Обратимся сначала к проблеме клапанных пружин. На схемах изображены графики движения толкателя, скорость толкателя, сила инерции толкателя, которая является прямой зависимостью ускорения толкателя по углу поворота коленчатого вала (УПКВ). А также график усилия пружины, развиваемой по мере ее сжатия. Стоит отметить, что эти графики строятся только для одной, критической частоты вращения коленвала.

Подъем, скорость и ускорение связаны между собой: скорость – это первая производная подъема, а ускорение – вторая производная подъема, следовательно, из одного заданного значения всегда можно получить два других. И наоборот, интегрированием можно получить из ускорения скорость, а из скорости подъем.

Кривая усилия пружины – это произведение жесткости пружины на ход толкателя. Ненулевое начальное значение объясняется наличием преднатяга, обеспечивающим необходимое поджатие клапана к седлу.

В процессе работы газораспределительного механизма возникают силы инерции, направление которых зависит от конкретного положения кулачка. Так, в начальный момент времени поступательно движущиеся детали клапанного механизма «сопротивляются» набегающему на толкатель кулачку. Между толкателем и кулачком возникает сила, прижимающая толкатель (клапан) к кулачку. Разрыв кинематической связи в данный момент невозможен. Далее, по мере нарастания подъема клапана, кулачок замедляет задаваемую толкателю скорость, но инертность механизма пытается оторвать толкатель от кулачка. Вот как раз на этом участке наиболее вероятно «зависание» клапанов, что может привести к ударам клапанов по поршню, со всеми вытекающими из этого последствиями.

Так, на схеме А показан случай, когда сила инерции поступательно-движущихся деталей клапанного механизма не превышает усилия клапанных пружин – разрыв связи не случится, если не превышать критическую частоту вращения. Но обратите внимание на область максимального подъема (максимальных усилий пружины) – видна большая разница между силой инерции толкателя и силой, которую способна выдержать пружина. Это и есть потерянное время-сечение, во многом определяющая мощность двигателя.

На схеме Б изображен случай, когда попытка улучшить наполнение приведет к потере безразрывного течения процесса открытия клапана. Причем мы опять видим, что в области максимального подъема толкателя осталось место, которое можно было бы использовать для увеличения времени-сечения.

Профили кулачков, построенные традиционными средствами (Курц, полидайн, и некоторые другие, представленные на отечественном рынке) позволяют лишь немного приблизиться к оптимальному профилю.

Система проектирования распределительных валов предельной эффективности SmartCAMS^® позволяет не только полностью избежать проблемы с зависанием пружин на выбранных скоростных режимах, ограничивая профиль с учетом используемых пружин и их качества, но и принудительно скорректировать профиль распредвала таким образом, чтобы обеспечить максимальное увеличение времени-сечения схема В.