Motorventil. Formål, enhed, design

For at en firetakts forbrændingsmotor i enhver bil skal fungere, indeholder dens enhed mange forskellige dele og mekanismer, der er synkroniseret med hinanden. Blandt sådanne mekanismer er timingen. Dens funktion er at sikre, at ventiltimingen fungerer i tide. Hvad det er, er beskrevet detaljeret her.

Kort sagt, gasfordelingsmekanismen åbner indløbs- / udløbsventilen på det rigtige tidspunkt for at sikre timing af processen, når der udføres et bestemt slag i cylinderen. I nogle tilfælde kræves det, at begge huller er lukket, i det andet er det ene eller endda begge åbent.

Lad os se nærmere på en detalje, der giver dig mulighed for at stabilisere denne proces. Dette er en ventil. Hvad er det særegne ved dets design, og hvordan fungerer det også?

Hvad er en motorventil

Ventilen er en metaldel installeret i topstykket. Det er en del af gasfordelingsmekanismen og drives af en knastaksel.

Afhængig af ændringen af ​​bilen har motoren en lavere eller øvre timing. Den første mulighed findes stadig i nogle gamle ændringer af kraftenheder. De fleste producenter er for længe siden skiftet til den anden type gasdistributionsmekanismer.

Årsagen til dette er, at en sådan motor er lettere at indstille og reparere. For at justere ventilerne er det nok at fjerne ventildækslet, og det er ikke nødvendigt at demontere hele enheden.

Enhedens formål og funktioner

Ventilen er et fjederbelastet element. I en rolig tilstand lukker det hullet tæt. Når knastakslen drejer, skubber kammen på den ventilen ned og sænker den. Dette åbner hullet. Kamakseldesignet er beskrevet detaljeret i en anden anmeldelse.

Hver del spiller sin egen funktion, som strukturelt er umulig at udføre for et lignende element i nærheden. Der er mindst to ventiler pr. Cylinder. I dyrere modeller er der fire af dem. I de fleste tilfælde er disse elementer parvis, og de åbner forskellige grupper af huller: nogle er indløb, og andre er udløb.

Indtagsventiler er ansvarlige for indtagelse af en frisk del af luft-brændstofblandingen i cylinderen, og i motorer med direkte indsprøjtning (en type indsprøjtningsbrændstofsystem er det beskrevet her) - mængden af ​​frisk luft. Denne proces opstår i det øjeblik, hvor stemplet udfører indsugningsslaget (fra øverste dødpunkt efter fjernelse af udstødningen bevæger det sig nedad).

Udstødningsventilerne har det samme åbningsprincip, kun de har en anden funktion. De åbner et hul til fjernelse af forbrændingsprodukter i udstødningsmanifolden.

Motorventildesign

De pågældende dele er inkluderet i ventilgruppen i gasfordelingsmekanismen. Sammen med andre dele giver de en rettidig ændring i ventiltimingen.

Overvej designfunktionerne for ventiler og relaterede dele, som deres effektive funktion afhænger af.

Ventiler

Ventilerne er i form af en stang, på den ene side, hvor der er et hoved eller et poppelement, og på den anden - en hæl eller ende. Den flade del er designet til tæt forsegling af åbningerne i topstykket. En jævn overgang foretages mellem bækkenet og stangen, ikke et trin. Dette gør det muligt at strømline ventilen, så den ikke skaber modstand mod væskebevægelsen.

I den samme motor vil indsugnings- og udstødningsventilerne være lidt forskellige. Så de første typer dele vil have en bredere plade end den anden. Årsagen til dette er den høje temperatur og det høje tryk, når forbrændingsprodukterne fjernes gennem gasudløbet.

For at gøre delene billigere er ventilerne i to dele. De adskiller sig i sammensætning. Disse to dele er forbundet ved svejsning. Affasningen på udløbsventilskiven er også et separat element. Det aflejres fra en anden type metal, som har varmebestandige egenskaber samt modstandsdygtighed over for mekanisk belastning. Ud over disse egenskaber er enden af ​​udstødningsventilerne mindre udsat for rustdannelse. Sandt nok er denne del i mange ventiler lavet af et materiale, der er identisk med det metal, som pladen er fremstillet af.

Hovedene på indløbselementerne er normalt flade. Dette design har den krævede stivhed og nem udførelse. Upraterede motorer kan udstyres med konkave skiveventiler. Dette design er lidt lettere end standardmodellen, hvilket reducerer inertikraften.

