Вентил мотора. Намена, уређај, дизајн

Да би четворотактни мотор са унутрашњим сагоревањем било ког аутомобила радио, његов уређај укључује много различитих делова и механизама који су међусобно синхронизовани. Међу таквим механизмима је и тајминг. Његова функција је да обезбеди правовремено активирање развода вентила. О чему се ради детаљно је описано овде.

Укратко, механизам за расподелу гаса отвара улазно / излазни вентил у право време како би се обезбедило време процеса током извођења одређеног хода у цилиндру. У неким случајевима је потребно да су обе рупе затворене, у другом једна или чак обе отворене.

Размотримо детаљније један детаљ који вам омогућава да стабилизујете овај процес. Ово је вентил. Шта је посебно у његовом дизајну и како то функционише?

Шта је вентил мотора

Вентил је метални део уграђен у главу цилиндра. Део је механизма за дистрибуцију гаса и покреће га брегасто вратило.

У зависности од модификације аутомобила, мотор ће имати нижи или горњи тајминг. Прва опција се и даље налази у неким старијим модификацијама погонских јединица. Већина произвођача одавно је прешла на другу врсту механизама за дистрибуцију гаса.

Разлог томе је што је такав мотор лакше подесити и поправити. Да бисте подесили вентиле, довољно је уклонити поклопац вентила и није потребно демонтирати целу јединицу.

Намена и карактеристике уређаја

Вентил је елемент са опругом. У мирном стању чврсто затвара рупу. Када се брегасто вратило окрене, брег који се налази на њему потискује вентил надоле, спуштајући га. Ово отвара рупу. Распоред брегастог вратила је детаљно описан у још један преглед.

Сваки детаљ игра своју функцију, што је структурно немогуће извести за сличан елемент који се налази у близини. Постоје најмање два вентила по цилиндру. У скупљим моделима има их четири. У већини случајева ови елементи су у паровима и отварају различите групе рупа: неки су улазни, а други излазни.

Усисни вентили су одговорни за унос свежег дела смеше ваздуха и горива у цилиндар, а код мотора са директним убризгавањем (описан је тип система за убризгавање горива овде) - запремина свежег ваздуха. Овај процес се дешава у тренутку када клип заврши усисни ход (од горње мртве тачке, након уклањања издувног гаса, креће се надоле).

Издувни вентили имају исти принцип отварања, само што имају другачију функцију. Отварају рупу за уклањање производа сагоревања у издувном колектору.

Дизајн вентила мотора

Дотични делови су укључени у групу вентила механизма за дистрибуцију гаса. Заједно са осталим детаљима, они пружају благовремену промену времена вентила.

Размотрите карактеристике дизајна вентила и сродних делова, од којих зависи њихов ефикасан рад.

Вентили

Вентили су у облику шипке, на чијој се једној страни налази глава или испупчени елемент, а на другој пета или крај. Равни део је дизајниран за чврсто заптивање отвора у глави мотора. Направљен је глатки прелаз између чинеле и шипке, а не корак. Ово омогућава усмеравање вентила тако да не ствара отпор кретању течности.

У истом мотору усисни и издувни вентили ће се мало разликовати. Дакле, прве врсте делова имаће ширу плочу од друге. Разлог томе је висока температура и високи притисак када се производи сагоревања уклањају кроз излаз за гас.

Да би делови били јефтинији, вентили су из два дела. Они се разликују по саставу. Ова два дела се спајају заваривањем. Радна коса диска издувног вентила је такође засебан елемент. Таложен је из друге врсте метала који има отпорна на топлоту својства, као и отпорност на механичка напрезања. Поред ових својстава, крајња страна издувних вентила мање је подложна стварању рђе. Истина, овај део у многим вентилима је направљен од материјала идентичног металу од којег је направљена плоча.

Главе улазних елемената су обично равне. Овај дизајн има потребну крутост и лакоћу извођења. Упратирани мотори могу бити опремљени конкавним дисковним вентилима. Овај дизајн је мало лакши од стандардног пандана, чиме се смањује сила инерције.

