Mitä ovat performance-nokka-akselit? Ja pitäisikö sinun päivittää omasi? Selvitä tämä ja paljon muuta oppaassamme suorituskykyisistä nokka-akseleista…
Jollet omista pyörivää autoa, voit olla varma, että nokka-akselit vaikuttavat sinuun. Autossasi voi olla yksi tai jopa neljä, mutta määrästä riippumatta ne ovat elintärkeä osa moottorisi suorituskykyä.
Nokka-akselit ovat erittäin monimutkainen aihe, joka lähentelee huipputason fysiikkaa, jos siihen syventyy, mutta jopa perustasolla ne ovat luultavasti väärinymmärretyin aihe brittiläisessä virityksessä, mikä johtaa hyvin yleisiin ja melko suuriin virheisiin valitessasi nokka-akseleita moottoriin.
Tämän ominaisuuden pitäisi antaa sinulle parempi käsitys suorituskykyisistä nokka-akseleista ja siitä, mikä on hyväksi moottorillesi.
MITÄ OVAT NOKKA-AKSELIT JA MITÄ NIIDEN TEHTÄVÄ ON?
Periaatteellisimmillaan nokka-akselit ovat mäntämoottoreissa olevia sylinterimäisiä metallitankoja, joissa on niistä ulkonevat nokka-akselit. Niiden tehtävänä on avata ja sulkea imu- ja pakoventtiilit oikean verran oikealla hetkellä.
Nokkien määrä, kesto ja kohta, jolloin nokat avaavat venttiilit, ovat kaikki suuressa roolissa sanelemassa sitä, kuinka paljon tehoa ja vääntöä moottori kehittää, missä kohdassa kierroslukualuetta se tämän tekee ja toimiiko moottori ylipäätään. Kuten voitte kuvitella, oikeilla muutoksilla nokka-akselin vaihto voi parantaa suorituskykyä huomattavasti. Virheellä voi kuitenkin olla katastrofaaliset seuraukset, ei vain suorituskyvyn vaan myös luotettavuuden kannalta.
MIKSI HALUAN VAIHTAA NOKKIEN VAIHTAMISEN?
Mitä ikinä teetkin, älä kiirehdi nokkien vaihtoa heti, sillä nokkien vaihto ei aina ole hyvä asia! Sinun on oltava varma, että se parantaa autoasi ennen kuin teet sen, sillä olemme nähneet joitakin vaihtoja, jotka ovat pudottaneet valtavasti tehoa. Nokka-akseleissa on se, että ne yleensä poistavat tehoa jostain kierroslukualueelta lisätäkseen sitä johonkin toiseen, ja kun sekaan lisätään pakkoinduktio, asiat voivat muuttua vieläkin monimutkaisemmiksi.
Ei kannata hetkeäkään ajatella, että mitä villimpi nokka valitset, sitä nopeampi autostasi tulee, vaikka se tuottaisikin korkeampia huipputehoja, sillä näin ei useinkaan ole asian laita. Tehtaalta auton nokat ovat yleensä hyvin mietoja, ja ne on yleensä tehty niin, että ne ovat taloudellisia, luotettavia ja ennen kaikkea ajettavuutta ajatellen. Tämä tarkoittaa sitä, että lähes aina on parantamisen varaa, mutta lievillä moottorin spekseillä, erityisesti turboahdetuissa moottoreissa, nämä vakionokkaimet voivat usein olla kokonaisuutena paras valinta.
Nokkaimien määrä ja sijainti
Ei vaikuta valtavasti suorituskykyyn, mutta eri moottoreissa on eri paikat nokkaimille, kuten myös eri määrät niitä. Valtaosassa nykyaikaisista moottoreista on neljä venttiiliä sylinteriä kohti, ja näissä on yleensä erilliset nokat imu- ja pakoventtiileille. Suorissa moottoreissa on siis kaksinokkaiset nokat ja V- ja litteämoottoreissa nelinokkaiset nokat.
Monissa vanhemmissa moottoreissa on kaksi venttiiliä sylinteriä kohti ja yksi nokka, joka käyttää niitä kaikkia. Nämä moottorit ovat käyneet paljon harvinaisemmiksi, mutta niitä valmistetaan vielä nykyäänkin, etenkin mahtavia LS-moottoreita, joita näkee Corvetteissa, VXR8:ssa ja niin edelleen. LS-moottoreissa ja monissa vanhemmissa moottoreissa nokka-akseli on myös asennettu lohkoon, mutta suurimmassa osassa moottoreita nokka-akselit ovat nykyään aivan moottorin yläosassa, päähän asennettuina.
