Viðfangsefni:
- General
- Yfirliggjandi kambás
- Undirliggjandi knastás
- Hratt knastásar
- Loki skarast
- Breytileg ventlatímasetning og ventlalyfta
- Smerandi
Almennt:
Kambásinn er mikilvægur hluti vélarinnar. Kambásinn tryggir að lokar eru opnuð og lokuð þannig að loft flæðir inn og út úr strokknum. Kambásinn snýst þannig að kamburinn opnar ventilinn á móti gormakrafti ventilfjöðursins. Lokafjöðrin sér til þess að opna loki sé lokaður þegar kaðallinn heldur áfram að snúast.
Kambásinn er staðsettur efst eða neðst á strokkhausnum, eða neðst á vélarblokkinni. Kambásinn er knúinn áfram af tímareim, keðju eða tannhjólum. Sjá nánar um þetta í kaflanum dreifingu.
Yfirliggjandi kambás:
Yfirliggjandi knastásinn er aðeins notaður nú á dögum. Kambásinn er síðan settur í strokkhausinn. Kosturinn við vélar með yfirliggjandi knastás er að þær þola meiri hraða en vélar með undirliggjandi knastás.
Á myndinni til vinstri má sjá að ventillinn er lokaður vegna þess að ventlafjaðrið þrýstir lokanum aftur og að knastásinn snýst réttsælis. Á hægri myndinni er knastásinn snúinn, sem veldur því að kamburinn ýtir ventilnum niður. Fjaðrið er nú þjappað saman og ýtir ventilnum niður. Þegar knastásnum hefur verið snúið lengra mun ventilfjöðurinn ýta ventilnum upp aftur. Lokafjöðurinn hefur um það bil 20 kg mótþrýsting.
Lokar fjórgengisvélar eru opnaðir með 1 eða 2 knastásum. Í útgáfunni með 1 knastás stýrir hann bæði inntaks- og útblásturslokum.
Í útgáfunni með 2 knastásum, stýrir annar knastásinn inntaksventilinn(a) og hinn útblástursventilinn(a). Hægt er að knýja 2 knastásana hvern á eftir öðrum með 1 tímareiminni, en það eru líka kerfi þar sem annar kambásinn knýr hinn með sér belti eða keðju (sjá myndirnar hér að neðan)
Myndirnar hér að neðan eru aðeins dæmi um tímareimsgerðina. Meginreglan er sú sama með tímakeðju.
Myndin hér að ofan til vinstri er af vél með einum kambás. Þetta rekur bæði inntaks- og útblásturslokana. Þetta er venjulega notað á td fjögurra strokka vélar með 8 eða 12 ventlum (þ.e. með 2 eða 3 ventlum á strokk).
Miðmyndin er af vél með tvöföldum knastás sem er knúin áfram af tveimur tímareimum. Kambásinn (1) er knúinn beint af sveifarásnum með stóra beltinu. Aftan á trissunni í gír 1 er lítill gír, sem afturbeltið liggur yfir. Þetta aftari (litla) belti knýr knastás keðjuhjólið (2). Litla beltið þarf sérstaka strekkjara. Þetta er venjulega notað fyrir fjögurra strokka vélar með 16 eða fleiri ventlum. (svo 4 eða fleiri lokar á hvern strokk)
Hægri myndin er af mótorhjólavél með tveimur knastásum. Kambásarnir eru knúnir af bæði belti og keðju. Knastás 1 er knúin áfram af tímareiminni sem er knúin áfram af sveifarásnum. Kambás 2 er knúin áfram af keðjunni sem er knúin áfram af kambás 1. Þessi keðja er fest undir lokahlífinni með strekkjara eða stillingarbúnaði. Þetta er venjulega notað á td fjögurra strokka vélar með 16 eða fleiri ventlum. (fjórir eða fleiri lokar á hvern strokk)
Undirliggjandi knastás:
Áður fyrr voru vélar búnar undirliggjandi kambás. Nú á dögum eru fólksbílavélar eingöngu búnar yfirliggjandi kambás. Smíðin með undirliggjandi knastás er að hverfa. Ókosturinn við þessa smíði er að þessar vélar þola ekki mikinn hraða því það er mikill massi á milli kambássins og ventilsins. Á miklum hraða verður of mikið spil og lokinn mun ekki lengur opnast og lokast á réttum tímum.
Sveifarásinn knýr m.t.t lítil tímakeðja eða belti við undirliggjandi kambás (sjá mynd hér að neðan). Knastásinn ýtir ventlastokknum og þrýstistönginni beint upp. Hægri hlið vippunnar er ýtt upp. Velturarmurinn „veltist“ um ás velturarmsins og ýtir vinstri hliðinni niður. Þetta þvingar ventilinn niður á móti krafti ventilfjöðursins. Þegar kambásnum er snúið lengra þrýstir ventilfjöðrinum lokanum aftur og veltiarmurinn fer aftur í upphafsstöðu.
