Ventil motorja. Namen, naprava, zasnova

Da lahko štiritaktni motor z notranjim zgorevanjem katerega koli avtomobila deluje, njegova naprava vključuje veliko različnih delov in mehanizmov, ki so med seboj sinhronizirani. Med takšnimi mehanizmi je tudi čas. Njegova naloga je zagotoviti pravočasno delovanje krmiljenja ventilov. Kaj je to, je podrobno opisano tukaj.

Skratka, mehanizem za distribucijo plina ob pravem času odpre vstopni / izstopni ventil, da se zagotovi časovni potek postopka pri izvedbi določenega hoda v valju. V nekaterih primerih je potrebno, da sta obe luknji zaprti, v drugem pa ena ali celo obe.

Poglejmo si podrobneje eno podrobnost, ki vam omogoča stabilizacijo tega procesa. To je ventil. Kaj je posebnost njegove zasnove in kako deluje?

Kaj je ventil motorja

Ventil je kovinski del, nameščen v glavi valja. Je del mehanizma za distribucijo plina in ga poganja odmična gred.

Glede na modifikacijo avtomobila bo imel motor spodnji ali zgornji krmiljenje. Prva možnost je še vedno v nekaterih starih modifikacijah pogonskih enot. Večina proizvajalcev je že zdavnaj prešla na drugo vrsto mehanizmov za distribucijo plina.

Razlog za to je, da je tak motor lažje nastaviti in popraviti. Za nastavitev ventilov je dovolj, da odstranite pokrov ventila, in ni treba razstaviti celotne enote.

Namen in značilnosti naprave

Ventil je vzmetni element. V mirnem stanju tesno zapre luknjo. Ko se odmična gred obrne, odmika na njej potisne ventil navzdol in ga spusti. To odpira luknjo. Zasnova odmične gredi je podrobno opisana v še en pregled.

Vsak del ima svojo funkcijo, ki pa je strukturno nemogoče izvesti za podoben element, ki se nahaja v bližini. Na valj sta vsaj dva ventila. V dražjih modelih so štirje. V večini primerov so ti elementi v parih in odpirajo različne skupine lukenj: nekateri so vstopni, drugi pa izstopni.

Sesalni ventili so odgovorni za vnos svežega dela mešanice zraka in goriva v valj in v motorje z neposrednim vbrizgom (opisan je tip sistema za vbrizg goriva) tukaj) - prostornina svežega zraka. Ta postopek se zgodi v trenutku, ko bat izvede sesalni hod (od zgornje mrtve točke po odstranitvi izpuha se premakne navzdol).

Izpušni ventili imajo enak princip odpiranja, le da imajo drugačno funkcijo. Odprejo luknjo za odstranjevanje produktov zgorevanja v izpušni kolektor.

Zasnova motornega ventila

Zadevni deli so vključeni v skupino ventilov mehanizma za distribucijo plina. Skupaj z drugimi deli zagotavljajo pravočasno spremembo časa ventilov.

Upoštevajte konstrukcijske značilnosti ventilov in sorodnih delov, od katerih je odvisno njihovo učinkovito delovanje.

Ventili

Ventili so v obliki palice, na eni strani katere je glava ali poppet element, na drugi pa peta ali konec. Ploščati del je zasnovan tako, da tesno zapre odprtine v glavi valja. Med činelo in palico se naredi gladek prehod in ne stopnica. To omogoča poenostavitev ventila, tako da ne ustvarja odpornosti proti gibanju tekočine.

Pri istem motorju se bodo sesalni in izpušni ventili nekoliko razlikovali. Torej, prve vrste delov bodo imele širšo ploščo kot druge. Razlog za to je visoka temperatura in visok tlak, ko se produkti zgorevanja odstranijo skozi izhod za plin.

Da so deli cenejši, so ventili iz dveh delov. Razlikujejo se po sestavi. Ta dva dela sta združena z varjenjem. Posnetek diska izstopnega ventila je prav tako ločen element. Odložen je iz druge vrste kovine, ki ima toplotno odporne lastnosti in odpornost na mehanske obremenitve. Poleg teh lastnosti je konec izpušnih ventilov manj nagnjen k nastanku rje. Res je, da je ta del v mnogih ventilih izdelan iz materiala, ki je enak kovini, iz katere je izdelana plošča.

Glave dovodnih elementov so običajno ravne. Ta zasnova ima zahtevano togost in enostavnost izvedbe. Izpraznjeni motorji so lahko opremljeni s konkavno diskastimi ventili. Ta zasnova je nekoliko lažja od standardne kolegice in s tem zmanjša vztrajnostno silo.

