1. Proč časovat vačky?

V sériových motorech, zvláště pak u nejnovějších sportovních biků, je každý díl vyroben a sestaven ve velmi malé a přesné toleranci, nicméně při sestavování takových dílů do dalších celků se jednotlivé vůle „naskládají“ což se může projevit vznikem různých nepřesností. Např. vačka otevírající ventil je ovlivněna množstvím dalších souvisejících komponentů jako jsou třeba čepy na klice, rozvodový řetěz, rozvodová kola, vodící lišty rozv. řetězu, uložení vaček, ventilové vůle, těsnění atd. atd. Je jasné, že i malé opotřebení způsobené provozem motoru, vede k dalšímu zvětšování těchto vůlí. Právě přesné načasování vaček nám umožní zredukovat vzniklé nepřesnosti a taky odhalí nějaké „ skryté koně“, které jsou uvězněny téměř v každém sériovém motoru. Stejně tak, když se rozhodnete pro instalaci „racingových“ vaček, měli by jste je nastavit podle hodnot určených výrobcem motoru, jinak za své těžce vydělané peníze určitě nedostanete maximum toho, co jste od takové úpravy čekali a navíc nepřesné nastavení může negativně ovlivnit životnost motoru. V neposlední řadě se celá tato operace vyplatí už jen kvůli kontrole továrního časování, protože jsou známy odchylky v časování u nových motocyklů až 15° (!) a moje GSX-R bohužel tuhle smutnou skutečnost jen potvrdila. Se základním vybavením, párem nastavitelných kol, trochou zkušeností a trpělivosti můžete přesně načasovat své vačky a získat tak výkon navíc, který vás nebude stát ani korunu! Načasování vaček je hlavně na západ od našich hranic základní „ladičskou“ procedurou na které jsou postaveny další výkonové úpravy.

ozubená kola vačkové hřídele

2. Nářadí a přípravky

Základní věci bez kterých se zaručeně neobejdeme jsou: časovací disk, pístový doraz, indikátorové hodinky, trocha představivosti a zručnosti k výrobě potřebných držáků pro disk a hodinky. Jednotlivé názvy možná působí trochu složitě a nejasně, ale přiložená fotodokumentace, jak věřím, pomůže hodně věcí vyjasnit. Nyní pár slov o jednotlivých přípravcích:
Časovací disk-kotouč o průměru asi 30cm na který jsem nalepil stupnici rozdělenou na 360 dílků. Vzhledem k tomu, že veškeré hodnoty které budeme na disku odečítat nepřesáhnou 90° je nejvhodnější zvolit číslování stupnice s max. hodnotou 90°, tzn. nahoře bude 0° (pro větší názornost můžeme označit jako Horní Úvrať), ve směru hod. ručiček stupnice roste až do 90°, pak opět klesá a místo hodnoty 180° bude opět 0° (Dolní Úvrať), stejně očíslujeme druhou polovinu stupnice. Disk se připevní na kliku většinou místo zapalovací hvězdice tak, aby bylo možno nastavit jeho polohu vůči klice a pak tuto polohu zajistit, aby bylo možno otáčet klikou spolu s diskem.
Pístový doraz-doraz, kterým zastavíme píst před horní úvratí, se zašroubuje místo zapalovací svíčky. K výrobě se výborně hodí stará svíčka, ze které odstraníme porcelánové jádro, elektrody a těsnící podložku. Do zbylého těla svíčky navaříme tyčku, kterou necháme trčet asi 15mm, opačný konec můžeme zakončit šestihranem nebo ve tvaru písmene „T“ aby bylo možno doraz pohodlně zašroubovat. 15mm „palec“ dorazu, který bude trčet do spalovacího prostoru musí být rovný a musí mít zakulacený konec, viz obr.
Indikátorové hodinky-použijeme k přesnému změření pohybu ventilu. K připevnění hodinek musíme vyrobit držák a případně i delší „dotek“. K výrobě držáku se dobře hodí svařovací elektroda, kterou naohýbáme do potřebného tvaru a přišroubujeme zezadu na hodinky. Elektroda se rovněž dá využít, když je potřeba prodloužit dotek hodinek, ale to samozřejmě závisí na konstrukci držáku.

