Imu- ja poistoventtiilit ovat osa mekanismia, joka mahdollistaa nesteiden ja kaasujen pääsyn palokammioon ja sylintereihin. Ensimmäinen vastaa ilma-polttoaineseoksen sisäänpääsyn säätelystä, kun taas toinen päästää palamisesta syntyvät kaasut poistumaan.
Kuten missä tahansa mekanismissa, moottorin venttiilit säätelevät nesteen tai kaasumaisen elementin pääsyä ja sulkemista vesitiiviiseen osastoon. Ja kuten olemme edistyneet kohdassa, polttomoottorin tapauksessa imu- ja pakoventtiilit vastaavat toisaalta ilman ja polttoaineen tuloaukko polttokammiossa ja toisaalta pakokaasun ulostulo.
Tämän seurauksena venttiilien on kestettävä erittäin korkeita paineita ja lämpötiloja, minkä vuoksi niiden on oltava valmistettu erittäin kestävistä materiaaleista ja käyttämällä erittäin tarkkoja prosesseja.
Kuinka venttiili toimii ja mikä vaikuttaa sen rakenteeseen
Perinteisessä polttomoottorissa venttiiliä ohjaa nokka -akseli, joka vastaa avaamisen ja sulkemisen ajankohdasta. Tämä akseli, joka on kiinnitetty kampiakseliin hammashihnan tai ketjun avulla, sisältää nokat, joilla on erityinen muoto kullekin venttiilille, jotta niiden avaamista ja sulkemista ohjaavaa keinuvipua voidaan liikuttaa.
Kuten olemme aiemmin kommentoineet, paineet ja lämpötilat venttiili on valtava, joten sen rakenne yrittää minimoida ne mahdollisimman paljon.
Imu- ja pakoventtiilien toimintamekanismi.
Esimerkiksi sytytyspaine vaikuttaa suoraan tuloventtiililevyyn, kun se on suljettu, joten sen paksuus ja muoto mahdollistavat mainitun jännityksen vähentämisen. Samalla tavalla pakoventtiili tukee noin 700 ºC: n lämpötilaa palamisprosessissa syntyneiden kaasujen vuoksi, minkä vuoksi se pyrkii aiheuttamaan suurin mahdollinen lämmöntuotto sylinterinkannen venttiilin istukan sisäosan kautta tai venttiilin ohjaimen kautta sylinterinkanteen.
Imu- ja poistoventtiilin osat
Kuten olemme maininneet, venttiilit ohjaavat nesteiden ja kaasujen tuloa ja poistumista sylintereistä. Niitä on yleensä kaksi kutakin sylinteriä kohden, yksi imua ja yksi pakokaasua varten. Ensimmäinen sallii seoksen pääsyn sisään, joka myöhemmin räjäyttää ja synnyttää moottorin liikettä ja toisaalta kaasut, jotka poistuvat kohti pakokaasuja saman nimisen venttiilin kautta.
Mutta venttiili koostuu useista osista, jotka mahdollistavat tämän toiminnan:
- Pää: Se vastaa sylinterin sulkemisesta palamishetkellä ja on useita muotoja: tasainen, kupera tai kovera.
- Varsi: se on venttiilin runko, pisin ja ohuin osa, joka sisältää pään toisessa päässä.
- Istuin: pää lepää sen päällä ja sallii sylinterin hermeettisen sulkemisen kartiomaisen muodonsa ansiosta.
- Telakka: tämä elementti mahdollistaa venttiilin sulkeutumisen, kun nokka lakkaa painamasta, jolloin prosessi on ilmatiivis. Sen jännityksen on oltava juuri riittävä, jotta se ei aiheuta tarpeetonta jännitystä, mutta sen on varmistettava sulkeminen suurilla kierroksilla.
- Avain: sen tehtävänä on liittää jousilevy (jossa jousi lepää) venttiiliin.
- Opas: se on lieriömäinen holkki, joka on sijoitettu sylinterinkanteen, jolloin sen akseli on sama kuin venttiilin istukan keskikohta.
