Variklio vožtuvas. Tikslas, prietaisas, dizainas

Kad veiktų bet kurio automobilio keturtakčiai vidaus degimo varikliai, jo įtaisas turi daug skirtingų dalių ir mechanizmų, kurie yra sinchronizuoti vienas su kitu. Tarp tokių mechanizmų yra laikas. Jo funkcija yra užtikrinti, kad vožtuvo laikas veiktų laiku. Kas tai yra, aprašyta išsamiai čia.

Trumpai tariant, dujų paskirstymo mechanizmas tinkamu laiku atidaro įleidimo / išleidimo vožtuvą, kad būtų užtikrintas proceso laikas atliekant tam tikrą cilindro eigą. Kai kuriais atvejais reikalaujama, kad abi skylės būtų uždarytos, kitose - viena ar net abi.

Pažvelkime atidžiau į vieną detalę, kuri leidžia stabilizuoti šį procesą. Tai yra vožtuvas. Koks yra jo dizaino ypatumas ir kaip jis veikia?

Kas yra variklio vožtuvas

Vožtuvas yra metalinė dalis, sumontuota cilindro galvutėje. Tai yra dujų paskirstymo mechanizmo dalis ir varoma paskirstymo velenu.

Priklausomai nuo automobilio modifikacijos, variklio laikas bus mažesnis arba didesnis. Pirmasis variantas vis dar yra kai kuriose senose modifikacijose. Daugelis gamintojų jau seniai perėjo prie antrojo tipo dujų paskirstymo mechanizmų.

To priežastis yra ta, kad tokį variklį lengviau sureguliuoti ir suremontuoti. Norint sureguliuoti vožtuvus, pakanka nuimti vožtuvo dangtį ir nebūtina išardyti viso įrenginio.

Prietaiso paskirtis ir ypatybės

Vožtuvas yra spyruoklinis elementas. Ramybės būsenoje jis sandariai uždaro skylę. Kai paskirstymo velenas pasisuka, ant jo esanti kumštelis stumia vožtuvą žemyn ir nuleidžia. Tai atveria skylę. Paskirstymo veleno išdėstymas išsamiai aprašytas dar viena apžvalga.

Kiekviena dalis atlieka savo funkciją, kurios struktūriškai neįmanoma atlikti panašiam elementui, esančiam šalia. Viename cilindre yra bent du vožtuvai. Brangesniuose modeliuose jų yra keturi. Daugeliu atvejų šie elementai yra poromis ir jie atveria skirtingas skylių grupes: vieni yra įleidimo angos, o kiti - išleidimo angos.

Įsiurbimo vožtuvai yra atsakingi už naujos oro ir kuro mišinio dalies įsiurbimą į cilindrą ir varikliuose su tiesioginiu įpurškimu (kuro įpurškimo sistemos tipas, aprašyta čia) - gryno oro tūris. Šis procesas vyksta tuo metu, kai stūmoklis atlieka įleidimo taktą (iš viršaus aklavietės, pašalinus išmetamąsias dujas, jis juda žemyn).

Išmetimo vožtuvai turi tą patį atidarymo principą, tik jie turi skirtingą funkciją. Jie atveria skylę degimo produktams pašalinti į išmetimo kolektorių.

Variklio vožtuvo konstrukcija

Aptariamos dalys yra įtrauktos į dujų paskirstymo mechanizmo vožtuvų grupę. Kartu su kitomis detalėmis jie laiku keičia vožtuvų laiką.

Apsvarstykite vožtuvų ir susijusių dalių konstrukcines savybes, nuo kurių priklauso jų efektyvus veikimas.

Vožtuvai

Vožtuvai yra strypo pavidalo, iš kurio vienos pusės yra galvutė arba lėlės elementas, o kitoje - kulnas arba galas. Plokščia dalis skirta sandariai uždaryti angas cilindro galvutėje. Tarp cimbalo ir strypo atliekamas sklandus perėjimas, o ne žingsnis. Tai leidžia racionalizuoti vožtuvą taip, kad nesudarytų atsparumo skysčio judėjimui.

Tuo pačiu varikliu įsiurbimo ir išmetimo vožtuvai šiek tiek skirsis. Taigi, pirmojo tipo dalys turės platesnę plokštę nei antroji. To priežastis yra aukšta temperatūra ir aukštas slėgis, kai degimo produktai pašalinami per dujų išleidimo angą.

