărcate sau cele amplificate de oxidul de azot din cauza căldurii suplimentare.

SCHIMBĂRI DE ARCURI

Mai multe economii de greutate pot fi găsite, de asemenea, prin înlocuirea arcurilor supapelor convenționale cu arcuri din titan sau arcuri de stup. La fel ca supapele și dispozitivele de reținere din titan, arcurile din titan sunt scumpe, dar oferă o economie semnificativă de greutate. Titanul permite arcului nu numai să fie mai ușor în general, ci să folosească sârmă cu diametru mai mare, cu mai puține bobine. Acest lucru permite unui arc din titan să facă față mai multor ridicări ale supapelor fără legarea bobinei.

Masa redusă și inerția unui arc din titan cresc frecvența naturală a arcului pentru a reduce armonicele la rpm mai mari. Titanul are, de asemenea, un modul de torsiune mai mic decât oțelul, ceea ce îl face mai elastic decât oțelul. În consecință, arcurile își mențin presiunea mai mult timp și rezistă să ia un set la temperaturi ridicate. Deci, pentru motoarele cu viteze mari, arcurile din titan oferă unele avantaje semnificative.

O alternativă mai accesibilă pentru motoarele de stradă și pentru cursele cu buget redus sunt arcurile din stup de oțel. Izvoarele stupului se înclină treptat spre vârf. Acest lucru reduce masa în jumătatea superioară critică a arcului și permite utilizarea unui dispozitiv de fixare a arcului mai mic și mai ușor. Forma arcului creează, de asemenea, o rată progresivă a arcului, care modifică armonicele arcului și îi permite să manevreze rpm mai mari, în multe cazuri, fără ca supapa să sară sau să plutească.
Chris Douglas a declarat că Competition Cams a adăugat, de asemenea, mai multe aplicații noi de primăvară de stup la linia lor de produse. El a spus că arcurile de stup pot crește potențialul rpm al unui motor de la 100 la 1.200 rpm, în funcție de camă, trenul de valvă și alte modificări ale motorului. Cantitatea maximă de ridicare a supapelor pe care le pot suporta arcurile de stup este de .650 țoli, deci dacă motorul are nevoie de mai multă ridicare, va necesita arcuri convenționale duale sau triple.

Arcurile de stup au fost populare pe stradă și pentru motoarele care rulează arcuri cu o singură supapă. Dar unii curse sunt prudenți în ceea ce privește utilizarea lor, deoarece nu există nicio marjă de siguranță dacă se rupe un arc. Cu un arc dublu sau triplu, motorul nu va aspira o supapă dacă un arc se defectează.

Desigur, și arcurile obișnuite continuă să se îmbunătățească. Rick Simko, de la Elgin Industries, Elgin, IL, a declarat că anul acesta compania sa a adăugat 25 de aplicații noi cu arc de supapă de performanță. „Arcurile noastre sunt fabricate din siliciu cromat cu vanadiu, ceea ce îmbunătățește capacitatea arcului de a-și păstra rigiditatea pentru o longevitate mult mai bună decât alte arcuri. Avem atât seturi de arcuri simple, cât și duble, precum și arcuri noi de tip stup de stup. ”

RIDICATOARE

La capătul inferior al trenului de valvă, ridicatoarele suportă greutatea presiunii exercitate de arcuri. Reducerea greutății lifturilor este, de asemenea, benefică pentru creșterea rpm. Însă un alt truc care poate ajuta la o putere superioară la motoarele cu lifturi hidraulice cu role este reducerea distanței parcurse de piston în interiorul lifturilor. Reducerea deplasării pistonului reduce pompa elevatorului la rotații mari. Chris Douglas a declarat că noile lifturi cu role R-Series din competiția Cams au redus deplasarea cu piston din acest motiv. El a spus că tije mai rigide și mai grele tind să prăbușească pistonul ridicatorului la viteze mai mari, astfel încât reducerea deplasării pistonului în interiorul ridicatorului adaugă încă 200 până la 400 rpm la capătul superior. Douglas a declarat că noile lifturi vor fi disponibile la începutul anului 2007.

NOU PROCES DE FINALIZARE

Mark Campbell de la Crane Cams, Daytona Beach FL, a declarat că achiziția recentă a lui Crane de către Mikronite Technologies le-a permis să aplice un nou proces de finisare a suprafețelor componentelor lor de valvetrain. Procesul este similar cu împușcarea prin împușcare, dar se face într-un vas cu energie mare în condiții strict controlate. Procesul Mikronite comprimă suprafața metalului și lasă o oglindă foarte lustruită, care crește semnificativ rezistența piesei.

„Îmbunătățește brațele oscilante, reduce uzura pe lobii camelor și face ca arcurile supapelor să dureze de două până la patru ori mai mult. Procesul Mikronite ameliorează stresul din metal și reduce fricțiunea. ”
Crane va introduce, de asemenea, un nou profil al lobului arborelui cu came în 2007, pentru utilizarea în competiție, care permite motoarelor să atingă rpm mai mari, sau motoarele de anduranță să atingă același rpm cu o presiune mai mică a arcului. Douglas a spus într-o aplicație tipică de mașină sprint, presiunea arcului poate fi redusă de la 270 lbs. până la 210 lbs. fără pierderi de rpm. „Cheia noii noastre tehnologii a arborelui cu came este refacerea rampelor lobului pentru a reduce armonicele arcului”, a spus Campbell.