Obecně

Otvírání ventilů obstarává vačková hřídel, která je poháněná od klikové hřídele trvalým převodem 2:1 (2 otočení kliky=1 otočení vačky). Vačková hřídel je u rozvodu OHV uložena v klikové skříni a přenos k ventilům je pomocí zdvihátek. U rozvodu OHC je vačková hřídel v hlavě válců (DOHC jsou dvě vačkové hřídele v hlavě). Přenos síly je zde prováděn řetězem (většina motorek-životnost asi 40tkm - 60tkm), řemenem (např.Ducati-životnost asi 15tkm), ozubenými koly (VFR-životnost neozmezená), nebo hřídelem (Jawa 500). Rozvod OHC má mnohem menší setrvačné hmoty a tak se víc hodí pro vysoké otáčky. U OHV je maximum někde kolem 9000ot/min. Ještě bych připoměl rozvod F (jinak též SV), který se už nepoužívá. Vačková hřídel je ve skříni motoru a je poháněná ozubeným kolem přímo od klikové hřídele. Ventily směřují dříkem směrem ke klikovce (jsou vzhůru nohama). U dieselu je dokonce možnost použít jeden ventil jak pro sání tak výfuk. Rozvod je dostatečně tuhý s malými rotačními hmotami bez použitím zdvihátek. Bohužel je nutný spalovací prostor který není vhodný.

Trochu víc si rozeberem OHC, protože jej používá 99% motorů. Vačka se opírá o vahadlo, které tlačí na ventil. U tohoto provedení se lehko seřizují ventilové vůle, ale musí se kontrolovat poměrně často a to každých asi 6tkm (vydrží však třeba 15tkm aniž by bylo nutné seřízení). Nevýhodou je nadbytek další součásti která zbytečně zvětšuje setrvačnost systému. Tento systém byl používán u starých GSX-R vzduch-olej a na dnešní supersporty nestačí. Některé cestovní motorky mají automatické nastavování vůle ventilu pomocí tlaku oleje. Ten je přiváděn do podpory vahadla a v případě používání správného oleje vydrží 100 tkm. Měl jsem to kdysi na CBX 750 kde to bohužel vypovědělo službu a použitím hustějšího oleje se nic nezlepšilo. Věština motorek používá hrníčkový zdvihátka kdy se vačka opírá „přímo“ o ventil a tudíž tvar vačky odpovídá přímo zdvihu ventilu (na rozdíl u vahadel). Četnost kontrol je zde 20tkm (R1 až 40tkm). Mezi ventilem a vačkou je hrníček, který zachycuje síly kolmé k ose dříku. Mezi hrníčkem a vačkou (GSX-R W) je tvrdá přesná podložka, která se mění při seřizování vůle. Tato podložka může být i mezi ventilem a hrníčkem (ZZR) a v tomto případě je pak nutné při výměně podložky sundávat vačky. Proti síle vačky působí pružina ventilu. Obvykle jsou to dvě pružiny na jeden ventil, které jsou vinuty s opačným stoupáním aby v případě zlomení jedné se nedostala do druhé. Pružiny jsou progresivní aby se zamezilo rozkmitání. U některých motorů (Ducati) je použit desmodromický systém, kdy vačka ovládá oba směry ventilu a ventil je tak nuceně zavírán čímž snížíme mechanický ztráty a jde jít teoreticky do vyšších otáček. Seřízení je však podstatně náročnější.

Velmi důležitý je tvar vačky. Jsme omezeni setrvačností systému a tak musí mít vačka hladký průběh nejen dráhy, rychlosti, ale i zrychlení (spojitou 2.derivaci dráhy podle času). Nesmí se stát že ve vysokých otáčkách nestíhá pružina ventil vracet a vačka ventilu „uteče“. Ten by pak velkou rychlostí narazil do sedla a po čase by upadl. Viděl jsem to na Cagiva 600, kde praskla jedna ze dvou pružin a právě velkými nárazy do sedla upadl talíř ventilu. Na začátku otvírání je potřeba aby se ventil s velkým zrychlením otevřel, zůstal maximální dobu otevřen a pak se zase rychle zavřel. Na jedno nasátí se do válce dostane 80-90% objemu. Vzniká to tím, že během krátké chvíle není možné dostat přes ventily do válce tolik objemu. GSX-R 1000 – jeden válec shltne za 1 sekundu při 10 000 ot/min 42 litrů vzduchu. To máme společným airboxem každou sekundu prosviští přes 80litrů (na jedno otočení kliky nasávají jen dva válce kdyby to někoho zarazilo). Proudění sáním pěkně popisuje LPX-sání a LPX-Ram-air. Případ přeplňování najdeš v článku turbo.