Hratt knastásar:
Ef kamburinn er sporöskjulaga og lengri mun lokinn vera lengur opinn. Meira loft getur þá streymt inn í strokkinn. Þetta leiðir til söluhagnaðar. Þessi meginregla er meðal annars notuð í vélstillingu. Þetta er kallað „hröð knastásar“. Ef endinn er skarpari (meira í punktformi) lokar lokinn hraðar. Það verður líka að vera örlítið kúpt, annars skellur ventillinn aftur á sætið á of miklum hraða og veldur því miklu sliti á ventlasæti. Við hönnun vélar er þetta einnig vandlega prófað, þannig að komið er fyrir kambása sem eru sem bestir fyrir afl, eldsneytisnotkun og útblástursgildi.
Loki skarast:
Á meðan lokar skarast eru inntaks- og úttakslokar opnir í stutta stund á sama tíma. Í lok útblástursslagsins, þegar stimpillinn er næstum við TDC, opnast inntaksventillinn áður en útblástursventillinn er lokaður. Í þessum aðstæðum er hraði útblástursloftanna sem fara út úr brunahólfinu svo mikill að inntaksloft er þegar dregið inn með lofttæmandi áhrifum. Eftir að útblástursventillinn er lokaður og stimpillinn færist í ODP, opnast inntaksventillinn alveg. Inntaksloftið mun þannig fylla brunarýmið.
Kosturinn við skörun loka er að hraði loftsins sem kemur inn eykst þegar inntaksventillinn opnast, sem leiðir til meiri fyllingar.
Myndin sýnir aðstæður þar sem inntaksventillinn (vinstri) og útblástursventillinn (hægri) eru opnaðir á sama tíma.
Skýringarmyndin sýnir opnun og lokun útblásturs- og inntaksloka. Þegar knastásinn snýst opnast útblástursventillinn og lokast aftur (bláu línurnar). Lokaskörunin á sér stað í miðju línuritinu. Þetta er sýnt með rauðu. Inntaksventillinn (sýndur með grænum línum) hefur þegar verið opnaður lítillega hér.
Lokaskörun næst með kambásforminu. Á myndinni hér að neðan má sjá að á efri knastásnum eru hæstu kubbarnir 114 gráður á milli. Í miðju myndarinnar á sér stað skörun ventilsins vegna þess að endir inntaks kambursins og byrjun útblásturs kambur eru hærri en hringlaga hluti kambássins. Þetta er sá hluti þar sem inntaks- og útblásturslokar eru opnir á sama tíma.
Því nær sem tapparnir eru settir hver öðrum, því meiri skörun verður. Þetta sést á muninum á efri og neðri knastásnum, þar sem kubbarnir í neðri knastásnum eru 108 gráður á milli.
Lokaskörun á sér því alltaf stað og er ekki hægt að breyta því vegna fastrar kambásforms á kambásnum. Magn ventilskörunar er ákvarðað af vélaframleiðandanum.
Breytileg ventlatímasetning og ventlalyfta:
Afl vélarinnar er að miklu leyti háð knastásnum. Ef það er með löngum og sporöskjulaga kambás þá haldast lokarnir lengur opnir. Þetta þýðir að meira loft getur farið inn og út úr vélinni, sem framleiðir meira afl. Ef kambásarnir eru styttri og beittari mun lokinn opnast minna og lokast fyrr, sem hleypir minna lofti inn og út, þannig að hann framleiðir líka minna afl. Kosturinn er sá að þetta getur dregið úr eldsneytisnotkun.
Lágur vélarhraði með lágu álagi krefst:
- Inntakslokar opnast seint og loka snemma.
- Útblásturslokar opnast seint og lokast snemma.
Hár vélarhraði með miklu álagi krefst:
- Opnaðu inntaksventla snemma og lokaðu seint.
- Opnaðu útblástursloka snemma og lokaðu seint.
Bílaframleiðendur leita alltaf millivegs. Breytileg ventlatími stillir knastásinn í nauðsynlega stöðu á þeim hraða sem vélin gengur á. Breytileg lokalyfta er einnig tækni til að ná ýmsum kostum með því að breyta fjarlægðinni sem lokinn opnast.
Á breytileg tímasetning ventla snýr knastásnum miðað við stillanlega knastásshjólið (sjá mynd). Með þessu kerfi er hægt að koma því fyrir að lokar opnist fyrr eða síðar, en ekki er hægt að koma því fyrir að lokar séu opnir lengur. Ef lokinn opnast fyrr mun hann líka lokast fyrr, því lögun kambássins helst sú sama. Á síðunni breytileg tímasetning ventla nánari skýringar verða á þessu.
Breytileg ventlalyfta er tækni sem tryggir að lyftihæð ventilsins sé stillanleg. Þetta stjórnar hversu langt lokinn opnast. Þetta er gagnlegt fyrir bæði eldsneytisnotkun og vélarafl. Myndin hér að neðan er dæmi um þetta. Þetta er Valvetronic frá BMW.
Breytileg ventlalyfta er aðeins beitt á inntakskasinn. Það eru nokkrar aðferðir sem eru notaðar af mismunandi framleiðendum. Á bls breytileg ventlalyfta mismunandi tækni er lýst í smáatriðum.
Smurning:
Smyrja þarf knastásinn eins og alla aðra hreyfanlega íhluti í vélinni. Knastásinn fylgir olíu á réttum stöðum í gegnum rör með götum eða stútum. Starfsemi alls smurkerfisins er lýst á síðunni smurkerfi.