časovací disk pístový doraz a indikátové hodinky

3. Nalezení horní úvrati

Nezbytnou podmínkou před započetím jakýchkoliv prací na motoru je jeho absolutní čistota. Pokud tuto podmínku splňujeme provedeme pár přípravných prací: vyšroubujeme všechny svíčky, demontujeme startér (u GSX-R „olej-vzduch“ musíme kvůli startéru demontovat i olejovou hadici vedoucí z bloku do víka ventilů, olejový otvor doporučuji zaslepit, jinak se po pár otáčkách kliky přesvědčíme o funkčnosti olejové pumpy na vlastní oči), sundáme víko ventilů, víko zapalovaní a pokud je to nutné tak zapalovací hvězdici, případně snímač impulsů (závisí hlavně na konstrukci nástavce pro připevnění disku). Přišroubujeme časovací disk na konec kliky a z kusu svařovacího drátu si vyrobíme ukazatel (ručičku) který připevníme, podle možností, někam na horní část motoru, viz obr. a pomocí kterého budeme odečítat hodnoty z disku. Při montáži disku je vhodné mít písty 1. a 4. válce přibližně v HÚ, disk nebo ukazatel nastavíme na 0°. Otáčíme klikou ve směru otáčení motoru dokud nemáme písty 1 a 4 přibližně v DÚ, pak zastavíme a do otvoru pro svíčku 4. válce (nebo válce, který je nejblíže časovacímu disku) zašroubujeme pístový doraz, dotáhneme rukou „nadoraz“ (vzhledem k tomu, že jsme z těla svíčky odstranili podložku, měl by být moment dotažení naprosto zřetelný. Majitelé starších dvouventilových motorů, navíc musí dát pozor na možnou kolizi ventilů a dorazu, protože dráha ventilu zasahuje do osy otvoru pro svíčku ve které je zašroubovaný doraz!!!). Opatrně otáčíme klikou dál, (píst se nám teď pohybuje směrem do HÚ a proti dorazu) dokud se píst neopře o palec dorazu. Odečteme hodnotu z časovacího disku, řekněme, že se nám ukazatel zastavil na 37° před HÚ, odnotu si poznamenáme. Vyšroubujeme doraz a otáčíme klikou dál, přes HÚ a zastavíme na hodnotě asi 50° za HÚ. Znovu zašroubujeme doraz a opatrně otáčíme klikou zpět (proti směru otáčení - proto demontáž startéru) a znovu opřeme píst o palec dorazu, odečteme a poznamenáme si hodnotu na časovacím disku, např. 28° za HÚ. Nyní obě hodnoty sečteme a pak vydělíme dvěma tzn. 37°+28°= 65° /2 = 32,5° Tím jsme dostali přesné úhlové vyjádření pozice ve které se nám píst dotkne dorazu, jak před HÚ tak za HÚ. Píst necháme opřený o doraz, povolíme časovací disk a nastavíme na něm vypočtenou hodnotu, v našem případě 32,5° za HÚ, disk dotáhneme a otáčíme klikou opět ve směru otáčení motoru přes DÚ, dokud se píst znovu neopře o palec dorazu. Časovací disk by měl ukazovat stejnou hodnotu jakou jsme nastavili, tj. 32,5° ale z druhé strany HÚ, čili před HÚ. Pokud hodnoty z obou stran HÚ souhlasí, tak hodnota 0° (mezi 32,5° před a 32,5° po HÚ) na časovacím disku přesně odpovídá Horní Úvrati našeho motoru (značka „T“ na zapalování není pro tyto účely dost přesná). Ještě jednou zkontrolujeme jestli jsou hodnoty, ve kterých se píst zastaví o doraz stejné z obou stran HÚ, pak vyšroubujeme doraz, pro další nastavení jej už nebudeme potřebovat. Na přesnosti této procedury závisí úspěch celé „operace“, zde opravdu není prostor pro jakoukoliv nepřesnost. Jen pro zajímavost můžeme ještě doraz zašroubovat do 1. válce a zjistit jestli není klika zkroucená (i takové věci se stávají). Polohy doteku pístů a dorazu by měly být stejné pro oba válce, odchylka do 2° nemusí být důvodem k vážným obavám, zato větší rozdíl už by určitě zasloužil „detailnější“ pohled na váš klikový mechanismus.

