Helical camshaft
હેલિકલ કેમશાફ્ટ એ યાંત્રિક ચલ વાલ્વ એક્ચ્યુએશન (વી. વી. એ.) પ્રણાલીનો એક પ્રકાર છે. વધુ ખાસ રીતે, તે એક કેમશાફ્ટ છે જે વાલ્વ ખોલવાના સમયગાળાને વિશાળ, સતત, પગલું-ઓછી શ્રેણીમાં બદલવાની મંજૂરી આપે છે, જેમાં તમામ વધારાનો સમયગાળો સંપૂર્ણ વાલ્વ લિફ્ટ પર હોય છે. આ લેખમાં "ચલ સમયગાળો કેમ્શાફ્ટ" એ ડિઝાઇન સાથે કેમ્શાફ્ટનો ઉલ્લેખ કરે છે જેનો હેતુ સિલિન્ડર હેડમાં પરંપરાગત કેમ્શાફ્ટને બદલવાનો છે અને પરંપરાગત અનુયાયીઓ દ્વારા વાલ્વનું સંચાલન કરે છે. વધુ લાયકાતો છેઃ કે સમયગાળો શ્રેણી સ્ટેપ-લેસ અને સતત છે, તમામ વધારાની શ્રેણી ફુલ વાલ્વ લિફ્ટ પર છે, શ્રેણી એટલી પહોળી છે કે અત્યંત ઊંચી આર. પી. એમ. પર પણ સંપૂર્ણ ટોર્ક/પાવરને મંજૂરી આપે છે, શ્રેણી એટલી વિશાળ છે કે અંતમાં ઇનલેટ વાલ્વ ક્લોઝિંગ (એલ. આઈ. વી. સી.) દ્વારા એન્જિન લોડ નિયંત્રણને મંજૂરી આપે છે. તમામ સમયગાળાની સેટિંગ્સમાં સ્વીકાર્ય મર્યાદાની અંદર છે આ લાયકાતો કરવી આવશ્યક છે કારણ કે શુદ્ધ યાંત્રિક ચલ સમયગાળાના કેમશાફ્ટના વર્ષોમાં ઘણા દાવાઓ થયા છે પરંતુ કોઈ પણ આ તમામ જરૂરિયાતોને પૂર્ણ કરી શક્યું નથી. મોટી સંસ્થાઓ અને ખાનગી વ્યક્તિઓ બંને દ્વારા પ્રચંડ પ્રયાસો અને ખર્ચ કરવામાં આવ્યા હોવા છતાં, કેમશાફ્ટ વ્યવસ્થાઓમાં ક્યારેય નોંધપાત્ર સુધારો કરવામાં આવ્યો નથી અને મુખ્ય પ્રવાહના ઓટોમોટિવ સમુદાય દ્વારા તેનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો નથી. ઘણા ઇજનેરો (અને અન્ય) નો અભિપ્રાય હતો કે ઘણા પ્રયત્નો અને ઘણા વર્ષોના અસફળ પ્રયાસો પછી કાર્યક્ષમ ચલ અવધિના કેમશાફ્ટ વિકસાવવાની સંભાવના હતી કે તે ક્યારેય થઈ શકે તેવી શક્યતા ખૂબ જ ઓછી હતી અને તે અપ્રાપ્ય "હોલી ગ્રેઇલ" રહેશે. વિગતો હેલિકલ કેમશાફ્ટ ખૂબ જ દૂરથી કેમ્સના ખૂબ જ સામાન્ય "કોએક્સિયલ-શાફ્ટ-સંયુક્ત-પ્રોફાઇલ" વર્ગ સાથે સંબંધિત છે, જે તાજેતરમાં ક્લેમ્સન યુનિવર્સિટીના કાર્ય દ્વારા વર્ગીકૃત કરવામાં આવ્યું છે (જેમના કેમ્સ સિદ્ધાંતમાં અન્ય ઘણા કેમ્સ જેવા સમાન છે). હેલિકલ કેમશાફ્ટ આ સામાન્ય વર્ગના અન્ય સભ્યોથી એક અનન્ય હેલિકલ હિલચાલ દ્વારા મહત્વપૂર્ણ રીતે અલગ પડે છે-બે રૂપરેખાઓની સંયુક્ત પરિઘીય અને અક્ષીય હિલચાલ. આ સમયગાળો ત્યાં સુધી વધારી શકાય છે જ્યાં સુધી કેએમ લોબની બંધ બાજુ શરૂઆતની બાજુ સુધી પહોંચે નહીં-720 ડિગ્રીનો સમયગાળો. લાક્ષણિક એપ્લિકેશનમાં હેલિકલ કેમશાફ્ટનો સતત સમયગાળો રોડ-ગોઇંગ જનરલ પર્પઝ એન્જિન માટે સરેરાશ (સામાન્ય વાલ્વ ક્લિઅરન્સ પર આશરે 250 ડિગ્રી માપવામાં આવે છે) થી 100 અથવા 150 ડિગ્રી ઉપર સુધી હોય છે. ઝડપ, આંચકો વગેરેના સામાન્ય દરે વાલ્વ ખોલવામાં આવે છે. અને પછી સામાન્ય દરે બંધ થતાં પહેલાં ગમે તે સમયગાળા માટે તેની મહત્તમ લિફ્ટ પર ખુલ્લું રાખવામાં આવે છે. મિકેનિઝમ એ હેલિકલ કેમશાફ્ટ મૂળભૂત રીતે લોબના નાક પર વિભાજીત રેખાથી શરૂ કરીને એકબીજાથી દૂર ખુલ્લા અને બંધ બાજુઓને ફેરવીને તેના સમયગાળાના ફેરફારને અસર કરે છે. જેમ જેમ બાજુઓ અલગ થાય છે તેમ તેમ નાકનો વિસ્તાર કેમશાફ્ટના પરિભ્રમણના કેન્દ્રની આસપાસ સતત ત્રિજ્યાના વિસ્તાર સાથે "ભરેલો" હોય છે. જેમ જેમ નોઝ કોન્સ્ટન્ટ ત્રિજ્યા વધે છે તેમ તેમ કોન્સ્ટન્ટ ત્રિજ્યા આધાર વર્તુળમાંથી સમાન કોણીય રકમ દૂર કરવામાં આવે છે. બતાવેલ કેમશાફ્ટ માટે, લઘુતમ સમયગાળો મૂળ કેમશાફ્ટ જેટલો જ છે, લગભગ 260°, અને મહત્તમ સમયગાળો 345° છે. આ પદ્ધતિ એક સમાક્ષીય શાફ્ટ વ્યવસ્થા છે જ્યાં બાહ્ય શાફ્ટ કેમ લોબના મુખ્ય ભાગને વહન કરે છે. કેમ લોબનો મુખ્ય ભાગ તેના મહત્તમ સમયગાળાના સ્વરૂપમાં હોય છે. સામાન્ય રીતે મુખ્ય લોબ બોડીનો સમયગાળો લગભગ 450° હોય છે. લોબ અક્ષીય રીતે ખૂબ જ લાંબો હોય છે, અને તેની રૂપરેખા લોબના નાક પર લગભગ 170 ° સતત ત્રિજ્યા દ્વારા અલગ કરાયેલ પરંપરાગત ખુલ્લા અને બંધ બાજુઓનો સમાવેશ કરે છે. લોબમાં હેલિકલ સ્લોટ મશીન હોય છે જે કેમશાફ્ટની પરિભ્રમણ અક્ષની તુલનામાં લગભગ 35°નો હેલિક્સ કોણ ધરાવે છે. સ્લોટની પહોળાઈ લોબની બંધ બાજુની કોણીય હદ જેટલી હોય છે. સ્લોટની એક ધાર 170 ડિગ્રી સ્થિર નાક ત્રિજ્યામાં લોબની સંપૂર્ણ લંબાઈને ત્રાંસા રીતે વિસ્તરે છે. બીજી ધાર જમીન પર છે જેથી તે બધા આધાર વર્તુળ સ્તર પર હોય. સ્લોટ હકીકતમાં કેમ લોબના મુખ્ય ભાગ પર બંધ ફ્લેંકને બદલે છે. સ્લોટને બ્રિજિંગ એ લોબનો એક ભાગ છે (જાડાઈમાં લગભગ 10 મીમી) જે બંધ બાજુની રૂપરેખા પર જમીન છે. સેગમેન્ટ આંતરિક શાફ્ટ સાથે જોડાયેલ છે. સ્લોટની એક ધાર સતત નળાકાર ત્રિજ્યા ધરાવે છે, જે લોબની નાક ત્રિજ્યા જેટલી જ ત્રિજ્યા ધરાવે છે. બીજી ધારમાં લોબના આધાર વર્તુળની ત્રિજ્યા હોય છે. ક્લોઝિંગ ફ્લેંક સેગમેન્ટની દરેક ધાર સાથેનો એક નાનો વિસ્તાર સ્લોટની ધાર જેટલો જ સ્થિર ત્રિજ્યા ધરાવે છે જેની તે નજીક છે. આનો અર્થ એ છે કે સેગમેન્ટને હેલિકલ સ્લોટ સાથે ગમે ત્યાં ગોઠવી શકાય છે અને અનુયાયી માટે સેગમેન્ટમાં આવવા અને જવા માટે હંમેશા સરળ સંક્રમણ રહેશે. લોબ સેગમેન્ટ આંતરિક શાફ્ટ પર નિશ્ચિત છે તેથી કોઈપણ સંબંધિત અક્ષીય હિલચાલ વાલ્વ ખોલવાના સમયગાળાને બદલવાની અસર ધરાવે છે. અનુયાયીને એવી રીતે ગોઠવવામાં આવે છે કે જેથી તે હંમેશા અક્ષીય રીતે સ્થિર રહેલા સેગમેન્ટ સાથે સંરેખિત રહે. સ્લોટમાં લગભગ 35°નો હેલિક્સ ખૂણો હોવાથી, બાહ્ય શાફ્ટની કોઈપણ અક્ષીય હિલચાલ સેગમેન્ટને ફેરવવાનું કારણ બને છે, જે નાકની સ્થિર ત્રિજ્યાના વધુ કે ઓછા ભાગને ખુલ્લી પાડે છે અને આમ સમયગાળો બદલે છે. રૂપરેખા હેલિકલ કેમશાફ્ટ પ્રણાલીનો આધાર અથવા ટૂંકી અવધિ રૂપરેખા પ્રમાણભૂત ઉત્પાદન એન્જિન રૂપરેખા સાથે લગભગ સમાન હોય છે. હેલિકલ કેમ્શાફ્ટ બેઝ પ્રોફાઇલ લોબ આકારોના સામાન્ય જૂથ સાથે સંબંધિત છે જેનો ઉપયોગ કેએમ અનુયાયીઓને પિવોટિંગ કરવા માટે થાય છે, ખાસ કરીને જેઓ 2:1 ની આસપાસ એકદમ ઊંચા ડોલતી ખુરશી ગુણોત્તર ધરાવે છે. લોબ રૂપરેખાઓનું આ કુટુંબ મુખ્યત્વે ટૂંકા લોબ લિફ્ટ દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે. આ કારણે લોબ ખૂબ જ ગોળાકાર (અથવા "સ્નબ-નોઝ્ડ") દેખાવ ધરાવે છે. નાક ક્ષેત્રની વળાંકની ત્રિજ્યા (કેમ્શાફ્ટના પરિભ્રમણની અક્ષ વિશે) ઘણીવાર લગભગ 20 ડિગ્રી અથવા તેથી વધુની કોણીય હદ પર સતત ત્રિજ્યા હોવાની ખૂબ નજીક હોય છે. હેલિકલ કેમશાફ્ટ માટે આ પ્રદેશ સાચા અચળ ત્રિજ્યા હોવો જરૂરી છે. કેટલાક કિસ્સાઓમાં આને નાકમાંથી 0.25 મીમી (અથવા તેનાથી ઓછું) જેટલું ઓછું કાઢવાની જરૂર પડે છે. જ્યારે માપવામાં આવે છે, ત્યારે નાક વિસ્તારમાં પ્રવેગ અને આંચકોના દર પ્રમાણભૂત કરતાં સહેજ વધારે હોય છે. લોબના નાકમાં સામાન્ય રીતે વધારાના સમયગાળા માટે લગભગ 150°નો ઉમેરો થઈ શકે છે. લિફ્ટ સપાટીની ભૂમિતિ અપરિવર્તિત રહે છે. આ વિસ્તૃત સમયગાળાને કારણે લિફ્ટ દર અને કુલ લિફ્ટ મહત્તમ ઉચ્ચ અંત શક્તિ પ્રાપ્ત કરવા માટે રેસિંગ કેમ જેટલું આત્યંતિક હોવું જરૂરી નથી. વી. વી. એ. નો "પરંપરાગત" ઉપયોગ (ખાસ કરીને ચલ સમયગાળો) એ એન્જિનના આર. પી. એમ. ને વાલ્વ ખોલવાના સમયગાળા સાથે મેળ ખાવાનો છે (આ લગભગ વી. ટી. ઈ. સી. શું કરે છે). સામાન્ય વિચાર એ છે કે લાંબા ગાળાના "રેસિંગ" કેમેરાની સંકળાયેલ સમસ્યાઓ વિના ઉચ્ચ આર. પી. એમ. પ્રદર્શનમાં સુધારો કરવો, જેમાં ઓછી આર. પી. એમ. શક્તિનો અભાવ, રફ આઇડલ વગેરેનો સમાવેશ થાય છે. જેમ જેમ આર. પી. એમ. વધે છે તેમ એન્જિનને સામાન્ય રીતે સમયગાળામાં આશરે રેખીય વધારાની જરૂર પડે છે. તેનો ઉદ્દેશ માન્ય આર. પી. એમ. શ્રેણીમાં દરેક બિંદુ પર ટોર્કને મહત્તમ કરવાનો છે. આનો અર્થ એ છે કે હેલિકલ કેમશાફ્ટ સાથે આર. પી. એમ. શ્રેણીમાં મહત્તમ પાવર પોઇન્ટનો જૂનો ખ્યાલ હવે લાગુ પડતો નથી. હેલિકલ કેમશાફ્ટ સાથે ઇન્ડક્શન સિસ્ટમની "શ્વાસ" મર્યાદા સુધી પહોંચે ત્યાં સુધી શક્તિ નિર્માણ કરવાનું ચાલુ રહે છે-અથવા વધુ સંભાવના છે કે, એન્જિનના ઘટકોની યાંત્રિક શક્તિ મર્યાદા ઓળંગી જાય છે. હેલિકલ કેમશાફ્ટની લાક્ષણિક 250 ડિગ્રીથી 350 + ડિગ્રી સમયગાળાની શ્રેણીનો મૂળભૂત અર્થ એ છે કે યોગ્ય રીતે મજબૂત એન્જિન લગભગ 1500 આરપીએમથી 20,000 + આરપીએમ સુધી મજબૂત રીતે "ખેંચી" શકે છે અને હજુ પણ 500 અથવા 600 આરપીએમ પર સરળતાથી નિષ્ક્રિય રહે છે. એવી કોઈ યાંત્રિક વી. વી. એ. પ્રણાલી ક્યારેય નહોતી કે જેમાં સંપૂર્ણ લિફ્ટ પર સમયગાળો હોય અથવા આવું કરવા માટે ઉચ્ચ આર. પી. એમ. ક્ષમતા હોય. "કેમલેસ" ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક/હાઇડ્રોલિક સિસ્ટમો હેલિકલ કેમશાફ્ટની સમાન અવધિ/લિફ્ટ રેન્જ ધરાવે છે પરંતુ હાલમાં તેમની ઉચ્ચ આરપીએમ ક્ષમતા સખત રીતે મર્યાદિત છે. સંભવતઃ વધુ વ્યવહારુ સ્તરે, રોડ એન્જિનના ડાયનેમોમીટર પરીક્ષણમાં દર્શાવવામાં આવ્યું છે કે હેલિકલ કેમશાફ્ટના સમયગાળામાં માત્ર 30 ડિગ્રીનો વધારો મર્યાદિત હોવા છતાં, એક લાક્ષણિક રોડ એન્જિન પ્રમાણભૂત કેએમની જેમ જ આરપીએમ પાવર પીક પર તેની શક્તિમાં 25 ટકાથી 30 ટકાનો વધારો કરી શકે છે-અને નિષ્ક્રિય અને નીચી આરપીએમ વર્તણૂક સંપૂર્ણપણે સામાન્ય છે. બળતણ બચત સાધન તરીકે હેલિકલ કેમશાફ્ટનો ઉપયોગ કદાચ એન્જિનના પાવર આઉટપુટને મહત્તમ કરવા કરતાં વધુ મહત્વપૂર્ણ એપ્લિકેશન છે. સુઝુકી જીએસએક્સ 250 સીસી એન્જિનમાં હેલિકલ કેમશાફ્ટ પ્રોટોટાઇપના પરીક્ષણમાં નિષ્ક્રિય ઝડપે બળતણની બચતમાં નોંધપાત્ર સુધારો જોવા મળ્યો છે. આ ખાસ હેલિકલ કેમશાફ્ટ ગોઠવવામાં આવે છે જેથી તમામ સમયગાળો વધારો ઇન્ટેક કેમ લોબની બંધ બાજુ પર હોય, ઇન્ટેક વાલ્વનું પ્રારંભિક બિંદુ સુઝુકી જીએસએક્સ 250 એન્જિન પર પ્રમાણભૂત તરીકે રહે છે. આનો ઉદ્દેશ નિષ્ક્રિય ઇંધણના વપરાશ પર LIVCની અસરકારકતા ચકાસવાનો હતો. એલ. આઈ. વી. સી. નો મૂળભૂત ઉદ્દેશ ઇન્ટેક પમ્પિંગ લોસને ઘટાડવાનો છે. આ પંપીંગ લોસ નિષ્ક્રિય અવસ્થામાં સૌથી વધુ હોય છે, જેમ જેમ મેનીફોલ્ડ પ્રેશર (અને પાવર આઉટપુટ) વધે છે તેમ ધીમે ધીમે ઘટતું જાય છે. પ્રમાણભૂત કેમશાફ્ટ ફીટ કરેલા સમાન એન્જિનની સરખામણીમાં, પરીક્ષણ સુઝુકી એન્જિન નિષ્ક્રિય અવસ્થામાં અર્થતંત્રમાં સતત 40 ટકા સુધારો નોંધે છે. આ થોડું અસંભવિત લાગી શકે છે, પરંતુ એ યાદ રાખવું જોઈએ કે એવો અંદાજ લગાવવામાં આવ્યો છે કે નિષ્ક્રિય અવસ્થામાં વપરાતું લગભગ 80 ટકા બળતણ માત્ર ઇન્ટેક પમ્પિંગ નુકસાનને દૂર કરવા માટે વપરાય છે. પંપીંગના નુકસાનમાં કોઈપણ ઘટાડો નિષ્ક્રિય ઇંધણના ઉપયોગ પર મોટી અને સીધી અસર કરે છે. જેમ જેમ વીજળીનું ઉત્પાદન વધે છે તેમ તેમ 40 ટકા ઝડપથી ઘટી જશે પરંતુ સામાન્ય માર્ગ/ટ્રાફિકના ઉપયોગમાં એન્જિન માટે એકંદર આંકડો કદાચ 10 ટકાથી 20 ટકાની વચ્ચે સુધરશે. નિષ્ક્રિય અવસ્થામાં બળતણ અર્થતંત્રમાં આશ્ચર્યજનક સુધારો કદાચ સુઝુકી જેવા કાર્બ્યુરેટર એન્જિનને જ લાગુ પડે છે. આધુનિક મલ્ટી-સિલિન્ડર ફ્યુઅલ ઇન્જેક્ટેડ કાર એન્જિન હેલિકલ કેમશાફ્ટ સાથે કેવી રીતે વર્તે છે તે હજુ સુધી ચકાસવામાં આવ્યું નથી. એવું લાગે છે કે નિષ્ક્રિય અર્થતંત્રમાં નોંધપાત્ર સુધારો થશે પરંતુ કદાચ 40 ટકા નહીં-ઓછામાં ઓછા અન્ય ફેરફારો વિના નહીં. સુઝુકી મોડી બંધ થવાના લગભગ 55 અથવા 60 વધારાના ડિગ્રી પર નિષ્ક્રિય રહી હતી. એટલે કે; બોટમ ડેડ સેન્ટર પછી લગભગ 120 ડિગ્રી. આનો અર્થ એ થયો કે કુલ જરૂરી સમયગાળો લગભગ 320 ડિગ્રી હતો. એલ. આઈ. વી. સી. દ્વારા એન્જિન લોડ નિયંત્રણ માટે ખૂબ લાંબા સમયની જરૂર પડે છે. સામાન્ય રીતે ઉચ્ચ આર. પી. એમ. પાવર