Ventil motora. Namena, uređaj, dizajn

Da bi četverotaktni motor s unutrašnjim sagorijevanjem bilo kojeg automobila radio, njegov uređaj uključuje mnogo različitih dijelova i mehanizama koji su međusobno sinkronizirani. Među takvim mehanizmima je i vrijeme. Njegova je funkcija osigurati pravovremeno aktiviranje razvoda ventila. O čemu se radi detaljno je opisano ovdje.

Ukratko, mehanizam za raspodjelu plina otvara ulazno / izlazni ventil u pravo vrijeme kako bi osigurao vremenski raspored procesa prilikom izvođenja određenog hoda u cilindru. U nekim slučajevima je potrebno da su obje rupe zatvorene, u drugom jedna ili čak obje otvorene.

Pogledajmo bliže jedan detalj koji vam omogućava da stabilizujete ovaj proces. Ovo je ventil. Šta je posebno u njegovom dizajnu i kako to funkcionira?

Šta je ventil motora

Ventil je metalni dio ugrađen u glavu cilindra. Dio je mehanizma za distribuciju plina i pokreće ga bregasto vratilo.

Ovisno o modifikaciji automobila, motor će imati niži ili gornji vremenski razmak. Prva se opcija još uvijek nalazi u nekim starijim modifikacijama pogonskih jedinica. Većina proizvođača odavno je prešla na drugu vrstu mehanizama za distribuciju plina.

Razlog tome je što je takav motor lakše podesiti i popraviti. Za podešavanje ventila dovoljno je ukloniti poklopac ventila i nije potrebno demontirati cijelu jedinicu.

Svrha i karakteristike uređaja

Ventil je element s oprugom. U mirnom stanju čvrsto zatvara rupu. Kada se bregasto vratilo okrene, bregasto mjesto koje se nalazi na njemu potiskuje ventil, spuštajući ga. Ovo otvara rupu. Dizajn bregastog vratila detaljno je opisan u još jedan pregled.

Svaki dio ima svoju funkciju, koju je strukturno nemoguće izvesti za sličan element koji se nalazi u blizini. Postoje najmanje dva ventila po cilindru. U skupljim modelima ima ih četiri. U većini slučajeva ti su elementi u parovima i otvaraju različite skupine rupa: neki su ulazni, a drugi izlazni.

Usisni ventili odgovorni su za unos svježeg dijela smjese zraka i goriva u cilindar, a kod motora s direktnim ubrizgavanjem (opisana je vrsta ubrizgavanja goriva) ovdje) - zapremina svježeg zraka. Ovaj proces se događa u trenutku kada klip izvrši usisni hod (od gornje mrtve točke nakon uklanjanja ispuha kreće se prema dolje).

Ispušni ventili imaju isti princip otvaranja, samo što imaju drugačiju funkciju. Otvaraju rupu za uklanjanje produkata sagorijevanja u ispušni razvodnik.

Dizajn ventila motora

Dotični dijelovi su uključeni u grupu ventila mehanizma za distribuciju plina. Zajedno s ostalim dijelovima, oni pružaju pravovremenu promjenu vremena razvoda ventila.

Razmotrite karakteristike dizajna ventila i srodnih dijelova, o kojima ovisi njihov učinkovit rad.

Ventili

Ventili su u obliku šipke na čijoj se jednoj strani nalazi glava ili ispupčeni element, a na drugoj peta ili kraj. Ravni dio je dizajniran za čvrsto brtvljenje otvora u glavi motora. Izvršen je glatki prijelaz između činele i šipke, a ne korak. To omogućava usmjeravanje ventila tako da ne stvara otpor kretanju fluida.

U istom motoru usisni i ispušni ventili će se malo razlikovati. Dakle, prve vrste dijelova imat će širu ploču od druge. Razlog tome su visoka temperatura i visoki pritisak kada se proizvodi izgaranja uklanjaju kroz izlaz za plin.

Da bi dijelovi bili jeftiniji, ventili su iz dva dijela. Razlikuju se u sastavu. Ova dva dijela spajaju se zavarivanjem. Faza diska izlaznog ventila je takođe zaseban element. Taložen je iz druge vrste metala koji ima otporna na toplotu svojstva, kao i otpornost na mehanička naprezanja. Pored ovih svojstava, kraj ispušnih ventila manje je sklon stvaranju hrđe. Tačno je da je ovaj dio u mnogim ventilima napravljen od materijala identičnog metalu od kojeg je izrađena ploča.

Glave ulaznih elemenata su obično ravne. Ovaj dizajn ima potrebnu krutost i jednostavnost izvođenja. Upratirani motori mogu biti opremljeni konkavnim ventilima sa diskovima. Ovaj dizajn je nešto lakši od standardnog pandana, čime se smanjuje sila inercije.