Што се тиче излазних колега, облик главе ће им бити раван или конвексан. Друга опција је ефикаснија, јер обезбеђује боље уклањање гасова из коморе за сагоревање због свог поједностављеног дизајна. Плус што је конвексна плоча издржљивија у поређењу са равном колегом. С друге стране, такав елемент је тежи, због чега пати његова инерција. За ове типове делова биће потребне тврђе опруге.

Такође, дизајн стабла ове врсте вентила се мало разликује од усисних делова. Да би се обезбедило боље одвођење топлоте од елемента, шипка је дебља. Ово повећава отпорност на јако загревање дела. Међутим, ово решење има недостатак - ствара већу отпорност на уклоњене гасове. Упркос томе, произвођачи и даље користе овај дизајн, јер се издувни гасови емитују под јаким притиском.

Данас постоји иновативан развој вентила са присилним хлађењем. Ова модификација има шупље језгро. Течни натријум се пумпа у његову шупљину. Ова супстанца испарава када се снажно загрева (налази се близу главе). Као резултат овог процеса, гас апсорбује топлоту са металних зидова. Како се подиже према горе, гас се хлади и кондензује. Течност тече до базе, где се поступак понавља.

Да би вентили осигурали непропусност интерфејса, на седишту и на диску је изабрана фаза. Такође се ради са скошењем како би се елиминисао корак. Приликом постављања вентила на мотор, они се трљају о главу.

На непропусност везе седишта и главе утиче корозија која настаје на рамену, а делови излаза често пате од наслага угљеника. Да би продужили век трајања вентила, неки мотори су опремљени додатним механизмом који благо окреће вентил када је излаз затворен. Ово уклања настале наслаге угљеника.

Понекад се догоди да се пукне дршка вентила. То ће довести до пада дела у цилиндар и оштећења мотора. У случају квара, довољно је да радилица изврши пар инерцијалних обртаја. Да би спречили ову ситуацију, произвођачи аутоматских вентила могу део опремити сигурносним прстеном.

Мало о карактеристикама пете вентила. Овај део је подвргнут сили трења јер на њега делује брегасто брегасто вратило. Да би се вентил отворио, брег мора да га потисне са довољно снаге да притисне опругу. Ова јединица мора добити довољно подмазивања, а како се не би брзо трошила, очврсне. Неки дизајнери мотора користе посебне поклопце како би спречили хабање штапа, који су направљени од материјала отпорних на таква оптерећења.

Да се ​​вентил не би заглавио у чаури током загревања, део стабљике у близини чинеле је нешто тањи од дела у близини пете. Да би се причврстила опруга вентила, на крају вентила су направљени два жлеба (у неким случајевима један), у које су уметнути крекери носача (фиксна плоча на којој лежи опруга).

Опруге вентила

Опруга утиче на ефикасност вентила. Потребно је тако да глава и седиште пружају чврсту везу, а радни медијум не продире кроз формирану фистулу. Ако је овај део врло крут, брегасто вратило или пета стабла вентила брзо ће се истрошити. С друге стране, слаба опруга неће моћи да обезбеди чврсто уклапање између два елемента.

Пошто овај елемент ради у условима брзо променљивих оптерећења, може се сломити. Произвођачи погонских склопова користе различите врсте опруга како би спречили брзе кварове. У неким временским интервалима инсталирају се двоструки типови. Ова модификација смањује оптерећење појединог елемента, повећавајући тиме његов радни век.

У овом дизајну, опруге ће имати другачији смер окрета. Ово спречава да честице сломљеног дела дођу између завоја другог. За израду ових елемената користи се опружни челик. Након формирања производа, он се каље.

На ивицама је свака опруга брушена тако да је читав носећи део у контакту са главом вентила и горњом плочом причвршћеном за главу цилиндра. Да би се спречио оксидација дела, премазан је слојем кадмијума и поцинчан.

Поред класичних разводних вентила, у спортским возилима се може користити и пнеуматски вентил. Заправо, ово је исти елемент, само што се покреће посебним пнеуматским механизмом. Захваљујући томе постиже се таква тачност рада да је мотор способан да развије невероватне обртаје - до 20 хиљада.

Такав развој догађаја појавио се давних 1980-их. Доприноси јаснијем отварању / затварању рупа, што ниједна опруга не може да обезбеди. Овај погон се напаја компримованим гасом у резервоару изнад вентила. Када гребена удари у вентил, сила удара је приближно 10 бара. Вентил се отвара и када брегасто вратило ослаби удар на пету, компримовани гас брзо враћа део на своје место. Да би се спречио пад притиска због могућих цурења, систем је опремљен додатним компресором, чији је резервоар под притиском од око 200 бара.

Јамес Еллисон, ПБМ Априлиа, ЦРТ тест Јерез, фебруар 2012

Овај систем се користи у мотоциклима класе МотоГП. Овај транспорт са једним литром запремине мотора може да развије 20-21 хиљаду обртаја радилице. Један модел са сличним механизмом један је од модела мотоцикала Априлиа. Његова снага је била невероватних 240 кс. Истина, ово је превише за возило на два точка.

Водичи вентила

Улога овог дела у раду вентила је да осигура да се креће правоцртно. Рукав такође помаже у хлађењу штапа. Овај део захтева стално подмазивање. У супротном, штап ће бити подвргнут сталном топлотном напрезању и чаура ће се брзо истрошити.

Материјал који се може користити за производњу таквих чаура мора бити отпоран на топлоту, издржати константно трење, добро уклањати топлоту из суседног дела и такође издржати високе температуре. Такви захтеви могу да се задовоље ливеним гвожђем од сивог перлита, алуминијумске бронзе, керамике са хромом или хром-никлом. Сви ови материјали имају порозну структуру, чиме помажу задржавању уља на површини.

Чаура за издувни вентил имаће мало више простора између стабљике од улазног еквивалента. Разлог томе је веће термичко ширење вентила за уклањање отпадних гасова.

Седишта вентила

Ово је контактни део отвора главе цилиндра у близини сваког цилиндра и диска вентила. Будући да је овај део главе изложен механичким и топлотним напрезањима, мора да има добру отпорност на јаку топлоту и честе ударе (када се аутомобил брзо креће, број обртаја брегастог вратила је толико висок да вентили буквално падају у седиште).

Ако су блок цилиндара и глава направљени од легуре алуминијума, седишта вентила ће нужно бити од челика. Ливено гвожђе се већ добро носи са таквим оптерећењима, па је седло у овој модификацији направљено у самој глави.

Доступна су и прикључна седла. Израђени су од легираног ливеног гвожђа или челика отпорног на топлоту. Да се ​​фасета елемента не би толико истрошила, изводи се наслагањем отпорног на топлоту метала.

Уметак за уметање је причвршћен у проврт за главу на различите начине. У неким случајевима се утисне, а у горњем делу елемента направи се жлеб који је током уградње испуњен металом тела главе. Ово ствара интегритет склопа од различитих метала.

Челично седиште је причвршћено спаљивањем горњег дела тела тела. Постоје цилиндрична и стожаста седла. У првом случају су монтирани до заустављања, а други имају мали крајњи размак.

Број вентила у мотору

Стандардни четворотактни мотор са унутрашњим сагоревањем има једно брегасто вратило и два вентила по цилиндру. У овом дизајну, један део је одговоран за убризгавање смеше ваздуха или само ваздуха (ако систем за гориво има директно убризгавање), а други за уклањање издувних гасова у издувни колектор.

Ефикаснији рад у модификацији мотора, у којој постоје четири вентила по цилиндру - по два за сваку фазу. Захваљујући овом дизајну обезбеђује се боље пуњење коморе новим делом ВТС или ваздуха, као и убрзано уклањање издувних гасова и вентилација шупљине цилиндра. Аутомобили су почели да се опремају таквим моторима почев од 70-их година прошлог века, иако је развој таквих јединица почео у првој половини 1910-их.

До данас, за побољшање рада погонских јединица, постоји развој мотора у којем постоји пет вентила. Два за излаз, а три за улаз. Пример таквих јединица су модели концерна Волксваген-Ауди. Иако је принцип рада разводног ремена у таквом мотору идентичан класичним опцијама, дизајн овог механизма је компликован, због чега је иновативни развој скуп.

