Sadales vārpsta   

Pirmais iemesls nomainīt sadales vārpstu ir apmēram tāds pats, kā ar citām komponentēm. Standarta detaļa ir pārāk līdzsvarota un garlaicīga, radīta pēc saviem raksturlielumiem maksimāli tuvi ikdienas braucēja vēlmēm un nespēj atbalstīt intensīvāka braucēja tieksmi pēc lielākas dinamikas, utt.

Izvēloties sadales vārpstu kā likums mehāniķis mēģina izmainīt griezes momenta vai jaudas līkni saskaņā ar prognozējamo ekspluatācijas režīmu un klienta vēlmēm. Sadales vārpsta, kas pārvieto griezes/jaudas maksimumu uz augto apgriezienu režīmiem, tiek saukta par “augšējo”, līdz ar to pretējā gadījumā – tā ir “apakšējā” sadales vārpsta…

Sadales vārpsta ir dzinēja “mehāniskās smadzenes”, kas nosaka vārstu atvēršanas ātrumu, laiku un atvēruma ilgumu (citiem vārdiem sakot – dzinēja raksturu). Mēģināsim nu saprast kas un dēļ kā notiek.

Sākumam pieskarsimies sadales vārpstas primāriem raksturlielumiem, izejot no kuriem tas arī tiek projektēts:

Vārstu pacēluma augstums.

Tas ir maksimālais attālums uz kuru vārsts iziet no sēžas. Mūsdienu dzinēju standarta sadales vārpstas parasti paceļ ieplūdes vārstu uz apm. 9.0 mm, tai pašā laikā sporta motoriem šis rādītājs mēdz sasniegt pat 13,50mm. Pie tam ir jārēķinās, ka nevar kāpināt vārsta atvēršanos līdz bezgalībai – tam pamats ir katra dzinēja konstruktīvās īpašības. Lietojot sadales vārpstu ar ļoti lieliem kulaciņiem ir jāgriež virzuļos īpašus padziļinājumus, lai izvairīties no to “tikšanās” ar vārstiem. Šie padziļinājumi nebūt ne labvēlīgi ietekmē sadegšanas kameras formu, jo ikviens papildus šķērslis degmaisījuma kustībai kamerā ir potenciāls detonācijas perēkļu izraisītājs.

Vēl vārstu pacelšanās augstums ietekmē tādu parametru kā Laiks-Šķērsgriezums ( kulaciņa darbībās ilgumus). Tādejādi pie lielāka vārsta pacēluma ir iespējams panākt labāku cilindra piepildījumu ar degmaisījumu un iegūt lielāku enerģiju/efektivitāti no viena darbības cikla. Atkarībā no tā, kurā apgriezienu diapazonā tas notiks, mēs iegūsim jaudas vai griezes momenta pieaugumu. Vidusmēra standarta sadales vārpstai kulaciņu darbības ilgums ir vienāds ar ~200-240 grādiem no kloķvārpstas apgrieziena. Šis salīdzinoši lēzens un lēns vārsta atvēršanās režīms tiek izvēlēts pirmām kārtam lai samazinātu mezglu dilumu un darbības gaitā radītos trokšņus. Projektējot sporta vārpstas tiek uzstādīta prasība par katru cenu panākt maksimālu cilindra piepildījumu, līdz ar to ieplūdes vārsts paliek atvērts apm. 250-320 grādu garumā.

Papildus jau minētiem parametriem un cilindru piepildījumu savu iespaidu atstāj gan kulaciņa profils un to pārseguma leņķis, tāpēc pāriesim pie sadales vārpstu pārējiem parametriem un apskatīsim kā tie mainās atkarībā no izvēlētās konstrukcijas.

Tātad, profilam ir jānodrošina iespējami plūdens un ātrs vārsta pacēlums. Sakarība te ir sekojoša – jo šaurāks un augstāks ir profils, jo labāk. Papildus ir arī profila gluduma jēdziens, t.i. ar cik līnijām profils ir aprakstīts (jo to vairāk, jo mīkstāk un līdzsvarotāk strādās dzinējs)

