Válvula do motor. Finalidade, dispositivo, deseño

Para que o motor de combustión interna de catro tempos de calquera coche funcione, o seu dispositivo inclúe moitas pezas e mecanismos diferentes que están sincronizados entre si. Entre tales mecanismos está o momento. A súa función é garantir o funcionamento oportuno do tempo de válvula. Descríbese detalladamente o que é aquí.

En resumo, o mecanismo de distribución de gas abre a válvula de entrada / saída no momento adecuado para garantir a sincronización do proceso durante a execución dunha carreira particular no cilindro. Nalgún caso, é necesario que ambos buratos estean pechados, no outro, un ou incluso ambos estean abertos.

Vexamos de preto un detalle que lle permite estabilizar este proceso. Esta é unha válvula. Cal é a peculiaridade do seu deseño e tamén como funciona?

Que é unha válvula do motor

A válvula é unha peza metálica instalada na culata. Forma parte do mecanismo de distribución de gas e é accionado por un eixe de levas.

Dependendo da modificación do coche, o motor terá un tempo inferior ou superior. A primeira opción aínda se atopa nalgunhas modificacións antigas das unidades de potencia. A maioría dos fabricantes pasaron hai moito tempo ao segundo tipo de mecanismos de distribución de gas.

A razón disto é que este motor é máis sinxelo de afinar e reparar. Para axustar as válvulas, é suficiente retirar a tapa da válvula e non é necesario desmontar toda a unidade.

Finalidade e características do dispositivo

A válvula é un elemento con resorte. Nun estado tranquilo, pecha ben o burato. Cando a árbore de levas xira, a leva situada nela empurra a válvula cara abaixo, baixándoa. Isto abre o burato. A disposición do eixe de levas descríbese detalladamente en outra recensión.

Cada parte ten a súa propia función, que é estruturalmente imposible de realizar para un elemento similar situado preto. Hai polo menos dúas válvulas por cilindro. Nos modelos máis caros, hai catro deles. Na maioría dos casos, estes elementos están en parellas e abren diferentes grupos de buratos: algúns son de entrada e outros de saída.

As válvulas de admisión son responsables da entrada dunha porción fresca da mestura aire-combustible no cilindro e nos motores con inxección directa (un tipo de sistema de inxección de combustible, descríbese aquí) - o volume de aire fresco. Este proceso prodúcese no momento en que o pistón realiza a carreira de admisión (dende o punto morto superior despois de retirar o escape, desprázase cara abaixo).

As válvulas de escape teñen o mesmo principio de apertura, só teñen unha función diferente. Abren un burato para eliminar produtos de combustión no colector de escape.

Deseño de válvulas do motor

As pezas en cuestión están incluídas no grupo de válvulas do mecanismo de distribución de gas. Xunto con outras partes, proporcionan un cambio oportuno no tempo de válvula.

Considere as características de deseño de válvulas e pezas relacionadas, das que depende o seu funcionamento efectivo.

Válvulas

As válvulas teñen a forma dunha varilla, por un lado da cal hai un elemento de cabeza ou esterilla e, polo outro, un talón ou extremo. A parte plana está deseñada para selar ben as aberturas da culata. Realízase unha transición suave entre o prato e a vara, non un chanzo. Isto permite racionalizar a válvula para que non cree resistencia ao movemento do fluído.

No mesmo motor, as válvulas de admisión e escape serán lixeiramente diferentes. Así, os primeiros tipos de pezas terán unha placa máis ancha que a segunda. A razón disto é a alta temperatura e alta presión cando os produtos de combustión son eliminados pola saída do gas.

Para facer as pezas máis baratas, as válvulas están en dúas partes. Diferéncianse na composición. Estas dúas partes únense mediante soldadura. O chaflán de traballo do disco da válvula de escape tamén é un elemento separado. Débese a partir dun tipo diferente de metal, que ten propiedades resistentes á calor, así como resistencia á tensión mecánica. Ademais destas propiedades, a cara final das válvulas de escape é menos susceptible á formación de ferruxe. Certo, esta parte en moitas válvulas está feita dun material idéntico ao metal do que está feita a placa.