Kar zadeva prodajalce, bo oblika glave bodisi ravna bodisi izbočena. Druga možnost je učinkovitejša, saj zaradi boljše zasnove zagotavlja boljše odstranjevanje plinov iz zgorevalne komore. Poleg tega je konveksna plošča bolj trpežna kot ravna plošča. Po drugi strani pa je tak element težji, zaradi česar trpi njegova vztrajnost. Za te vrste delov bodo potrebne trše vzmeti.

Tudi zasnova stebla te vrste ventilov se nekoliko razlikuje od sesalnih delov. Za boljše odvajanje toplote od elementa je palica debelejša. To poveča odpornost proti močnemu segrevanju dela. Vendar ima ta rešitev slabost - ustvarja večjo odpornost na odstranjene pline. Kljub temu proizvajalci še vedno uporabljajo to zasnovo, ker se izpušni plini oddajajo pod močnim pritiskom.

Danes se inovativno razvija ventili s prisilnim hlajenjem. Ta sprememba ima votlo jedro. Tekoči natrij se črpa v njegovo votlino. Ta snov pri močnem segrevanju (v bližini glave) izhlapi. Kot rezultat tega postopka plin absorbira toploto iz kovinskih sten. Ko se dviga navzgor, se plin ohladi in kondenzira. Tekočina teče navzdol do baze, kjer se postopek ponovi.

Da ventili zagotavljajo tesnost vmesnika, je na sedežu in na disku izbrana posnetek. To se naredi tudi s poševnico, da se korak odpravi. Pri namestitvi ventilov na motor jih drgnemo ob glavo.

Na tesnost povezave sedež-glava vpliva korozija prirobnice, izstopni deli pa pogosto trpijo zaradi usedlin ogljika. Za podaljšanje življenjske dobe ventila so nekateri motorji opremljeni z dodatnim mehanizmom, ki ventil rahlo obrača, ko je izpust zaprt. S tem se odstranijo nastale usedline ogljika.

Včasih se zgodi, da se steblo ventila zlomi. Zaradi tega bo del padel v valj in poškodoval motor. V primeru okvare je dovolj, da ročična gred naredi nekaj vztrajnostnih vrtljajev. Da bi to preprečili, lahko proizvajalci samodejnih ventilov del opremijo s pritrdilnim obročem.

Nekaj ​​o značilnostih pete ventila. Ta del je podvržen sili trenja, saj nanj vpliva odmična gred. Da se ventil odpre, ga mora odmikač potisniti navzdol z dovolj moči, da stisne vzmet. Ta enota mora biti deležna dovolj mazanja in da se ne obrabi hitro, je strjena. Nekateri razvijalci motorjev uporabljajo posebne pokrovčke za preprečevanje obrabe palice, ki so izdelani iz materialov, ki so odporni na takšne obremenitve.

Da se ventil med ogrevanjem ne bi zataknil v tulcu, je del stebla v bližini činele nekoliko tanjši od dela v bližini pete. Za pritrditev vzmeti ventila sta na koncu ventilov narejena dva žleba (v nekaterih primerih tudi en), v katerega se vstavijo ocvirki nosilca (fiksna plošča, kjer leži vzmet).

Vzmeti ventila

Vzmet vpliva na učinkovitost ventila. Potrebno je, da glava in sedež zagotavljata tesno povezavo in delovni medij ne prodre skozi oblikovano fistulo. Če je ta del zelo trd, se bo odmična gred ali peta stebla ventila hitro obrabila. Po drugi strani šibka vzmet ne bo mogla zagotoviti tesnega prileganja med obema elementoma.

Ker ta element deluje v pogojih hitro spreminjajočih se obremenitev, se lahko zlomi. Proizvajalci pogonskih sklopov za preprečevanje hitrih okvar uporabljajo različne vrste vzmeti. V nekaterih časovnih postavitvah so nameščeni dvojni tipi. Ta sprememba zmanjša obremenitev posameznega elementa in s tem podaljša njegovo življenjsko dobo.

Pri tej zasnovi bodo vzmeti imele drugačno smer zavojev. To preprečuje, da bi delci zlomljenega dela prišli med zavoje drugega. Za izdelavo teh elementov se uporablja vzmetno jeklo. Po oblikovanju izdelka se kalje.

Na robovih je vsaka vzmet brušena, tako da je celoten ležajni del v stiku z glavo ventila in zgornjo ploščo, pritrjeno na glavo valja. Da del ne oksidira, je prekrit s plastjo kadmija in pocinkan.

Poleg klasičnih krmilnih ventilov lahko v športnih vozilih uporabljamo tudi pnevmatski ventil. Pravzaprav gre za isti element, le da se s posebnim pnevmatskim mehanizmom sproži. Zahvaljujoč temu se doseže takšna natančnost delovanja, da je motor sposoben razviti neverjetne vrtljaje - do 20 tisoč.

