Overlap: når begge ventiler er abne

Overlap - eller ventiloverlap - er perioden, hvor både indsugnings- og udstødningsventilen er åbne samtidig. Det sker omkring øverste dødpunkt, lige i overgangen mellem udstødningstakt og indsugningstakt. ENEM, en af Sveriges mest etablerede producenter af knastaksler, beskriver det sådan: "Overlap er situationen, hvor udstødningsventilen er ved at lukke, og indsugningsventilen er begyndt at åbne. Begge ventiler er altså åbne samtidig, og stemplet er i princippet i sin højeste stilling."

Hvad afgør mængden af overlap?

Overlap er ikke en enkeltstående egenskab ved knastakslen - det er et resultat af varighed og knastvinkel (lobseparation), der spiller sammen.

• Længere varighed - jo længere ventilerne holdes åbne, desto mere af det vindue overlapper omkring ØD.
• Tættere knastvinkel - jo tættere indsugnings- og udstødningsknastens centerlinjer ligger på hinanden, desto mere overlap.

COMP Cams' lobedesigner Billy Godbold viser dette med tal: tre knastaksler med identisk knastvinkel pÃ¥ 110°, men forskellig varighed, gav vidt forskelligt overlap - fra 53° med kortere varighed til 77° med længere. Knastvinkel alene bestemmer altsa ikke, hvor meget overlap du fÃ¥r.

Hvorfor overlap findes

I en sugemotor skaber overlap en spuleeffekt. Udstødningsgassernes bevægelsesenergi skaber et undertryk bag sig - den effekt hjælper med at trække frisk ladning ind gennem indsugningsporten, allerede før stemplet er begyndt sin nedadgående bevægelse. Ved høje omdrejningstal kan denne udstødningsspuling give mærkbart bedre cylinderfyldning og dermed mere effekt.

Racingknaster til sugemotorer har derfor ofte tæt knastvinkel (104-108°) og lang varighed, som giver stort overlap. Det maksimerer topeffekten, men koster tomgangskvalitet og moment ved lave omdrejninger.

Overlap og tomgang

Ved lave omdrejningstal og lille gasspjældsåbning skaber overlap problemer. Resterende udstødningsgasser i forbrændingsrummet presses bagud ud i indsugningssystemet - det, der kaldes reversion. Jo mere overlap, desto mere reversion:

• Indsugningstrykket stiger (vakuum falder)
• Frisk blanding fortyndes med inert udstødningsrest
• Tomgangen bliver ujævn og hakkende
• Brændstofforbrug og udledning stiger

Tests på samme motor med tre forskellige knastvinkler (106°, 112° og 114°) ved identisk varighed viste, at 112° gav det bedste kompromis: smidig tomgang, 2 tommer mere vakuum end 106°, fire miles per gallon bedre økonomi - og stort set samme effekt op til 4 000-4 500 rpm. Først derefter trak den tættere knastvinkel fra.

Overlap i turbomotorer

I en turbomotor ændres spillereglerne. Turboen skaber overtryk i indsuget (ladetryk) og samtidig modtryk i udstødningssystemet. Forholdet mellem disse to tryk afgør, hvad der sker under overlap:

• Hvis udstødningsmodtrykket er højere end ladetrykket - presses udstødningsgasser tilbage ind i cylinderen og ud i indsugningssystemet. Det fungerer som intern EGR ved fuld gas og koster effekt.
• Hvis ladetrykket er højere - blæser frisk ladeluft lige gennem cylinderen og ud i udstødningssystemet. Det spilder ladningen og kan overophede udstødningsventiler og turbine.

ENEM konstaterer: "Overladede motorer giver næsten uden undtagelse mere effekt med stor knastvinkel" - det vil sige bredere knastvinkel med mindre overlap. Det er derfor, turboknaster traditionelt designes med 112-114° knastvinkel, sammenlignet med 106-110° for sugemotorer.

PF Racing, der designer turboknaster specifikt til Volvos B230, bruger konsekvent det, de kalder "dual lobe design" - forskellig varighed på indsugning og udstødning. Kortere udstødningsvarighed lukker udstødningsventilen tidligere og mindsker overlapsvinduet, uden at gå på kompromis med indsugningsvarigheden. Resultatet bliver hurtigere spool og renere cylinderfyldning under ladning.

Moderne turboer nuancerer billedet

Turboteknikken har udviklet sig markant. Moderne, effektive turboer har lavere udstødningsmodtryk i forhold til ladetryk sammenlignet med ældre konstruktioner. Bonneville-rekordholderen Kenny Duttweiler har vist, at man med en korrekt dimensioneret moderne turbo kan køre tættere knastvinkel (109°) og alligevel bevare en smidig tomgang med 16 tommer vakuum - noget der var utænkeligt med ældre turbokonstruktioner.

Det betyder ikke, at man skal køre tight knastvinkel på en hvilken som helst turbomotor. Men det viser, at det vigtigste ikke er, om det er turbo, men hvor effektiv turboen er, og hvor godt udstødningssiden flyder.

Sammenfatning

Overlap er et resultat af varighed og knastvinkel, og det påvirker alt: tomgang, vakuum, mellemregister, topeffekt og udstødningsudledning. Der findes ingen universel regel - den rette mængde overlap afhænger af, om det er sug eller turbo, hvilke omdrejningstal der er vigtige, og hvor effektivt udstødningssystemet flyder.

Vil du forstå, hvordan din knastaksels overlap påvirker din motor? Kontakt Meksta - vi hjælper dig med at finde den rette balance.

Se vores knastaksler →

Anmod om tilbud →