Hvad angår udløbsmodellerne, vil formen på deres hoved være enten flad eller konveks. Den anden mulighed er mere effektiv, da den giver bedre fjernelse af gasser fra forbrændingskammeret på grund af dens strømlinede design. Plus, den konvekse plade er mere holdbar end den flade modstykke. På den anden side er et sådant element tungere, som dets inerti lider under. Disse typer dele vil kræve stivere fjedre.

Desuden er stængeldesignet for denne type ventiler lidt anderledes end indsugningsdelene. For at give bedre varmeafledning fra elementet er stangen tykkere. Dette øger modstanden mod stærk opvarmning af delen. Denne løsning har imidlertid en ulempe - den skaber en større modstandsdygtighed over for de fjernede gasser. På trods af dette bruger producenterne stadig dette design, fordi udstødningsgassen udsendes under stærkt tryk.

I dag er der en innovativ udvikling af tvangsafkølede ventiler. Denne ændring har en hul kerne. Flydende natrium pumpes ind i hulrummet. Dette stof fordamper, når det opvarmes kraftigt (placeret nær hovedet). Som et resultat af denne proces absorberer gassen varme fra metalvæggene. Når den stiger op, køler gassen ned og kondenserer. Væsken strømmer ned til basen, hvor processen gentages.

For at ventilerne skal sikre, at grænsefladen er tæt, vælges en affasning i sædet og på skiven. Det gøres også med en skråning for at fjerne trinnet. Når du installerer ventilerne på motoren, gnides de mod hovedet.

Tætheden af ​​forbindelsen mellem sæde og hoved påvirkes af flangekorrosion, og udløbsdelene lider ofte af kulstofaflejringer. For at forlænge ventilens levetid er nogle motorer udstyret med en ekstra mekanisme, der drejer ventilen let, når udløbet er lukket. Dette fjerner de resulterende kulstofaflejringer.

Nogle gange sker det, at ventilskaftet går i stykker. Dette vil medføre, at delen falder ned i cylinderen og beskadiger motoren. For fiasko er det nok for krumtapakslen at foretage et par inertielle revolutioner. For at forhindre denne situation kan producenter af autoventiler udstyre delen med en holdering.

Lidt om ventilhælens funktioner. Denne del udsættes for friktionskraft, da den påvirkes af knastakslen. For at ventilen kan åbnes, skal kammen skubbe den ned med tilstrækkelig kraft til at komprimere fjederen. Denne enhed skal have tilstrækkelig smøring, og for at den ikke slides hurtigt, er den hærdet. Nogle motordesignere bruger specielle hætter til at forhindre slid på stangen, som er lavet af materialer, der er modstandsdygtige over for sådanne belastninger.

For at forhindre, at ventilen sidder fast i bøsningen under opvarmning, er den del af stammen nær bækken lidt tyndere end den del, der ligger nær hælen. For at fastgøre ventilfjederen er der lavet to riller i enden af ​​ventilerne (i nogle tilfælde en), hvori krakkerne i understøtningen er indsat (en fast plade, hvor fjederen hviler).

Ventilfjedre

Fjederen påvirker ventilens effektivitet. Det er nødvendigt, så hovedet og sædet giver en tæt forbindelse, og arbejdsmediet ikke trænger igennem den dannede fistel. Hvis denne del er meget stiv, vil kamakselkammen eller hælen på ventilstammen hurtigt blive slidt. På den anden side vil en svag fjeder ikke være i stand til at sikre en tæt pasning mellem de to elementer.

Da dette element fungerer under forhold med hurtigt skiftende belastning, kan det gå i stykker. Drivværksproducenter bruger forskellige typer fjedre for at forhindre hurtige nedbrud. I en vis timing er der installeret dobbelt typer. Denne ændring reducerer belastningen på et individuelt element og øger dermed dets levetid.

I dette design vil fjedrene have en anden retning af drejningerne. Dette forhindrer partikler i den ødelagte del i at komme mellem den anden sving. Fjederstål bruges til at fremstille disse elementer. Når produktet er dannet, hærdes det.

Ved kanterne er hver fjeder formalet, så hele lejedelen er i kontakt med ventilhovedet og den øverste plade, der er fastgjort til topstykket. For at forhindre, at delen oxideres, er den dækket med et lag cadmium og galvaniseret.

Ud over de klassiske timingventiler kan en pneumatisk ventil bruges i sportsvogne. Faktisk er dette det samme element, kun det sættes i bevægelse af en særlig pneumatisk mekanisme. Takket være dette opnås en sådan nøjagtighed ved driften, at motoren er i stand til at udvikle utrolige omdrejninger - op til 20 tusind.

