Hodiny konštruktívnej geometrie nepatria v škole medzi populárne a mnoho študentov tieto hodiny prebdie pohľadom z okna alebo inou aktivitou. Ale, keď sa dostaneme k stavbe a úprave vysokootáčkové osemvalcové spaľovacieho motora spievajúceho k nebesiam, začnú hrať hlavnú rolu pravidlá a zákonitosti geometrie.
Geometria rozvodového mechanizmu (skrátene rozvodu)
Geometria, ktorá platí v motorovom priestore je trochu odlišná od bezduchých a nič nehovoriacich čiar na tabuli v triede ale podstata ostáva rovnaká. Rozvod v spaľovacom motore má tri základné úlohy: Po prvé zabezpečiť prívod čerstvej náplne do spaľovacieho priestoru pri správnom načasovaní. Po druhé odvod pracovných plynov zo spaľovacieho priestoru vo vhodnom čase a po tretie prípravu zmesi, jej pohyb a premiešanie v spaľovacom priestore. Geometria rozvodu určujú správny chod ventilov, tiahel, vahadiel, zdvíhadiel a vačkových hriadeľov, ktoré sú spolu dokonale poskladané a spolupracujú s maximálnou efektivitou. Obzvlášť zaujímavá je dráha oblúku, po ktorom sa pohybuje vahadlo. Správna geometria a nastavenie rozvodu môžu znamenať vyšší výkon, nižšiu spotrebu paliva a oleja, dlhšiu životnosť rozvodového mechanizmu.
Analýza a úprava geometrie rozvodu je dôležitou súčasťou štúdia v odbore konštruovania spaľovacích motorov.
Prakticky to znamená pri návrhu vysokovýkonného agregátu je potrebné určiť správnu dĺžku rozvodovej tyčky, druh vahadla pôsobiaceho na driek ventilu, polohu vahadla a zdvíhadla a pod. Hlavným cieľom je použitie najkompaktnejšieho usporiadania všetkých súčiastok, pričom priestoru nie je veľa. Geometria rozvodu patrí medzi najnáročnejšie predmety pri štúdiu konštrukcií spaľovacích motorov. Rovnako ako pri konštruovaní iných častí motora, je nutné pristúpiť k rozvodu s dobre premysleným plánom. Stará známa veta najskôr mysli potom konaj platí aj tu.
Prvá úvaha pri stavbe hlavy valcov
“Rozvodový mechanizmus je jedna z prvých vecí, s ktorou musíme počítať, pri navrhovaní konštrukcii hlavy valcov.” zdôrazňuje špecialista na hlavy valcov Shawn Hooper z Houstonského strediska SAM (School of Automotive Machinists), v ktorom zaúčajú odborníkov na konštrukciu a úpravy spaľovacích motorov.Ďalej dopĺňa ďalšie úvahy “S aký druhom rozvodu, spektrom otáčok a samozrejme tvarom profilu vačky budeme pracovať.” Pri vývoji bloku motora alebo hlavy valcov sa nevyhneme modifikáciam ako napríklad výmena vačkového hriadeľa s inou veľkosťou základnej kružnice vačky. Takýmito krokmi sa mení geometria rozvodu, na čo sa nesmie zabúdať. Nesprávnou geometriou rozvodu nesedia presne komponenty a pri prevádzke dochádza k rázom, ktoré vyusťujú do nadmernému hluku a praskaniu súčiastok. ” Toto sa deje hlavne, keď sa preruší mechanický kontakt medzi ventilom a vahadlom pri vysokých otáčkach a zvukom to pripomína obmedzovač otáčok.” hovorí Hooper. 
V podstate všetky súčasti rozvodu sa rýchlo pohybujú a medzi jednotlivými komponentmi sa prejavujú vôle. Pri zatváraní ventilu dôjde jeho zotrvačnosťou a tlmiacim efektom pružiny k nechcenému spätnému pohybu. Každá súčiastka sa snaží vykonávať svoju funkciu ale nestacionárnym chodom a vibráciami sa narúša správna funkčnosť mechanizmu. Pre pouličných a víkendových úpravcov sa úpravy rozvodu veľmi neodlišujú od pôvodného stavu. Desaťročia vývoja poskytujú týmto úpravcom siahnuť po baleniach súčiastok z predajní a tým dosiahnuť rýchle a relatívne lacné vylepšenie rozvodov. To však neznamená, že všetko zložíme dohromady, poriadne dotiahneme skrutky a dúfame, že to bude fungovať. Neexistujú nejaké vačkové kity alebo niečo podobné, tieto úpravy vyžadujú mnoho znalostí a je potrebné overiť spoluprácu jednotlivých komponentov v mechanizme, pretože sú navrhnuté veľmi všeobecne.
Staviteľ motora môže na začiatku použiť vačku a ostatné komponenty ponúkané overenými spoločnosťami, často všetko pracuje ako má, ale pre kvalitné nastavenie a overenie správneho nastavenia je potrebné mať vysokoškolské znalosti. Možno najkritickejšou súčasťou predprípravy geometrie rozvodu je dráha pohybu vahadla na hornej časti ventilu. Najľahší spôsob ako to skontrolovať je približné nastavenie súčiastok na motore a tam jednoducho skontrolujeme aký rozsah pohybu má vahadlo. Ide o to aby vahadlo nevykonávalo zbytočne dlhú dráhu. Každé vahadlo tvorí svojím pohybom dráhu oblúku a táto dráha záleží od polomeru medzi stredom a koncom vahadla, pričom nezáleží na druhu vahadla. Vahadlo je uložené na podstavci a čím je dlhšie vahadlo tým je oblúk širší. ” Nechceme aby v čase kedy má byť ventil otvorený vykonával nejaké ďalšie pohyby ” dodáva Hooper. Ak pôsobenie vahadla na ventil nie je správne skoordinované dôjde k chybnému načasovaniu zdvihu. Na overenie správneho nastavenia pohybu vahadla sa používajú rôzne metódy. Niektorí konštruktéri dávajú prednosť nesymetrickým váhadlam, ktoré majú os otáčania posunutú bližšie k výfukovej strane a tým je dráha oblúku vahadla nad ventilom užšia. Šírka dráhy nie je tak podstatná ako umiestnenie osi otáčania vahadla, ktorá ovplyvňuje zaťaženie na driek ventilu. Ak je základná geometria nastavená správne môžme sa zamerať na ďalšie komponenty a ich nastavenia. Medzi ďalšie komponenty, ktorým budeme venovať pozornosť sú ventilové pružiny a ich vplyv na chod ventilu ale to už rozoberieme v ďalšej časti.
Autor: Maroš Uhrin Zdroj: enginelabs.com Foto: Audi, enginelabs.com
