I denne artikel vil du lære om, hvad motorventiler er, og hvordan de fungerer i en motor. Ventilmekanisme og køling af en ventil.
Motorventiler og typer af motorventiler
Vale er en anordning til at lukke og åbne en passage. I motorkøretøjsmotorer anvendes der to motorventiler til hver cylinder – en indløbsventil (eller indsugningsventil) og en udstødningsventil.
Inløbsventil
Brændstof lukkes ind til cylinderen ved hjælp af indløbsventilen. Når ventilen er lukket, lukker den forbrændingsrummet tæt. Ventilerne er normalt fremstillet af austenitisk rustfrit stål, som er et korrosions- og varmebestandigt materiale. Indløbsventilen er udsat for mindre varme og er normalt fremstillet af nikkel-kromlegeret stål.
Udstødningsventil
De forbrændte gasser undslipper ved hjælp af udstødningsventilen. Udstødningsventilen er normalt fremstillet af silchromstål, som er en legering af silicium og krom med usædvanlig varmebestandighed.
De ventiler, der anvendes i bilmotorer, betegnes som ventiler af typen “poppet” eller “mushroom”. Ventilens hoved har en nøjagtigt slebet overflade med tilstrækkelig margin til at undgå en tynd kant. Den vinklede flade er slebet på ventilhovedet, så den danner en vinkel på 45° eller 30°, der passer til vinklen på ventilsædet i cylinderhovedet. Der er for enden af ventilstangen forsynet med riller til fastlåsning af fjederholderne.
Læs også: Liste over dele til bilmotorer: Dens funktion (med billeder)
Typer af motorventiler
Der findes 3 forskellige typer motorventiler som følger:
- Poppet ventil
- Sleeve ventil
- Rotary ventil
Poppet ventil
Den er også kendt som svampeventil på grund af sin form. Den bruges til at styre timingen og mængden af gasstrømmen ind i en motor. Dette er den mest anvendte ventil i en bilmotor. Klapventilen har fået sit navn på grund af dens bevægelse med at springe op og ned.
Den består af et hoved og en spindel. Ventilfladen, der normalt har en vinkel på 30° til 45°, er slebet perfekt, da den skal passe sammen med ventilsædet for at opnå perfekt tætning. Stænglen har en fjederholderlåsningsrille, og dens ende er i kontakt med en kam til opadgående & nedadgående bevægelser af en ventil. Ved udstødning er en trykforskel med til at forsegle ventilen. I indsugningsventiler er trykdifferentialet med til at åbne den.
Hylseventil
Hylseventilen er, som navnet antyder, at det er et rør eller en hylse, der passer mellem stempel og cylindervæg i cylinderen i en forbrændingsmotor, hvor den roterer/glider.
Porte på siden af sleeves kommer på linje med cylinderens indsugnings- og udstødningsporte på de relevante stadier i motorens cyklus.
Hylsens indvendige overflade danner det indre cylinderrør, som stemplet glider i. Hylsteret er i kontinuerlig bevægelse tillader og driver gassen ud i kraft af det periodiske sammenfald af portenes snit i hylsteret med de porte, der er dannet gennem hovedcylinderens støbegods.
Fordele: Disse ventiler er enkle i konstruktion og er lydløse i drift. Der er støj, fordi der ikke er nogen støjende dele som ventilnokke, vippearm, stempelventiler etc., Ærmeventilen har mindre tendens til detonation. Køling er meget effektiv, da ventilen er i kontakt med vandmantel.
Rotary Valve
Der findes mange typer af roterende ventiler. Figuren viser den roterende ventil af skivetypen. Den består af en roterende skive, som har en port. Mens den roterer, kommunikerer den skiftevis med indsugnings- og udstødningsmanifolden.
Vinduer: Roterende ventiler er enkle i deres konstruktion og fremstilles til en lavere pris. De er egnede til højhastighedsmotorer. Disse ventiler har færre spændinger og vibrationer. Roterende kalve udfører glat, i ensartet og støjfri drift.
Typer af motorventilmekanismer
Der er tale om ventiler, der betjenes af knapper monteret på en knastaksel. Kamakslen får bevægelse fra krumtapakslen. Når knastakslen drejer, betjener den ventilen.
Afhængigt af ventilenes placering er ventilmekanismen af to typer:
- Ventilmekanisme til betjening af ventilen i motorblokken (lige klapventil).
- Ventilmekanisme til betjening af ventilen i cylinderhovedet (overhead-blæserventil).
Ventilstempelafstand
Der holdes en lille afstand mellem ventilstemplet og ventilskaftet i tilfælde af den lige ventilsædeventil og mellem vippearm og ventilskaft i tilfælde af den overliggende ventilsædeventil. Dette er kendt som ventilstemplingsspændet og undertiden som ventilspændet. Denne afstand gør det muligt at udvide ventilskaftet, når motoren opvarmes.
Hvis der ikke er tilstrækkelig afstand, vil ventilen ikke sidde korrekt, når motoren bliver varm, hvilket vil medføre krafttab og løft af ventilen. Det er bedre at have mere frigang end nødvendigt end at have for lidt, på trods af den lidt større støj fra ventilmekanismen.