měření středu vačky

4. Načasování vaček

Základní věcí potřebnou pro načasování vaček jsou hodnoty originálního časování motoru, které jsou většinou uvedeny v originálních servisních manuálech, u „racingových“ vaček jsou hodnoty dodávány spolu v vačkami. Pokud nemáme originální manuál, tak jedna z možností jak se hodnot dobrat, je zkusit kontaktovat dealera příslušné značky a doufat, že narazíte na člověka, který pochopí co po něm vlastně chcete.
Hodnoty orig. časování jsou mají většinou následující podobu, v příkladu uvádím hodnoty pro GSX-R 1100 (1127) 89-90:

» Sání otevírá 42° před HÚ
» Sání zavírá 70° za DÚ

» Výfuk otevírá 65° před DÚ
» Výfuk zavírá 39° za HÚ

Z těchto hodnot si pomocí následujícího vzorce vypočítáme Střed Vačky (SV): menší hodnotu odečteme od větší, přičteme 180 a vydělíme dvěma, čili pro sání to bude 70-42 = 28 +180 = 208 /2 = 104, takže pro sací vačku je SV=104° a stejným způsobem zjistíme, že pro výfukovou vačku je SV=103° . SV nám vyjadřuje polohu osy vačky v bodě, kdy je ventil maximálně otevřen, vůči horní úvrati a toto číslo nebudeme hledat na časovacím disku. Bude nám sloužit ke srovnání aktuálního časování, které naměříme na motoru s originálním časováním od výrobce. Teoreticky bychom měli naměřit hodnoty, které odpovídají orig. časování pro daný motor, ale praxe je bohužel zcela odlišná. U starších motorů se dají předpokládat, především vlivem opotřebení, jisté nepřesnosti, ale jsou známy případy, kdy se i u nových moto zjistily téměř 15° odchylky v časování.
Před samotným časováním si dovolím ještě trochu teorie o samotném měření. Díky tvaru vačky, je dost obtížné přesně určit moment otevření a zavření ventilu, proto se všechny hodnoty otevření i zavření daného ventilu měří v bodě, který odpovídá ventilovému zdvihu 1mm. Samotný pohyb ventilu jednoduše a přesně změříme pomocí indikátorových hodinek. Měření časování bychom měli provádět bez ventilových vůlí, což může způsobit vrásky na čele majitelům motorů, kde jsou vůle vymezeny podložkami, ale zde můžeme vůle dočasně vymezit pomocí kousku spárové měrky. Měření se opět vztahuje jen ke 4. válci (u kterého máme přesně zaměřenu HÚ), takže není potřeba měnit ventilové vůle na celém motoru.
Tak to byla trocha teorie a můžeme se pustit do samotného měření a začneme u výfukových ventilů. Na „domek“ vačky přišroubujeme indikátorové hodinky pomocí vhodně tvarovaného držáku, tak abychom mohli jejich „dotek“ opřít o misku ventilové pružiny (nebo o hrníček ventilu – podle použité konstrukce). Hodinky musí věrohodně kopírovat pohyb ventilu. Při zavřeném ventilu nastavíme hodinky na nulu a pomalu otáčíme klikou ve směru otáčení motoru, ručička na hodinkách nám znázorňuje pohyb ventilu. Opatrně pokračujeme až do bodu, kdy ventil urazí dráhu přesně 1mm, což odpovídá otočení hodinkové ručičky o 360°, odečteme hodnotu z časovacího disku a poznamenáme si otevírací hodnotu ventilu, řekněme 39° před DÚ. Stejně tak si zapamatujeme přesnou polohu malé ručičky na hodinkách, velkou máme na nule. Nyní dále otáčíme motorem, přes polohu, kdy je ventil plně otevřen a začne zavírat, až do bodu, kde budou ručičky hodinek v té samé pozici jako při 1mm otevření ventilu. Z časovacího disku odečteme a poznamenáme si zavírací hodnotu ventilu, např. 22° za HÚ. Nyní si pomocí nám už dobře známého vzorce vypočítáme SV pro výfukovou vačku, jejíž otevírací a zavírací hodnoty jsme právě změřili, tzn. 39-22 = 17 +180 = 197 /2 = 98,5 takže pro naši výfukovou vačku je aktuální SV = 98,5°. Stejným způsobem zjistíme hodnoty pro sací vačku. Řekněme, že jsme naměřili otevírací hodnotu 10° před HÚ a zavírací hodnotu 58° za DÚ a výpočtem zjistíme že sací vačce odpovídá SV = 114°. Hodnoty, které uvádím v tomto článku, nejsou náhodné, ale naměřené na mojí GSX-R 1100 z roku 1989. Právě tato skutečnost nám teď poslouží pro srovnání a zjištění odchylky skutečného časování motoru od originálních hodnot. Vzhledem ke stáří testovacího „vzorku“ je těžko říct, jaký podíl na tomto stavu zaujímá nepřesnost výroby a jaký opotřebení, nicméně, jak se hned přesvědčíme, zjištěné rozdíly nejsou zrovna malé.