માટે જરૂરી હોય તેના કરતાં એલ. આઈ. વી. સી. દ્વારા ભાર નિયંત્રણ માટે ઘણો લાંબો સમયગાળો જરૂરી હોય છે, ખાસ કરીને સામાન્ય હેતુના રસ્તા પરના ઉપયોગ માટે. મહત્ત્વની વાત એ છે કે આ બધી ખૂબ જ લાંબી વાલ્વ ખોલવાની અવધિ, જ્યારે LIVC માટે ઉપયોગમાં લેવાય છે, ત્યારે તે સંપૂર્ણ વાલ્વ લિફ્ટ પર હોવી જોઈએ. વાલ્વ લિફ્ટ મહત્તમ હોવી જોઈએ જેથી સિલિન્ડરની અંદર અને બહારના પ્રવાહમાં અવરોધ ન આવે. પ્રવાહ પર કોઈપણ પ્રતિબંધ પંપીંગ નુકસાનનું કારણ બને છે જે LIVC ના સમગ્ર હેતુને હરાવે છે. ઉચ્ચ આર. પી. એમ. શક્તિને સહાય કરવા માટે અને એલ. આઈ. વી. સી. દ્વારા ભાર નિયંત્રણ માટે પણ હેલિકલ કેમશાફ્ટના ઉપયોગની ચર્ચા કર્યા પછી એ સ્પષ્ટ કરવું જોઈએ કે એક જ એન્જિનમાં બંને કાર્યોનો ઉપયોગ ન કરી શકાય તેનું કોઈ કારણ નથી. વાસ્તવિક રીતે હેલિકલ કેમશાફ્ટ સિદ્ધાંત માત્ર ટ્વીન કેમ એન્જિન પર જ લાગુ કરી શકાય છે. મહત્તમ પાવર આઉટપુટ માટે ઇન્ટેક અને એક્ઝોસ્ટ કેમ બંને હેલિકલ કેમશાફ્ટ પ્રકારનાં હોવા જરૂરી છે. ઉચ્ચ આર. પી. એમ. કામગીરી માટે જરૂરી સમયગાળામાં વધારો ઇન્ટેક અને એક્ઝોસ્ટ કેમ્સ બંને પર આશરે સમાન હોવો જરૂરી છે, અને બેઝ સમયગાળો લોબ પ્રોફાઇલ સેન્ટર લાઇન વિશે આશરે સમપ્રમાણતાવાળા વધારો. એકલા એલ. આઈ. વી. સી. ઓપરેશન માટે, માત્ર ઇન્ટેક કેમશાફ્ટ હેલિકલ કેમશાફ્ટ હોવું જરૂરી છે. બે હેલિકલ કેમશાફ્ટ વ્યવસ્થા અને યોગ્ય નિયંત્રણો સાથે, એન્જિનમાં ભારે પાવર આઉટપુટ હોઈ શકે છે અને તે ખૂબ જ બળતણ કાર્યક્ષમ પણ હોઈ શકે છે. સંપૂર્ણ શક્તિના ભોગે વધુ બળતણ કાર્યક્ષમતાની શક્યતા પણ છે. હેલિકલ કેમશાફ્ટ અને એલ. આઈ. વી. સી. નો સામાન્ય સિદ્ધાંત પણ ખૂબ ઊંચા સંકોચન ગુણોત્તર (સી. આર.) ના સંભવિત ઉપયોગને મંજૂરી આપે છે. અહીં વિચાર ખૂબ ઊંચા ભૌમિતિક સી. આર. નો ઉપયોગ કરવાનો છે પરંતુ વિસ્ફોટને ટાળવા માટે એલ. આઈ. વી. સી. દ્વારા સંકોચન દબાણને મર્યાદિત કરવાનો છે. દહન પછી વિસ્તરણ ગુણોત્તર હજુ પણ ઊંચો રહે છે. તે વિસ્તરણ ગુણોત્તર છે જે મૂળભૂત રીતે સળગતા બળતણ/હવાના મિશ્રણની ઉષ્મા ઊર્જાને ઉપયોગી યાંત્રિક ઊર્જામાં રૂપાંતરિત કરે છે. જેટલા વધુ વિસ્તરતા ગરમ વાયુઓ પિસ્ટનને ખસેડે છે તેટલી વધુ ઉષ્મા ઊર્જા ઉપયોગી કાર્યમાં રૂપાંતરિત થાય છે અને ઉષ્મા કાર્યક્ષમતા વધારે હોય છે. આ સામાન્ય સિદ્ધાંતને સામાન્ય રીતે "એટકિન્સન ચક્ર" કહેવામાં આવે છે. (સખત રીતે કહીએ તો એટકિન્સન સાયકલ યાંત્રિક રીતે અલગ લંબાઈના સંકોચન અને વિસ્તરણ સ્ટ્રોકવાળા એન્જિનનો ઉલ્લેખ કરે છે. આધુનિક વ્યવહારમાં, સંકોચન દબાણ ઇન્ટેક વાલ્વને મોડેથી બંધ કરવાની નિશ્ચિત માત્રા દ્વારા મર્યાદિત હોય છે-આની અસર વિવિધ સ્ટ્રોક લંબાઈ જેવી જ હોય છે). એટકિન્સન ચક્ર સાથે વધારાની કાર્યક્ષમતા એકંદર શક્તિમાં ઘટાડાના ભોગે છે. ઉદાહરણ તરીકે, જો એન્જિનમાં 