Tak razvoj se je pojavil v osemdesetih letih prejšnjega stoletja. Prispeva k jasnejšemu odpiranju / zapiranju lukenj, ki jih nobena vzmet ne more zagotoviti. Ta pogon poganja stisnjen plin v rezervoarju nad ventilom. Ko odmikač zadene ventil, je udarna sila približno 1980 barov. Ventil se odpre in ko odmična gred oslabi udarce na njegovo peto, stisnjeni plin hitro vrne del na svoje mesto. Da bi preprečili padec tlaka zaradi morebitnega puščanja, je sistem opremljen z dodatnim kompresorjem, katerega rezervoar je pod tlakom približno 10 barov.

James Ellison, PBM Aprilia, CRT test Jerez, februar 2012

Ta sistem se uporablja pri motociklih razreda MotoGP. Ta transport z enim litrom prostornine motorja lahko razvije 20-21 tisoč vrtljajev motorne gredi. En model s podobnim mehanizmom je eden izmed modelov motociklov Aprilia. Njegova moč je bila neverjetnih 240 KM. Res je, to je preveč za dvokolesno vozilo.

Vodila ventilov

Vloga tega dela pri delovanju ventila je zagotoviti, da se giblje v ravni črti. Rokav pomaga tudi pri hlajenju palice. Ta del potrebuje stalno mazanje. V nasprotnem primeru bo palica izpostavljena stalnim toplotnim stresom in tulka se bo hitro obrabila.

Material, iz katerega se lahko izdelajo takšne puše, mora biti toplotno odporen, vzdržati stalno trenje, dobro odvajati toploto iz sosednjega dela in vzdržati visoke temperature. Takšne zahteve lahko izpolnijo biserno siva litina, aluminijast bron, keramika s kromom ali krom-nikljem. Vsi ti materiali imajo porozno strukturo, ki pomaga ohranjati olje na njihovi površini.

Puša za izpušni ventil bo imela nekoliko več prostora med steblom kot vstopni ekvivalent. Razlog za to je večja toplotna ekspanzija ventila za odstranjevanje odpadnih plinov.

Sedeži ventilov

To je kontaktni del izvrtine glave valja blizu vsakega valja in koluta ventila. Ker je ta del glave izpostavljen mehanskim in toplotnim obremenitvam, mora imeti dobro odpornost proti visoki vročini in pogostim udarcem (kadar avto potuje hitro, so vrtljaji odmične gredi tako visoki, da ventili dobesedno padejo v sedež).

Če sta blok valja in njegova glava izdelana iz aluminijeve zlitine, bodo sedeži ventilov nujno iz jekla. Litoželezo se že dobro spopada s takšnimi obremenitvami, zato je sedlo pri tej spremembi narejeno v sami glavi.

Na voljo so tudi vtična sedla. Izdelane so iz legirane litine ali toplotno odpornega jekla. Da se posnetek elementa ne obrabi toliko, se izvede s plastenjem toplotno odporne kovine.

Vložek sedeža je pritrjen v izvrtini glave na različne načine. V nekaterih primerih se vtisne in v zgornjem delu elementa je narejen utor, ki je med namestitvijo napolnjen s kovino telesa glave. To ustvarja celovitost sklopa iz različnih kovin.

Jekleni sedež je pritrjen tako, da se zgornji del telesa spusti. Obstajajo valjasta in stožčasta sedla. V prvem primeru so nameščeni do postanka, drugi pa imajo majhno končno režo.

Število ventilov v motorju

Standardni 4-taktni motor z notranjim zgorevanjem ima eno odmično gred in dva ventila na valj. Pri tej zasnovi je en del odgovoren za vbrizg mešanice zraka ali zgolj zraka (če ima sistem za gorivo neposredno vbrizgavanje), drugi pa za odvajanje izpušnih plinov v izpušni kolektor.

Učinkovitejše delo pri modifikaciji motorja, pri kateri so na ventil štirje ventili - dva za vsako fazo. Zahvaljujoč tej zasnovi je zagotovljeno boljše polnjenje komore z novim delom VTS ali zraka ter pospešeno odstranjevanje izpušnih plinov in prezračevanje votline cilindra. Avtomobili so se s takimi motorji začeli opremljati v 70. letih prejšnjega stoletja, čeprav se je razvoj takšnih enot začel v prvi polovici devetdesetih let.