As cabezas dos elementos de entrada adoitan ser planas. Este deseño ten a rixidez e facilidade de execución requiridas. Os motores mellorados poden equiparse con válvulas de disco cóncavas. Este deseño é lixeiramente máis lixeiro que o estándar, reducindo así a forza de inercia.

En canto ás contrapartes de escape, a forma da súa cabeza será plana ou convexa. A segunda opción é máis eficiente, xa que proporciona unha mellor eliminación dos gases da cámara de combustión debido ao seu deseño racionalizado. Ademais, a placa convexa é máis resistente que a contraparte plana. Por outra banda, tal elemento é máis pesado, debido a que a súa inercia reséntese. Este tipo de pezas requirirán resortes máis ríxidos.

Ademais, o deseño do vástago deste tipo de válvulas é lixeiramente diferente das pezas de admisión. Para proporcionar unha mellor disipación de calor do elemento, a barra é máis grosa. Isto aumenta a resistencia ao forte quecemento da peza. Non obstante, esta solución ten unha desvantaxe: crea unha maior resistencia aos gases eliminados. A pesar diso, os fabricantes aínda usan este deseño porque os gases de escape emítense baixo unha forte presión.

Hoxe hai un desenvolvemento innovador de válvulas de refrixeración forzada. Esta modificación ten un núcleo oco. O sodio líquido é bombeado na súa cavidade. Esta substancia evapórase cando se quenta fortemente (situada preto da cabeza). Como resultado deste proceso, o gas absorbe a calor das paredes metálicas. Ao subir cara arriba, o gas arrefríase e condénsase. O líquido baixa cara á base, onde se repite o proceso.

Para que as válvulas garantan a estanquidade da interface, selecciónase un chaflán no asento e no disco. Tamén se fai cun cartabón para eliminar o paso. Ao instalar as válvulas no motor, rózanse contra a cabeza.

A estanquidade da conexión asento-cabeza vese afectada pola corrosión formada no ombreiro e as partes de saída adoitan sufrir depósitos de carbono. Para prolongar a vida útil das válvulas, algúns motores están equipados cun mecanismo adicional que fai xirar lixeiramente a válvula cando a saída está pechada. Isto elimina os depósitos de carbono resultantes.

Ás veces acontece que a caña da válvula rompe. Isto provocará a caída da peza no cilindro e o motor. Para o fracaso, abonda con que o cigüeñal faga un par de revolucións inerciais. Para evitar esta situación, os fabricantes de válvulas automáticas poden equipar a peza cun anel de suxeición.

Un pouco sobre as características do talón da válvula. Esta parte está sometida a unha forza de rozamento xa que se ve afectada pola leva do árbol de levas. Para que a válvula se abra, a leva debe empuxala cara abaixo coa forza suficiente para comprimir o resorte. Esta unidade debe recibir suficiente lubricación e, para que non se desgaste rapidamente, endurécese. Algúns deseñadores de motores usan tapóns especiais para evitar o desgaste da barra, que están feitos de materiais resistentes a tales cargas.

Para evitar que a válvula quede atrapada na manga durante o quecemento, a parte do tallo preto do prato é lixeiramente máis delgada que a parte próxima ao talón. Para fixar o resorte da válvula, fanse dúas ranuras no extremo das válvulas (nalgúns casos, unha) nas que se introducen os crackers do soporte (unha placa fixa onde descansa o resorte).

Resortes de válvulas

O resorte afecta a eficiencia da válvula. É necesario para que a cabeza e o asento proporcionen unha conexión estreita e o medio de traballo non penetre a través da fístula formada. Se esta parte é moi ríxida, a leva ou talón do árbol de levas do tallo da válvula desgastarase rapidamente. Por outra banda, un resorte débil non poderá asegurar un axuste axustado entre os dous elementos.

Dado que este elemento funciona baixo condicións de cambio rápido de cargas, pode romperse. Os fabricantes de motores utilizan diferentes tipos de resortes para evitar avarías rápidas. Nalgúns momentos instalanse tipos dobres. Esta modificación reduce a carga dun elemento individual, aumentando así a súa vida útil.

Neste deseño, os resortes terán unha dirección diferente dos xiros. Isto evita que as partículas da parte rota se poñan entre os xiros da outra. Para fabricar estes elementos emprégase aceiro de resorte. Despois de formarse o produto, temperarase.

