I den här artikeln får du lära dig om vad motorventiler är och hur de fungerar i en motor. Ventilmekanism och kylning av en ventil.
Motorventiler och typer av motorventiler
Valen är en anordning för att stänga och öppna en passage. I motorfordonsmotorer används två motorventiler för varje cylinder – en inloppsventil (eller insugningsventil) och en avgasventil.
Inloppsventil
Bränsle släpps in till cylindern genom inloppsventilen. När ventilen är stängd förseglar den förbränningsutrymmet tätt. Ventilerna är vanligtvis tillverkade av austenitiskt rostfritt stål som är ett korrosions- och värmebeständigt material. Inloppsventilen utsätts för mindre värme är vanligtvis tillverkad av nickel-kromlegerat stål.
Avgasventil
De förbrända gaserna släpps ut genom avgasventilen. Avgasventilen är vanligen tillverkad av kiselkromstål som är en legering av kisel och krom med ovanlig värmebeständighet.
De ventiler som används i bilmotorer benämns som s.k. templat- eller svampventiler. Ventilhuvudet har en noggrant slipad yta med tillräcklig marginal för att undvika en tunn kant. Den vinklade ytan slipas på ventilhuvudet för att göra en vinkel på 45° eller 30° för att matcha vinkeln på ventilsätet i cylinderhuvudet. Rännor för låsning av fjäderhållaren finns i slutet av ventilstammen.
Läs också: Förteckning över delar till bilmotorer: Dess funktion (med bilder)
Typer av motorventiler
Det finns 3 olika typer av motorventiler enligt följande:
- Poppetventil
- Hylsventil
- Rotationsventil
Poppetventil
Den kallas också för svampventil på grund av sin form. Den används för att styra tidpunkten och mängden av gasflödet till en motor. Detta är den mest använda ventilen i en bilmotor. Täppventilen har fått sitt namn på grund av dess rörelse som går upp och ner.
Den består av ett huvud och en spindel. Ventilsidan som vanligtvis har en vinkel på 30° till 45° är perfekt slipad, eftersom den måste passa ihop med ventilsätet för perfekt tätning. Spindeln har ett spår för låsning av fjäderhållaren och dess ände är i kontakt med nocken för uppåt & och nedåtriktade rörelser av en ventil. Vid utlopp hjälper en tryckskillnad till att täta ventilen. I insugningsventiler hjälper tryckskillnaden till att öppna den.
Hylsventil
Hylsventilen är som namnet antyder ett rör eller en hylsa som passar mellan kolven och cylinderväggen i cylindern i en förbränningsmotor, där den roterar/glider.
Portar på sidan av hylsorna kommer i linje med cylinderns inlopps- och avgasportar i lämpliga skeden i motorns cykel.
Hylsans inre yta bildar det inre cylinderröret i vilket kolven glider. Hylsan är i kontinuerlig rörelse tillåter och driver ut gaserna i kraft av den periodiska överensstämmelsen mellan de öppningar som skärs ut i hylsan och de öppningar som bildas genom huvudcylinderns gjutning.
Fördelar: Dessa ventiler är enkla till sin konstruktion och är tysta i drift. Det finns buller eftersom det inte finns några bullerproducerande delar som ventilnockor, vipparm, tappventiler etc., Hylsventilen har mindre tendens till detonation. Kylningen är mycket effektiv eftersom ventilen är i kontakt med vattenmantlar.
Rotary Valve
Det finns många typer av roterande ventiler. Figuren visar en rotationsventil av skivtyp. Den består av en roterande skiva som har en port. När den roterar kommunicerar den växelvis med inlopps- och avgasröret.
Fördelar: Rotationsventiler är enkla i sin konstruktion och tillverkas till billigare kostnader. De är lämpliga för motorer med höga varvtal. Dessa ventiler har färre spänningar och vibrationer. Roterande kalvar utför smidig, i jämn och bullerfri drift.
Typer av motorventilmekanismer
Klaffarna manövreras av kammar som är monterade på en kamaxel. Kamaxeln får rörelse från vevaxeln. När kamaxeln vrider sig driver kammen ventilen.
Avhängigt av ventilernas placering är ventilmekanismen av två typer:
- Ventilmekanism för manövrering av ventilen i motorblocket (rak klaffventil).
- Ventilmekanism för manövrering av ventilen i cylinderhuvudet (overhead poppet valve).
Valvstudsarutrymme
Ett litet avstånd hålls mellan ventilstudsaren och ventilskaftet när det gäller den raka klaffventilen och mellan vipparm och ventilskaft när det gäller den överliggande klaffventilen. Detta är känt som ventilstudsens spelrum och ibland som ventilspelet. Detta spel gör det möjligt för ventilskaftet att expandera när motorn värms upp.
Om inte tillräckligt spelrum ges kommer ventilen inte att sitta ordentligt när motorn blir varm, vilket leder till effektförlust och att ventilen lyfter. Det är bättre att ha mer spelrum än nödvändigt än att ha för lite, trots den lilla ökningen av ljudet från ventilmekanismen.