Do danes za izboljšanje delovanja pogonskih enot obstaja razvoj motorja, v katerem je pet ventilov. Dva za vtičnico in tri za vhod. Primer takšnih enot so modeli koncerna Volkswagen-Audi. Čeprav je načelo delovanja zobatega jermena v takem motorju enako klasičnim različicam, je zasnova tega mehanizma zapletena, zaradi česar je inovativni razvoj drag.

Podoben nekonvencionalen pristop uporablja tudi proizvajalec avtomobilov Mercedes-Benz. Nekateri motorji tega proizvajalca avtomobilov so opremljeni s tremi ventili na valj (2 sesalna, 1 izpušni). Poleg tega sta v vsaki komori lonca vgrajeni dve svečki.

Proizvajalec določi število ventilov glede na velikost komore, v katero vstopata gorivo in zrak. Da bi izboljšali njegovo polnjenje, je treba zagotoviti boljši pretok svežega dela BTC. Če želite to narediti, lahko povečate premer luknje in s tem tudi velikost plošče. Vendar ima ta posodobitev svoje meje. Toda povsem mogoče je namestiti dodaten sesalni ventil, zato proizvajalci avtomobilov razvijajo prav takšne modifikacije glave valja. Ker je hitrost sesanja pomembnejša od izpuha (izpuh se odstrani pod pritiskom bata), bo z neparnim številom ventilov vedno več sesalnih elementov.

Iz česa so narejeni ventili

Ker ventili delujejo v pogojih največje temperature in mehanskih obremenitev, so izdelani iz kovine, ki je odporna na take dejavnike. Najbolj se segreje in naleti tudi na mehanske obremenitve, na mesto stika med sedežem in diskom ventila. Pri visokih vrtljajih motorja se ventili hitro potopijo v sedeže in ustvarijo šok na robovih dela. Tudi v procesu zgorevanja mešanice zraka in goriva so tanki robovi plošče ostro ogrevani.

Poleg ventilnega diska so obremenjene tudi tulke ventila. Negativni dejavniki, ki vodijo do obrabe teh elementov, so nezadostno mazanje in stalno trenje med hitrim gibanjem ventila.

Iz teh razlogov so za ventile naložene naslednje zahteve:

1. Zapreti morajo dovod / odtok;
2. Pri močnem segrevanju se robovi plošče ne smejo deformirati zaradi udarcev na sedlo;
3. Mora biti dobro racionaliziran, tako da se ne ustvarja odpor do dohodnega ali odhajajočega medija;
4. Del ne sme biti težak;
5. Kovina mora biti žilava in trpežna;
6. Ne sme biti izpostavljen močni oksidaciji (kadar avto redko vozi, robovi glav ne smejo rjaveti).

Del, ki je odprl luknjo pri dizelskih motorjih, se segreje do 700 stopinj, pri bencinskih analogih pa do 900 nad ničlo. Situacijo zapleta dejstvo, da se pri tako močnem ogrevanju odprt ventil ne ohladi. Izstopni ventil je lahko iz katerega koli visokolegiranega jekla, ki prenese visoko vročino. Kot smo že omenili, je en ventil narejen iz dveh različnih vrst kovin. Glava je izdelana iz visokotemperaturnih zlitin, steblo pa iz ogljikovega jekla.

Kar zadeva dovodne elemente, se ti ohladijo s stikom s sedežem. Vendar je tudi njihova temperatura visoka - približno 300 stopinj, zato ni dovoljeno, da se del pri segrevanju deformira.

Krom je pogosto vključen v surovino za ventile, kar poveča njegovo toplotno stabilnost. Med zgorevanjem bencina, plina ali dizelskega goriva se sproščajo nekatere snovi, ki lahko agresivno vplivajo na kovinske dele (na primer svinčev oksid). V material glave ventila se lahko vključijo spojine niklja, mangana in dušika, da se prepreči neželen učinek.

In končno. Za nikogar ni skrivnost, da ventili v katerem koli motorju sčasoma izgorijo. Tu je kratek video o razlogih za to:

RAZLOGI, KI GORIJO VENTILI V AVTOMOBILU 95% voznikov tega NI VEDELO

Vprašanja in odgovori:

Kaj delajo ventili v motorju? Ko se odprejo, sesalni ventili dovolijo, da svež zrak (ali mešanica zraka/goriva) teče v valj. Odprti izpušni ventili vodijo izpušne pline v izpušni kolektor.

Kako razumeti, da so ventili izgoreli? Ključna značilnost pregorelih ventilov je trojni premik motorja ne glede na vrtljaje. Hkrati se moč motorja dostojno zmanjša, poraba goriva pa se poveča.

Kateri deli odpirajo in zapirajo ventile? Steblo ventila je povezano z odmikači odmične gredi. V mnogih sodobnih motorjih so med temi deli nameščeni tudi hidravlični dvižniki.