W tym artykule dowiesz się, co to są zawory silnikowe i jak działają w silniku. Mechanizm zaworu i chłodzenie zaworu.
Zawory silnikowe i rodzaje zaworów silnikowych
Wal jest urządzeniem do zamykania i otwierania przejścia. W silnikach pojazdów silnikowych, dwa zawory silnika są używane dla każdego cylindra – zawór wlotowy (lub wlotowy) i zawór wylotowy.
Zawór wlotowy
Paliwo jest wpuszczane do cylindra przez zawór wlotowy. Po zamknięciu zawór szczelnie zamyka przestrzeń spalania. Zawory są zazwyczaj wykonane z austenitycznej stali nierdzewnej, która jest materiałem odpornym na korozję i wysoką temperaturę. Zawór wlotowy jest narażony na mniejszą ilość ciepła jest zwykle wykonany z niklowo-chromowej stali stopowej.
Zawór wydechowy
Spalone gazy wydostają się przez zawór wydechowy. Zawór wydechowy jest zwykle wykonany ze stali krzemowo-chromowej, która jest stopem krzemu i chromu o niezwykłej odporności na ciepło.
Zawory stosowane w silnikach samochodowych są określane jako zawory grzybkowe lub poppetowe. Główka zaworu ma dokładnie oszlifowane czoło z pozostawionym wystarczającym marginesem, aby uniknąć cienkiej krawędzi. Kątowa powierzchnia czołowa jest szlifowana na główce zaworu tak, aby kąt 45° lub 30° odpowiadał kątowi gniazda zaworu w głowicy cylindra. Na końcu trzonka zaworu znajdują się rowki blokujące uchwyt sprężyny.
Czytaj także: Lista części silnika samochodowego: Its Function (With Pictures)
Types of Engine Valves
Istnieją 3 różne typy zaworów silnika w następujący sposób:
- Poppet valve
- Sleeve valve
- Rotary valve
Poppet Valve
Jest on również znany jako zawór grzybkowy ze względu na swój kształt. Jest on używany do kontroli czasu i ilości przepływu gazu do silnika. Jest to najczęściej stosowany zawór w silniku samochodowym. Zawór poppet otrzymał nazwę z powodu jego ruchu popping w górę iw dół.
Składa się z główki i trzonka. Powierzchnię czołową zaworu, zwykle o kącie od 30° do 45°, szlifuje się idealnie, ponieważ musi ona pasować do gniazda zaworu w celu uzyskania idealnego uszczelnienia. Trzpień posiada rowek blokujący uchwyt sprężyny, a jego koniec jest w kontakcie z krzywką dla & ruchów zaworu w górę & w dół. W spalinach, różnica ciśnień pomaga uszczelnić zawór. W zaworach wlotowych, różnica ciśnień pomaga go otworzyć.
Zawór rękawa
Zawór rękawa jak sama nazwa wskazuje, że jest to rura lub rękaw pasuje między tłokiem a ścianą cylindra w cylindrze silnika spalinowego, gdzie obraca się/przesuwa.
Porty z boku tulei zrównują się z portami wlotowymi i wylotowymi cylindra na odpowiednich etapach cyklu pracy silnika.
Wewnętrzna powierzchnia tulei tworzy wewnętrzny cylinder, w którym ślizga się tłok. Tuleja jest w ciągłym ruchu pozwala i wypycha gazy na mocy okresowej zbieżności wycięcia portu w tulei z portami utworzonymi przez główny odlew cylindra.
Zalety: Zawory te mają prostą konstrukcję i są ciche w działaniu. Jest hałas, ponieważ nie ma części hałasotwórczych, takich jak krzywki zaworów, wahacz, popychacze zaworów itp., Zawór tulei ma mniejszą tendencję do detonacji. Chłodzenie jest bardzo skuteczne, ponieważ zawór jest w kontakcie z płaszczem wodnym.