  orig.hodnoty naměřeno rozdíl
sání SV = 104° SV = 114° +10°
výfuk SV = 103° SV = 98,5° -4,5°

Jak vidíme, zvláště časování sací vačky dost „uletělo“, pro vetší názornost, hodnota 10° přibližně odpovídá posunutí o 1/2 zubu na rozvodovém kole. Pro korekci případných rozdílů, nebo změnu časování za účelem ovlivnění průběhu výkonu a kroutícího momentu, budeme potřebovat nastavitelná rozvodová kola. Kola se dají buď koupit (bohužel v CZ to bude asi problém) nebo vyrobit ze stávajících rozvodových kol. Před sundáním kol z vaček je dobré si označit jejich původní polohu, kvůli správné montáži. Výroba sestává z „rozjetí“ upevňovacích děr do drážek, aby bylo možno s koly po povolení šroubů otáčet. Díru stačí rozjet 2-4mm ( 3mm drážka umožní pohyb v rozsahu asi 15° na klice) v potřebném směru, který závisí na zjištěných odchylkách, případně účelu časování. Výroba drážek není úplně jednoduchá, protože povrch kol je cementovaný, čili velmi tvrdý, taky je třeba mít na paměti, že osa drážky je zakřivená.
Samotnou změnu časování provedeme následujícím způsobem a začneme opět u výfukové vačky. Jako příklad opět použiji svoji GSX-R na které jsme naměřili a vypočítali odchylku na výfukové vačce 4,5° tzn. že abychom se dosáhli orig. hodnoty SV=103° musíme vačku posunout o zmíněných 4,5°. Pokud máme změnit SV ze současných 98,5° na 103° potřebujeme ,aby nám výfuková vačka otevírala dřív, tzn. potřebujeme ji posunout ve směru otáčení motoru. Pro tento účel musíme rozjet díry v rozv. kolech rovněž ve směru otáčení motoru. Samotný posun provedeme tak, že povolíme šrouby na kole a opatrně otáčíme klikou (vačka se nesmí pohybovat, pohybuje se jen rozv. kolo), v našem případě proti směru otáčení motoru a o 4,5° podle časovacího disku, Při otáčení motorem proti směru se projeví vůle na rozvodovém řetězu (závisí hlavně na míře jeho napnutí a je možno ji výrazně omezit dopnutím řetězu „nadoraz“, pak ale nesmíme zapomenout jej opět povolit), tzn. vačky se nám začnou otáčet později než klika a proto je potřeba dávat pozor a sledovat pohyb vaček vůči časovacímu disku, abychom dosáhli žádaného posunu. Posuneme o zmíněných 4,5° zpět, dotáhneme kola a znovu změříme otevírací a zavírací hodnotu, ze které pak vypočítáme nový SV. Pokud jsme dosáhli žádané hodnoty SV, zajistíme šrouby pomocí tekuté závlačky a dotáhneme na předepsaný moment (nejdřív jeden, pak druhý, aby nedošlo k nechtěnému pohybu kola, GSX-R 1100 = 24-26Nm). Stejně postupujeme i při nastavení sací vačky, pro větší názornost uvedu pár zákonitostí, týkajících se směru posunu rozvodových kol:
Pro výfukovou vačku platí: chceme-li posunout SV na větší hodnotu, posuneme vačku ve směru otáčení motoru, tzn. že rozvodové kolo posuneme proti směru otáčení motoru- čím větší hodnota SV, tím dřív vačka otvírá / zavírá a naopak.
Pro sací vačku platí: chceme-li posunout SV na větší hodnotu, posuneme vačku proti směru otáčení motoru, tzn. že rozvodové kolo posuneme ve směru otáčení motoru - čím větší hodnota SV, tím později vačka otvírá / zavírá a naopak.

