Kamakselen designer luftstrømmen, men den gjør ingenting alene. Mellom kamloben og ventilen sitter en kjede av komponenter som må spille sammen: løfter, støtstang, vippearm og ventilfjær. Er ett eneste ledd i kjeden svakt, hjelper det ikke hvor perfekt kamprofilen er.
Kjeden i en OHV-motor
I en klassisk OHV-motor (overhead valve) med kamakselen i blokka ser kjeden slik ut:
- Kamloben roterer og trykker løfteren oppover. Profilens duration, løft og LSA bestemmer ventiltidene.
- Løfteren følger kamloben. Flat tappet eller rulleløfter, hydraulisk eller mekanisk.
- Støtstangen (pushrod) overfører bevegelsen fra løfteren i blokka opp til vippearmen på topplokket. En enkel, men kritisk komponent.
- Vippearmen (rocker arm) fungerer som en vektstang som snur og forsterker bevegelsen. Løfteren trykker opp, og vippearmen trykker ventilen ned.
- Ventilen åpner og stenger portåpningen i topplokket. Den lineære bevegelsen styres av ventilstyringen.
- Ventilfjæren stenger ventilen og holder hele kjeden i kontakt med kamloben.
OHC-motorer: kortere kjede
I en OHC-motor (overhead cam) sitter kamakselen i topplokket, rett over ventilene. Det eliminerer støtstengene, og i DOHC-motorer med kopper (bucket followers) også vippearmene. Kamloben trykker direkte på en kopp som sitter oppå ventilskaftet.
CatCams, som designer kammer for europeiske OHC-motorer, har utviklet egne slipper followers som erstatter OEM-rullefingerfølgerne. En kortere kjede gir mindre elastisitet, lavere vekt og bedre evne til å følge aggressive kamprofiler på høye turtall.
Støtstangen: undervurdert, men avgjørende
I en OHV-motor er støtstangen det svakeste leddet når det gjelder stivhet. OnAllCylinders og moderne motorbyggere peker på at utviklingen har gått fra standard 5/16"-støtstenger til tykkere, koniske eller elliptiske konstruksjoner i chrome moly-stål.
Hvorfor er det viktig? En støtstang som bøyer seg under belastning, absorberer en del av kamlobens bevegelse. Løfteren trykkes opp, men vippearmen får ikke hele bevegelsen. Det koster effektivt løft og endrer profilen på ventiltimingen. Jo sterkere fjærer og jo mer aggressiv kamprofil, desto stivere støtstang kreves. Column strength, altså stangens motstand mot knekking, er det relevante målet.
Vippearmens utveksling: rocker ratio
Vippearmen fungerer som en vektstang med ulik armlengde på hver side av dreiepunktet. Forholdet mellom lengdene kalles rocker ratio og multipliserer kamlobens løft.
Typiske rocker ratios:
- Chevrolet small block (eldre): 1,5:1, en kamlobe med 7,6 mm løft gir 11,4 mm ventilløft
- GM LS-serien: 1,7:1, samme kamlobe gir 12,9 mm
- Ford Windsor: 1,6:1
Kent Cams spesifiserer rocker ratio for alle motorapplikasjonene sine (fra 1,46:1 til 1,69:1 avhengig av motor) og understreker at det er ventilløftet, ikke kamløftet, som avgjør flyten gjennom topplokket.
Høyere rocker ratio øker løftet uten kamakselbytte, men øker også akselerasjonen i ventilmekanismen og stiller høyere krav til fjærer og støtstenger. Det er ikke gratis effekt, det er omfordelt belastning.
Valve float: når kjeden ryker
Valve float oppstår når ventilfjæren ikke lenger klarer å holde løfteren i kontakt med kamloben. Ventilen «flyter» og følger sin egen bane i stedet for kamprofilen. COMP Cams og MooreGoodInk beskriver tre beslektede fenomener.
Float betyr at fjæren ikke orker å akselerere ventilen tilbake mot setet raskt nok. Det er vanligst på høye turtall. Bounce er at ventilen spretter mot setet ved stenging. Fjæren stenger ventilen, men med for høy hastighet, slik at ventilen slår i setet og spretter opp igjen. Surge er at fjæren vibrerer i sin egen resonansfrekvens og mister kontrollkraften. Beehive-fjærer og doble fjærer demper dette.
Alle tre betyr at ventilmekanismen mister kontrollen, og i en motor med liten margin mellom ventil og stempel kan resultatet bli katastrofalt.
Komponentene må matche hverandre
Ventilmekanismen er et system, ikke en liste med enkeltdeler. COMP Cams understreker at kamprofil, løftertype, støtstangens stivhet, vippearmens ratio og fjærens kapasitet må dimensjoneres som en helhet:
- En mer aggressiv kam krever stivere støtstenger, sterkere fjærer og eventuelt roller rockers
- Høyere rocker ratio øker belastningen på støtstang og fjær
- En hydraulisk løfter begrenser turtallet uansett hvor sterke fjærene er
- Feil støtstanglengde endrer vippearmens geometri og ødelegger kontaktpunktet mot ventilskaftet
Oppsummering
En kamaksel leverer ingenting uten en ventilmekanisme som klarer å følge profilen hele veien. Hver komponent, fra løftere til fjærer, må være dimensjonert for kamprofilen og turtallet du planlegger å kjøre. Riktig kamvalg begynner med å forstå hele kjeden.
Vil du være sikker på at alle delene i ventilmekanismen stemmer overens? Ta kontakt med Meksta, så går vi gjennom oppsettet ditt.