Zawór obrotowy
Istnieje wiele rodzajów zaworów obrotowych. Na rysunku przedstawiono zawór obrotowy typu tarczowego. Składa się on z obracającego się dysku, w którym znajduje się port. Podczas obracania się, komunikuje się on na przemian z kolektorem wlotowym i wylotowym.
Zalety: Zawory obrotowe mają prostą konstrukcję i są produkowane tańszym kosztem. Nadają się do silników szybkoobrotowych. W zaworach tych występuje mniej naprężeń i drgań. Cielęta obrotowe pracują płynnie, równomiernie i bez hałasu.
Typy mechanizmów zaworowych silnika
Zawory są sterowane przez krzywki zamontowane na wałku rozrządu. Wałek rozrządu otrzymuje ruch od wału korbowego. Gdy wałek rozrządu obraca się, krzywka obsługuje zawór.
W zależności od umiejscowienia zaworów, mechanizmy zaworów są dwojakiego rodzaju:
- Mechanizm zaworu do obsługi zaworu w bloku silnika (zawór prosty poppet).
- Mechanizm zaworu do obsługi zaworu w głowicy cylindra (górny zawór grzybkowy).
Luz popychacza zaworu
Niewielki luz jest utrzymywany między popychaczem zaworu a trzonkiem zaworu w przypadku prostego zaworu grzybkowego oraz między dźwigienką zaworu a trzonkiem zaworu w przypadku górnego zaworu grzybkowego. Określa się to jako luz popychacza zaworu, a czasami jako luz zaworowy. Luz ten pozwala na rozszerzenie trzonka zaworu, gdy silnik się nagrzewa.
Jeśli wystarczający luz nie jest podana, zawór nie będzie siedzieć prawidłowo, gdy silnik staje się ciepła, co spowoduje utratę mocy i podnoszenia zaworu. Lepiej jest mieć więcej luzu niż to konieczne, niż za mało, pomimo niewielkiego wzrostu hałasu mechanizmu zaworowego.
Luz popychacza zaworu zależy od następujących czynników:
- Długość trzonka zaworu
- Materiał, z którego wykonany jest zawór.
- Temperatura, w której pracuje silnik.
Hydrauliczny popychacz zaworu
Jest bardzo cichy w działaniu, ponieważ zapewnia zerowy luz popychacza zaworu. Automatycznie dostosowuje swoją długość, aby skompensować różnice w luzie popychacza zaworu. Zwykle nie wymaga też regulacji w normalnej eksploatacji. Wahania wynikające ze zmian temperatury i zużycia są uwzględniane hydraulicznie.
Korpus składa się z cylindra i zbiornika oleju. Otwór w korpusie jest połączony z przewodem ciśnieniowym oleju z układu smarowania silnika w celu zaopatrzenia zbiornika w olej. Tłok mieści się wewnątrz cylindra tak, że jego górny koniec styka się z dnem popychacza, a jego dolny koniec jest podparty olejem między nim a dnem cylindra.
Gdy zawór jest zamknięty jak w (a) (krzywka po dolnej stronie), olej ze zbiornika otwiera zawór kulowo-zwrotny i podnosi tłok, przechodząc między nim a dnem cylindra. W ten sposób powstaje zerowy luz między zespołem popychacza a popychaczem oraz między dźwignią zaworową a trzonkiem zaworu.
Gdy krzywka obraca się, aby podnieść popychacz, jak w (b) (krzywka po stronie górnej). Zawór zwrotny kulowy zamyka się, aby zapobiec powrotowi oleju do zbiornika i powoduje, że cały zespół dźwigni podnosi popychacz, aby otworzyć zawór. Ponieważ podnoszenie rozpoczyna się z zerowym luzem, hałas jest zredukowany do minimum.
