Nokka-akseli

AutoWiki
Loikkaa: valikkoon, hakuun
Nokka-akseli
Nelitahtimoottorin toimintaa kuvaava video. Nokka-akseleita tässä moottorissa on kaksi ja ne avaavat venttiilit suoraan nokillaan.

Nokka-akselin tehtävä on avata ja sulkea polttomoottorin venttiilit oikeaan aikaan.

Nelitahtimoottorissa nokka-akseli avaa jokaisen venttiiliin kahden kampiakselin pyörähdyksen aikana. Nokka-akseli siis pyörii vain kerran kampiakselin pyörähtäessä kahdesti. Tyypillisesti rivimoottoreissa on yksi (SOHC) tai kaksi nokka-akselia (DOHC) ja V-moottoreissa yksi, kaksi tai neljä nokka-akselia.

Nokka-akselit voivat sijaita sylinterikannessa tai lohkossa. Moottoria, jossa on nokka-akseli lohkossa, sanotaan työntötankomoottoriksi, johtuen työntötangoista, jotka vaaditaan kyseiseen moottorityyppiin välittämään nokka-akselin nokkien tuottamaa nostetta pidemmälle. Näissä moottoreissa, joita myös OHV-koneiksi kutsutaan, on yleensä myös keinuvivut, jotka ovat yleensä keskeltä saranoituja. Ne muuttavat nokka-akselin noston laskemiseksi, koska kansiventtiilit avataan laskemalla, sivuventtiilit nostamalla.

Jos nokka-akseli on sijoitettu kanteen, on sen paikka venttiilien painokohtien alapuolella. Tällöin moottoriin tarvitaan taas keinuvivut tai jotkut muut saman asian toimittavat osat. Monissa moottoreissa nokka-akseli voi sijaita myös venttiilien painokohtien yläpuolella, joten nokka-akselin nokat avaavat venttiilit suoraan, tai ainakin suorempaan kuin keinuvivuilla varustetuissa moottoreissa.

Nokan geometria[muokkaa]

Nokka-akselin nokan geometrialla (profiililla) voidaan vaikuttaa venttiilien avautumisnopeuteen ja aukioloaikaan. Parantuneen kaasunvaihdon ansiosta moottorin teho lisääntyy, mutta tehohuippu usein siirtyy korkeamman kierrosluvun alueelle ja alakierrosten vääntömomentti vähenee.

Sarjatuotantomoottoreissa käytetään mahdollisimman tasapainoista nokkaa. Moottoreiden virittäjät koneistavat nokka-akselia siten, että nokan profiilia jyrkentämällä lisätään venttiilin avautumis- ja myös sulkeutumisnopeutta. Viritysosana saatavilla olevissa nokka-akseleissa on usein myös lisätty nokan huipun pituutta ts. venttiilien aukioloaikoja. Noston korkeutta voidaan harvoin lisätä merkittävästi, eikä suuremmasta nostosta usein ole kovinkaan suurta hyötyä, mikäli ei tehdä muutoksia sylinterikannen kanavistoon tai venttiileihin. Kiristyneet päästönormit ja toisaalta moottoritekniikan kehitys ovat johtaneet järjestelmiin, joissa venttiilien ajoitusta kyetään säätämään portaattomasti ajotilanteen mukaan. Yksi tällainen on Toyotan kehittämä VVT-i.

Nokan nostavan syrjän profiilin jyrkkyydellä on käytännön rajansa, joka johtuu ennen kaikkea venttiilikoneiston massahitausvoimista. Joskus nokan nostava syrjä on hieman lievemmin jyrkkä, kuin sulkeva syrjä, jolloin puhutaan epäsymmetrisestä nokasta.

Viritysmoottoreissa nokka-akselin nokan vastinpinta saatetaan korvata hyvin laakeroidulla rullalla (ns. rullanokka), jolla lievennetään kasvavien kiihtyvyyksien ja massahitausvoimien seurauksena syntyviä liian suuria pintapaineita, jotka johtaisivat poikkeuksellisen ennenaikaiseen kulumiseen ja välittömiin vaurioihin.

Kilpamoottoreissa venttiilikoneiston massahitausvoimia voidaan vähentää esimerkiksi valmistamalla venttiili ja jousilautanen kevyemmästä metallista, kuten titaanista. Vahvemmilla venttiilinjousilla tai tuplajousilla voidaan lisätä venttiilin sulkeutumisnopeutta, mutta ne lisäävät venttiilin ja venttiilikoneiston mekaanista rasitusta.

  • Jos hydro (venttiilin) nostaja on jumissa tai kulunut (yleistä), se ei palauta venttiiliä, jolloin se jää hieman auki. Tällöin moottorin joutokäynnistä tulee epätasainen, moottori saattaa sammuilla ja päästöarvot ovat pielessä varsinkin, kun moottori on kylmä. Tällöin se ei enää polta kunnolla polttoainetta vuotavan venttiilin takia. Pakosarjasta kuuluu vaimeita tussahduksia. Hydron kuluttua nokka-akselin ja hydron välille syntyy suurempi väljys ja venttiilikoneisto alkaa nakuttamaan.