           Ieplūdes kulaciņš

Ķeras pie darba ieplūdes taktī (virzulis iet uz leju – ieplūdes vārsts atveras). Pār cik kulaciņa darbības fāze un ilgums ir nemainīgi (tā profila un regulējumu dēļ) , tad maksimālu atdevi no dzinēja var iegūt tikai stingri noteiktā apgriezienu diapazonā, t.i. noteiktā dzinēja darbības režīmā. Pārējos režīmos dzinēja darbība būs efektīva, bet ne maksimāli. Ja mēs vēlamies palielināt efektivitāti pie noteiktiem apgriezieniem, tad nākas ziedot pārējos parametrus. Tā sanāk, ka “apakšējās” vārpstas zaudē “augšējām” pie augstiem dzinēja apgriezieniem, savukārt “augšējās
” ir manāmi vārgākas tukšgaitā un pie zemajiem apgriezieniem. Par šiem faktoriem atbild kulaciņa profils. Griezes palielināšanai pie zemiem apgriezieniem to taisa platu un lēzenu, a ja tiek prasīta maksimāla atdeve pie lieliem apgriezieniem – šauru un asu.

           Izplūdes kulaciņš

Atbilstoši darbojas izplūdes takts laikā (virzulis uz augšu – izplūdes vārsts vaļā). Vārstu ir jāatver pietiekami agri, lai cilindrs paspētu atbrīvoties no degšanas produktiem. Ja atvērt izplūdes vārstu par vēlu dūmgāžu paliekas tiks sajauktas ar svaigu degmaisījumam, kas manāmi pasliktinās sadegšanu un vēl jo vairāk – degšanas produkti aizņemt vietu cilindrā, ko varētu aizņemt svaigs degmaisījums. Rezultātā – slikta darbības efektivitāte. No otras puses – pāragra izplūdes vērsta atvēršana samazina darba gaitas efektivitāti, jo spiediens, kas iedarbojas uz virzuli, tiks daļēji nolaist caur agri atvērto izplūdes vārstu. Analoģiski tas strādā arī pie vārsta aizvēršanas – agri aizverot vārstu – degšanas produkti nepaspēs pamest cilindru, savukārt vēlu aizverot – svaiga degmaisījuma daļa tiks izmesta nesadegusi caur izplūdes traktu.

          Kulaciņu izvērsums

Kulaciņu izvērsumam (nosaka vārstu pārsegšanos - t.i. cik grādus abi vārsti ir vienlaicīgi atvērti) ir jānodrošina aprēķinātos piepildījuma koeficienta, sadegšanas efektivitātes un cilindra atbrīvošanas no degšanas produktiem, rādītājus, kā arī kompensēt degkameras un kulaciņu profilu tehniskos rādītājus.

Palielinot vārstu pārsegumu leņķis starp kulaciņu centriem samazinās un otrādāk. Šī leņķa palielināšana nodrošina griezes momentu zemu apgriezienu režīmā un samazināšana – palielina jaudu pie lieliem apgriezieniem.
  Noslēgumā dažus vārdus par sporta vārpstu izskaņošanu. Sākumam vajag vienkārši precīzi noregulēt vārstus (ja tie ir regulējami). Var izrādīties, ka pie vienāda pacēluma abiem vārstiem, pārseguma momentā sporta vārpsta nedos nepieciešamo efektivitāti. To var labos uzstādot regulējamo sadales zobratu, kas ļaus izlikt vārpstu “ātrāk”, Tad kloķvārpstai izejot augšējo punktu, ieplūdes vārsts pacelsies nedaudz vairāk nekā izplūdes, - tas dos jaudas kāpumu pie augstiem apgriezieniem. Nostādot sadales vārpstu “vēlāk”, nodrošina izplūdes vārsta lielāku pacēlumu un kā rezultātu – griezes maksimumu pie zemiem apgriezieniem.

Kā tas viss darbojas....?

Laikam vienkāršākais un patiesi vienīgais veids, ka izprast šo processu kopējo ainu - ir vai nu sabojāt pāris dzinēja galvas, vai arī - vispirms rūpīgi papētīt zemāk esošo animāciju....

Dažas viltības un VTI ... 

Viens no risinājumiem, kas ļauj panākt gan vienmērīgu tukšgaitu un saprātīgu degvielas patēriņu, gan nepieciešamības gadījumā arī attīstīt patiesi sporta auto cienīgu dinamiku ir - Variable Valve Timing sistēma.

Noslēpums slēpjas īpaši sarežģītā sadales vārpstas un tās pārvietošanas mehānismā. Proti - uz vienas sadales vārpstas ir 2-reiz vairāk kulaciņu - tā teikt divu dažāu profilu apvienošana uz vienas ass un sadales vārpsta spēj pārvietoties garenass virzienā.

Tādejādi tiek izmantots vai nu ekonomiskais režīms, vai sportiskais...