Jak pokazano na (b) podczas operacji podnoszenia, pewna ilość oleju jest dopuszczona do wycieku między tłokiem a cylindrem, co powoduje opuszczenie tłoka w celu wytworzenia luzu, jeśli sprężyna nie podniosła go ponownie, gdy ciśnienie na tłoku jest zmniejszone przez zamknięcie zaworu silnika. To ponownie otwiera kulowy zawór zwrotny, olej ponownie pojawia się pod tłokiem i dźwignia jest ponownie ustawiona na zerowy luz.
Eccentric Rocker Arm
Eccentric rocker arm automatycznie kompensuje różnicę w luz zawór-popychacz. Składa się z konwencjonalnego wahacza zmodyfikowanego w celu utrzymania mimośrodu za pomocą szczeliny i sworznia.
Tłok i sprężyna kontrolują tłok mimośrodu. Tłok jest aktywowany przez sprężynę i przez ciśnienie oleju z kryzy w rocker arm.
Gdy zawór silnika jest zamknięty (cam na niskiej stronie), mimośród pod działaniem sprężyny i tłok porusza się do podjęcia wszelkich luzów, w zaworze obsługi pociągu. Gdy krzywka obraca się w celu otwarcia zaworu, tłok i sprężyna pochłaniają wszelkie wstrząsy wywołane tym ruchem. Kiedy krzywka znajduje się na górze, zawór jest całkowicie otwarty.
Chłodzenie zaworu
Jest oczywiste, że zawór wydechowy działa goręcej niż zawór wlotowy, ponieważ zawór wydechowy jest zawsze w kontakcie z gorącymi gazami, podczas gdy zawór wlotowy jest nieco schłodzony przez przychodzący świeży ładunek. Zawór wydechowy może faktycznie rozgrzać się do czerwoności podczas krótkiego okresu pracy. Najgorętsza jest powierzchnia czołowa zaworu, a trzonek zaworu jest najchłodniejszą częścią zaworu.
Trzonek zaworu przekazuje ciepło do prowadnicy zaworu, a czoło zaworu przekazuje ciepło do gniazda zaworu, co pomaga utrzymać zawór w chłodzie. Aby zapewnić odpowiednie chłodzenie, głowica cylindra musi być zaprojektowana tak, aby umożliwić dobry obieg wody wokół krytycznych obszarów zaworu.
Jeśli powierzchnia czołowa zaworu prawidłowo przylega do gniazda zaworu i całkowicie zamyka komorę spalania, nie nastąpi utrata kompresji i mocy. Pomimo tego, prawidłowe osadzenie zaworu zapewnia również pełny kontakt czoła z gniazdem zaworu, dzięki czemu może nastąpić większa wymiana ciepła. Nierówny kontakt może spowodować, że zawór będzie pracował o kilkaset stopni goręcej niż normalnie, co skróci jego żywotność
Zawór chłodzony sodem
W wielu silnikach o dużej mocy stosuje się zawory chłodzone sodem. Zawór chłodzony sodem ma wydrążony trzpień, który jest częściowo wypełniony metalicznym sodem. Sód topi się w temperaturze 97’5°C. Dlatego w temperaturach roboczych sód jest w stanie ciekłym. Kiedy silnik pracuje, zawór porusza się w górę i w dół, sód jest wyrzucany do góry do gorętszej części zaworu.
Pochłania on ciepło, które jest następnie oddawane do chłodniejszego trzpienia, gdy ponownie opada w trzpieniu. Ta czynność utrzymuje głowicę zaworu w chłodzie. Zawór chłodzony sodem pracuje aż o 100°C chłodniej niż zawór z trzonkiem stałym o podobnej konstrukcji w tych samych warunkach pracy. Oznacza to, że zawór chłodzony sodem ma dłuższą żywotność. Jego użycie wymaga jednak większej ostrożności.
Jeśli wydrążony trzpień zaworu chłodzonego sodem jest pęknięty lub złamany, jest to potencjalnie niebezpieczne. Sód staje w płomieniach w kontakcie z wodą. Powoduje to głębokie i poważne oparzenia skóry, Dopóki sód jest bezpiecznie w trzonie zaworu, nie ma zagrożenia.
.