Klapstemplingsspillet afhænger af følgende faktorer:
- Længden af ventilskaftet
- Ventilens materiale.
- Den temperatur, som motoren arbejder ved.
Hydraulisk ventilløfter
Den er meget støjsvag i drift, fordi den sikrer nul ventilstemplingsspil. Den justerer automatisk sin længde for at kompensere for forskellene i ventilenes stempelafstand. Desuden kræver den normalt ingen justering ved normal drift. Variationer som følge af temperaturændringer og slitage bliver klaret hydraulisk.
Det er kroppen består af en cylinder og et oliereservoir. En åbning i huset er forbundet med en olietryksledning fra motorens smøresystem for at forsyne reservoiret med olie. Et stempel passer ind i cylinderen, således at dets øverste ende kommer i kontakt med stødstangens bund, og dets nederste ende understøttes af olie mellem den og bunden af cylinderen.
Når ventilen er lukket som ved (a) (kam på undersiden), åbner olie fra reservoiret kuglekontrolventilen og løfter stemplet ved at passere mellem det og cylinderens bund. Dette giver nul spillerum mellem løfterenheden og stødstangen og mellem vippearm og ventilstang.
Når nocken drejer for at løfte løfteren som ved (b) (nocken på den øverste side). Kuglekontrolventilen lukker for at forhindre, at olien vender tilbage til reservoiret, og får hele løfterenheden til at løfte stødstangen for at åbne ventilen. Da løftet starter med nul spillerum, reduceres støjen til et minimum.
Som vist på (b) under løfteoperationen får en vis mængde olie lov til at lække mellem stempelstangen og cylinderen, hvilket medfører, at sænkning af en stempelstang giver spillerum, hvis fjederen ikke løfter den igen, når trykket på stempelstangen aflastes ved lukning af motorventilen. Herved åbnes kuglereguleringsventilen igen, der kommer igen olie under stemplet, og løfteren er igen indstillet til nulspænding.
Ekcentrisk vippearm
Ekcentrisk vippearm kompenserer automatisk for forskellen i ventilstemplingsspændingen. Den består af en konventionel vippearm, der er modificeret til at holde en excentriker ved hjælp af en slids og en stifter.
Stempelstempel og fjeder styrer stemplet på en excentriker. Stemplet aktiveres af fjederen og af olietryk fra en åbning i vippearmen.
Når motorventilen er lukket (nocken er på den lave side), bevæger excenteren sig under påvirkning af fjeder og stempel for at optage eventuel frigang i ventilen, der betjener toget. Når nocken roterer for at åbne ventilen, absorberer stemplet og fjederen ethvert stød, der opstår ved denne bevægelse. Når kammen er på hovedet, er ventilen helt åben.
Køling af ventilen
Det er indlysende, at udstødningsventilen kører varmere end indløbsventilen, fordi udstødningsventilen altid er i kontakt med de varme gasser, mens indløbsventilen afkøles en smule af den indkommende friske ladning. Udstødningsventilen kan faktisk blive rødglødende varm i løbet af en kort driftsperiode. Ventilsiden er varmest, og ventilskaftet er den koldeste del i en ventil.
Ventilskaftet afgiver varme til ventilstyret, og ventilfladen afgiver varme til ventilsædet, og dette er med til at holde ventilen kølig. For at sikre tilstrækkelig køling skal cylinderhovedet være konstrueret således, at der er god vandcirkulation omkring de kritiske områder af ventilen.
Hvis ventilfladen sidder korrekt på ventilsædet og lukker forbrændingskammeret fuldstændigt, vil der ikke være tab af kompression og effekt. På trods af dette giver den korrekte ventilsædeindstilling også fuld fladekontakt med ventilsædet, hvorved der kan finde en større varmeoverførsel sted. Ujævn kontakt kan få en ventil til at køre flere hundrede grader varmere end normalt, hvilket forkorter ventilens levetid
Natriumkølet ventil
I mange tunge motorer anvendes natriumkølede ventiler. En natriumkølet ventil har en hul skaft, som er delvist fyldt med metallisk natrium. Natrium smelter ved 97’5 °C. Ved driftstemperaturer er natriumet således flydende. Når motoren kører, bevæger ventilen sig op og ned, og natriumet bliver kastet opad i den varmere del af ventilen.
Det absorberer varme, som så afgives til den køligere skaft, når det falder ned i skaftet igen. Denne handling holder ventilhovedet køligt. Natriumkølet ventil kører op til 100 °C koldere end en ventil med fast skaft af tilsvarende konstruktion under samme driftsbetingelser. Det betyder, at en natriumkølet ventil har en længere levetid. Men brugen af den kræver mere omhu.
Hvis den hule spindel på den natriumkølede ventil er revnet eller knækket, er den potentielt farlig. Natrium bryder ud i flammer ved kontakt med vand. Det forårsager en dyb og alvorlig forbrænding på huden, Så længe natriumet er sikkert i ventilskaftet, er der ingen fare.