Overlapp, eller ventiloverlapp, er perioden der både innsugs- og eksosventilen står åpne samtidig. Det skjer rundt øvre dødpunkt, akkurat i overgangen mellom eksostakt og innsugstakt. ENEM, en av Sveriges mest etablerte kamakselprodusenter, beskriver det slik: «Overlapp er posisjonen der eksosventilen holder på å lukke, mens innsugsventilen har begynt å åpne. Begge ventilene står altså åpne samtidig, og stempelet er i praksis i sin høyeste stilling.»
Hva bestemmer mengden overlapp?
Overlapp er ikke en enkeltstående egenskap ved kamakselen. Den er et resultat av samspillet mellom duration og LSA (lobe separation angle).
- Lengre duration: jo lenger ventilene holdes åpne, desto mer av det vinduet overlapper rundt øvre dødpunkt.
- Tettere LSA: jo nærmere senterlinjene til innsugs- og eksosloben ligger hverandre, desto mer overlapp.
Billy Godbold, lobedesigner hos Comp Cams, viser dette med tall: tre kamaksler med identisk LSA på 110°, men ulik duration, ga vidt forskjellig overlapp, fra 53° med kortere duration til 77° med lengre. LSA alene bestemmer altså ikke hvor mye overlapp du får.
Hvorfor overlapp finnes
I en sugmotor skaper overlapp en spyleeffekt. Bevegelsesenergien i eksosgassene lager et undertrykk bak seg, og den effekten hjelper til med å dra frisk ladning inn gjennom innsugsporten allerede før stempelet har begynt å gå nedover. På høye turtall kan denne eksosspylingen gi merkbart bedre sylinderfylling og dermed mer effekt.
Racekammer for sugmotorer har derfor ofte tett LSA (104-108°) og lang duration som gir stor overlapp. Det maksimerer toppeffekten, men koster tomgangskvalitet og dreiemoment på lave turtall.
Overlapp og tomgang
På lave turtall og med liten gasspjeldåpning skaper overlapp problemer. Eksosrester i forbrenningskammeret trykkes bakover ut i innsugssystemet, det som kalles reversion. Jo mer overlapp, desto mer reversion:
- Innsugstrykket stiger (vakuumet synker)
- Frisk blanding tynnes ut med inert eksosrest
- Tomgangen blir ujevn og hakkete
- Drivstofforbruk og utslipp øker
Tester på samme motor med tre ulike LSA-verdier (106°, 112° og 114°) ved identisk duration viste at 112° ga det beste kompromisset: jevn 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 over det dro den tettere LSA-en ifra.
Overlapp i turbomotorer
I en turbomotor endres spillereglene. Turboen skaper overtrykk i innsuget (ladetrykk) og samtidig mottrykk i eksosanlegget. Forholdet mellom disse to trykkene avgjør hva som skjer under overlappen:
- Er eksosmottrykket høyere enn ladetrykket, trykkes eksos tilbake inn i sylinderen og ut i innsugssystemet. Det fungerer som intern EGR på full gass og koster effekt.
- Er ladetrykket høyere, blåser frisk ladeluft rett gjennom sylinderen og ut i eksosanlegget. Det sløser bort ladetrykk og kan overopphete eksosventiler og turbin.
ENEM konstaterer: «Overladede motorer gir nesten uten unntak mer effekt med stor LSA», altså videre LSA med mindre overlapp. Derfor har turbokammer tradisjonelt vært designet med 112-114° LSA, mot 106-110° for sugmotorer.
PF Racing, som designer turbokammer spesifikt for Volvos B230, bruker konsekvent det de kaller «dual lobe design», altså ulik duration på innsug og eksos. Kortere eksosduration lukker eksosventilen tidligere og krymper overlappsvinduet, uten at det går ut over innsugsdurationen. Resultatet er raskere spool og renere sylinderfylling under ladetrykk.
Moderne turboer nyanserer bildet
Turboteknikken har utviklet seg kraftig. Moderne, effektive turboer har lavere eksosmottrykk i forhold til ladetrykket enn eldre konstruksjoner. Bonneville-rekordholderen Kenny Duttweiler har vist at man med en riktig dimensjonert moderne turbo kan kjøre tettere LSA (109°) og likevel beholde jevn tomgang med 16 tommer vakuum, noe som var utenkelig med eldre turbokonstruksjoner.
Det betyr ikke at du skal kjøre tett LSA på en hvilken som helst turbomotor. Men det viser at det viktigste ikke er om motoren har turbo, men hvor effektiv turboen er og hvor godt eksossiden flyter.
Riktig overlapp for din motor
Overlapp er et resultat av duration og LSA, og den påvirker alt: tomgang, vakuum, mellomregister, toppeffekt og eksosutslipp. Noen universell regel finnes ikke. Riktig mengde overlapp avhenger av om motoren er sug eller turbo, hvilke turtall som er viktige, og hvor effektivt eksosanlegget flyter.
Vil du forstå hvordan overlappen på kamakselen din påvirker motoren? Kontakt Meksta, så hjelper vi deg å finne riktig balanse.