Ventilfjærer har én eneste jobb: de stenger ventilen og holder den stengt. Men når kamprofilen blir hvassere og turtallet høyere, øker kravene dramatisk. Feil fjær kan gi valve float, fjærresonans, bøyde ventiler eller tidlig slitasje på kam og løftere. Riktig fjær beskytter derimot hele ventilmekanismen og lar kamprofilen gjøre jobben sin fullt ut.
Hvorfor fjærvalget er viktig
Kamakselen trykker ventilen åpen, og fjæren trykker den tilbake. Så lenge fjæren rekker å følge kamprofilen, stenger ventilen korrekt i hver eneste syklus. Er fjæren for svak, eller klarer den ikke å følge rampehastigheten på loben, mister løfteren kontakten med kamloben. Det kalles valve float og skader raskt både løftere og kamaksel, i verste fall også ventil mot stempel.
En for sterk fjær øker på sin side friksjonen og slitasjen på kamloben, særlig på flat tappet-kammer der kontaktflaten allerede er utsatt. Kelford Cams anbefaler at flat tappet-kammer aldri kjøres med høyere åpningstrykk enn det produsenten spesifiserer, nettopp for å beskytte lobens overflate.
Setetrykk og åpningstrykk
Fjærtrykket måles på to punkter: ved montert høyde (seat pressure) og ved maksimalt løft (open pressure).
Setetrykk er fjærens kraft når ventilen er stengt. Det trengs nok trykk til å holde ventilen tettet mot setet og hindre at den spretter ved stenging. For en mild gatemotor ligger setetrykket typisk på 40-60 kg, mens racingapplikasjoner kan kreve 70-90 kg eller mer.
Åpningstrykk er fjærens kraft ved maksimalt ventilløft. Dette er kraften som motvirker lobens rampehastighet. Jo hvassere kamprofil og jo høyere løft, desto mer åpningstrykk trengs for at løfteren skal følge loben hele veien.
PF Racing oppgir for eksempel at deres mildeste turbokammer (PF-1T, PF-2T) går med originale Volvo-fjærer, mens PF-3T og oppover krever forsterkede enkeltfjærer. Løftet øker til 13 mm og mer, og det stiller høyere krav til åpningstrykket.
Montert høyde
Fjærens monterte høyde avgjør setetrykket ved montering. Blir topplokket planslipt, synker ventilene dypere, fjæren komprimeres mer og setetrykket øker. Høyden endres også hvis du bytter til ventiler med annen lengde eller andre fjærtallerkener.
Kontroller alltid montert høyde mot fjærprodusentens spesifikasjon. Shims (tynne mellomleggsskiver) kan brukes til å justere høyden hvis den avviker.
Fjærtyper
Enkeltfjær
Den vanligste typen. Én enkelt sylindrisk fjær per ventil. Passer de fleste gatemotorer og milde sportsbygg. Standardfjærene på de fleste motorer er enkeltfjærer.
Doble fjærer
En indre og en ytre fjær som jobber sammen. Gir høyere samlet fjærtrykk og bedre kontroll på resonans. Brukes i mer krevende applikasjoner og racing. Ved innkjøring av flat tappet-kamaksler kan innerfjæren tas ut midlertidig for å redusere belastningen de kritiske første 20 minuttene.
Beehive-fjærer
Konisk form, bredere i bunnen og smalere i toppen. Den reduserte massen i toppen gjør at fjæren kan følge mer aggressive kamprofiler på høye turtall uten å komme i resonans. Beehive-fjærer brukes ofte som en moderne oppgradering som gir bedre ytelse enn konvensjonelle sylindriske fjærer, uten å øke setetrykket unødvendig.
Coil bind: en kritisk grense
Coil bind oppstår når fjæren komprimeres så mye at vindingene møter hverandre og fjæren blir solid. Skjer det ved maksimalt ventilløft, kan resultatet bli en bøyd ventil, en knekt fjær eller en skadet kamaksel.
Det skal alltid være margin mellom maksimalt løft og coil bind, vanligvis minst 1,5 mm gjenværende fjærvandring. Kontroller dette ved å måle fjærens frie lengde, regne ut montert høyde minus maksimalt løft, og sammenligne resultatet med fjærens blokkhøyde (coil bind height).
Fjærresonans (surge)
Ventilfjærer har en naturlig resonansfrekvens. Ved visse turtall kan fjæren begynne å vibrere i takt med impulsene fra kamloben. Fenomenet kalles surge. Symptomet er ustabil ventilbevegelse og økt slitasje. Doble fjærer demper dette effektivt fordi de to fjærene har ulik resonansfrekvens. Den koniske formen på beehive-fjærer gir også naturlig demping.
Tegn på slitne fjærer
- Redusert setetrykk (kan måles med fjærtester)
- Kortere fri lengde enn spesifikasjonen
- Ujevn tomgang eller ventilklapring på høye turtall
- Synlige tegn som misfarging, sprekker i overflaten eller ujevn slitasjeflate
Ventilfjærer har begrenset levetid, særlig i motorer som kjøres hardt. Kontroller fjærene ved hver topplokksjobb, og bytt dem hvis de ligger utenfor toleransen.
Slik matcher du fjær og kamaksel
Ta alltid utgangspunkt i kamprodusentens anbefaling. Fjæren må:
- Ha nok setetrykk til å holde ventilen stengt ved turtallet du sikter mot
- Ha nok åpningstrykk til å følge lobens rampehastighet
- Ha margin mot coil bind ved maksimalt løft
- Passe den monterte høyden i akkurat din motor og ditt topplokk
En godt valgt ventilfjær beskytter løftere, kamaksel og ventiler. En feilmatchet fjær kan derimot ødelegge en ny kamaksel på kort tid.
Trenger du hjelp til å matche fjærer mot kamprofilen din? Ta kontakt med Meksta, så hjelper vi deg.