Сличан нестандардни приступ заузима и произвођач аутомобила Мерцедес-Бенз. Неки мотори овог произвођача аутомобила опремљени су са три вентила по цилиндру (2 усисна, 1 издувни). Осим тога, две свећице су уграђене у сваку комору лонца.

Произвођач одређује број вентила према величини коморе у коју улазе гориво и ваздух. Да би се побољшало његово пуњење, неопходно је осигурати бољи прилив свежег дела БТЦ. Да бисте то урадили, можете повећати пречник рупе, а са њом и величину плоче. Међутим, ова модернизација има своја ограничења. Али сасвим је могуће инсталирати додатни усисни вентил, па произвођачи аутомобила развијају управо такве модификације главе цилиндра. Пошто је брзина усиса важнија од издувних гасова (издувни гас се уклања под притиском клипа), са непарним бројем вентила, увек ће бити више усисних елемената.

Од чега су направљени вентили

С обзиром да вентили раде у условима максималне температуре и механичког напрезања, направљени су од метала отпорног на такве факторе. Највише се загрева, а такође наилази на механички стрес, место контакта између седишта и диска вентила. При великим брзинама мотора, вентили брзо тоне у седишта, стварајући шок на ивицама дела. Такође, у процесу сагоревања смеше ваздуха и горива, танке ивице плоче су подвргнуте оштром загревању.

Поред диска вентила, наглашене су и чауре вентила. Негативни фактори који доводе до хабања ових елемената су недовољно подмазивање и константно трење током брзог померања вентила.

Из ових разлога на вентиле се намећу следећи захтеви:

1. Морају заптивати улаз / излаз;
2. При јаком загревању, ивице плоче не би требало да се деформишу од удара о седло;
3. Мора бити добро усмерен тако да се не ствара отпор улазном или одлазном медијуму;
4. Део не би требао бити тежак;
5. Метал мора бити жилав и издржљив;
6. Не би требало да подлеже јакој оксидацији (када се аутомобил ретко вози, ивице глава не би смеле да рђају).

Део који је отворио рупу у дизел моторима загрева се до 700 степени, а у бензинским колегама - до 900 изнад нуле. Ситуација се компликује чињеницом да се са тако јаким загревањем отворени вентил не хлади. Излазни вентил може бити израђен од било ког високолегираног челика који може да поднесе велику топлоту. Као што је већ поменуто, један вентил је направљен од две различите врсте метала. Глава је направљена од високотемпературних легура, а стабло од угљеничног челика.

Што се тиче усисних елемената, они се хладе додиром са седиштем. Упркос томе, њихова температура је такође висока - око 300 степени, па није дозвољено да се део деформише загревањем.

Хром је често укључен у сировине за вентиле, што повећава његову топлотну стабилност. Током сагоревања бензина, гаса или дизел горива, ослобађају се неке супстанце које могу агресивно да утичу на металне делове (на пример, оловни оксид). Једињења никла, мангана и азота могу бити укључена у материјал главе вентила ради спречавања нежељених реакција.

И коначно. За никога није тајна да у било ком мотору, временом, вентили прегоре. Ево кратког видео записа о разлозима за то:

РАЗЛОЗИ КОЈИ ВЕНТИЛИ изгарају у мотору аутомобила 95% возача то НИЈЕ ЗНАЛО

Питања и одговори:

Шта раде вентили у мотору? Док се отварају, усисни вентили омогућавају да свеж ваздух (или мешавина ваздуха/горива) улази у цилиндар. Отворени издувни вентили воде издувне гасове до издувног колектора.

Како разумети да су вентили изгорели? Кључна карактеристика прегорелих вентила је троструко кретање мотора без обзира на број обртаја. Истовремено, снага мотора је пристојно смањена, а потрошња горива се повећава.

Који делови отварају и затварају вентиле? Стабло вентила је повезано са брегастим осовинама. У многим модерним моторима између ових делова су уграђени и хидраулични подизачи.