Četrtaktu iekšdedzes dzinējā neatkarīgi no tā, vai tā ir SOHC, DOHC vai OHV uzbūve, sadales vārpstu bieži uzskata par galveno vārstu darba vadības mezglu. Tās izciļņu profils nosaka, kurā brīdī ieplūdes un izplūdes vārsti atveras un aizveras, kā arī cik lielā pacēlumā tie strādā. Stūmējstieņu tipa dzinējā (ar stūmējiem un stūmējstieņiem) sadales vārpstas nomaiņa pret sportiskāku, agresīvāku variantu var būtiski izmainīt motora raksturu: iespējams pārbīdīt akcentu uz lielāku griezes momentu vai augstāku jaudu un mainīt apgriezienu diapazonu, kurā šie rādītāji tiek sasniegti.
Tomēr sadales vārpstas maiņa daudziem pašdarbniekiem ir sarežģīts uzdevums. Lai tai piekļūtu, parasti jānoņem dzinēja priekšējais aprīkojums, tostarp agregātu piedziņas un saistītās detaļas, un nereti jādemontē arī radiators. Ja motortelpā vietas ir maz, dažkārt nākas izcelt pašu dzinēju. Tāpēc, meklējot vienkāršāku un izmaksu ziņā pieejamāku veidu, kā uzlabot vārstu mehānisma darbību, bieži izvēlas citu risinājumu – nomaina šūpoļu sviras (rocker arms), lai iegūtu lielāku jaudu.
Kā šūpoļu sviras strādā un kāpēc tās patērē jaudu
OHV tipa dzinējos sadales vārpstas izcilnis caur pacēlāju (stūmēju) iedarbojas uz stūmējstieni, bet tas nospiež vienu šūpoļu sviras galu. Šūpoļu svira darbojas kā vienkāršs sviras mehānisms: viena puse paceļas, otra nolaižas un atver ieplūdes vai izplūdes vārstu, lai cilindrā ieplūstu gaisa un degvielas maisījums vai tiktu izvadītas izplūdes gāzes. Darbības princips ir līdzīgs šūpolēm vai klasiskai svirai. Piemēram, V8 dzinējā ar diviem vārstiem uz cilindru kopā darbojas 16 šūpoļu sviras – katram cilindram viena ieplūdes un viena izplūdes vārstam.
Ja neskaita rūpnīcas sportiskākās versijas ar rullīšu (roller) risinājumiem, lielākajā daļā standarta dzinēju šūpoļu sviras tiek izgatavotas ekonomiski – no štancēta tērauda, un to balsts nereti ir metāla lodīte ar pusapaļu atbalsta virsmu. Šāda metāla berze pret metālu rada zudumus: daļa enerģijas pārvēršas siltumā un paātrina nodilumu, tādējādi samazinot dzinēja efektivitāti un jaudu.
Rullīšu šūpoļu sviras: mazāka berze un vienmērīgāka darbība
Pirmais solis berzes mazināšanā ir šūpoļu sviras ar rullīšu uzgali. Pēc uzbūves tās ir līdzīgas standarta svirām, taču slīdošā kontakta vietā ar vārsta kātu tiek izmantots neliels metāla ritenītis. Rezultātā vārsts tiek atvērts vienmērīgāk, samazinās nodilums un berzes dēļ tiek zaudēts mazāk enerģijas.
Nākamais līmenis ir pilnībā rullīšu šūpoļu sviras. Šādi komplekti bieži tiek ražoti no frēzēta alumīnija, tiem ir rullīšu uzgalis, un pati svira griežas uz gultņiem, nevis uz vienkāršas atbalsta virsmas. Dažkārt tiek norādīts, ka vien berzes samazinājums vidējā V8 dzinējā var ļaut iegūt vairāk nekā 20 ZS.
Kāpēc reālais ieguvums bieži nav saistīts tikai ar berzi
Ļoti ievērojams jaudas pieaugums tikai no berzes samazinājuma bieži izklausās pārāk optimistiski, un praksē tā arī mēdz būt. Reālajā uzstādīšanā, mainot šūpoļu sviras (gan ar rullīšu uzgali, gan pilnībā rullīšu), nereti tiek mainīta arī sviras pārnesuma attiecība. Tieši šī attiecība nosaka, cik lielā mērā sadales vārpstas pacēlums tiek palielināts un kādā faktiskajā augstumā atveras vārsts.
Piemēram, tipiskā small block V8 dzinējā ar 1,5:1 attiecību, ja sadales vārpstas izciļņa pacēlums ir 0,762 cm, uz vārsta tiek iegūts 1,143 cm pacēlums. Ja tā vietā uzstāda sportiskas rullīšu šūpoļu sviras ar 1,6:1 attiecību, tas pats 0,762 cm pacēlums pārvēršas par 1,219 cm vārsta pacēlumu, tātad vārsts atveras dziļāk degkameras virzienā.
Palielinot šūpoļu sviras attiecību, efekts daļēji līdzinās sportiskākas sadales vārpstas uzstādīšanai ar lielāku pacēlumu, taču bez sarežģītas demontāžas un papildu izdevumiem, kas parasti saistīti ar vārpstas nomaiņu. Vienā dinamometra pārbaudē small block V8 tipa dzinējs, nomainot sviras no 1,6:1 uz 1,72:1, uzrādīja apmēram par 10 ZS vairāk un aptuveni par 22 Nm lielāku griezes momentu, salīdzinot ar standarta attiecību.
Kur rodas riski, palielinot šūpoļu sviras attiecību
Varētu šķist loģiski, ka, ja pāreja no 1,5:1 uz 1,6:1 dod ieguvumu, tad 1,7:1 būs vēl labāk. Tomēr samērā standarta dzinējā, pārspīlējot ar attiecību, iespējams nonākt līdz mehāniskiem ierobežojumiem un pat bojājumiem. Bez papildu risinājumiem var rasties situācijas, kur stūmējstieņi sāk ķerties, vārsti pietuvojas pārāk tuvu virzuļiem, bet pašas šūpoļu sviras vairs neietilpst zem rūpnīcas vārstu vākiem un balstās pret tiem.
Lai gan šie ierobežojumi ir atkarīgi no konkrētā dzinēja, tehniskajos avotos parasti var atrast informāciju par drošām kombinācijām un nepieciešamajām modifikācijām. Pamatprincips ir vienkāršs: attiecība jāizvēlas pēc dzinēja reālajām mehāniskajām iespējām, nevis pēc maksimālā skaitļa.
Cik tas maksā un kas vēl var būt nepieciešams
Cik izmaksā 10–20 ZS pieaugums, ko var iegūt tikai ar šūpoļu sviru nomaiņu? Populāriem V8 dzinējiem šūpoļu sviru komplekti ar rullīšu uzgali vai pilnībā rullīšu izpildījumā parasti sākas aptuveni 185–280 € robežās, taču bez grūtībām var iztērēt divreiz vairāk vai pat vēl vairāk, ja izvēlas dārgākus ražotājus vai specifiskus apdares variantus.
Jāņem vērā arī tas, ka, lai gan tas ne vienmēr ir absolūti obligāti, rullīšu šūpoļu sviras bieži uzstāda kopā ar jauniem stūmējstieņiem un dažkārt arī ar jaunām vārstu atsperēm. Tādējādi tiek atjaunots viss vārstu mehānisms un samazināts risks, ka atsevišķas detaļas savā starpā nesaderēs. Darbs prasa montāžu un regulēšanu, tomēr rūpīgam dari pats entuziastam tas parasti ir paveicams un visbiežāk neprasa specializētus instrumentus.