En sådan udvikling dukkede tilbage i 1980'erne. Det bidrager til en klarere åbning / lukning af hullerne, som ingen fjeder kan give. Denne aktuator drives af komprimeret gas i et reservoir over ventilen. Når kammen rammer ventilen, er slagkraften ca. 10 bar. Ventilen åbnes, og når knastakslen svækker stødet på hælen, returnerer den komprimerede gas hurtigt delen til sin plads. For at forhindre trykfald på grund af mulige lækager er systemet udstyret med en ekstra kompressor, hvis reservoir har et tryk på ca. 200 bar.

James Ellison, PBM Aprilia, CRT Test Jerez feb 2012

Dette system bruges i motorcykler i MotoGP-klassen. Denne transport med en liter motorvolumen er i stand til at udvikle 20-21 tusind krumtapakselomdrejninger. En model med en lignende mekanisme er en af ​​Aprilia-motorcykelmodellerne. Dens kraft var utrolige 240 hk. Det er sandt, at dette er for meget for et tohjulet køretøj.

Ventilstyr

Rollen for denne del i betjeningen af ​​ventilen er at sikre, at den bevæger sig i en lige linje. Bøsningen hjælper også med at afkøle stangen. Denne del skal konstant smøres. Ellers vil stangen blive udsat for konstant termisk belastning, og muffen slides hurtigt.

Det materiale, der kan bruges til fremstilling af sådanne bøsninger, skal være varmebestandigt, modstå konstant friktion, fjerne godt varme fra den tilstødende del og også kunne modstå høje temperaturer. Sådanne krav kan imødekommes med perlegråt støbejern, aluminium bronze, keramik med krom eller krom-nikkel. Alle disse materialer har en porøs struktur, som hjælper med at holde olien på overfladen.

Bøsningen til udstødningsventilen har lidt mere spindelafstand end indløbsmodstykket. Årsagen til dette er den større termiske ekspansion af røggasfjernelsesventilen.

Ventilsæder

Dette er kontaktdelen af ​​cylinderhovedboringen nær hver cylinder og ventilskive. Da denne del af hovedet udsættes for mekaniske og termiske belastninger, skal det have god modstandsdygtighed over for høj varme og hyppige påvirkninger (når bilen kører hurtigt, er kamakselomdrejningstallet så højt, at ventilerne bogstaveligt talt falder ned i sædet).

Hvis cylinderblokken og dens hoved er lavet af aluminiumslegering, vil ventilsæderne nødvendigvis være lavet af stål. Støbejern klarer allerede godt med sådanne belastninger, så sadlen i denne ændring er lavet i selve hovedet.

Plug-in sadler er også tilgængelige. De er lavet af legeret støbejern eller varmebestandigt stål. For at elementets affasning ikke slides så meget udføres den ved lagdeling af varmebestandigt metal.

Indsætningssædet er fastgjort i hovedboringen på forskellige måder. I nogle tilfælde presses den ind, og der oprettes en rille i den øverste del af elementet, der er fyldt med metal på hovedlegemet under installationen. Dette skaber integriteten af ​​samlingen fra forskellige metaller.

Stålsædet er fastgjort ved at flare toppen i hovedkroppen. Der er cylindriske og koniske sadler. I det første tilfælde er de monteret til stop, og det andet har en lille endeafstand.

Antal ventiler i motoren

En standard 4-takts forbrændingsmotor har en knastaksel og to ventiler pr. Cylinder. I dette design er den ene del ansvarlig for indsprøjtning af en blanding af luft eller bare luft (hvis brændstofsystemet har direkte indsprøjtning), og den anden er ansvarlig for fjernelse af udstødningsgasser i udstødningsmanifolden.

Mere effektivt arbejde i motorændringen, hvor der er fire ventiler pr. Cylinder - to for hver fase. Takket være dette design sikres en bedre fyldning af kammeret med en ny del af VTS eller luft samt hurtigere fjernelse af udstødningsgasser og ventilation af cylinderhulen. Biler begyndte at blive udstyret med sådanne motorer startende i 70'erne i sidste århundrede, selvom udviklingen af ​​sådanne enheder begyndte i første halvdel af 1910'erne.

Til dato, for at forbedre driften af ​​kraftenheder, er der en motorudvikling, hvor der er fem ventiler. To til udløbet og tre til indløbet. Et eksempel på sådanne enheder er modellerne fra Volkswagen-Audi-koncernen. Selvom tandremmen i en sådan motor fungerer i princippet, er identisk med de klassiske versioner, er designet til denne mekanisme kompliceret, hvorfor innovativ udvikling er dyr.