Důležité je kdy se ventil začne otevírat a s jakým zdvihem. Bohužel pro každé otáčky je lepší něco jiného a tak zapracovala lidská tvořivost a začli se používat systémy VTEC, Vanos, VVT-i, VVC atd.

Postup při změně časování ventilového rozvodu najdeš ZDE.

Selským rozumem by se dalo říct, že sací ventil se musí otevřít když je píst přesně nahoře a je otevřn celou dobu co píst jde dolů. Obdobně výfuk by se měl otevřít když je píst dole a být otevřen po dobu chodu pístu nahoru. Vzhledem k setrvačnosti vzduchu, která se silně projevuje při vyšších otáčkách je potřeba s tímto počítat i při otvírání/zavírání ventilů. Otevření ventilu není 180°otočení kliky ale třeba i 280° (tzn. že 140° obvodu vačky tvoří základová kružnice). Vzhledem k tomu že sání navazuje na výfuk začneme od výfuku. Při expanzi a chodu pístu dolů vzniká velký přetlak k posuvu pístu který u dolní úvrati má ještě sílu na to, vytlačit splodiny z válce a už před dosažením dolní úvratě se výfukový ventil otevře. Při výfukovém zdvihu proudí plyny rychle ven a před horní uvratí se otvírá sání a odfuk plynů nasává směs. Ve válci vzniká podtlak a dává se do pohybu proud vzduchu, který stojí v sání. Po překročení horní úvratě se výfuk zavírá a začíná na plno fungovat sání směsi do válce. To probíbíhá až za dolní úvrať protože plyn s rychlostí vytváří vlivem setrvačnosti ještě podlak i v okamžiku kdy pístu jde nahoru. Kousek za dolní úvratí se sání zavírá a začíná komprese.
Sání je tak rychlý děj že nelze zaručit optimální naplnění válce na plný obsah. Vzniká tam totiž velmi silný podlak a doba je tak krátká že ventilem není možné aby proteklo tolik směsi. To je důvod proč jsou sací ventily většího průměru a proč se jich dělá někdy víc (např. Yamaha FZR až R1 má 3sací+2výfukové). Vstupuje zde na scénu součinitel plnění λ_L což je poměr skutečného množství vzduchu ve válci ku teoretickému. U atmosférických motorů se pohybuje λ_L=0,6-0,9, u přeplňovaných λ_L=1,2-1,6. Se 100m změny nadmořské výšky klesá vlivem úbytku tlaku asi 1% výkonu.

Graf dle teoretických hodnot udávaných výrobcem
Výfuk nám otvírá na konci expanze a to ještě 55°-67° otočení KH před dosažením dolní úvratě (DÚ), cca 30-40° před horní úvratí (HÚ) se již otvírá sací ventil (pro státy s nízkoemesiní normou až cca 10°) a výfukový ještě není zcela zavřen. Zavření výfukového až 40° za HÚ (v Kalifornii atd zavírájí už cca 20° za HÚ) přičemž pro plnění motoru i emise je významný údaj překrytí ventilů - tj. kdy jsou otevřeny současně oba a tato hodnota se je 30° ("eko-motory") až 81° (GSX-R 1100). Sací ventil zavírá 60°-70° za DÚ.

