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

Parece que en el mundo en mini como en Mini Cooper, hay un árbol de levas llamado cámara de dispersión. Cambia el tiempo para los cilindros 2 y 3. He oído hablar de cambiar el tiempo para que 1 y 4 disparen al mismo tiempo, así como 2 y 3 en motocicletas de 4 cilindros, pero nunca cambiar solo 1 y 4 o solo 2 y 3)

No parece que cambiar la forma en que funciona el tiempo en solo dos cilindros tenga mucho beneficio, pero probablemente no lo estoy viendo bien, ya que parece que muchos propietarios de Mini Cooper quieren que esto se haga. Entonces, ¿qué me estoy perdiendo aquí? Por favor hazme más inteligente.

¿Qué es un árbol de levas disperso?

¿Por qué solo cambiaría los cilindros 2 y 3?

¿Cuáles son los beneficios finales de usar este tipo de árbol de levas?

¿Por qué los llaman 'cámaras de dispersión'?

TIA y Saludos !!

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 utilizado en la Serie A Minis (no el moderno BMW fabricado, sino el producido por la British Motor Corporation ). Este Mini utilizó un diseño de cabezal específico que tiene una configuración de puerto siamés. El trabajo de puerto 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 un cabezal Serie A altamente modificado muestra de lo que estoy hablando.

Notarás 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 algo extraña, aunque compacta, tiene desventajas. Los dos problemas principales son la interferencia entre puertos y el potencial de flujo.

La interferencia entre puertos se deriva del aspecto compartido de algunos de los puertos. Por ejemplo, dependiendo de dónde se produce 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 comenzar su ciclo de admisión. Ambos cilindros podrían estar tratando de aspirar al mismo tiempo, lo que significaría que ambos podrían estar muriendo de hambre por el flujo de aire potencial si estuvieran utilizando el puerto por sí mismos.

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

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

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

La razón para el perfil de levas de dispersión es mover 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 corredor de admisión compartido. Para comprender mejor, aquí hay una lista de los diferentes perfiles de lóbulo necesarios (según lo especificado por el foro MiniMania ):

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

El artículo en ese foro continúa diciendo:

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

Sin embargo, antes de que se puedan considerar las cifras de sincronización de la cámara y las fases, debe apreciar algunas cosas. El cilindro interno de cada par atrae carga nueva primero, seguido 180 grados más tarde por el externo; como se observó en el pequeño experimento descrito anteriormente, las válvulas están abiertas juntas durante mucho tiempo. Por lo tanto, el cilindro externo está robando una carga nueva del interno, exagerado aún más por la acción de barrido al final de la carrera de inducción del cilindro externo que sobrecarga la del interno. Y el puerto de escape interno es fundamentalmente menos efectivo en términos de capacidad de flujo de aire en comparación con el externo; Un efecto secundario es diferentes períodos de recolección.

La forma más simple de la cámara de dispersión simplemente se ajusta a los ciclos 2 y 3, como sugerías. Como puede ver arriba, hay levas mucho más complicadas que pueden diseñarse para ayudar a que todo el motor respire mejor. La simple cámara de dispersión es una compensación entre el rendimiento y el costo de la investigación / desarrollo. (Esto se remonta al viejo dicho, " Cuesta dinero hacer caballos de fuerza ").

El objetivo principal de la cámara de dispersión es aprovechar al máximo el motor. Está diseñado principalmente con el rendimiento en mente. Como puede ver, con un motor de la Serie A de aspiración normal, solo puede sacar mucho de uno de estos motores. Originalmente estaban destinados a empujar un automóvil pequeño por el camino con una cantidad mínima de potencia necesaria para hacerlo. Debido a la disposición del vehículo (bajo centro de gravedad; postura amplia), se ha convertido en el favorito de los entusiastas del automovilismo europeo. Como con todos los entusiastas, siempre existe el objetivo de un mejor rendimiento. La cámara de dispersión ayuda a chirriar un poco más. Para la persona promedio, estas cámaras no tienen mucho sentido. Para el rendimiento mental, 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 levas diferentes presentes en ocho lóbulos diferentes ... el término "disperso" parece encajar bastante bien aquí. Esta es una suposición de mi parte, pero parece funcionar.