Što se tiče izlaza, oblik njihove glave bit će ravan ili konveksan. Druga je opcija učinkovitija jer pruža bolje uklanjanje plinova iz komore za sagorijevanje zbog svojeg pojednostavljenog dizajna. Osim toga, konveksna ploča je trajnija od ravnog pandana. S druge strane, takav je element teži, zbog čega pati njegova inercija. Za ove vrste dijelova bit će potrebne kruće opruge.

Takođe, dizajn stabla ove vrste ventila malo se razlikuje od usisnih dijelova. Da bi se osiguralo bolje odvođenje toplote od elementa, šipka je deblja. To povećava otpornost na jako zagrijavanje dijela. Međutim, ovo rješenje ima nedostatak - stvara veću otpornost na uklonjene plinove. Uprkos tome, proizvođači i dalje koriste ovaj dizajn, jer se ispušni plinovi emitiraju pod jakim pritiskom.

Danas postoji inovativan razvoj prisilno hlađenih ventila. Ova modifikacija ima šuplje jezgro. Tečni natrijum pumpa se u njegovu šupljinu. Ova supstanca isparava pri snažnom zagrijavanju (nalazi se blizu glave). Kao rezultat ovog procesa, plin apsorbira toplinu iz metalnih zidova. Kako se diže, plin se hladi i kondenzira. Tečnost teče do baze, gdje se postupak ponavlja.

Kako bi ventili osigurali nepropusnost sučelja, na sjedištu i na disku odabrana je faza. Takođe se radi sa skošenjem kako bi se eliminisao korak. Prilikom ugradnje ventila na motor trljaju se o glavu.

Na nepropusnost veze sjedalo-glava utječe korozija prirubnice, a izlazni dijelovi često pate od naslaga ugljika. Kako bi produžili vijek trajanja ventila, neki motori su opremljeni dodatnim mehanizmom koji lagano okreće ventil kada je izlaz zatvoren. Ovo uklanja nastale naslage ugljika.

Ponekad se dogodi da se pukne drška ventila. To će dovesti do pada dijela u cilindar i oštećenja motora. U slučaju neuspjeha, dovoljno je da radilica izvrši nekoliko inercijskih okretaja. Da bi spriječili ovu situaciju, proizvođači automatskih ventila mogu dio opremiti sigurnosnim prstenom.

Malo o karakteristikama pete ventila. Ovaj je dio izložen sili trenja jer na njega utječe bregasto bregasto vratilo. Da bi se ventil otvorio, brijeg ga mora gurnuti prema dolje s dovoljno snage da stisne oprugu. Ovaj uređaj mora dobiti dovoljno podmazivanja, a kako se ne bi brzo trošio, stvrdnut je. Neki dizajneri motora koriste posebne poklopce kako bi spriječili trošenje štapa koji su izrađeni od materijala otpornih na takva opterećenja.

Da bi se spriječilo da se ventil zaglavi u čahuri tijekom zagrijavanja, dio stabljike u blizini činele je nešto tanji od dijela u blizini pete. Da bi se pričvrstila opruga ventila, na kraju ventila napravljena su dva žlijeba (u nekim slučajevima i jedan) u koji su umetnuti krekeri nosača (fiksna ploča na kojoj leži opruga).

Opruge ventila

Opruga utječe na učinkovitost ventila. Potrebno je kako bi glava i sjedalo osigurali čvrstu vezu, a radni medij ne bi prodirao kroz formiranu fistulu. Ako je ovaj dio vrlo krut, bregasto vratilo ili peta stabla ventila brzo će se istrošiti. S druge strane, slaba opruga neće moći osigurati čvrsto uklapanje između dva elementa.

Budući da ovaj element radi u uvjetima brzo mijenjajućih opterećenja, može se slomiti. Proizvođači pogonskih sklopova koriste različite vrste opruga kako bi spriječili brze kvarove. U nekim vremenskim intervalima instaliraju se dvostruki tipovi. Ova preinaka smanjuje opterećenje pojedinog elementa, povećavajući time njegov radni vijek.

U ovom dizajnu, opruge će imati drugačiji smjer zavoja. To sprečava da čestice slomljenog dijela dođu između zavoja drugog. Za izradu ovih elemenata koristi se opružni čelik. Nakon što se proizvod formira, kalje se.

Na rubovima je svaka opruga brušena tako da je cijeli ležajni dio u kontaktu s glavom ventila i gornjom pločom pričvršćenom na glavu cilindra. Kako bi spriječio oksidaciju dijela, prekriven je slojem kadmija i pocinčan.