Hieman monimutkaisemmaksi asian tekee se, että joissakin moottoreissa – yleisimmin Hondan moottoreissa – yksi nokka ohjaa kaikkia 16:ta venttiiliä, ja joissakin moottoreissa (erityisesti muutamissa vanhemmissa Fordin ja Fiatin yksiköissä) on kaksoiskammiot, mutta niissä on vain kahdeksan venttiiliä. Joissakin moottoreissa voi olla myös kolme tai viisi venttiiliä sylinteriä kohti. Kaiken kaikkiaan moottorit ovat kuitenkin yleensä joko yhden nokan moottoreita, joissa on kaksi venttiiliä sylinteriä kohti, tai kaksinokkaisia moottoreita, joissa on neljä venttiiliä sylinteriä kohti.
SO KUINKA PALJON NOKKIA ON LIIAN PALJON NOKKIA?
Tämä on ikivanha ongelma nokkien vaihtamisessa, sillä kuten aiemmin mainittiin, se, mitä nokka antaa jollakin kierroslukualueen osa-alueella, se tavallisesti vie sitä toiselta. Riippuen siitä, miten hyvin se sopii moottorin muihin spekseihin, se voi antaa enemmän kuin se ottaa pois, tai tuottaa paljon vähemmän kuin se poistaa. Olipa kyseessä N/A- tai pakko-induktiomoottori, liian suuri nokka ilman, että moottorin muut osat sopivat antamaan tehoa vastaavilla kierrosluvuilla, johtaa usein hyvin pieneen tehonlisäykseen yläkierroksilla ja massiivisiin häviöihin alhaisilla kierrosluvuilla. Kaiken kaikkiaan auto tulee hitaammaksi.
Erittäin hurjat nokkamutterit pienentävät yleensä tehokaistaa riippumatta spekseistä, ja kilpa-autojen tehokaista on usein noin 2000 kierrosta minuutissa, aivan kierrosalueen yläpäässä. Tämä voi tehdä autosta hankalan ajaa nopeasti maantiellä, mutta jos vaihteisto ei ole oikea, saatat itse asiassa pudota tehokaistalta aina kun vaihdat vaihteen ylöspäin – mikä tekee kiihtyvyydestä hidasta riippumatta siitä, mikä on huipputehon määrä.
Nokkia kutsutaan usein ”Fast road”- ja ”Race”-spesifikaatioiksi, ja tähän on hyvä syy. Vaikka se saattaa antaa sinulle muutaman hevosvoiman lisää huipputehoja, kilpa-ajonokka ei ole kovin hauska maantiellä, ja se voi itse asiassa tehdä sinusta kokonaisuutena hitaamman.
MILLAISET NOKAT OIKEAT AUTOIHIN?
Nokissa on kyse siitä, että ilma kulkeutuu moottoriin ja moottorista ulos, mutta riippuen siitä, miten moottori saa ilmaa, se voi muuttaa sitä, minkälaiset nokka-akselit sopivat sinulle. Kaikki moottorit ovat erilaisia – samoin kuin ihmisten mielipiteet siitä, mikä on liian villiä – ja sinun kannattaa aina tutkia eri nokkien vaikutuksia valitsemassasi moottorissa ennen lopullisen päätöksen tekemistä. Nyt kun sinua on varoitettu, tässä on perusopas…
NORMAALIHENGITETTÄVÄT MOOTTORIT
Kun autoosi ei pakoteta ilmaa, sinulla ei ole juurikaan muuta vaihtoehtoa kuin käyttää melko villejä nokkia ja valitettavasti elää pienemmän ja korkeammilla kierrosluvuilla pyörivän tehoalueen kanssa, kun haet lisää tehoa. Se, kuinka pitkälle haluat mennä, riippuu sinusta itsestäsi, mutta usein jopa 280-290 asteen nokka-akselit antavat huomattavan tehonlisäyksen sekä sopivia tukimuutoksia, mutta ovat silti hyväksyttävästi ajettavissa maantiellä.