Kad dalys būtų pigesnės, vožtuvai yra dviejų dalių. Jie skiriasi kompozicija. Šios dvi dalys sujungiamos suvirinant. Išmetamųjų vožtuvų disko darbinis kampas taip pat yra atskiras elementas. Jis nusodinamas iš kitos rūšies metalo, kuris turi karščiui atsparių savybių, taip pat atsparus mechaniniam įtempimui. Be šių savybių, išmetimo vožtuvų galinis paviršius yra mažiau jautrus rūdžių susidarymui. Tiesa, ši dalis daugelyje vožtuvų yra pagaminta iš medžiagos, identiškos metalui, iš kurio pagaminta plokštė.

Įleidimo elementų galvutės paprastai yra plokščios. Šis dizainas turi reikiamą tvirtumą ir paprastą vykdymą. Paaugintuose varikliuose gali būti sumontuoti įgaubti diskiniai vožtuvai. Šis dizainas yra šiek tiek lengvesnis nei standartinis atitikmuo, taip sumažinant inercijos jėgą.

Kalbant apie išleidimo angas, jų galvos forma bus plokščia arba išgaubta. Antrasis variantas yra efektyvesnis, nes dėl supaprastintos konstrukcijos jis geriau pašalina dujas iš degimo kameros. Be to, išgaubta plokštė yra patvaresnė, palyginti su plokščiu kolega. Kita vertus, toks elementas yra sunkesnis, dėl kurio kenčia jo inercija. Tokio tipo dalims reikės tvirtesnių spyruoklių.

Taip pat šio tipo vožtuvų koto konstrukcija šiek tiek skiriasi nuo įsiurbimo dalių. Siekiant užtikrinti geresnį šilumos išsiskyrimą iš elemento, juosta yra storesnė. Tai padidina atsparumą stipriam detalės įkaitimui. Tačiau šis sprendimas turi trūkumų - sukuria didesnį atsparumą pašalintoms dujoms. Nepaisant to, gamintojai vis dar naudoja šią konstrukciją, nes išmetamosios dujos išsiskiria esant stipriam slėgiui.

Šiandien naujoviškai kuriami priverstinai aušinami vožtuvai. Ši modifikacija turi tuščiavidurę šerdį. Skystas natris pumpuojamas į jo ertmę. Ši medžiaga garuoja, kai stipriai kaitinama (yra šalia galvos). Dėl šio proceso dujos sugeria šilumą iš metalinių sienų. Kylant aukštyn, dujos vėsta ir kondensuojasi. Skystis teka žemyn iki pagrindo, kur procesas kartojamas.

Kad vožtuvai užtikrintų sąsajos sandarumą, sėdynėje ir diske parenkamas nuožulnumas. Tai taip pat daroma su kūgiu, kad būtų pašalintas žingsnis. Montuojant vožtuvus ant variklio, jie trinami prie galvos.

Sėdynės ir galvos jungties sandarumą įtakoja flanšų korozija, o išleidimo angos dalys dažnai kenčia nuo anglies nuosėdų. Norėdami prailginti vožtuvo tarnavimo laiką, kai kuriuose varikliuose yra papildomas mechanizmas, kuris vožtuvą šiek tiek pasuka uždarius išleidimo angą. Tai pašalina susidariusias anglies nuosėdas.

Kartais nutinka taip, kad vožtuvo kotas nutrūksta. Tai sukels dalį cilindro ir sugadins variklį. Dėl nesėkmės alkūniniam velenui pakanka padaryti keletą inercinių apsisukimų. Norėdami išvengti šios situacijos, automatinių vožtuvų gamintojai gali įrengti detalę su fiksuojančiu žiedu.

Šiek tiek apie vožtuvo kulno ypatybes. Ši dalis yra veikiama trinties jėgos, nes ją veikia paskirstymo veleno kumštelis. Kad vožtuvas atsidarytų, kumštelis turi jį stumti žemyn tiek jėgų, kad suspaudtų spyruoklę. Šis įrenginys turi būti pakankamai tepamas ir kad jis greitai nesusidėvi, jis sukietėja. Kai kurie variklių dizaineriai naudoja specialius dangtelius, kad išvengtų lazdos nusidėvėjimo, kurie pagaminti iš medžiagų, atsparių tokioms apkrovoms.

Kad vožtuvas kaitinimo metu neįstrigtų įvorėje, stiebo dalis šalia cimbalo yra šiek tiek plonesnė nei šalia kulno esanti dalis. Norint pritvirtinti vožtuvo spyruoklę, vožtuvų gale padaromi du grioveliai (kai kuriais atvejais vienas), į kuriuos įkišami atramos krekeriai (fiksuota plokštė, kurioje remiasi spyruoklė).

Vožtuvų spyruoklės

Spyruoklė turi įtakos vožtuvo efektyvumui. Jis reikalingas, kad galva ir sėdynė užtikrintų tvirtą jungtį, o darbinė terpė neprasiskverbtų pro susidariusią fistulę. Jei ši dalis yra labai standi, skirstomojo veleno kumštelis arba vožtuvo koto kulnas greitai nusidėvės. Kita vertus, silpna spyruoklė negalės užtikrinti tvirtos tvirtinimo tarp dviejų elementų.

Kadangi šis elementas veikia greitai kintančių apkrovų sąlygomis, jis gali sulūžti. Pavarų agregatų gamintojai naudoja įvairių tipų spyruokles, kad išvengtų greito gedimo. Kai kuriais atvejais yra įdiegti dvigubi tipai. Šis pakeitimas sumažina atskiro elemento apkrovą ir taip padidina jo tarnavimo laiką.

Pagal šį dizainą spyruoklės turės skirtingą posūkių kryptį. Tai neleidžia nulūžusios dalies dalelėms patekti tarp kitos posūkių. Šiems elementams gaminti naudojamas spyruoklinis plienas. Suformavus produktą jis grūdinamas.

Kraštuose kiekviena spyruoklė šlifuojama taip, kad visa guolio dalis liečiasi su vožtuvo galvute ir viršutine plokšte, pritvirtinta prie cilindro galvutės. Kad detalė nesioksiduotų, ji padengta kadmio sluoksniu ir cinkuota.

Be klasikinių paskirstymo vožtuvų, sportinėse transporto priemonėse gali būti naudojamas pneumatinis vožtuvas. Tiesą sakant, tai yra tas pats elementas, tik jį įjungia specialus pneumatinis mechanizmas. Dėl to pasiekiamas toks veikimo tikslumas, kad variklis sugeba išvystyti neįtikėtinas apsisukimus - iki 20 tūkst.

Tokia raida atsirado dar 1980-aisiais. Tai prisideda prie aiškesnio skylių atidarymo / uždarymo, ko negali suteikti jokia spyruoklė. Šis pavaras maitinamas suslėgtomis dujomis rezervuare virš vožtuvo. Kai kumštelis atsitrenkia į vožtuvą, smūgio jėga yra maždaug 10 barų. Vožtuvas atsidaro, o kai paskirstymo velenas susilpnina smūgį į jo kulną, suslėgtos dujos greitai grąžina dalį į savo vietą. Norint išvengti slėgio kritimo dėl galimų nuotėkių, sistemoje yra papildomas kompresorius, kurio rezervuaras yra maždaug 200 barų slėgio.

Jamesas Ellisonas, PBM „Aprilia“, CRT testas Jerezas 2012 m. Vasaris

Ši sistema naudojama „MotoGP“ klasės motocikluose. Šis transportas su vieno litro variklio tūriu gali išvystyti 20–21 tūkstantį alkūninio veleno apsisukimų. Vienas panašaus mechanizmo modelis yra vienas iš „Aprilia“ motociklų modelių. Jo galia buvo neįtikėtina 240 AG. Tiesa, tai yra per daug dviratei transporto priemonei.

Vožtuvų kreiptuvai

Šios dalies vaidmuo veikiant vožtuvui yra užtikrinti, kad ji judėtų tiesiai. Rankovė taip pat padeda atvėsinti strypą. Šią dalį reikia nuolat tepti. Priešingu atveju strypas bus nuolat veikiamas šiluminio įtempio, o įvorė greitai nusidėvės.

Medžiaga, kuri gali būti naudojama tokių įvorių gamybai, turi būti karščiui atspari, atlaikyti nuolatinę trintį, gerai pašalinti šilumą iš gretimos dalies, taip pat atlaikyti aukštą temperatūrą. Tokius reikalavimus gali atitikti perlinis pilkasis ketus, aliuminio bronza, keramika su chromu arba chromu-nikeliu. Visos šios medžiagos turi poringą struktūrą, todėl padeda išlaikyti aliejų ant jų paviršiaus.

