Vačkový hriadeľ je hriadeľ, ktorý otvára sacie a výfukové ventily spaľovacieho motora a umožnuje tak plnenie alebo vyprázdňovanie valcov. Vačkový hriadeľ je v podstate točiaca sa páka, na ktorej sú umiestnené vačky.

Počet vačiek na vačkovom hriadeli je závislý od počtu valcov v jednom rade motora, ale aj od počtu ventilov na valec.

Funkcia vačkového hriadeľa v skratke

Vačky majú vajíčkový tvar a sú natočené rôznymi smermi, podľa toho, ako si to vyžadujú riadiace časy ventilov každého jedného valca. Pri štvortaktných motoroch sa ventil otvorí len raz, a to počas dvoch otočení kľukového hriadeľa.

Súvisiaci článok - 

Kľukový hriadeľ: Na čo slúži a čím všetkým je namáhaný?

To znamená, že ak sa kľukový hriadeľ otáča rýchlosťou 2000 otáčok za minútu, vačkový hriadeľ sa otočí len 1000 krát za minútu.

Komponenty vačkového hriadeľa

Vačkový hriadeľ sa skladá z niekoľkých kľúčových komponentov, vrátane:

• Vačkové laloky: Tieto vajcovité výstupky riadia časovanie ventilov zatlačením na zdvíhadlá alebo vahadlá, ktoré následne otvárajú ventily.

• Ložiská vačkového hriadeľa: Tieto ložiská umožňujú hladké otáčanie vačkového hriadeľa v bloku motora alebo hlave valcov.

• Čapy vačkového hriadeľa: Čapy slúžia ako oporné body pre ložiská vačkového hriadeľa.

• Prevodový pohon alebo rozvodová reťaz: Tá spája vačkový hriadeľ s kľukovým hriadeľom, vďaka čomu sú správne zosynchronizované.

Typy vačkových hriadeľov

Existujú tri hlavné typy vačkových hriadeľov, z ktorých každý má jedinečné vlastnosti:

• Vačkové hriadele s plochými zdvihátkami: Tieto vačkové hriadele využívajú plochý povrch na zdviháku, ktorý je v kontakte s vačkovým lalokom. Vačkové hriadele s plochými zdvihátkami sú vo všeobecnosti cenovo dostupnejšie, ale môžu mať obmedzený výkonnostný potenciál kvôli ich nižším zdvihovým schopnostiam.

• Valčekové vačkové hriadele: Valčekové vačkové hriadele obsahujú valčekové ložisko na zdviháku, ktoré je v kontakte s vačkovým lalokom, čím sa znižuje trenie a umožňuje sa vyšší zdvih a profily trvania. Tieto vačkové hriadele ponúkajú lepší výkon, ale majú vyššiu cenu.

• Vačkové hriadele s variabilným časovaním ventilov (VVT): Vačkové hriadele VVT (variable valve timing) umožňujú plynulé nastavovanie časovania ventilov, čím poskytujú lepší výkon a efektivitu v širokom rozsahu otáčok.

Otváranie a zatváranie ventilov

V prípade funkcie ventilov je najdôležitejšie to, ako veľmi je ventil otvorený, ale aj dĺžka doby počas ktorej je otvorený. Pokiaľ chceme z motora vyžmýkať čo najväčší výkon, potrebujeme do valca dostať čo najviac zmesi paliva a vzduchu. Práve preto musia byť sacie ventily otvorené čo najviac a na čo najdlhšiu dobu.

Súvisiaci článok - 

Výkon a krútiaci moment motora: Ktorý z týchto parametrov je dôležitejší?

Výfukové ventily však musia byť taktiež otvorené čo najviac a na čo najdlhšiu dobu, aby sa z valca mohlo dostať čo najväčšie množstvo výfukových plynov. Pokiaľ je ventil zatvorený, nedotýka sa vačka zdvihátka ventilu. Ak sa však vačkový hriadeľ pootočí, začne vačka nabiehať na zdvihátko ventilu, čím tlačí na pružinu ventilu, vďaka čomu sa ventil začne otvárať.

Pokiaľ vačka maximálne zatlačí na zvdihátko ventilu, spôsobí maximálne otvorenie ventilu. Výška vrcholu (najvyššej časti) vačky určuje maximálny zdvih ventilu. Maximálny zdvih ventilu však musí mať určitú hranicu, inak by totiž mohlo dôjsť k stretnutiu ventilu a piestu, čo by mohlo následne viesť aj k zničeniu motora.

Súvisiaci článok - 

Ostré vačky: Aké sú ich výhody a nevýhody?

Tvar vačky vačkového hriadeľa určuje rýchlosť a dobu otvorenia ventilu. Vačky ktoré majú oblejší tvar, sú nazývané ostré vačky a umožnujú tak ventilu, aby bol dlhšie otvorený.

Zaujímavé fakty o vačkovom hriadeli

• Historické počiatky: Koncept vačkového hriadeľa siaha až do starovekých civilizácií, kde sa vačkové hriadele poháňané vodou používali v rôznych strojoch. Aplikácia vačkových hriadeľov v spaľovacích motoroch sa začala koncom 19. storočia.

• Vplyv na zvuk motora: Výrazný zvuk výkonnejších motorov je často výsledkom agresívnych profilov vačkových hriadeľov, čo vedie k jedinečnému tónu výfuku v dôsledku časovania ventilov.

• Dvojité vačkové hriadele: Výkonné motory často využívajú konštrukciu s dvomi vačkovými hriadeľmi (DOHC), ktorá umožňuje lepšie ovládanie ventilového rozvodu a vyšší výkon.

Často kladené otázky o vačkovom hriadeli

Otázka: Ako zistím, či je môj vačkový hriadeľ opotrebovaný alebo poškodený?

Odpoveď: Príznaky opotrebovaného alebo poškodeného vačkového hriadeľa môžu zahŕňať znížený výkon motora, nadmerný hluk ventilového rozvodu alebo horšiu spotrebu paliva. Je dôležité vykonať dôkladnú kontrolu ventilového rozvodu a v prípade potreby konzultovať diagnostiku s profesionálnym mechanikom.

Otázka: Je vačkový hriadeľ s agresívnejším profilom vždy lepší pre výkon?

Odpoveď: Nie nevyhnutne. Zatiaľ čo agresívne profily vačkových hriadeľov môžu zvýšiť výkon pri vysokých otáčkach, krútiaci moment a jazdné vlastnosti pri nízkych otáčkach môžu naopak utrpieť. Ideálny výber vačkového hriadeľa závisí od zamýšľaného použitia motora a požadovaného výkonového pásma.

Otázka: Ako ovplyvňuje variabilné časovanie ventilov (VVT) výkon vačkového hriadeľa?

Odpoveď: Systémy VVT umožňujú nepretržité nastavenie časovania ventilov, čím poskytujú lepší výkon a účinnosť v širokom rozsahu otáčok. Táto technológia umožňuje presnejšie riadenie ventilov, optimalizáciu výkonu a krútiaceho momentu bez obetovania jazdných vlastností a spotreby paliva.

Záver

Vačkový hriadeľ zohráva pri prevádzke spaľovacieho motora kľúčovú úlohu, nakoľko riadi otváranie a zatváranie ventilov, ktoré umožňujú vstup zmesi vzduchu a paliva do spaľovacej komory a vylučovanie výfukových plynov.