HÚ-horní úvrať, DÚ-dolní úvrať, SV-střed výfuku, SS-střed sání,
VO-výfuk otvírá, SO-sání otvírá, VZ-výfuk zavírá, SZ-sání zavírá

Sací vačka má obvykle o něco větší zdvih než výfuková (u GSX-R 11 je rozměr sací 33,58mm, výfuková 33,24mm). Na hřídeli je většinou jako odlitek nápis IN (intake-sání) a EX (exhaust-výfuk). Ozubená kola mohou být vyráběna jak pro sací tak zároveň pro výfukovou a pak se řídíme značkami u kterých je uvedeno rozlišení zda to máte na sací či výfukové vačce. Na konci (na čele) vačkových hřídelů jsou vyfrézovány malé drážky a ty musíme při nastavování dát buď k sobě (u GSX-R to jinak nejde) a nebo od sebe. Na některých modelech není možné se řídit pomocí frézovaných drážek, ale jen a pouze značkami na ozub. kolech. Zapalování je řešeno tak, že 1. válec pálí společně se 4. a 2. společně se 3. U jednoho z dvojice zapaluje jiskra na konci kompresního zdvihu a u druhého na konci výfuku (čili zbytečně), další otáčku si role prohodí.

Měl jsem rozdělanou myGSX-R 1127 a na dílně byla i GSF 1200 a tak jsem se rozhodl ze zvědavosti a taky v rámci výuky (ISŠA Brno) změřit časování ventilů. Postup měření můžete pročíst v článku o změně časování od Zdendyse. Naměřené hodnoty pro GSX-R 1100 K: SO=-25°, SZ=270°, SS=122,5°, zdvih=8,76mm VO=-235°, VZ=55°, SV=-90°, zdvih=8,09mm 1zub na vačce=21,2° na klice (převod 34/17) Naměřené hodnoty pro GSF 1200: SO=-55°, SZ=260°, SS=102,5°, zdvih=8,15mm VO=-230°, VZ=30°, SV=-100°, zdvih=7,88mm 1zub na vačce=x° na klice Při porovnávání hodnot teoretických a naměřených je potřeba si uvědomit vliv ventilové vůle nejen na zdvih ventilu, ale hlavně na dobu (úhel natočení kliky) otevírání a zavírání ventilu. Aby se eliminoval vliv ventilové vůle na posouzení rozvodu je nutno brát v potaz jen střed vačky, který vyjde při jakékoliv ventilové vůli stejný. Je na místě se něco málo říct o termínu "symetrická vačka". Jedná se o vačku, která má náběh do plného otevření symetrický se zavíráním. V níže uvedeném grafu je vidět, že vačky těchto motorů symetrické jsou protože všechny "hrby" jsou zrcadlově souměrné podle svislé osy umístěné ve středu vačky. Pokud vačka ovládá ventil přes hrníčkové zdvihátko je symetrický samotný tvar od pohledu. Pokud je ventil ovládán přes vahadlo tvar vačky symetrický není, ikdyž se tak ve výsledku chová. (Pojmy jsou objasněny na stránce ventil.)

kliknutím na obrázek se dostaneš na dokument xls se všemi hodnotami

Napínák

Je potřeba aby byl řetěz stále naplý a k tomu je nutná správná funkce napínáku. Napínák je na uvolněné straně řetězu což je u většiny motorek ze strany sání (např. GPZ500 nebo Virago má napínák zepředu protože se jí motor točí na druhou stranu-při pohledu z pravý strany se točí doleva). Při demontáži vaček musíme prvně vyjmout napínák a při montáži ho dáváme až na konec. Bez správného napnutí řetězu se NESMÍ motor nastartovat.

Popis pár základních typů

Poloautomatický napínák se spirálovou pružinou - tento systém se používal např. na GS modelech. Má trochu nevýhodu v tom, že musíme čas od času překontrolovat nastavení. Funkci lze vidět na obrázku. Při napínání povolíme kontramatku(šedá) a aretační šroub(červená) čímž uvolníme výsuvný čep(zelená). Nyní otáčíme rukou motorem a pokud se drážkované kolečko(modrá) s pružinou(fialová) začne otáčet doprava tak dochází k napínání. Stačí otočit motorem jednou dokola. Je dobré s citem pružině otáčející šroubem trochu pomoc rukou. Aretační šroub je pak nutné řádně dotáhnout, jinak dojde k uvolnění řetězu. Zajistíme kontramatkou.

