Overlapp: nar begge ventilene er apne

Overlap - eller ventiloverlapp - er perioden da både innsugs- og eksosventilen er åpne samtidig. Det skjer rundt øvre dødpunkt, akkurat i overgangen mellom eksostakt og innsugingstakt. ENEM, en av Sveriges mest etablerte kamakselprodusenter, beskriver det slik: "Overlap er tilstanden der eksosventilen holder på å stenge, og innsugingsventilen har begynt å åpne. Begge ventilene er altså åpne samtidig, og stempelet er i prinsippet i sitt høyeste punkt."

Hva avgjør mengden overlap?

Overlap er ikke en enkeltstående egenskap ved kamakselen - det er et resultat av varighet og nokkvinkel (lobeseparasjon) som samvirker.

• Lengre varighet - jo lenger ventilene holdes åpne, desto mer av det vinduet overlapper rundt ØD.
• Tettere nokkvinkel - jo nærmere innsugs- og eksosnokkens senterlinjer ligger hverandre, desto mer overlapp.

COMP Cams' lobedesigner Billy Godbold viser dette med tall: tre kamaksler med identisk kamvinkel pÃ¥ 110°, men ulik duration, ga svært forskjellig overlapp - fra 53° med kortere duration til 77° med lengre. Kamvinkel alene bestemmer altsa ikke hvor mye overlapp du fÃ¥r.

Hvorfor overlap finnes

I en sugemotor skaper overlap en spyleeffekt. Eksosens bevegelsesenergi skaper et undertrykk bak seg - den effekten hjelper til å trekke inn frisk ladning gjennom innsugsporten allerede før stempelet har begynt sin nedadgående bevegelse. Ved høye turtall kan denne eksosspylingen gi merkbart bedre sylinderfylling og dermed mer effekt.

Racingkammer for sugemotorer har derfor ofte tett nokkvinkel (104-108°) og lang varighet som gir stor overlapp. Det maksimerer toppeffekten, men koster tomgangskvalitet og lavturtallsmoment.

Overlap og tomgang

Ved lave turtall og liten gasspjeldåpning skaper overlap problemer. Gjenværende eksos i forbrenningsrommet presses bakover ut i innsugssystemet - det som kalles reversion. Jo mer overlap, desto mer reversion:

• Innsugstrykket stiger (vakuum synker)
• Frisk blanding fortynnes med inert eksosrest
• Tomgangen blir ujevn og hakkete
• Drivstofforbruk og utslipp øker

Tester på samme motor med tre ulike nokkvinkler (106°, 112° og 114°) ved identisk varighet viste at 112° ga det beste kompromisset: smidig tomgang, 2 tommer mer vakuum enn 106°, fire miles per gallon bedre økonomi - og i praksis samme effekt opp til 4 000-4 500 rpm. Først etter det trakk den tettere nokkvinkelen ifra.

Overlap i turbomotorer

I en turbomotor endres spillereglene. Turboen skaper overtrykk i innsuget (ladetrykk) og samtidig mottrykk i eksossystemet. Forholdet mellom disse to trykkene avgjør hva som skjer under overlap:

• Hvis eksosmottrykket er høyere enn ladetrykket - eksos presses tilbake inn i sylinderen og ut i innsugssystemet. Det fungerer som intern EGR ved full gass og koster effekt.
• Hvis ladetrykket er høyere - frisk ladeluft blåser rett gjennom sylinderen og ut i eksossystemet. Det sløser bort ladetrykket og kan overopphete eksosventiler og turbin.

ENEM konstaterer: "Overladede motorer gir nesten uten unntak mer effekt med stor nokkvinkel" - det vil si videre nokkvinkel med mindre overlap. Det er derfor turbokammer tradisjonelt designes med 112-114° nokkvinkel, sammenlignet med 106-110° for sugemotorer.

PF Racing, som designer turbokammer spesifikt for Volvos B230, bruker konsekvent det de kaller "dual lobe design" - ulik varighet på innsug og eksos. Kortere eksosvarighet stenger eksosventilen tidligere og reduserer overlappvinduet, uten å gå på akkord med innsugsvarigheten. Resultatet blir raskere spool og renere sylinderfylling under lading.

Moderne turboer nyanserer bildet

Turboteknikken har utviklet seg markant. Moderne, effektive turboer har lavere eksosmottrykk i forhold til ladetrykk sammenlignet med eldre konstruksjoner. Bonneville-rekordholderen Kenny Duttweiler har vist at man med en riktig dimensjonert moderne turbo kan kjøre tettere nokkvinkel (109°) og likevel beholde smidig tomgang med 16 tommer vakuum - noe som var utenkelig med eldre turbokonstruksjoner.

Dette betyr ikke at man skal kjøre tight nokkvinkel på hvilken som helst turbomotor. Men det viser at det viktigste ikke er om det er turbo, men hvor effektiv turboen er og hvor godt eksossiden flyter.

Oppsummering

Overlap er et resultat av varighet og nokkvinkel, og det påvirker alt: tomgang, vakuum, mellomregister, toppeffekt og eksosutslipp. Det finnes ingen universell regel - riktig mengde overlap avhenger av om det er sugemotor eller turbo, hvilke turtall som er viktige, og hvor effektivt eksossystemet flyter.

Vil du forstå hvordan kamakselens overlap påvirker motoren din? Kontakt Meksta - vi hjelper deg med å finne riktig balanse.

Se våre kamaksler →

Be om tilbud →