18:1 ની ભૌમિતિક સી. આર. હોય તો વિસ્ફોટ ટાળવા માટે તેને હવા/બળતણ મિશ્રણના તેના સંપૂર્ણ ચાર્જના લગભગ અડધા સુધી મર્યાદિત રાખવું પડશે. પરિણામી અસર એ હશે કે સંપૂર્ણ ભારણ પર એન્જિન અડધા બળતણનો ઉપયોગ કરશે પરંતુ શક્તિ અડધા નહીં પરંતુ સમકક્ષ "સામાન્ય" એન્જિનની લગભગ બે-તૃતીયાંશ અથવા ત્રણ ચતુર્થાંશ હશે-ચોખ્ખું પરિણામ થર્મલ કાર્યક્ષમતામાં વધારો છે. આવું એન્જિન સસ્તું હશે પરંતુ તે હજુ પણ ઇન્ટેક પંપીંગ નુકસાનથી પીડાય છે. હેલિકલ કેમશાફ્ટ એટકિન્સન સાયકલ અને LIVC બંનેને એક સાથે લાગુ કરવાની મંજૂરી આપશે. ઉચ્ચ સી. આર. નિષ્ક્રિય અવસ્થામાં પણ વધુ માત્રામાં એલ. આઈ. વી. સી. નો ઉપયોગ કરવાની મંજૂરી આપશે, આમ પંપીંગની ખોટમાં વધુ ઘટાડો થશે અને કાર્યક્ષમતામાં સુધારો થશે. પરિણામી એન્જિનમાં ડીઝલ જેવું (અથવા તેના કરતા વધુ સારું) બળતણ અર્થતંત્ર હશે-અને તે સસ્તા એલપીજી બળતણ પર ચાલી શકે છે. તે વજનમાં હળવું અને ડીઝલ કરતાં બનાવવું સસ્તું પણ હશે. આવા એન્જિનથી સજ્જ કાર "હાઇબ્રિડ" કારનો વધુ સરળ અને સસ્તો વિકલ્પ જણાય છે. (પરંતુ હેલિકલ કેમશાફ્ટ/એટકિન્સન/એલ. આઈ. વી. સી. એન્જિનથી સજ્જ સંકર હજુ પણ વધુ કિફાયતી હશે). હાલમાં એન્જિન સંશોધનના તાજેતરના "ફેશનેબલ" ક્ષેત્રોમાંનું એક છે સજાતીય ચાર્જ કમ્પ્રેશન ઇગ્નીશન (અથવા એચસીસીઆઈ) એન્જિન. તે ડીઝલ એન્જિનની જેમ જ પ્રકાશ અથવા આંશિક ભાર પર સ્પાર્ક ઇગ્નીશન એન્જિન ચલાવવા સમાન છે. એચ. સી. સી. આઈ. ને સંકોચન દબાણને ખૂબ જ ઝડપથી અને સચોટ રીતે બદલવાની જરૂર છે જેથી વધુ કે ઓછા નિયંત્રિત સંકોચન ઇગ્નીશન અચાનક સંપૂર્ણ વિકસિત વિસ્ફોટમાં ખીલે નહીં. હેલિકલ કેમશાફ્ટની મુખ્ય શક્તિઓમાંની એક એ છે કે તે બરાબર તે જ કરી શકે છે. જો કે, એવું લાગે છે કે સરળતાથી નિયંત્રિત એલ. આઈ. વી. સી. (એટકિન્સન ઉચ્ચ સી. આર. અસરો સાથે અથવા વગર) એ નિશ્ચિત જોખમી એચ. સી. સી. આઈ. પ્રક્રિયા કરતાં એન્જિનને નિયંત્રિત કરવાની ઘણી સરળ રીત છે-અને તે શંકાસ્પદ છે કે એચ. સી. સી. આઈ. એલ. આઈ. વી. સી. વગેરે કરતાં વધુ બળતણ-કાર્યક્ષમ છે. ઓપરેશન હેલિકલ કેમશાફ્ટનો સમયગાળો કોએક્સિયલ વ્યવસ્થાના બાહ્ય શાફ્ટને લંબાઈની દિશામાં (અથવા અક્ષીય) ખસેડીને બદલવામાં આવે છે. હેલિકલ કેમશાફ્ટનો હેલિક્સ કોણ કદાચ હંમેશા 30 થી 35 ડિગ્રીની આસપાસ રહે છે. હેલિક્સ કોણની ઉત્પત્તિ ઉપયોગમાં લેવાતા ખંડની પહોળાઈ (સામાન્ય રીતે આશરે) અને લોબના નાક પર સતત ત્રિજ્યાના 20-ડિગ્રી પ્રદેશમાં થાય છે (આ સામાન્ય રીતે પરિઘમાં લગભગ 7 મીમી માપે છે). આમ આ વિસ્તારમાં ત્રાંસા વિભાજન રેખા સામાન્ય રીતે કેમશાફ્ટની ધરીથી લગભગ 35 ડિગ્રી પર હોવી જોઈએ. આ અક્ષીય હિલચાલના મિલીમીટર દીઠ આશરે 3.5 (ક્રેન્કશાફ્ટ) ડિગ્રીનો આંકડો દર્શાવે છે. હલનચલનનો સમયગાળો 105 ડિગ્રીનો ફેરફાર આપશે. હેલિકલ કેમશાફ્ટ આનાથી