Motorventil. Formål, enhet, design

For at en firetakts forbrenningsmotor i en hvilken som helst bil skal fungere, inneholder enheten mange forskjellige deler og mekanismer som er synkronisert med hverandre. Blant slike mekanismer er tidspunktet. Dens funksjon er å sikre aktivering av ventiltimingen i tide. Hva det er er beskrevet i detalj her.

Kort fortalt åpner gassfordelingsmekanismen innløps- / utløpsventilen til rett tid for å sikre tidspunktet for prosessen når du utfører et bestemt slag i sylinderen. I noen tilfeller er det påkrevd at begge hullene er lukket, i det andre er det ene eller til og med begge åpent.

La oss se nærmere på en detalj som lar deg stabilisere denne prosessen. Dette er en ventil. Hva er spesielt med designet og hvordan fungerer det?

Hva er en motorventil

Ventilen er en metalldel installert i topplokket. Det er en del av gassfordelingsmekanismen og drives av en kamaksel.

Avhengig av modifisering av bilen, vil motoren ha en nedre eller øvre timing. Det første alternativet finnes fortsatt i noen gamle modifikasjoner av kraftenheter. De fleste produsenter har for lengst byttet til den andre typen gassfordelingsmekanismer.

Årsaken til dette er at en slik motor er lettere å stille og reparere. For å justere ventilene er det nok å fjerne ventildekselet, og det er ikke nødvendig å demontere hele enheten.

Enhetens formål og funksjoner

Ventilen er et fjærbelastet element. I rolig tilstand lukker det hullet tett. Når kamakslen snur, skyver en kam på den ventilen ned og senker den. Dette åpner hullet. Kamakselutformingen er beskrevet i detalj i en annen anmeldelse.

Hver detalj spiller sin egen funksjon, som er konstruktivt umulig å utføre for et lignende element i nærheten. Det er minst to ventiler per sylinder. I dyrere modeller er det fire av dem. I de fleste tilfeller er disse elementene parvis, og de åpner forskjellige grupper av hull: noen er innløp, og andre er utløp.

Inntaksventiler er ansvarlige for inntak av en ny del av luft-drivstoffblandingen i sylinderen, og i motorer med direkte injeksjon (en type drivstoffinjeksjonssystem, er det beskrevet her) - volumet av frisk luft. Denne prosessen skjer i det øyeblikket stempelet utfører inntaksslaget (fra topp dødpunkt etter at eksosen er fjernet, beveger det seg nedover).

Eksosventilene har samme åpningsprinsipp, bare de har en annen funksjon. De åpner et hull for fjerning av forbrenningsprodukter i eksosmanifolden.

Motorventildesign

De aktuelle delene er inkludert i ventilgruppen til gassfordelingsmekanismen. Sammen med andre deler gir de en tidsendring i ventiltimingen.

Tenk på designfunksjonene til ventiler og relaterte deler, som effektiv drift avhenger av.

Ventiler

Ventilene er i form av en stang, på den ene siden er det et hode- eller poppeelement, og på den andre - en hæl eller ende. Den flate delen er designet for å tette åpningene i topplokket tett. En jevn overgang gjøres mellom cymbal og stang, ikke et trinn. Dette gjør at ventilen kan strømlinjeformes slik at den ikke skaper motstand mot væskebevegelsen.

I samme motor vil inntaks- og eksosventilene være litt forskjellige. Så, de første typene av deler vil ha en bredere plate enn den andre. Årsaken til dette er den høye temperaturen og høyt trykk når forbrenningsproduktene fjernes gjennom gassutløpet.

For å gjøre delene billigere, er ventilene i to deler. De er forskjellige i sammensetning. Disse to delene er sammenføyd ved sveising. Avfasingen på utløpsventilskiven er også et eget element. Det er avsatt fra en annen type metall, som har varmebestandige egenskaper, samt motstand mot mekanisk belastning. I tillegg til disse egenskapene er enden på eksosventilene mindre utsatt for rustdannelse. Det er sant at denne delen i mange ventiler er laget av et materiale som er identisk med metallet som platen er laget av.

Hodene på innløpselementene er vanligvis flate. Denne designen har den nødvendige stivhet og enkel utførelse. Oppregulerte motorer kan utstyres med konkave skiveventiler. Denne designen er litt lettere enn standard motstykke, og reduserer dermed treghetskraften.