Išmetimo vožtuvo įvorės koto tarpas bus šiek tiek didesnis nei įleidimo angos. To priežastis yra didesnis išmetamųjų dujų šalinimo vožtuvo šiluminis išsiplėtimas.

Vožtuvų sėdynės

Tai yra cilindro galvos angos kontaktinė dalis prie kiekvieno cilindro ir vožtuvo disko. Kadangi ši galvos dalis susiduria su mechaniniais ir šiluminiais įtempimais, ji turi būti gerai atspari dideliam karščiui ir dažniems smūgiams (kai automobilis važiuoja greitai, paskirstymo veleno greitis yra toks didelis, kad vožtuvai pažodžiui patenka į sėdynę).

Jei cilindro blokas ir jo galvutė pagaminti iš aliuminio lydinio, vožtuvo lizdai būtinai bus pagaminti iš plieno. Ketaus jau gerai susidoroja su tokiomis apkrovomis, todėl šios modifikacijos balnas yra pagamintas pačioje galvoje.

Galimi ir įkišami balnai. Jie gaminami iš legiruoto ketaus arba karščiui atsparaus plieno. Kad elemento griovelis ne taip susidėvėtų, jis atliekamas sluoksniuojant karščiui atsparų metalą.

Įdėklo sėdynė galvos angoje tvirtinama įvairiai. Kai kuriais atvejais jis yra įspaustas, o viršutinėje elemento dalyje yra padaryta griovelis, kuris montuojant užpildomas galvos korpuso metalu. Tai sukuria surinkimo iš skirtingų metalų vientisumą.

Plieninė sėdynė pritvirtinta plečiant viršūnę galvos korpuse. Yra cilindriniai ir kūginiai balnai. Pirmuoju atveju jie yra pritvirtinti prie sustojimo, o antrasis turi mažą galinį tarpą.

Vožtuvų skaičius variklyje

Standartiniame 4 taktų vidaus degimo variklyje yra vienas paskirstymo velenas ir du vožtuvai kiekviename cilindre. Pagal šį dizainą viena dalis yra atsakinga už oro arba tiesiog oro mišinio įpurškimą (jei degalų sistema turi tiesioginį įpurškimą), kita dalis - už išmetamųjų dujų pašalinimą į išmetimo kolektorių.

Efektyvesnis variklio modifikacijos veikimas, kai cilindre yra keturi vožtuvai - po du kiekvienai fazei. Dėl šios konstrukcijos užtikrinamas geresnis kameros užpildymas nauja VTS ar oro dalimi, taip pat pagreitintas išmetamųjų dujų pašalinimas ir cilindro ertmės vėdinimas. Automobiliuose tokie varikliai buvo pradėti montuoti praėjusio amžiaus 70-aisiais, nors tokie agregatai buvo pradėti kurti pirmojoje 1910-ųjų pusėje.

Šiandien, siekiant pagerinti jėgos agregatų veikimą, yra variklio kūrimas, kuriame yra penki vožtuvai. Du išėjimui ir trys įėjimui. Tokių agregatų pavyzdys yra koncerno „Volkswagen-Audi“ modeliai. Nors paskirstymo diržo veikimo principas tokiame variklyje yra identiškas klasikinėms versijoms, šio mechanizmo konstrukcija yra sudėtinga, todėl naujoviškas kūrimas yra brangus.

Panašaus netradicinio požiūrio laikosi ir automobilių gamintojas „Mercedes-Benz“. Kai kuriuose šio automobilių gamintojo varikliuose yra trys vožtuvai kiekviename cilindre (2 įsiurbimo, 1 išmetimo). Be to, kiekvienoje puodo kameroje sumontuotos dvi uždegimo žvakės.

Gamintojas nustato vožtuvų skaičių pagal kameros, į kurią patenka kuras ir oras, dydį. Norint pagerinti jo užpildymą, būtina užtikrinti geresnį šviežios BTC dalies įtekėjimą. Norėdami tai padaryti, galite padidinti skylės skersmenį, o kartu ir plokštės dydį. Tačiau ši modernizacija turi savo ribas. Bet visiškai įmanoma įdiegti papildomą įleidimo vožtuvą, todėl automobilių gamintojai kuria būtent tokias cilindro galvutės modifikacijas. Kadangi įsiurbimo greitis yra svarbesnis nei išmetimas (išmetamosios dujos pašalinamos slėgiu stūmoklio), esant nelyginiam vožtuvų skaičiui, įsiurbimo elementų visada bus daugiau.