TURBOKÄYTTÖISET MOOTTORIT
Näissä moottoreissa käytetään jo tehtaalta lähtien paljon miedompia nokkia kuin normaalisti imevissä moottoreissa, koska niissä ilma on pakotettua, joten niissä ei tarvitse uhrata niin paljon tehoa alhaalla käyttämällä erityisen hurjia nokkia. Jos halutaan saavuttaa maksimaalinen tehonlisäys ajettavuuden säilyttäen, suositellaan käytettäväksi nokkia, joiden nostovoima on suuri, mutta kesto pieni, ja näitä markkinoidaan usein nimellä ’turbonokkia’. Pitkäkestoisilla nokka-akseleilla on kaksinkertainen haitta turbomoottoreissa, koska kaikkien moottoreiden alhaisen tehon menetys yhdistyy yleensä hitaampaan turbon käynnistymiseen, joten on oltava varovainen, kuinka pitkälle menee.
Keskiverto neliventtiilimoottorilla sylinteriä kohti saa yleensä reilusti yli 200 hv litraa kohden pumppupolttoaineella suhteellisen miedoilla nokka-akseleilla, jotka ovat kestoltaan noin 260, mikä pitää auton vetokykyisenä ja herkkänä matalalla. Kilpaturbomoottoreissa, joissa on korkea ahtopaine, olemme nähneet noin 400 hevosvoimaa litraa kohden, kun käytetään yhtä mietoja nokkia. Tämä ei tarkoita sitä, etteivätkö villimmät nokka-akselit olisi käyttökelpoisia, sillä jos moottori rakennetaan huipputehoa tai huippunopeutta varten, erittäin pitkäkestoisilla nokka-akseleilla, jotka ovat hyvin samankaltaiset kuin nopearytmisissä moottoreissa, saadaan tehoa paljon pienemmällä ahtopaineella, vaikkakin suuren vääntömomentin ja alhaalla olevan tehon kustannuksella.
Toinen turbomoottoreissa yleisesti käytetty temppu on epätasaiset nokka-akselit, joissa imuakselin nokka-akselin nokka-akselilla on kestoltaan 265 ja pakokaasun nokka-akselilla on vakio-akseli. Tämä, kuten aiemmin epätasa-arvoisia nokkia käsittelevässä osiossa mainittiin, on hyvä tapa lisätä tehoa antamalla turbon työntää sisään enemmän ilmaa menettämättä liikaa tehoa matalalla.
Overlap on kiistanalainen aihe turboautoissa, ja se voi usein riippua virittäjän mieltymyksistä ja moottorin spekseistä. Vaikka päällekkäisyys johtaa siihen, että polttoaineen ja ilman seos palaa edelleen, kun se poistuu turboon ja mahdollisesti auttaa spoolausta, jos moottorissa on enemmän vastapainetta kuin ahtopaine, vaikutus on usein päinvastainen ja suorituskyky laskee hyvin pienellä voitolla missään.
YLILATAUS
Latausmoottorit reagoivat nokkien valinnan suhteen hyvin samankaltaisesti turbomoottoreiden kanssa yhtä tekijää lukuunottamatta: päällekkäisyys. Lukuun ottamatta muutamia maksimiponnistelua vaativia korkeilla kierrosluvuilla tapahtuvia sovelluksia, päällekkäisyys ei hyödytä ahdettua moottoria mitenkään sen lisäksi, että se alentaa sen suorituskykyä joissakin osissa kierroslukualuetta, ellei jopa koko kierroslukualueella.
Syy tähän on se, että paineistettu sisäänmenoilma ja sen mukana lisättävä polttoaine heitettäisiin pakokaasuun, mikä lisäisi päästöjä, pakokaasun lämpötilaa ja vastapainetta, mutta samalla tuhlattaisiin valtava määrä tehoa.
VTEC-MOOTTORIT
Koska VTEC-moottorit käyttävät yhtä nokkaprofiilia matalilla kierrosluvuilla ja toista korkeilla kierrosluvuilla, villiintyneet nokkaprofiilit ovat VTEC-moottorilla varustetussa autossa ajettavuuden kannalta pienempi ongelma kuin muissa moottoreissa. Valitettavasti Honda asentaa suorituskykyisiin VTEC-moottoreihinsa vakiovarusteena villit nokka-akselit, ja useimmissa tilanteissa niiden villiintyminen tekisi autosta ajokelvottoman. Lievemmissä VTEC-moottoreissa tämä antaa kuitenkin loistavan mahdollisuuden lisätä huipputehoa ilman, että ajettavuus kärsii.