Automatický napínák s lineární pružinou - princip rohatky se západkou. Pružina neustále tlačí na drážkovaný čep (zelená) (drážky mají rozteč 1mm). Na drážkování je západka (červená) ovládanou malou pružinou. Západka zamezuje zpětný pohyb tyče. Při demontáži prvně povolíme šroub (šedá) držící pružinu (klíč 19 - Suzuki) a pak povolíme dva šrouby M6 držící těleso napínáku. Při montáži zasuneme posuvný čep do krajní polohy(musíme zmáčknout západku aby se tyč zasunula), zašroubujem těleso do válce a než vložíme pružinu tak čep zatlačíme na doraz rukou. Přitom musíme otáčet motorem, abychom našli polohy kdy není řetěz tolik napínán natočením vaček. Nakonec zašroubujem velký šroub s pružinou, který má těsnící podložku (Cu nebo Al). Pokud řetěz rachotí, je možné že tento napínák (zvlášť pokud je starší) nemá zatím sílu pro přeskok. V tomto případě je možné (po kontrole napínáku), při vyndané napínací pružině a nastartovaném motoru zatlačit na napínací čep rukou (u pár motorek to výrazně pomohlo). Strach z přepnutí řetězu zde není na místě. Výsuvný čep totiž má vůli a při posunu o 1 zub vpřed (cca 1mm) se vrátí o cca 0,3mm. Použit je na většině motorek především 90.let minulého století (např. GSX-R 11, GSF, ZX6R atd).

Automatický napínák se spirálovou pružinou - je použit např. u SRADa,Busy, SV, R1 a spousty dalších motorů. Výhodu to má v tom, že chod výsuvné části je spojitý a nechodí jen o zub jak je tomu u napínáku s pružinou lineární. O malinko hůř se s ním zachází. Malým šroubovákem při montáži zatočíme vnitřní závit doleva (proti našemu snažení působí spirálová pružina, která dopíná řetěz) a přiděláme celý těleso na motoru přičemž po dobu montáže musíme držet napínák šroubovákem v zajeté poloze. Pokud jej vyloženě neptřebujeme demontovat tak při montáži vaček je možné napínák zasunout pomocí šroubováku a po nasazení vaček ho pustit. Nevýhodu vidím i v tom, že nemá žádnou zábranu proti zpětnému chodu. Při běhu řetězu vznikají vibrace a tlak na napínák a slabší jedinec se může začít povolovat (stoupání závit je poměrně velké). Bohužel např. u Hayabusy byl nespolehlivý.

Automatický napínák samosvorný - jedná se o systém, kdy napínák je uvnitř motoru (NTV,CB a další) a je napínán vinutou pružinou. Zpětný chod zamezuje tyč uchycená v díře se samosvorným úhlem. (stejný princip jak pistole na tubu např.silikonu). Ikdyž jeho užití je zřídka skýtá výhody již dvou zmíněných principů. Posuv je o libovolný úsek takže dopínání je spojité a né po skocích, zpětný chod je zamezen bez možnosti selhání. Je zde zmíněno, že tento typ používá CB750 jakožto napínák řetězu rozvodového, avšak na tomto motoru je i napínák na řetěz alternátoru, který je typu "rohatka-západka" a u jednoho motoru jsem tento napínák zrovna měnil z důvodu odchodu do věčných lovišť.

Manuální napínák - se i v dnešní době využívá u motorů, kde upřednostňujem spolehlivost při vysokých nárocích. Jedná se o šroub s kontramatkou, jehož nastavení se musí provádět čas od času ručně. Používá se u dragsterů a běžně jej prodává např. firma APE. Dá se ale poměrně lehce vyrobit. Napnutí řetězu se musí vyzkoušet. Znám případ, kdy při studeném motru byl napínák dotažen prsty a zaaretován a při zahřátí na závodech se řetěz napnul natolik, že to na první pohled vypadalo jak zadřená klika(motor nejel). Na druhou stranu na jiný motorce ale taky GSXR11 jak v předchozím případě při studeném motoru běží řetěz tiše a po zahřátí se vytáhne a je hlučnější. Já mám na tomto napínáku najeto zatím pár km pro nějakej větší rozbor, ale motor je tišší a v různých tepelných režimech se chová stejně (dle mých smyslů). Nechal jsem na konci čepu odpružení jak je na originálu "rohatka-západka". Po ujetí asi 1000km je pořád suchý a nejsou problémy s prosakujícím olejem, o kterých se zmiňuje uživatel výrobku APE.