Iš ko pagaminti vožtuvai

Kadangi vožtuvai veikia maksimalios temperatūros ir mechaninio įtempio sąlygomis, jie yra pagaminti iš metalo, atsparaus tokiems veiksniams. Labiausiai įkaista ir susiduria su mechaniniu įtempimu, sąlyčio vieta tarp sėdynės ir vožtuvo disko. Dideliu variklio greičiu vožtuvai greitai nugrimzta į sėdynes, sukurdami smūgį detalės kraštuose. Be to, deginant oro ir kuro mišinį, ploni plokštės kraštai yra stipriai kaitinami.

Be vožtuvo disko, įtempiamos ir vožtuvo įvorės. Neigiami veiksniai, dėl kurių šie elementai susidėvi, yra nepakankamas tepimas ir nuolatinė trintis greitai judant vožtuvui.

Dėl šių priežasčių vožtuvams taikomi šie reikalavimai:

1. Jie turi užplombuoti įleidimo angą / išleidimo angą;
2. Stipriai kaitinant, plokštelės kraštai neturėtų deformuotis nuo smūgių balne;
3. Turi būti gerai supaprastinta, kad nebūtų sukurtas pasipriešinimas gaunamai ar išeinančiai terpei;
4. Dalis neturėtų būti sunki;
5. Metalas turi būti tvirtas ir patvarus;
6. Neturėtų būti stipriai oksiduojamas (kai automobilis važiuoja retai, galvučių kraštai neturėtų rūdyti).

Dyzelinių variklių skylę atvėrusi dalis įkaista iki 700 laipsnių, o benzino analoguose - iki 900 virš nulio. Padėtį komplikuoja tai, kad esant tokiam stipriam šildymui atidarytas vožtuvas neatvėssta. Išleidimo vožtuvas gali būti pagamintas iš bet kurio legiruoto plieno, kuris gali atlaikyti didelę šilumą. Kaip jau minėta, vienas vožtuvas pagamintas iš dviejų skirtingų tipų metalo. Galva pagaminta iš aukštos temperatūros lydinių, o kotas iš anglinio plieno.

Kalbant apie įsiurbimo elementus, jie aušinami kontaktuojant su sėdyne. Nepaisant to, jų temperatūra taip pat aukšta - apie 300 laipsnių, todėl negalima kaitinti detalės deformuotis.

Chromas dažnai įtraukiamas į vožtuvų žaliavą, o tai padidina jo šiluminį stabilumą. Degant benzinui, dujoms ar dyzelinui išsiskiria kai kurios medžiagos, kurios gali agresyviai paveikti metalines dalis (pavyzdžiui, švino oksidas). Siekiant išvengti nepageidaujamų reakcijų, vožtuvo galvutės medžiagoje gali būti nikelio, mangano ir azoto junginių.

Ir, galiausiai. Niekam ne paslaptis, kad bet kurio variklio vožtuvai laikui bėgant perdega. Čia yra trumpas vaizdo įrašas apie to priežastis:

PRIEŽASTYS, DĖL KURIŲ AUTOMOBILIŲ išdegsta vožtuvai 95% vairuotojų to nežinojo

Klausimai ir atsakymai:

Ką veikia variklio vožtuvai? Kai jie atsidaro, įsiurbimo vožtuvai leidžia į cilindrą tekėti gryno oro (arba oro ir kuro mišinio). Atidaryti išmetimo vožtuvai nukreipia išmetamąsias dujas į išmetimo kolektorių.

Kaip suprasti, kad vožtuvai perdegę? Pagrindinė perdegusių vožtuvų savybė yra trigubas variklio judėjimas, neatsižvelgiant į apsukų skaičių. Tuo pačiu metu padoriai sumažėja variklio galia, didėja degalų sąnaudos.

Kurios dalys atidaro ir uždaro vožtuvus? Vožtuvo kotas yra prijungtas prie skirstomojo veleno kumštelių. Daugelyje šiuolaikinių variklių tarp šių dalių sumontuoti ir hidrauliniai keltuvai.