Árboles de levas dispersos: ¿qué son y por qué quiero uno?

Para comprender la pregunta en general, primero es bueno saber qué es la aplicación y cómo surgió.

El motor en cuestión es el tipo más antiguo de motor de 4 cilindros que se usa en los Minis Serie A (no el moderno fabricado por BMW, sino el producido por British Motor Corporation ). Este Mini usó un diseño de cabeza específico que tiene una configuración de puerto siamés. El trabajo portuario compartido es donde:

• Los cilindros 1 y 2 comparten un puerto de entrada
• Los cilindros 3 y 4 comparten un puerto de entrada
• Los cilindros 2 y 3 comparten un puerto de escape

Esta imagen de una cabeza Serie-A altamente modificada muestra de lo que estoy hablando.

Notará que hay cinco puertos. Todos los puertos están en el mismo lado de la cabeza. Los puertos cuadrados son puertos de escape y los puertos redondos son puertos de admisión. Esta configuración un tanto extraña, aunque compacta, tiene desventajas. Los dos problemas principales son la interferencia entre puertos y el potencial de flujo.

La interferencia entre puertos proviene del aspecto compartido de algunos de los puertos. Por ejemplo, dependiendo de dónde ocurra la carrera en el ciclo Otto, el motor podría estar intentando realizar una función de admisión en un puerto (al final del ciclo de admisión) y uno al lado podría estar iniciando su ciclo de admisión. Ambos cilindros podrían estar tratando de entrar al mismo tiempo, lo que significaría que ambos podrían estar privados del flujo de aire potencial si estuvieran usando el puerto por sí solos.

El potencial de flujo se refiere a la cantidad de aire que un solo puerto puede mover. Dado que los cilindros 1 y 4 tienen su propio puerto de escape exclusivo, tienen un mejor potencial de flujo que el puerto de escape compartido de los cilindros 2 y 3. Dado que no hay competencia por el puerto de escape, los cilindros 1 y 4 tienen un mejor potencial de flujo que el puerto único compartido por los cilindros 2 y 3.

Esto nos lleva a la pregunta: ¿Qué es una cámara de dispersión?

Hay árboles de levas de patrón único en los que los lóbulos de admisión/escape comparten los mismos perfiles. Los lóbulos de leva abren la misma cantidad. Se abren y cierran por la misma duración. Un árbol de levas de patrón doble es donde hay dos perfiles de lóbulo de leva diferentes en los lados de admisión y escape. Una leva de dispersión adecuada , como la que se usa en el motor Serie-A, utilizaría cuatro perfiles de lóbulo diferentes.

La razón del perfil de la leva de dispersión es alejar los eventos de admisión/escape que interfieren entre sí , para disminuir el impacto de los eventos. Esto significa que se produciría menos barrido entre los eventos de admisión en el canal de admisión compartido. Para comprender mejor, aquí hay una lista de los diferentes perfiles de lóbulo necesarios (según lo especificado por el foro de MiniMania ):

• Un conjunto de cifras de temporización para las entradas 1 y 4
• Un conjunto diferente de cifras de temporización para las entradas 2 y 3
• Un conjunto específico de cifras de sincronización para los escapes 1 y 4
• Un conjunto específico de cifras de sincronización para los escapes 2 y 3

El artículo en ese foro continúa diciendo:

Al considerar los problemas en cuestión, es más fácil dividir el motor en dos motores de dos cilindros en lugar de verlo como un motor de cuatro cilindros, tratando los cilindros 3 y 4 como imágenes especulares de 1 y 2. El principio básico entonces es para organizar los lóbulos de leva para maximizar el rendimiento minimizando la interferencia entre puertos y maximizando el rendimiento del flujo de puertos causado por el problema de puertos compartidos y puertos no coincidentes. Te dije que el principio era fácil. Supongo que la explicación más simple de lo que hace una leva de patrón de dispersión es decir que reduce el tiempo compartido de los puertos de entrada siameses, reduciendo así la interacción negativa de los cilindros internos con los externos.

Sin embargo, antes de que se puedan considerar las cifras de tiempo de leva y la fase, debe apreciar algunas cosas. El cilindro interior de cada par atrae carga nueva primero, seguido 180 grados más tarde por el exterior; como se observó en el pequeño experimento descrito anteriormente, las válvulas están abiertas juntas durante mucho tiempo. Por lo tanto, el cilindro exterior está robando carga fresca del interior, exagerado aún más por la acción de barrido al final de la carrera de inducción del cilindro exterior que supera a la del interior. Y el puerto de escape interior es fundamentalmente menos efectivo en términos de capacidad de flujo de aire en comparación con el exterior; siendo un efecto secundario diferentes periodos de barrido.

La forma más simple de la leva de dispersión solo se ajusta para los cilindros 2 y 3, como estaba sugiriendo. Como puede ver arriba, hay levas mucho más complicadas que se pueden diseñar para ayudar a que todo el motor respire mejor. La leva de dispersión simple es una compensación entre el rendimiento y el costo de investigación/desarrollo. (Esto se remonta al viejo dicho: " Cuesta dinero generar caballos de fuerza ") .

El propósito principal de la leva de dispersión es sacar el máximo provecho del motor. Está diseñado principalmente con el rendimiento en mente. Como puede ver, con un motor Serie-A de aspiración normal, no hay mucho que pueda sacar de uno de estos motores. Originalmente, estaban destinados a empujar un automóvil pequeño por la carretera con una cantidad mínima de caballos de fuerza necesarios para hacerlo. Debido al diseño del vehículo (centro de gravedad bajo; postura amplia), se ha convertido en el favorito de los entusiastas de los deportes de motor europeos. Como con todos los entusiastas, siempre hay un objetivo de mejor rendimiento. La cámara de dispersión ayuda a chirriar un poco más. Para la persona promedio, estas cámaras no tienen mucho sentido. Para los que se preocupan por el rendimiento, puede ser necesario un poco para llegar primero a la línea de meta.

En cuanto a por qué se llama cámara de dispersión , lo único que puedo entender es que esto se debe a los perfiles de cámara dispersos. Como se describe, puede haber cuatro lóbulos de leva diferentes presentes de ocho lóbulos diferentes... el término "disperso" parece encajar muy bien aquí. Esta es una suposición de mi parte, pero parece funcionar.