En lignende utraditionel tilgang er også ved at blive taget af bilproducenten Mercedes-Benz. Nogle motorer fra denne bilproducent er udstyret med tre ventiler pr. Cylinder (2 indsugning, 1 udstødning). Derudover er der installeret to tændrør i hvert kammer i gryden.

Producenten bestemmer antallet af ventiler efter størrelsen på det kammer, hvori brændstof og luft kommer ind. For at forbedre fyldningen er det nødvendigt at sikre en bedre strøm af den friske del af BTC. For at gøre dette kan du øge hullets diameter og dermed størrelsen på pladen. Denne modernisering har dog sine egne grænser. Men det er meget muligt at installere en ekstra indsugningsventil, så bilproducenter udvikler netop sådanne cylinderhovedmodifikationer. Da indsugningshastigheden er vigtigere end udstødningen (udstødningen fjernes under stemplets tryk), med et ulige antal ventiler, vil der altid være flere indsugningselementer.

Hvilke ventiler er lavet af

Da ventilerne fungerer under maksimal temperatur og mekanisk belastning, er de lavet af metal, der er modstandsdygtigt over for sådanne faktorer. Mest af alt varmer op og støder også på mekanisk belastning, kontaktstedet mellem sædet og ventilskiven. Ved høje motorhastigheder synker ventilerne hurtigt ned i sæderne, hvilket skaber et stød ved kanterne af delen. Også under forbrændingsprocessen af ​​en blanding af luft og brændstof udsættes de tynde kanter på pladen for skarp opvarmning.

Ud over ventilskiven er ventilhylstrene også stressede. De negative faktorer, der fører til slid på disse elementer, er utilstrækkelig smøring og konstant friktion under hurtig ventilbevægelse.

Af disse grunde pålægges ventilerne følgende krav:

1. De skal forsegle indløbet / udløbet;
2. Ved stærk opvarmning bør pladens kanter ikke deformeres fra stød på sadlen;
3. Skal være strømlinet godt, så der ikke oprettes nogen modstand mod det indgående eller udgående medium;
4. Delen skal ikke være tung;
5. Metallet skal være sejt og holdbart;
6. Bør ikke gennemgå stærk oxidation (når bilen sjældent kører, bør hovederne ikke ruste).

Den del, der åbnede hullet i dieselmotorer, opvarmes til 700 grader og i benzinmodstykker - op til 900 over nul. Situationen kompliceres af det faktum, at den åbne ventil med så stærk opvarmning ikke afkøles. Udløbsventilen kan være lavet af ethvert højlegeret stål, der kan modstå høj varme. Som allerede nævnt er en ventil lavet af to forskellige typer metal. Hovedet er lavet af højtemperaturlegeringer og stammen er lavet af kulstofstål.

Med hensyn til indløbselementerne afkøles de ved kontakt med sædet. Ikke desto mindre er deres temperatur også høj - ca. 300 grader, derfor er det ikke tilladt, at delen deformeres, når den opvarmes.

Krom er ofte inkluderet i råmaterialet til ventiler, hvilket øger dets termiske stabilitet. Under forbrændingen af ​​benzin, gas eller diesel frigøres nogle stoffer, der kan påvirke metaldele aggressivt (for eksempel blyoxid). Nikkel-, mangan- og nitrogenforbindelser kan være inkluderet i ventilhovedmaterialet for at forhindre uønsket reaktion.

Og endelig. Det er ikke en hemmelighed for nogen, at ventiler i en hvilken som helst motor brænder ud over tid. Her er en kort video om årsagerne til dette:

Årsagerne, som ventilerne brænder ud i bilmotoren 95% af chaufførerne vidste det ikke

Spørgsmål og svar:

Hvad gør ventiler i en motor? Når de åbner, tillader indsugningsventilerne frisk luft (eller luft/brændstofblanding) at strømme ind i cylinderen. Åbne udstødningsventiler fører udstødningsgasser til udstødningsmanifolden.

Hvordan forstår man, at ventilerne er udbrændte? En nøglefunktion ved udbrændte ventiler er den tredobbelte bevægelse af motoren uanset omdrejningstal. Samtidig reduceres motorkraften pænt, og brændstofforbruget stiger.

Hvilke dele åbner og lukker ventilerne? Ventilspindlen er forbundet med knastakselkammene. I mange moderne motorer er der også installeret hydrauliske løftere mellem disse dele.