Pored klasičnih razvodnih ventila, u sportskim vozilima može se koristiti i pneumatski ventil. Zapravo je to isti element, samo što se on pokreće posebnim pneumatskim mehanizmom. Zahvaljujući tome postiže se takva preciznost rada da je motor sposoban da razvije nevjerovatne brzine vrtnje - do 20 hiljada.

Takav razvoj događaja pojavio se davnih 1980-ih. Doprinosi jasnijem otvaranju / zatvaranju rupa, što nijedna opruga ne može pružiti. Ovaj se pogon napaja komprimiranim plinom u spremniku iznad ventila. Kada grebena udari u ventil, sila udara je približno 10 bara. Ventil se otvara i kada bregasto vratilo oslabi udar na peti, komprimirani plin brzo vraća dio na svoje mjesto. Kako bi se spriječio pad pritiska zbog mogućih curenja, sistem je opremljen dodatnim kompresorom, čiji je spremnik pod pritiskom od oko 200 bara.

James Ellison, PBM Aprilia, CRT test Jerez, februar 2012

Ovaj sistem se koristi u motociklima klase MotoGP. Ovaj transport sa jednom litrom zapremine motora može razviti 20-21 hiljadu okretaja radilice. Jedan model sa sličnim mehanizmom jedan je od modela motocikala Aprilia. Snaga mu je bila nevjerovatnih 240 ks. Istina, ovo je previše za vozilo na dva točka.

Vodiči ventila

Uloga ovog dijela u radu ventila je osigurati da se kreće pravocrtno. Rukav takođe pomaže u hlađenju štapa. Ovaj dio treba stalno podmazivati. U suprotnom, štap će biti izložen stalnom toplotnom naprezanju, a čaura će se brzo istrošiti.

Materijal koji se može koristiti za izradu takvih čaura mora biti otporan na toplinu, izdržati konstantno trenje, dobro uklanjati toplinu iz susjednog dijela i izdržati visoke temperature. Takve zahtjeve može ispuniti biserno sivi lijev, aluminijumska bronza, keramika s hromom ili hrom-niklom. Svi ovi materijali imaju poroznu strukturu, koja pomaže zadržati ulje na površini.

Čaura za ispušni ventil imat će malo veći razmak između stabljike od ulaznog ekvivalenta. Razlog tome je veće termičko širenje ventila za uklanjanje otpadnih plinova.

Sjedala ventila

Ovo je kontaktni dio provrta glave cilindra u blizini svakog cilindra i diska ventila. Budući da je ovaj dio glave suočen s mehaničkim i toplotnim naprezanjima, mora imati dobru otpornost na jaku vrućinu i česte udare (kada automobil vozi brzom brzinom bregastog vratila, toliko da ventili doslovno padnu u sjedalo).

Ako su blok cilindra i glava izrađeni od legure aluminija, sjedala ventila će nužno biti izrađena od čelika. Lijevano željezo se već dobro nosi s takvim opterećenjima, pa je sedlo u ovoj modifikaciji napravljeno u samoj glavi.

Dostupna su i sedla. Izrađene su od legiranog liva ili čelika otpornog na toplotu. Kako se faseta elementa ne bi toliko istrošila, izvodi se naslaganjem otpornog na toplinu metala.

Sjedalo za umetanje pričvršćeno je u provrt za glavu na različite načine. U nekim slučajevima se utisne, a u gornjem dijelu elementa napravi se žljeb koji je prilikom ugradnje ispunjen metalom tijela glave. Ovo stvara integritet sklopa od različitih metala.

Čelično sjedalo je pričvršćeno spaljivanjem gornjeg dijela tijela glave. Postoje cilindrična i stožasta sedla. U prvom su slučaju montirani na graničnik, a drugi imaju mali krajnji razmak.

Broj ventila u motoru

Standardni četverotaktni motor sa sagorijevanjem ima jedno bregasto vratilo i dva ventila po cilindru. U ovom dizajnu jedan je dio odgovoran za ubrizgavanje smjese zraka ili samo zraka (ako sustav za gorivo ima direktno ubrizgavanje), a drugi za uklanjanje ispušnih plinova u ispušni razvodnik.

Efikasniji rad u modifikaciji motora, u kojoj postoje četiri ventila po cilindru - po dva za svaku fazu. Zahvaljujući ovom dizajnu osigurava se bolje punjenje komore novim dijelom VTS-a ili zraka, kao i ubrzano uklanjanje izduvnih plinova i ventilacija šupljine cilindra. Automobili su počeli biti opremljeni takvim motorima počev od 70-ih godina prošlog vijeka, iako je razvoj takvih jedinica započeo u prvoj polovini 1910-ih.

Do danas, za poboljšanje rada pogonskih jedinica, postoji razvoj motora u kojem postoji pet ventila. Dva za izlaz i tri za ulaz. Primjer takvih jedinica su modeli koncerna Volkswagen-Audi. Iako je princip rada razvodnog remena u takvom motoru identičan klasičnim verzijama, dizajn ovog mehanizma je kompliciran, što inovativni razvoj čini skupim.