Řetěz

Většina motorů používá pro pohon vaček řetěz (když pominem VFR s ozubenýma kolama a Ducárny s gumovým řemenem, což je spíš používáno u automobilových motorů). Malá odbočka-trošku jsem nepochopil proč u OHV ve Felicii je řetěz a to na kolech mezi kterými je pár cm. Dát tam mezi to ještě ozubený kolo tak pohon přežije motor a nemusí se nic měnit. Zpět do japonska. Rozvodový řetěz jakožto i řetěz sekundární je vyráběn dle normy a tudíž není nutno používat "originál". Pod pojmem originál je však nutno si představit např. řetěz DID, který nakoupí Suzuki a dá na to svou nálepku "Genuine parts" a je prodán jako nekonečný. Rozvodové řetězy dělá i ČZ řetězy a pro Fabii se vyvýjí řetěz na 300tkm. Správné napnutí řetězu zaručuje již zmíněný napínák, který na řetěz tlačí přes ocelovou lištu potaženou tlustou vrtsvou tvrdé gumy. Stejná lišta je i na druhé straně řetězu případně i nahoře nad řetezem mezi ozubenými koly (GSX SACS motory tam mají přidané ozub. kolo-viz nákres níže). Při špatném napnutí hrozí přeskočení řetězu což může mít katastrofální následky. Výměnu provádíme pokud změříme prodloužení jak je uvedeno níže nebo pokud uběhne doba udávaná výrobcem. Je to kolem 40 000km. Pokud nedojde k plastické deformaci a znatelnému prodloužení tak i v tomto případě může dojít k prasknutí řetězu. Na co doplatí je únava materiálu. Čím menší otáčky tím víc řetěz trpí a bylo to i snímáno kamerou se snímkováním 100Hz, kde pak bylo pěkně vidět zatížení řetězu. Pokusím se ten děj popsat. Jedná se o děje ve velmi malých časocých intervalech. Řetěz je napínán a otáčí vačkovou hřídelí, vačka začíná tlačit na ventil proti síle ventilové pružiny čímž se zvyšuje síla v řetězu. Při překročení vrcholu vačky trvale tlačí ventilová pružina na vačku, kterou začne otáčet rychleji než je rychlost řetězu a ten je na krátkou chvíli odlehčen v místě kde před chvíli docházelo k tahu. Těmito krátkými rázy může dojít až k únavovému lomu.

Maximální délka válečkového řetězu je 158mm/20článků. Délka nového je xx mm. Maximální délka zubového řetězu řetězu je 128,9mm/20článků. Délka nového je 127,0-127,4mm.

Značení rozvodových řetězů zn. Tsubaki pro Suzuki včetně jejich délek a ceny dodávané firmou Contra.

Nastavení rozvodu na Suzuki

Nasazení řětězu na vačky: sundáme pravý víčko na klikovce. Pod víčkem je sice olej, ale při postavení na stojan je hladina pod úrovní víčka a není nutné olej vypouštět. Pod víčkem je pulsní snímač otáček. Na klikovce je šroub k otáčení s hvězdicí snímače s výstupky a značkou T (TopDeathCenter-horní úvrať). Značku T natočíme směrem ke snímači(viz obr). Teď je 1. a 4. válec je v horní úvrati. Výfukovou vačku nastavíme značkou 1 na hranu hlavy válců směrem dopředu. Od značky 2 na výfukový vačce odpočítáme patřičný počet čepů - viz tabulka níže. Např GSXR 1127 má 22 čepů - 1.je na značce 2 a 22. je na značce 3 na sací vačce.
Přišroubujeme vodící kolo mezi vačkami a zašroubujeme napínák, který je zezadu motoru mezi 2.a 3.válcem a opatrně protočíme motorem. Pokud se to nezasekne a značky sedí jak mají tak je vše OK:-). Znovu natočíme na snímači značku T a skontrolujem zda na vačkách sedí značky a příslušný počet čepů mezi 2 a 3 (dvakrát měř a jednou řež nebo dvakrát řež a jednou měř? ... něco v tom smyslu). Klikovka je vůči vačkám v převodu 2:1 takže klikovokou musíme otočit o 720° aby se nám vačky dostaly do stejné polohy.

