Lai dzinējs spētu strādāt ar superauto cienīgiem apgriezieniem, vienlaikus jāizpildās vairākiem savstarpēji saistītiem nosacījumiem: svarīga ir kustīgo detaļu (ar virzību turp un atpakaļ) masa, precīza līdzsvarošana, eļļošanas risinājums, vārstu piedziņas konstrukcija un tās ģeometrija, vārstu fāzes, kā arī tas, cik efektīvi dzinējs nodrošina gaisa apmaiņu ieplūdē un izplūdē. Pietiek dzirdēt, kā augstos apgriezienos uzgriežas Lexus LFA V10, lai saprastu, ko nozīmē šāda inženiertehniska saskaņa: šim modelim apgriezienu ierobežotājs ir ap 9 000 apgr./min. Līdzīgas precizitātes risinājumu kopums ļauj līdz aptuveni 9 000 apgr./min. griezties arī Bugatti Tourbillon 8,3 l V16 un Porsche 911 GT3 4,0 l opozītdzinējam ar sešiem cilindriem, kamēr ikdienas automobilī, piemēram, ar L98 V8, apgriezienu griesti var būt ap 5 500 apgr./min.
Lielākajai daļai ikdienā lietotu automobiļu tik augsti, teju stratosfēriski apgriezieni vienkārši nav nepieciešami. Tipiski ielas dzinēji parasti tiek veidoti tā, lai tie vislabāk strādātu zemākā diapazonā, kur pieejams pietiekams griezes moments un ir vieglāk nodrošināt zemāku trokšņa līmeni. Savukārt augstu apgriezienu spēka agregāti ir dārgi gan izgatavošanā, gan ekspluatācijā, jo tiem vajadzīgas vieglas un izturīgas iekšējās detaļas, kā arī minimālas ražošanas pielaides. Ilgstoši uzturēt dzinēju augstos apgriezienos ir sarežģīti un izmaksu ziņā prasīgi, jo šai tehnikai nepieciešama augsta precizitāte, kvalitatīvi materiāli un atbilstoša apkope. Ja ģimenes sedanu projektētu, piemēram, ar 10 000 apgr./min. ierobežojumu, tā cena neizbēgami būtiski pieaugtu. To labi ilustrē Honda S2000: uzticama dzinēja izstrāde, kas spēj griezties līdz apmēram 8 900 apgr./min., bija viens no iemesliem, kāpēc 2001. gadā šis modelis maksāja 32 740, kas mūsdienu vērtībā atbilstu gandrīz 55 200.
No kā sākas augsti apgriezieni: kustīgo detaļu masa un balansēšana
Augstu apgriezienu pamats ir inerce un kustīgo mezglu masa. Jo vieglāka ir kloķvārpsta, klaņi un virzuļi, jo vienkāršāk šīm detaļām palielināt griešanās ātrumu. Ne mazāk būtiski ir panākt ļoti precīzu līdzsvarošanu, citādi vibrācijas ātri kļūst ne tikai traucējošas, bet arī bīstamas izturībai. Tāpēc sporta dzinējos bieži izmanto vieglākus un reizē izturīgākus materiālus, piemēram, Porsche 911 GT3 aprīko ar titāna klaņiem. Savukārt dragreisa tehnikā atsevišķos gadījumos izmanto vēl vieglākus alumīnija klaņus, lai gan tērauds labāk panes atkārtotas slodzes. Alumīnijs tomēr var izturēt ierobežotu startu skaitu, un, pārsniedzot apmēram 8 000 apgr./min., prasības detaļu kvalitātei un izpildei kļūst īpaši stingras.
Eļļošana un berzes kontrole augstos apgriezienos
Pat ideāli vieglas detaļas nepalīdzēs, ja dzinēja iekšienē berze ir pārāk liela. Tādēļ augstu apgriezienu motoros eļļošanas sistēmai ir izšķiroša nozīme. Šādiem agregātiem vajadzīga mūsdienīga sintētiskā eļļa, kas spēj viegli cirkulēt un saglabā īpašības pie augstas temperatūras. Zemas kvalitātes vai nepiemērota eļļa šādos apstākļos ātri kļūst par vājāko posmu.