Nos bordes, cada resorte está moído de xeito que toda a parte do rodamento está en contacto coa cabeza da válvula e a placa superior unida á cabeza do cilindro. Para evitar que a peza se oxide, está recuberta cunha capa de cadmio e galvanizada.

Ademais das válvulas de distribución clásicas, pódese usar unha válvula pneumática en vehículos deportivos. De feito, trátase do mesmo elemento, só que se pon en marcha mediante un mecanismo pneumático especial. Grazas a isto, conséguese tal precisión de funcionamento que o motor é capaz de desenvolver revolucións incribles, ata 20 mil.

Tal desenvolvemento apareceu nos anos oitenta. Contribúe a unha apertura / peche máis claros dos buratos, que ningún resorte pode proporcionar. Este actuador é alimentado por gas comprimido nun depósito encima da válvula. Cando a leva choca contra a válvula, a forza de impacto é de aproximadamente 1980 bar. A válvula ábrese e cando a árbore de levas debilita o impacto no talón, o gas comprimido devolve rapidamente a peza ao seu lugar. Para evitar caídas de presión por posibles fugas, o sistema está equipado cun compresor adicional, cuxo depósito ten unha presión duns 10 bar.

James Ellison, PBM Aprilia, CRT Test Jerez feb 2012

Este sistema úsase en motocicletas da clase MotoGP. Este transporte cun litro de volume do motor é capaz de desenvolver entre 20 e 21 mil revolucións do cigüeñal. Un dos modelos cun mecanismo similar é un dos modelos de motos Aprilia. A súa potencia era incrible de 240 CV. Certo, isto é demasiado para un vehículo de dúas rodas.

Guías de válvulas

O papel desta peza no funcionamento da válvula é garantir que se mova en liña recta. A manga tamén axuda a arrefriar a vara. Esta parte precisa unha lubricación constante. En caso contrario, a vara será sometida a un estrés térmico constante e a manga desgastarase rapidamente.

O material que se pode empregar para a fabricación destes buques debe ser resistente á calor, soportar friccións constantes, eliminar ben a calor da parte adxacente e tamén soportar altas temperaturas. Estes requisitos pódense cumprir con fundición gris perlita, bronce de aluminio, cerámica con cromo ou cromo-níquel. Todos estes materiais teñen unha estrutura porosa, contribuíndo así a reter o aceite na súa superficie.

O casquillo para a válvula de escape terá un pouco máis de espazo entre o vástago que o equivalente de entrada. A razón disto é a maior expansión térmica da válvula de eliminación de gases residuais.

Asentos de válvulas

Esta é a porción de contacto da abertura da culata preto de cada cilindro e disco de válvula. Dado que esta parte da cabeza enfróntase a esforzos mecánicos e térmicos, debe ter unha boa resistencia á calor elevada e a impactos frecuentes (cando o coche circula rápido, a velocidade do eixe de levas é tan alta que as válvulas caen literalmente no asento).

Se o bloque de cilindros e a cabeza son de aliaxe de aluminio, os asentos das válvulas serán necesariamente de aceiro. O ferro fundido xa soporta ben estas cargas, polo que a sela nesta modificación faise na propia cabeza.

Tamén están dispoñibles sellos enchufables. Están feitos de fundición de aliaxe ou aceiro resistente á calor. Para que o chaflán do elemento non se desgaste tanto, realízase mediante capas de metal resistente á calor.

O asento de inserción está fixado na perforación da cabeza de diferentes xeitos. Nalgúns casos, presionase e faise unha ranura na parte superior do elemento, que se enche co metal do corpo da cabeza durante a instalación. Isto crea a integridade do conxunto a partir de diferentes metais.

O asento de aceiro únese abrollando a parte superior no corpo da cabeza. Hai selas cilíndricas e cónicas. No primeiro caso, montanse ata o tope e o segundo ten un pequeno oco final.

Número de válvulas no motor

Un motor de combustión de 4 tempos estándar ten un eixe de levas e dúas válvulas por cilindro. Neste deseño, unha parte é responsable da inxección dunha mestura de aire ou só aire (se o sistema de combustible ten inxección directa), e a outra é responsable da eliminación de gases de escape no colector de escape.