Sličan nekonvencionalan pristup koristi i proizvođač automobila Mercedes-Benz. Neki motori ovog proizvođača automobila opremljeni su s tri ventila po cilindru (2 usisna, 1 ispušni). Osim toga, dvije svjećice su ugrađene u svaku komoru lonca.

Proizvođač određuje broj ventila prema veličini komore u koju ulaze gorivo i zrak. Da bi se poboljšalo njegovo punjenje, potrebno je osigurati bolji protok svježeg dijela BTC-a. Da biste to učinili, možete povećati promjer rupe, a s tim i veličinu ploče. Međutim, ova modernizacija ima svoja ograničenja. No, sasvim je moguće instalirati dodatni usisni ventil, pa proizvođači automobila razvijaju upravo takve modifikacije glave motora. Budući da je brzina usisa važnija od ispuha (ispuh se uklanja pod pritiskom klipa), s neparnim brojem ventila, uvijek će biti više usisnih elemenata.

Od čega su napravljeni ventili

S obzirom da ventili rade u uvjetima maksimalne temperature i mehaničkog naprezanja, izrađeni su od metala otpornog na takve čimbenike. Najviše se zagrijava, a također nailazi na mehaničko naprezanje, mjesto kontakta između sjedala i diska ventila. Pri velikim brzinama motora ventili se brzo spuštaju u sjedala, stvarajući šok na ivicama dijela. Takođe, u procesu sagorijevanja smjese zraka i goriva, tanke ivice ploče podvrgavaju se oštrom zagrijavanju.

Pored diska ventila, naglašene su i čahure ventila. Negativni faktori koji dovode do habanja ovih elemenata su nedovoljno podmazivanje i stalno trenje tokom brzog kretanja ventila.

Iz ovih se razloga na ventile nameću sljedeći zahtjevi:

1. Moraju zaptivati ​​ulaz / izlaz;
2. Pri jakom zagrijavanju, rubovi ploče ne bi se trebali deformirati od udaraca o sedlo;
3. Mora biti dobro usmjeren tako da se ne stvara otpor ulaznom ili odlaznom medijumu;
4. Dio ne bi trebao biti težak;
5. Metal mora biti žilav i izdržljiv;
6. Ne bi trebalo podvrgnuti jakoj oksidaciji (kada automobil rijetko vozi, ivice glava ne bi trebale rđati).

Dio koji je otvorio rupu u dizel motorima zagrijava se do 700 stepeni, a kod benzinskih analoga - do 900 iznad nule. Situaciju komplicira činjenica da se pri tako jakom zagrijavanju otvoreni ventil ne hladi. Izlazni ventil može biti izrađen od bilo kog visokolegiranog čelika koji može izdržati velike vrućine. Kao što je već spomenuto, jedan ventil je napravljen od dvije različite vrste metala. Glava je izrađena od visokotemperaturnih legura, a stablo od ugljičnog čelika.

Što se tiče ulaznih elemenata, oni se hlade dodirom sa sjedištem. Međutim, i njihova temperatura je visoka - oko 300 stepeni, pa nije dopušteno da se dio deformiše zagrijavanjem.

Krom je često uključen u sirovinu za ventile, što povećava njegovu toplotnu stabilnost. Tokom sagorijevanja benzina, plina ili dizel goriva, oslobađaju se neke supstance koje mogu agresivno utjecati na metalne dijelove (na primjer, olovni oksid). Spojevi nikla, mangana i azota mogu biti uključeni u materijal glave ventila kako bi se spriječile neželjene reakcije.

I na kraju. Za nikoga nije tajna da ventili u bilo kojem motoru s vremenom pregore. Evo kratkog videozapisa o razlozima za to:

RAZLOZI KOJI IZGORU VENTILI U MOTORU VOZILA 95% vozača TO NIJE ZNALO

Pitanja i odgovori:

Šta rade ventili u motoru? Kako se otvaraju, usisni ventili dopuštaju svježem zraku (ili mješavini zraka i goriva) da struji u cilindar. Izduvni ventili koji su otvoreni vode izduvne gasove do izduvnog razvodnika.

Kako razumjeti da su ventili izgorjeli? Ključna karakteristika pregorelih ventila je trostrukost motora, bez obzira na broj obrtaja. Istovremeno, snaga motora je pristojno smanjena, a potrošnja goriva se povećava.

Koji dijelovi otvaraju i zatvaraju ventile? Stabljika ventila je spojena na bregaste osovine. U mnogim modernim motorima, hidraulički podizači su također ugrađeni između ovih dijelova.