Daļa augstas veiktspējas automobiļu tradicionālās slapjā kartera sistēmas vietā izmanto sauso karteri. Tas nozīmē, ka eļļa netiek uzglabāta karterī zem kloķvārpstas, bet tiek aktīvi padota dzinējam un atsevišķi nosūknēta. Šāds risinājums var pazemināt kopējo temperatūru, samazināt pretestību kustīgajām detaļām, nodrošināt stabilāku eļļas padevi un palīdzēt izvairīties no eļļas bada situācijās, kad līkumos rodas lielas sānu slodzes. Piemēram, Corvette C8 ar LT2 izmanto sauso karteri, lai trases braukšanā dzinējs nezaudētu eļļošanu pat pie intensīvas noslodzes.
Vārstu mehānisms: uzbūve, materiāli un stingrība
Augsti apgriezieni ir cieši saistīti arī ar vārstu mehānismu. Visbiežāk tiek salīdzinātas divas pieejas: shēma ar sadales vārpstu blokā un vārstu vadību caur stūmējiem un svirām (OHV), kā arī konstrukcijas ar sadales vārpstām galvā (OHC), kas var būt ar vienu (SOHC) vai ar divām vārpstām (DOHC). Tomēr pats risinājuma veids vēl nenozīmē automātisku spēju sasniegt īpaši augstus apgriezienus, jo izšķiroši ir izmantotie materiāli, detaļu masa, sistēmas stingrība un regulējuma precizitāte.
OHV dzinēji teorētiski arī spēj darboties augstā režīmā, taču to sasniegt parasti ir grūtāk. Šādā uzbūvē ir vairāk papildu kustīgu elementu, kas palielina inerci, tāpēc apgriezienu celšanai nereti nepieciešami dārgāki un vieglāki materiāli. Tomēr ir arī izņēmumi: uz veiktspēju orientēts OHV, piemēram, Corvette Z06 LS7, var sasniegt ap 8 000 apgr./min. Tikmēr daudzi ikdienas automobiļi ar OHC risinājumiem bez lielām problēmām nonāk līdz aptuveni 7 000 apgr./min., tomēr līdz īpaši augstiem apgriezieniem, kas raksturīgi augstākās klases sporta dzinējiem, parasti netiek. Superauto galvenā iezīme ir viegls, izturīgs un stingrs vārstu mehānisms, kas spēj stabili strādāt lielā ātrumā.
Dzinēja gaisa apmaiņa: plūsma ieplūdē un izplūdē
Pēdējais būtiskais augstu apgriezienu kopainas elements ir gaisa plūsmas caurlaidība. Lai dzinējs spētu griezties augstu, cilindros ātri un lielā apjomā jānogādā gaiss, un tikpat ātri jāizvada izplūdes gāzes. Tāpēc sporta automobiļos bieži redzamas lielas gaisa atveres un izplūdes sistēmas ar iespējami mazu plūsmas ierobežojumu. Princips ir vienkāršs: jo efektīvāk dzinējs uzņem un izvada gaisu, jo vieglāk tam darboties augstos apgriezienos un saglabāt jaudu šajā režīmā.
- Augsti apgriezieni prasa vieglas un ļoti precīzi balansētas iekšējās detaļas.
- Drošu darbu augstā režīmā nosaka efektīva eļļošana, bieži arī sausā kartera sistēma.
- Vārstu mehānismā izšķiroša ir ne tikai shēma (OHV, SOHC, DOHC), bet arī detaļu masa, stingrība un materiāli.
- Lai sasniegtu augstus apgriezienus, nepieciešama laba gaisa caurlaidība gan ieplūdē, gan izplūdē.
- Tāpēc ikdienas automobiļiem īpaši augsti apgriezieni visbiežāk būtu nepamatoti dārgs kompromiss.