Når det gjelder utløpskollegaene, vil formen på hodet være enten flat eller konveks. Det andre alternativet er mer effektivt, siden det gir bedre fjerning av gasser fra forbrenningskammeret på grunn av dets strømlinjeformede design. I tillegg er den konvekse platen mer holdbar enn den flate motstykket. På den annen side er et slikt element tyngre, og dets treghet lider. Denne typen deler vil kreve stivere fjærer.

Også stilkdesignet til denne typen ventiler er litt forskjellig fra inntaksdelene. For å gi bedre varmespredning fra elementet er stangen tykkere. Dette øker motstanden mot sterk oppvarming av delen. Imidlertid har denne løsningen en ulempe - den skaper større motstand mot de fjernede gassene. Til tross for dette bruker produsenter fortsatt denne designen, fordi avgassen slippes ut under sterkt trykk.

I dag er det en innovativ utvikling av tvangsavkjølte ventiler. Denne modifikasjonen har en hul kjerne. Flytende natrium pumpes inn i hulrommet. Dette stoffet fordamper ved sterk oppvarming (ligger nær hodet). Som et resultat av denne prosessen absorberer gassen varme fra metallveggene. Når den stiger opp, avkjøles gassen og kondenserer. Væsken strømmer ned til basen, der prosessen gjentas.

For at ventilene skal sikre at grensesnittet er tett, velges en avfasning i setet og på skiven. Det gjøres også med en skråkant for å eliminere trinnet. Når du installerer ventilene på motoren, gnides de mot hodet.

Tettheten til setet mot hodet-forbindelsen påvirkes av flenskorrosjon, og utløpsdelene lider ofte av karbonavleiringer. For å forlenge ventilens levetid er noen motorer utstyrt med en ekstra mekanisme som snur ventilen litt når utløpet er lukket. Dette fjerner de resulterende karbonavsetningene.

Noen ganger hender det at ventilskaftet går i stykker. Dette vil føre til at delen faller ned i sylinderen og skader motoren. For svikt er det nok for veivakselen å gjøre et par treghetsrevolusjoner. For å forhindre denne situasjonen kan produsenter av autoventiler utstyre delen med en holdering.

Litt om ventilhælens funksjoner. Denne delen utsettes for friksjonskrefter da den påvirkes av kamakselkammen. For at ventilen skal åpne, må kammen skyve den ned med nok kraft til å komprimere fjæren. Denne enheten må få nok smøring, og slik at den ikke slites raskt, er den herdet. Noen motordesignere bruker spesielle lokker for å forhindre slitasje på stangen, som er laget av materialer som er motstandsdyktige mot slike belastninger.

For å forhindre at ventilen setter seg fast i hylsen under oppvarming, er den delen av stammen nær cymbalen litt tynnere enn den delen nær hælen. For å fikse ventilfjæren, blir det laget to spor i enden av ventilene (i noen tilfeller en), i hvilken støttens krakere blir satt inn (en fast plate der fjæren hviler).

Ventilfjærer

Fjæren påvirker ventilens effektivitet. Det er nødvendig slik at hodet og setet gir en tett forbindelse, og arbeidsmediet ikke trenger gjennom den dannede fistelen. Hvis denne delen er veldig stiv, vil kamakselkammen eller hælen på ventilstammen raskt slites ut. På den annen side vil en svak fjær ikke kunne sikre en tett passform mellom de to elementene.

Siden dette elementet fungerer under forhold med raskt skiftende last, kan det gå i stykker. Drivstoffprodusenter bruker forskjellige typer fjærer for å forhindre raske sammenbrudd. I noen timing er det installert doble typer. Denne modifikasjonen reduserer belastningen på et enkelt element og øker dermed levetiden.

I denne utformingen vil fjærene ha en annen retning av svingene. Dette forhindrer at partikler fra den ødelagte delen kommer mellom svingene på den andre. Fjærstål brukes til å lage disse elementene. Etter at produktet er dannet, tempereres det.

Ved kantene er hver fjær malt slik at hele lagerdelen er i kontakt med ventilhodet og den øvre platen festet til topplokk. For å hindre at delen oksiderer, er den dekket med et lag kadmium og galvanisert.

I tillegg til de klassiske ventiler, kan en pneumatisk ventil brukes i sportsbiler. Faktisk er dette det samme elementet, bare det blir satt i gang av en spesiell pneumatisk mekanisme. Takket være dette oppnås en slik nøyaktighet i operasjonen at motoren er i stand til å utvikle utrolige omdreininger - opptil 20 tusen.