5. Vliv časování na průběh výkonu a kroutícího momentu

Možnost změny časování vaček nám skýtá víc možností než jen jejich nastavení do originálních hodnot. Proto taky bývá časování nazýváno nejlevnějším „tuningem“ a dává nám možnost ovlivnit (do jisté míry) křivky průběhu výkonu a kroutícího momentu. Pro většinu sériových motorů platí jednoduché pravidlo: dřívější otevření / zavření obou vaček = více výkonu a kroutícího momentu v pásmu nižších otáček, naopak zpoždění otevření/zavření vaček = více výkonu a kroutícího momentu pásmu vyšších otáček. V souvislosti s SV znamená toto pravidlo následující: Pokud budeme chtít vylepšit průběh spodního a středního pásma otáček tak zvýšíme SV výfukové a snížíme SV sací vačky, pro zlepšení horního pásma otáček snížíme SV výfukové a zvýšíme SV sací vačky. Při změně podporující pásmo vyšších otáček ovšem nemůžeme čekat, že nám „naskočí“ 10 koní jen změnou časování, zvláště tuto změnu musí doprovázet nezbytné úpravy jak na straně sání, tak na straně výfuku, přičemž perfektní stav celého motoru je základní podmínkou. Pokud se rozhodneme pro změnu časování tak SV u obou vaček změníme o stejnou hodnotu, přičemž vycházíme z originálních hodnot SV. Řekněme, že chceme u našeho testovacího GSX-R změnit časování vaček tak aby otevíraly/zavíraly dřív o 4°: SV výfukové vačky přesuneme ze orig. 103° na 107° a SV u sání přesuneme z orig. 104° na 100°. Samozřejmě jako každá změna má i změna časování vaček hranice efektivity, které doma, kde jsme odkázáni v hodnocení přínosu té či oné změny jen na subjektivní pocity, nemusíme odhalit Proto je namístě případné přečasování vaček provádět jen ve velice rozumných mezích, za které považuji změny v rozsahu max. ±5°.

Zdenkova GSX-R v průběhu operace

6. Poznámky a užitečné tipy

» Při celé proceduře časování vaček bychom měli protisměrné otáčení motorem omezit jen na nezbytnou míru, vyvarujeme se tak zbytečnému namáhaní napínáku a vodících lišt rozv. řetězu.
» Motor se vždy musí otáčet bez velkého odporu, pokud tomu tak není, snažíme se případný problém vyřešit rozumem, ne silou.
» Během měření je dobré si občas zkontrolovat pomocí pístového dorazu, jestli se nepohnul časovací disk, konečné hodnoty SV prověříme raději dvakrát, abychom vyloučili chybu jak v měření, tak ve výpočtech.
» Šrouby rozv. před dotažením zkontrolujeme, šestihran i závit musí být v pořádku, jinak šroub vyměníme za nový.
» Tekuté zajištění (Loctite), které bychom měli použít na šrouby rozv. kol, má většinou dobu vytvrzení min.24 hod. v závislosti na okolní teplotě, v zimě + nevytápěné garáži se tato doba podstatně prodlužuje, doporučuji nechat motor v klidu min. 72 hod.
» Nezapomeneme nastavit správné vůle ventilů na měřeném válci. V případě, že jsme dopnuli rozv. řetěz, jej nezapomeneme povolit a znova správně napnout.
» Při pátrání po hodnotách orig. časování v anglicky tištěných manuálech můžeme narazit na následující anglické výrazy:

IN -Inlet,Intake sání
EX -Exhaust výfuk
Valve ventil
Closes zavírá
Opens otevírá
TDC,T -Top Dead Center -horní úvrať
BTDC -Before TDC před HÚ
ATDC -AfterTDC po HÚ
BDC -Bottom Dead Center -dolní úvrať
BBDC -Before BDC před DÚ
ABDC -After BDC po DÚ

autor: ZdendysUH

zpět do ´Jak na to´