ઘણું વધારે સક્ષમ હોવા છતાં, પરીક્ષણમાં જાણવા મળ્યું છે કે આ રકમ મોટાભાગના હેતુઓ માટે પૂરતી છે. શાફ્ટને અક્ષીય રીતે ખસેડવા માટે થોડું બળ જરૂરી છે તેથી એવી શક્યતા છે કે જ્યારે એકલા LIVC લોડ નિયંત્રણ માટે હેલિકલ કેમશાફ્ટનો ઉપયોગ કરતી વખતે અક્ષીય હિલચાલ સીધા અને યાંત્રિક રીતે પ્રવેગક પેડલ સાથે જોડાઈ શકે છે. તેવી જ રીતે, જો હેલિકલ કેમશાફ્ટનો ઉપયોગ ઉચ્ચ આર. પી. એમ. શક્તિને સુધારવા માટે કરવામાં આવે તો માત્ર એક સરળ સ્વ-સમાવિષ્ટ કેન્દ્રત્યાગી નિયંત્રક/એક્ચ્યુએટરનો ઉપયોગ કરી શકાય છે. કેટલાક પ્રોટોટાઇપ્સ કેન્દ્રત્યાગી નિયંત્રક/એક્ચ્યુએટર્સનો ઉપયોગ કરીને ખૂબ જ સારી રીતે ચાલે છે. જો કે. એમ. ના એલ. આઈ. વી. સી. અને ઉચ્ચ આર. પી. એમ. પાસાઓ બંનેનો ઉપયોગ કરવા માટે હેલિકલ કેમશાફ્ટને ચલાવવાની ઇચ્છા હોય તો કદાચ એલ. આઈ. વી. સી. નો ઉપયોગ કરવા માટે દરેક કે. એમ. પર હાઇડ્રોલિક એક્ટ્યુએટર્સની જરૂર પડશે. દરેક હેલિકલ કેમશાફ્ટને ઉચ્ચ આર. પી. એમ. ઉપયોગ માટે તબક્કા બદલવાની પદ્ધતિની પણ જરૂર પડશે. નીચા આર. પી. એમ. અને પાર્ટ-લોડ હેલિકલ કેમશાફ્ટ પર તમામ એલ. આઈ. વી. સી. હશે. ઉચ્ચ આર. પી. એમ. અને સંપૂર્ણ ભાર પર તેને હજુ પણ હેલિકલ કેમશાફ્ટથી લાંબા સમયની જરૂર પડશે પરંતુ તબક્કા બદલવાની પદ્ધતિને સંપૂર્ણ બંધ-બાજુની અવધિની વૃદ્ધિને વધુ સમપ્રમાણતાવાળા સમયગાળાની વૃદ્ધિમાં બદલવાની જરૂર પડશે. આ બધું સંભવતઃ યાંત્રિક રીતે કરી શકાય છે પરંતુ સમજદાર વ્યવસ્થા કદાચ કમ્પ્યુટર/માઇક્રોપ્રોસેસર સાથે બાહ્ય રીતે સંચાલિત વ્યવસ્થા હશે જે જરૂરી માત્રામાં LIVC અને ફેઝિંગને સૉર્ટ કરશે. એચસીસીઆઈ કામગીરી માટે ચિત્ર ઓછું સ્પષ્ટ છે પરંતુ સંકોચન દબાણને બદલવા માટે જરૂરી ખૂબ જ ટૂંકી (અને આમ ખૂબ જ ઝડપી) અક્ષીય હિલચાલ હેલિકલ કેમશાફ્ટને આ પ્રક્રિયા માટે ખૂબ જ યોગ્ય બનાવે તેવું લાગે છે. વ્યવહારુ વિચારણાઓ આ પ્રણાલીનો ગેરલાભ તેની કિંમત છે. તે એકદમ સરળ ઉપકરણ હોવા છતાં તેને ખૂબ જ સચોટ હેલિકલ મશીનિંગ અને ખૂબ જ સાવચેતીપૂર્વક એસેમ્બલીની જરૂર છે. હેલિકલ કેમશાફ્ટ પ્રોટોટાઇપ્સની કિંમત સામાન્ય રીતે મશીનિંગ અને સામગ્રીમાં આશરે $1500 છે. આ આંકડો ઉત્પાદનમાં ઘણો ઘટાડો કરશે. હેલિકલ કેમશાફ્ટની કિંમત ખરેખર ત્યારે જ વધારે હોય છે જ્યારે તેને પરંપરાગત કેમશાફ્ટની સરખામણીમાં ધ્યાનમાં લેવામાં આવે, જેને બનાવવા માટે ઉત્પાદકોને એકમ દીઠ માત્ર થોડા ડોલરનો ખર્ચ થાય છે. આ હકીકત હેલિકલ કેમશાફ્ટને ખરેખર છે તેના કરતા વધુ મોંઘી બનાવે છે. એમ કહીને, હેલિકલ કેમશાફ્ટ (અને સંકળાયેલ નિયંત્રણો વગેરે) ની કિંમત. તે કદાચ અન્ય ઉત્પાદન વી. વી. એ. પ્રણાલીઓ કરતાં ખૂબ સમાન (અથવા તો સસ્તી) છે. વિવિધ પ્રોટોટાઇપ્સે પરીક્ષણના ઘણા કલાકોમાં (કેટલાક ખૂબ ઊંચા આર. પી. એમ. પર) ક્યારેય કોઈ ઘસારો અથવા અંતિમ શક્તિ (ભંગાણ) સમસ્યાઓ દર્શાવી નથી. પરંતુ ઉત્પાદન કાર કેમશાફ્ટ આદર્શ રીતે વાહનના જીવન માટે ટકી રહે તે રીતે, જ્યાં સુધી ખરેખર લાંબા ગાળાનું પરીક્ષણ હાથ ધરવામાં ન આવે ત્યાં સુધી થોડી શંકા રહેવી જોઈએ. જો કે, સંકેતો એ છે કે કદાચ કોઈ અદ્રાવ્ય લાંબા ગાળાની સમસ્યાઓ નહીં હોય. હેલિકલ કેમશાફ્ટને લિફ્ટ-મલ્ટિપ્લાઇંગ પિવોટિંગ ફોલોઅર દ્વારા કામ કરવું આવશ્યક છે. હેલિકલ કેમશાફ્ટનો ઉપયોગ ખરેખર ઊંધી બકેટ પ્રકારના અનુયાયી સાથે થઈ શક્યો ન હતો. ઊંધી ડોલનો ઉપયોગ હજુ પણ થતો હોવા છતાં, તેને વધુને વધુ રસ્તા અને રેસિંગ એન્જિન બંનેમાં "આંગળી" અનુયાયી દ્વારા બદલવામાં આવી રહ્યો છે. પિવોટિંગ ફોલોવરની જરૂર પડે તે ઉપરાંત, જો એન્જિનમાં સિલિન્ડર દીઠ ચાર વાલ્વ હોય તો ફોલોઅરને કાંટો હોવો જોઈએ જેથી એક હેલિકલ કેમશાફ્ટ લોબ બે વાલ્વ ચલાવે. આ સમસ્યા કરતાં વધુ લાક્ષણિકતા છે. જો ખરેખર વિશાળ સમયગાળાની શ્રેણીની જરૂર હોય, કારણ કે અક્ષીય જગ્યા કેમશાફ્ટ સાથે કંઈક અંશે મર્યાદિત હોય, તો સામાન્ય રીતે માત્ર એક જ હેલિકલ કેમશાફ્ટ લોબ (અને તેની કાર્યકારી જગ્યા) માટે જગ્યા મળી શકે છે. હેલિકલ કેમશાફ્ટ ખૂબ ટૂંકા ગાળા અથવા ચલ લિફ્ટ કરી શકતું નથી. ઘણી કંપનીઓ અને ઉત્પાદકોએ એવું દર્શાવ્યું છે કે તે એક સદ્ગુણ છે કે તેમની ચોક્કસ વી. વી. એ. પ્રણાલી ખૂબ જ ટૂંકા સમયગાળાનું ઉત્પાદન કરે છે અને જોડાયેલ લો વૉલ્વ લિફ્ટ કારણ કે તેમની પાસે ખરેખર કોઈ વિકલ્પ નથી. વૉલ્વેટ્રોનિક-પ્રકારના ઓસિલેટિંગ કેમ સેટઅપમાં હેલિકલ કેમશાફ્ટ "ડ્રાઇવિંગ" કેમ ન હોઈ શકે તેનું કોઈ ભૌતિક કારણ નથી. (પરંતુ તે ખૂબ જ જટિલ હશે અને ગોઠવણીનો વાલ્વટ્રોનિક ભાગ હેલિકલ કેમશાફ્ટની ઉચ્ચ આરપીએમ ક્ષમતાઓને મર્યાદિત કરશે). પરિણામ સંભવિત સમયગાળો/લિફ્ટ સંયોજનોની લગભગ અવિશ્વસનીય શ્રેણી હશે. આ સંશોધનમાં ખૂબ ઉપયોગી થઈ શકે છે. જો કે, વાસ્તવિક દુનિયામાં કદાચ 95 ટકા સંયોજનો ફોર-સ્ટ્રોક ચક્ર માટે ખરેખર ઉપયોગી સુસંગતતા ધરાવતા નથી. આ, અલબત્ત, અમુક અંશે હેલિકલ કેમશાફ્ટને પણ લાગુ પડે છે. આશરે 400 ડિગ્રીથી વધુ ઉપયોગની કલ્પના કરવી મુશ્કેલ છે-અને હેલિકલ કેમશાફ્ટ સંભવિત રીતે હાથમાં અન્ય 300 કે તેથી વધુ ડિગ્રી ધરાવે છે. લિફ્ટ, વેગ, પ્રવેગ અને ઝટકોના આલેખ. સંદર્ભો "ટુ વ્હીલ્સ" સામયિક, જુલાઈ 2008, પૃષ્ઠો 74-75. વાર્તાઃ "ટાઈમિંગ વિથ અ ટ્વિસ્ટ-ધ વિલિયમ્સ હેલિકલ કેમ" https://web.archive.org/web/20081220005104/http:// Www. towheels. com. au/લેખકઃ જેરેમી બાઉડલર "પરફોર્મન્સ બિલ્ડઅપ્સ" મેગેઝિન, વોલ્યુમ 15 નંબર 1, પૃષ્ઠો 30-35. વાર્તાઃ "ધ હેલિકલ કેમ-એ ન્યૂ ટ્વિસ્ટ ઓન ઇન્ડક્શન" લેખકઃ પોલ તુઝસન "ફાસ્ટ ફોર" મેગેઝિન, જુલાઈ 2004, પૃષ્ઠો 100-108. વાર્તાઃ "ટોટલી ટ્વિસ્ટેડ" લેખકઃ પોલ તુઝસન http://www.fastfours.com.au વેરિયેબલ વાલ્વ ટાઈમિંગ