En slik utvikling dukket opp på 1980-tallet. Det bidrar til klarere åpning / lukking av hullene, noe ingen fjær kan gi. Denne aktuatoren drives av komprimert gass i et reservoar over ventilen. Når kammen treffer ventilen, er slagkraften omtrent 10 bar. Ventilen åpnes, og når kamakselen svekker støtet på hælen, returnerer den komprimerte gassen delen raskt på plass. For å forhindre trykkfall på grunn av mulige lekkasjer er systemet utstyrt med en ekstra kompressor, hvis reservoar har et trykk på ca. 200 bar.

James Ellison, PBM Aprilia, CRT Test Jerez februar 2012

Dette systemet brukes i motorsykler i MotoGP-klassen. Denne transporten med en liter motorvolum er i stand til å utvikle 20-21 tusen veivakselomdreininger. En modell med lignende mekanisme er en av Aprilia motorsykkelmodellene. Kraften var utrolig 240 hk. Det er sant at dette er for mye for et tohjulet kjøretøy.

Ventilførere

Rollen til denne delen i driften av ventilen er å sikre at den beveger seg i en rett linje. Hylsen hjelper også til å avkjøle stangen. Denne delen trenger konstant smøring. Ellers vil stangen bli utsatt for konstant termisk belastning og hylsen vil raskt slites.

Materialet som kan brukes til å lage slike foringer, må være varmebestandig, tåle konstant friksjon, fjerne godt varme fra den tilstøtende delen og tåle høye temperaturer. Slike krav kan oppfylles av perlegrått støpejern, aluminiumsbronse, keramikk med krom eller krom-nikkel. Alle disse materialene har en porøs struktur som hjelper til med å holde oljen på overflaten.

Bøsningen for eksosventilen vil ha litt mer klaring mellom stammen enn innløpsekvivalenten. Årsaken til dette er den større termiske utvidelsen av avgassfjerningsventilen.

Ventilseter

Dette er kontaktdelen av topplokkhullet nær hver sylinder og ventilskive. Siden denne delen av hodet utsettes for mekaniske og termiske påkjenninger, må den ha god motstand mot høy varme og hyppige støt (når bilen kjører raskt, er kamakselens omdreiningstall så høyt at ventilene bokstavelig talt faller ned i setet).

Hvis sylinderblokken og hodet er laget av aluminiumslegering, vil ventilsetene nødvendigvis være laget av stål. Støpejern takler allerede godt med slike belastninger, så salen i denne modifikasjonen er laget i hodet selv.

Plug-in saler er også tilgjengelig. De er laget av legert støpejern eller varmebestandig stål. Slik at avfasingen til elementet ikke slites ut så mye, utføres den ved å legge lag av varmebestandig metall.

Innleggssetet er festet i hodeboring på forskjellige måter. I noen tilfeller blir det presset inn, og det blir laget et spor i den øvre delen av elementet, som fylles med metall på hodelegemet under installasjonen. Dette skaper integriteten til monteringen fra forskjellige metaller.

Stålsetet festes ved å flare toppen i hodet. Det er sylindriske og koniske saler. I det første tilfellet er de montert til anslaget, og det andre har et lite endeavstand.

Antall ventiler i motoren

En standard 4-takts forbrenningsmotor har en kamaksel og to ventiler per sylinder. I denne utformingen er den ene delen ansvarlig for injeksjonen av en blanding av luft eller bare luft (hvis drivstoffsystemet har direkte injeksjon), og den andre er ansvarlig for fjerning av eksosgasser i eksosmanifolden.

Mer effektivt arbeid i motorendringen, der det er fire ventiler per sylinder - to for hver fase. Takket være denne utformingen er det sikret en bedre fylling av kammeret med en ny del av VTS eller luft, samt raskere fjerning av eksosgasser og ventilasjon av sylinderhulen. Biler begynte å bli utstyrt med slike motorer som startet på 70-tallet i forrige århundre, selv om utviklingen av slike enheter begynte i første halvdel av 1910-tallet.

Til dags dato, for å forbedre driften av kraftenheter, er det en motorutvikling der det er fem ventiler. To for utløpet, og tre for innløpet. Et eksempel på slike enheter er modellene av Volkswagen-Audi-konsernet. Selv om operasjonsprinsippet til tannremmen i en slik motor er identisk med de klassiske versjonene, er utformingen av denne mekanismen komplisert, noe som gjør den innovative utviklingen dyr.

