Overlap – eller ventilöverlapp – är perioden då både insug- och avgasventilen är öppna samtidigt. Det sker runt övre dödpunkt, precis i övergången mellan avgastakt och insugningstakt. ENEM, en av Sveriges mest etablerade kamaxeltillverkare, beskriver det så: "Overlap är läget då avgasventilen håller på att stänga, insugningsventilen har börjat öppna. Bägge ventilerna är alltså öppna samtidigt och kolven är i princip i sitt högsta läge."
Vad avgör mängden overlap?
Overlap är inte en enskild egenskap hos kamaxeln – det är ett resultat av duration och nockvinkel (lobseparation) som samverkar.
- Längre duration – ju längre ventilerna hålls öppna, desto mer av det fönstret överlappar kring ÖD.
- Tätare nockvinkel – ju närmare insug- och avgasnockens centrumlinjer ligger varandra, desto mer överlapp.
Comp Cams' lobdesigner Billy Godbold visar detta med siffror: tre kamaxlar med identisk nockvinkel på 110° men olika duration gav vitt skild överlapp – från 53° med kortare duration till 77° med längre. Nockvinkel allena bestämmer alltså inte hur mycket overlap du får.
Varför overlap finns
I en sugmotor skapar overlap en spolningseffekt. Avgasernas rörelseenergi skapar ett undertryck bakom sig – den effekten hjälper till att dra in färsk laddning genom insugsporten redan innan kolven börjat sin nedåtrörelse. Vid höga varvtal kan denna avgasspolning ge märkbart bättre cylinderfyllnad och därmed mer effekt.
Racingkammar för sugmotorer har därför ofta tät nockvinkel (104–108°) och lång duration som ger stor överlapp. Det maximerar toppeffekten men kostar tomgångskvalitet och lågvarvsmoment.
Overlap och tomgång
Vid låga varvtal och liten gasspjällsöppning skapar overlap problem. Resterande avgaser i förbränningsrummet trycks bakåt ut i insugningssystemet – det som kallas reversion. Ju mer overlap, desto mer reversion:
- Insugstrycket stiger (vacuum sjunker)
- Färsk blandning späds med inert avgasrest
- Tomgången blir ojämn och hackig
- Bränsleförbrukning och utsläpp ökar
Tester på samma motor med tre olika nockvinklar (106°, 112° och 114°) vid identisk duration visade att 112° gav den bästa kompromissen: smidig tomgång, 2 tum mer vacuum än 106°, fyra miles per gallon bättre ekonomi – och i princip samma effekt upp till 4 000–4 500 rpm. Först därefter drog den tätare nockvinkeln ifrån.
Overlap i turbomotorer
I en turbomotor ändras spelreglerna. Turbon skapar övertryck i insuget (laddtryck) och samtidigt mottryck i avgassystemet. Förhållandet mellan dessa två tryck avgör vad som händer under overlap:
- Om avgasmottrycket är högre än laddtrycket – avgaser trycks tillbaka in i cylindern och ut i insugssystemet. Det fungerar som intern EGR vid full gas och kostar effekt.
- Om laddtrycket är högre – färsk laddluft blåser rakt genom cylindern och ut i avgassystemet. Det slösar ladden och kan överhetta avgasventiler och turbin.
ENEM konstaterar: "Överladdade motorer ger nästan utan undantag mer effekt med stor nockvinkel" – det vill säga vidare nockvinkel med mindre overlap. Det är därför turbokammar traditionellt designas med 112–114° nockvinkel, jämfört med 106–110° för sugmotorer.
PF Racing, som designar turbokammar specifikt för Volvos B230, använder konsekvent vad de kallar "dual lobe design" – olika duration på insug och avgas. Kortare avgasduration stänger avgasventilen tidigare och minskar överlappsfönstret, utan att ge avkall på insugsdurationen. Resultatet blir snabbare spool och renare cylinderfyllnad under ladd.
Moderna turbor nyanserar bilden
Turboteknik har utvecklats markant. Moderna, effektiva turbor har lägre avgasmottryck i förhållande till laddtryck jämfört med äldre konstruktioner. Bonneville-rekordhållaren Kenny Duttweiler har visat att med rätt dimensionerad modern turbo kan man köra tätare nockvinkel (109°) och ändå behålla smidig tomgång med 16 tum vacuum – något som var otänkbart med äldre turbokonstruktioner.
Det här betyder inte att man ska köra tight nockvinkel på vilken turbomotor som helst. Men det visar att det viktigaste inte är om det är turbo, utan hur effektiv turbon är och hur väl avgassidan flödar.
Sammanfattning
Overlap är ett resultat av duration och nockvinkel och det påverkar allt: tomgång, vacuum, mellanregister, toppeffekt och avgasutsläpp. Det finns ingen universell regel – rätt mängd overlap beror på om det är sug eller turbo, vilka varvtal som är viktiga, och hur effektivt avgassystemet flödar.
Vill du förstå hur din kamaxels overlap påverkar din motor? Kontakta Meksta – vi hjälper dig att hitta rätt balans.