Kierteinen nokka-akseli

Kierteinen nokka-akseli on ottomoottoriin soveltuva imuventtiilin muuttuvan ajoituksen ratkaisu, jossa imuventtiilin aukioloaikaa voidaan säädellä portaattomasti venttiilin sulkeutumisen ajankohtaa muuttamalla, kuitenkin imuventtiilin avautumishetken ajoituksen pysyessä ennallaan. Tällä tavoin saavutetaan portaaton moottorin seoksen ja siten myös tehon annostelu ilman pumppaushäviöitä aiheuttavaa kaasuläpällä säädettävää kurkkua.

Kierteinen nokka-akseli

Kierteinen nokka-akseli (vasemmalla) ja tavanomainen Suzuki GSX 250 nokka-akseli (oikealla)

Kierteinen nokka-akseli imuventtiilin aukioloajan minimissä

Kierteinen nokka-akseli imuventtiilin aukioloajan maksimissa

Kierteinen nokka-akselin imuventtiilin nokan muoto minimiajoituksella on lähes identtinen tavanomaisen nokka-akselin imuventtiilin nokan kanssa.

Tavanomaisen Suzuki GSX 250 nokka-akselin toiminta:
Sininen käyrä: imuventtiilin nousu
Vihreä käyrä: nopeus
Punainen käyrä: kiihtyvyys
Violetti käyrä: nykäys

Kierteinen nokka-akseli imuventtiilin aukioloajan minimissä. Imuventtiili on auki noin 260 °.

Kierteinen nokka-akseli kun imuventtiilin sulkeutumisen lisäviive on noin 45°

Kierteinen nokka-akseli kun imuventtiilin sulkeutumisen viive on maksimissaan. Imuventtiili on auki noin 345 °.

Kierteisessä nokka-akselissa imuventtiilin nokan nousupuoli pyörii kiinteästi nokka-akselin mukana. Nokan jälkimmäinen osa, joka alkaa imuventtiilin saavutettua täyden nousun, liikkuu akselia myöten kierteisesti pitkittäin, ja mitä suuremmaksi imuventtiilin aukioloa säädetään, yhtä paljon kasvaa imuventtiilin aika täysin nousseena. Nokan päältä katsottuna raja nokan muuttumattoman alkuosan ja muuttuvan loppuosan välillä on viisto, ja sen ansiosta venttiilinnostimen siirtymä rajan yli ei aiheuta ylimääräisiä värähtelyjä.

Kierteinen nokka-akseli soveltuu moottoriin, jossa imuventtiileille on erillinen nokka-akseli. Verrattuna tavanomaisiin nokka-akseleihin kierteinen nokka-akseli on monimutkainen ja kallis valmistaa.

Tavanomainen ottomoottorin kuormituksen säätö tapahtuu kaasuläpällä. Osakuormituksella kaasuläppä on melkein kiinni, jolloin sylinterin täytöstä rajoitetaan kaasun virtausta ahdistamalla. Tämä aiheuttaa pumppaushäviöitä ja huonontaa moottorin hyötysuhdetta ja siten myös polttoainetaloutta. Kierteisen nokka-akselin avulla tämä ongelma ohitetaan, eikä kaasun virtaukseen aiheuteta ylimääräistä pumppaushäviötä. Kierteisen nokka-akselin tapauksessa sylinterin täytöksen säätö perustuu täytöksen osittaiseen palauttamiseen imukanavaan pidennetyn imuventtiilin aukioloajan ansiosta.

Lähteet

• Variable Duration Camshaft or Helical Camshaft IdeaConnection. 22.7.2012. Viitattu 23.4.2019. (englanniksi)
• Crowe, Paul: Helical Camshafts – Variable Valve Actuation with a Mechanical Twist The Kneeslider. 26.7.2010. Crowe Computer Services. Viitattu 23.4.2019. (englanniksi)
• Patentti: US 6832586 Danny Russell Williams: "Variable duration camshaft", 2004-12-21.