Ventilstötarspelet beror på följande faktorer:
- Längden på ventilskaftet
- Materialet i ventilen.
- Temperaturen vid vilken motorn arbetar.
Hydraulisk ventillyftare
Den är mycket tyst i drift eftersom den säkerställer ett nollspelet i ventilstötarna. Den justerar automatiskt sin längd för att kompensera för skillnader i ventilens spelrum. Dessutom kräver den vanligtvis ingen justering vid normal drift. Variationer på grund av temperaturförändringar och slitage tas om hand hydrauliskt.
Det är kroppen består av en cylinder och en oljereservoar. En öppning i kroppen är ansluten till en oljetrycksledning från motorns smörjsystem för att förse reservoaren med olja. Ett kolv passar inuti cylindern så att dess övre ände kommer i kontakt med stötstångens undersida och dess nedre ände stöds av olja mellan den och cylinderns botten.
När ventilen är stängd som i (a) (nocken på den nedre sidan) öppnar oljan från reservoaren kulavstängningsventilen och lyfter upp kolven genom att passera mellan den och cylinderns botten. Detta ger noll spelrum mellan lyftarenheten och stötstången, och mellan vipparm och ventilspindel.
När nocken vrids för att lyfta lyftaren enligt (b) (nocken på ovansidan). Kulkontrollventilen stängs för att förhindra att olja återförs till reservoaren och får hela lyftarenheten att lyfta stötstången för att öppna ventilen. Eftersom lyftningen börjar med noll spelrum reduceras bullret till ett minimum.
Som visas i (b) under lyftningen tillåts en viss mängd olja att läcka mellan kolven och cylindern, vilket gör att sänkning av en kolv ger spelrum om fjädern inte lyfter upp den igen när trycket på kolven avlastas genom att motorventilen stängs. Detta öppnar återigen kulkontrollventilen, olja kommer återigen under kolven och lyftaren är återigen inställd för nollspelet.
Excentrisk vipparm
En excentrisk vipparm kompenserar automatiskt för skillnaden i ventilspelet. Den består av en konventionell vipparm som modifierats för att hålla en excenter med hjälp av en slits och stift.
Kolvstöten och fjädern styr kolven i en excenter. Kolven aktiveras av fjädern och av oljetrycket från en öppning i vippan.
När motorventilen är stängd (nocken på den låga sidan), rör sig excentern under inverkan av fjäder och kolv för att ta upp eventuellt spel, i ventilen som driver tåget. När nocken roterar för att öppna ventilen, absorberar kolven och fjädern alla stötar som denna rörelse ger upphov till. När nocken är på uppsidan är ventilen helt öppen.
Kylning av ventilen
Det är uppenbart att avgasventilen löper varmare än inloppsventilen eftersom avgasventilen alltid är i kontakt med de heta gaserna medan inloppsventilen kyls något av den inkommande färska laddningen. Avgasventilen kan faktiskt bli glödhet under en kort driftsperiod. Ventilsidan är varmast och ventilskaftet är den kallaste delen i en ventil.
Ventilskaftet överför värme till ventilguiden och ventilytan överför värme till ventilsätet, och detta bidrar till att hålla ventilen kall. För att ge tillräcklig kylning måste cylinderhuvudet vara konstruerat så att det möjliggör god vattencirkulation runt de kritiska områdena av ventilen.
Om ventilytan passar ordentligt på ventilsätet och stänger förbränningskammaren helt och hållet, kommer det inte att uppstå någon förlust av kompression och effekt. Trots detta ger en korrekt ventilsätning också full ytkontakt med ventilsätet genom vilken mer värmeöverföring kan ske. Ojämn kontakt kan leda till att en ventil blir flera hundra grader varmare än normalt, vilket förkortar ventilens livslängd
Natriumkyld ventil
I många tunga motorer används natriumkylda ventiler. En natriumkyld ventil har en ihålig spindel som delvis är fylld med metalliskt natrium. Natrium smälter vid 97’5 °C. Vid driftstemperaturer är natriumet alltså flytande. När motorn är igång och ventilen rör sig uppåt och nedåt kastas natriumet uppåt i den varmare delen av ventilen.
Det absorberar värme, som sedan avges till den kallare spindeln när det faller ner i spindeln igen. Denna åtgärd håller ventilhuvudet svalt. Den natriumkylda ventilen löper så mycket som 100 °C kallare än en ventil med fast spindel av liknande konstruktion under samma driftsförhållanden. Detta innebär att en natriumkyld ventil har en längre livslängd. Men dess användning kräver mer omsorg.
Om den ihåliga spindeln på den natriumkylda ventilen är sprucken eller trasig är den potentiellt farlig. Natrium exploderar i flammor vid kontakt med vatten. Det orsakar en djup och allvarlig brännskada på huden, Så länge natriumet är säkert i ventilstammen är det ingen fara.