*Pokud budete mít posunutý vačky o zub tak se to nemusí hned poznat! Např. u GSX-R 400 při posunutí o jeden zub se to natvrdo kousne při otáčení rukou, u GSX-R 750 to rukou protočíš a nic nepoznáš, ale ve vysokejch otáčkách se to dotýká a u GSX-R 1100 jsem měl výfuk o zub mimo když jsem to koupil a nebylo to téměř znát ani na výkonu(na brzdě jsem to neměřil). ZdendysUH měřil časování na svý GSX-R a došel k závěru že to tam Japonci sázej jak jim to padne do ruky. Posun až o 15° není problém. Udělal si štelovací vačky,který nastavil dle teoretických hodnot uváděných v materiálech o streetech.

Další možné způsoby nastavení

Principielně jde vždy o to, aby válec který je v HÚ měl buď ventily ve střihu, nebo aby směřovaly vačky stejnoměrně od styčné plochy (vahadlo, hrníček). Toto lze tvrdit za předpokladu, že se jedná o symetrické nastavení rozvodu což ve většině případů je pravda (+ - 3° až 5°). Nalezneme HÚ prvního válce vložením tyče do díry svíčky. Podíváme se na rotor alternátoru nebo na hvězdici snímače (na něco kde jsou značky a je to přímo na klice). Zjistíme s čím nám má lícovat značka horní úvrati "T" - většinou je to dělící rovina motoru, nebo indukční snímač nebo jiná značka na bloku motoru či víčku (u některých motocyklů vyšroubujem pouze malé zátky na víku a skrze jeden otvor otáčíme motorem a v druhém otovoru vidíme značku). Srovnáme si motor přesně na HÚ podle "T" (Top=vršek). Nasadíme vačkové hřídele tak, aby značky na ozub.kolech (značka IN na sání a EX na výfuku) lícovaly s rovinou hlavy a směřovaly od sebe nebo k sobě (nikdy né na jednu stranu). Z důvodů usnadnění výroby se používají jedny ozubená kola pro sací i výfukovou vačku a tudiž je tam značka IN i EX čímž se nenech zmást a všímej si jen značky, která přísluší dané vačce - druh vačky je vždy odlit na hřídeli. (níže je uvedeno nastevní na VF - čtyřválec do V)

Uložení vačkové hřídele na VF 500F. Toto je zrovna část hlavy. Druhá polovina ložiska byla nedotknutá a vačkové hřídele vypadaly taky dobře. Ikdyž toto není stránka o VF rád bych se zmínil o nastavení rozvodů u tohoto stroje. Bylo to mý první Véčko který jsem dělal a dalo mi pěknou fušku na to bez manuálu přijít takže bych ostatním rád ušetřil čas. Na rotoru polohy kliky jsou dvě značky horní úvrati-jedna pro zadní válec TR (top rear) a jedna pro přední TF (top front). Tyto značky samozřejmě svírají úhel jako svírají válce tj.90° (teda v případě kdy je zalomení po 0° nebo 180°). Logický by se zdálo nastavit horní úvrať na zadních válcích a nastavit vačky na rysky pak nastavit horní na předních a zase nastavit značky na rysky. A tak zjistíte že přední vačky otvírají asi o 40° jinak (to "asi" vysvětlím později). Dlouho mě vrtalo těch 40° hlavou až mě trklo že mám vlastně 90°Véčko a poměr otáčení klika:vačka je 2:1 a že těch mých odhadnutých 40° je vlastně 45° a tak jsem nastavil zadní válce na horní úvrať a na rysky nastavil jak zadní tak i přední bez dalšího natáčení klikovky. Je to takový Kolumbovo vejce-jak už se na to přijde je to hrozně jednoduchý.

Vahadla z motoru GSX600F, kde z nedostatku mazání (ne z důvodu špatného oleje) došlo k zadření vahadel a následně ke zlomení ventilu. V popředí je zničené vahadlo, vzadu tvar funknčího kousku.

autor: GSX-Roll