En lignende ikke-standard tilnærming brukes også av bilprodusenten Mercedes-Benz. Noen motorer fra denne bilprodusenten er utstyrt med tre ventiler per sylinder (2 inntak, 1 eksos). I tillegg er det installert to tennplugger i hvert kammer i potten.

Produsenten bestemmer antall ventiler etter størrelsen på kammeret som drivstoff og luft kommer inn i. For å forbedre fyllingen er det nødvendig å sikre en bedre flyt av den ferske delen av BTC. For å gjøre dette kan du øke diameteren på hullet, og med det størrelsen på platen. Denne moderniseringen har imidlertid sine egne grenser. Men det er fullt mulig å installere en ekstra inntaksventil, så bilprodusenter utvikler nettopp slike endringer i topplokket. Siden inntakshastigheten er viktigere enn eksosen (eksosen fjernes under stempelets trykk), med et oddetall på ventiler, vil det alltid være flere inntakselementer.

Hvilke ventiler er laget av

Siden ventilene fungerer under maksimal termisk og mekanisk belastning, er de laget av metall som er motstandsdyktig mot slike faktorer. Mest av alt varmer opp, og støter også på mekanisk belastning, kontaktstedet mellom setet og ventilskiven. Ved høye motorhastigheter synker ventilene raskt inn i setene, og skaper et støt i kantene på delen. I forbrenning av en blanding av luft og drivstoff utsettes også de tynne kantene av platen for skarp oppvarming.

I tillegg til ventilskiven er også ventilhylsene stresset. De negative faktorene som fører til slitasje på disse elementene er utilstrekkelig smøring og konstant friksjon under rask ventilbevegelse.

Av disse grunner stilles følgende krav til ventiler:

1. De må tette innløpet / utløpet;
2. Ved sterk oppvarming skal ikke kantene på platen deformeres fra støt på salen;
3. Må være godt strømlinjeformet slik at det ikke skapes motstand mot det innkommende eller utgående mediet;
4. Delen skal ikke være tung;
5. Metallet må være tøft og holdbart;
6. Bør ikke gjennomgå sterk oksidasjon (når bilen sjelden kjører, skal ikke kantene på hodene ruste).

Delen som åpnet hullet i dieselmotorer varmes opp til 700 grader, og i bensinanaloger - til 900 over null. Situasjonen er komplisert av det faktum at den åpne ventilen ikke avkjøles med så sterk oppvarming. Utløpsventilen kan være laget av hvilket som helst høyt legert stål som tåler høy varme. Som allerede nevnt, er en ventil laget av to forskjellige typer metall. Hodet er laget av legeringer med høy temperatur og stammen er laget av karbonstål.

Når det gjelder innløpselementene, blir de avkjølt ved kontakt med setet. Likevel er temperaturen deres også høy - ca 300 grader, så det er ikke tillatt at delen deformeres når den varmes opp.

Krom er ofte inkludert i råmaterialet for ventiler, noe som øker den termiske stabiliteten. Under forbrenningen av bensin, gass eller diesel, frigjøres noen stoffer som kan påvirke metalldeler aggressivt (for eksempel blyoksid). Nikkel-, mangan- og nitrogenforbindelser kan inkluderes i ventilhodematerialet for å forhindre ugunstig reaksjon.

Og endelig. Det er ikke en hemmelighet for noen at ventiler i en hvilken som helst motor brenner ut over tid. Her er en kort video om årsakene til dette:

GRUNN SOM VALVER brenner ut i en BILMOTOR 95% av sjåførene VISTE DET IKKE

Spørsmål og svar:

Hva gjør ventiler i en motor? Når de åpnes, lar inntaksventilene frisk luft (eller luft/drivstoffblanding) strømme inn i sylinderen. Åpne eksosventiler fører avgasser til eksosmanifolden.

Hvordan forstå at ventilene er utbrente? En nøkkelfunksjon ved utbrente ventiler er den tredoble bevegelsen til motoren uavhengig av turtall. Samtidig reduseres motoreffekten anstendig, og drivstofforbruket øker.

Hvilke deler åpner og lukker ventilene? Ventilspindelen er koblet til kamakselkammene. I mange moderne motorer er det også installert hydrauliske løftere mellom disse delene.