Ero imu- ja poistoventtiilin välillä
Vaikka molempien venttiilien rooli on pohjimmiltaan sama, totuus on, että jokaisella on oma tehtävänsä ja siksi pieniä eroja. Aloitetaan sisäänmenoventtiili:
- Se on yleensä valmistettu kromi-pii-seosteräksestä, joka kestää hyvin kuumuutta ja mekaanista rasitusta.
- Se hajottaa lämpötilan varren kosketuksen kautta polttokammioon tulevan ilman kanssa.
- Sen käyttölämpötila on noin 300 ºC.
- Sen halkaisija on noin 15% suurempi seoksen pääsyn helpottamiseksi.
- Ilma- ja polttoaineseos tulee kaasutinmoottoreiden imuventtiilin kautta. Ruiskutuksessa polttoaineesta vastaa injektori.
Ottaen huomioon säätöventtiili, tärkeimmät huomioon otettavat seikat ovat seuraavat:
- Symbaali ja varsi on yleensä valmistettu kromi-mangaaniseosteräksestä hapettumista ja korkeita lämpötiloja vastaan. Varren yläosa on kuitenkin yleensä valmistettu kromi-piistä.
- Käyttölämpötila on noin 700 ºC, joten levyt ja varret ontetaan ja täytetään natriumilla lämmön poistamiseksi paremmin.
- Ne ovat pienempiä pakottaakseen kaasut poistumaan männän paineella.
Venttiilityypit
Imu- ja pakoventtiileitä on useita, joista tärkeimmät kuvataan alla:
- Monometalliset venttiilit: valmistettu järkevästi kuumapuristusprosessilla tai järkyttävällä prosessilla.
- Bimetalliventtiilit: ne mahdollistavat ihanteellisen yhdistelmän materiaaleja sekä varteen että päähän.
- Ontot venttiilit: ne toimivat toisaalta painon vähentämiseksi ja toisaalta lämpötilan alentamiseksi. Ne ovat täynnä natriumia (sulamispiste: 97,5 ° C), ja ne voivat hajottaa lämpöä venttiilin päästä varrelle nestemäisen natriumin sekoitusvaikutuksen kautta ja saavuttaa lämpötilan laskun 80-150 ° C välillä.
Venttiilien valmistuksessa käytetyt materiaalit
Vaikka olemme jo keskustelleet yleisimmistä, on olemassa muita yhdistelmiä, joita voidaan käyttää eri tarkoituksiin ja venttiilin eri osiin. Tässä tapauksessa tarkastelemme valmistajan MAHLE venttiililuetteloa:
- CS: vähähiilinen teräs imuventtiileille, käytetään myös karamateriaalina bimetalliventtiileissä.
- MKromi-piiteräs kohtuulliseen imu- ja poistoventtiiliin, jota käytetään edelleen bimetalliventtiilien varren materiaalina.
- MN: krominikkelipiiteräs imuventtiileille, jotka kestävät hyvin korroosiota ja korkeita lämpötiloja.
- MV: kromi-molybdeeni-vanadiiniteräs imuventtiileille, jotka kestävät hyvin kulumista, korroosiota ja korkeita lämpötiloja.
- TO: austeniittinen kromi-nikkeli-mangaaniteräs pakokaasuventtiileille, jotka kestävät raskaita käyttöolosuhteita.
- AN: austeniittinen krominikkeliteräs pakokaasuventtiileille, jotka kestävät vaikeita käyttöolosuhteita.
- AB: austeniittinen kromi-nikkeli-mangaaniteräs pakokaasuventtiileille, jotka kestävät raskaita käyttöolosuhteita.
- X: superseokset erittäin jännittyneille pakoventtiileille.
- ST– Korkeat seostetut venttiilin istukan suojat, jotka kestävät hyvin hapettumista, kulumista ja korroosiota.
- SH: venttiili karkaistulla istukalla.
- N: nitrattu venttiili.
- CP: venttiili, jossa kromattu varsi.