Funcionamento máis eficiente na modificación do motor, na que hai catro válvulas por cilindro, dúas para cada fase. Grazas a este deseño, ofrécese un mellor recheo da cámara cunha nova porción de VTS ou aire, así como a eliminación acelerada dos gases de escape e a ventilación da cavidade do cilindro. Os coches comezaron a equiparse con tales motores a partir dos anos 70 do século pasado, aínda que o desenvolvemento destas unidades comezou na primeira metade da década de 1910.

Ata a data, para mellorar o funcionamento das unidades de potencia, hai un desenvolvemento do motor no que hai cinco válvulas. Dous para a saída e tres para a entrada. Un exemplo destas unidades son os modelos da preocupación Volkswagen-Audi. Aínda que o principio de funcionamento da correa dentada nun motor deste tipo é idéntico ás versións clásicas, o deseño deste mecanismo é complicado, polo que o desenvolvemento innovador é caro.

O fabricante de automóbiles Mercedes-Benz tamén está a adoptar un enfoque non convencional similar. Algúns motores deste fabricante de vehículos están equipados con tres válvulas por cilindro (2 admisións, 1 escape). Ademais, hai dúas bujías instaladas en cada cámara do pote.

O fabricante determina o número de válvulas polo tamaño da cámara na que entra o combustible e o aire. Para mellorar o seu recheo, é necesario asegurar un mellor fluxo da porción fresca de BTC. Para iso, pode aumentar o diámetro do burato e, con el, o tamaño da placa. Non obstante, esta modernización ten os seus propios límites. Pero é moi posible instalar unha válvula de admisión adicional, polo que os fabricantes de automóbiles están a desenvolver esas modificacións na culata. Dado que a velocidade de admisión é máis importante que o escape (o escape é eliminado baixo a presión do pistón), cun número impar de válvulas, sempre haberá máis elementos de admisión.

De que están feitas as válvulas

Dado que as válvulas funcionan baixo a temperatura máxima e a tensión mecánica, están feitas de metal resistente a tales factores. Sobre todo quéntase e tamén atopa tensións mecánicas, o lugar de contacto entre o asento e o disco da válvula. A altas velocidades do motor, as válvulas afúndense rapidamente nos asentos, creando un choque nos bordos da peza. Ademais, no proceso de combustión dunha mestura de aire e combustible, os bordos finos da placa son sometidos a un forte quecemento.

Ademais do disco da válvula, os manguitos das válvulas tamén están estresados. Os factores negativos que levan ao desgaste destes elementos son unha lubricación insuficiente e unha fricción constante durante o movemento rápido da válvula.

Por estas razóns, impóñense os seguintes requisitos ás válvulas:

1. Deben selar a entrada / saída;
2. Cun forte quecemento, os bordos da placa non deben deformarse por impactos na sela;
3. Debe ser racionalizado para que non se cree resistencia ao medio entrante ou saínte;
4. A parte non debería ser pesada;
5. O metal debe ser resistente e duradeiro;
6. Non debe sufrir unha forte oxidación (cando o coche rara vez circula, os bordos das cabezas non deben oxidarse).

A parte que abriu o burato nos motores diésel quéntase ata os 700 graos e nos análogos da gasolina, ata os 900 sobre cero. A situación complícase polo feito de que cun quecemento tan forte a válvula aberta non arrefría. A válvula de saída pode estar feita de calquera aceiro de alta aleación que poida soportar unha calor elevada. Como xa se mencionou, unha válvula está feita a partir de dous tipos diferentes de metal. A cabeza está feita de aliaxes de alta temperatura e o tallo é de aceiro carbono.

En canto aos elementos de admisión, refrixéranse por contacto co asento. Non obstante, a súa temperatura tamén é alta - uns 300 graos, polo que non se permite que a peza se deforme cando se quenta.

O cromo inclúese a miúdo na materia prima para válvulas, o que aumenta a súa estabilidade térmica. Durante a combustión de gasolina, gas ou gasóleo libéranse algunhas substancias que poden afectar de xeito agresivo as partes metálicas (por exemplo, o óxido de chumbo). No material da cabeza da válvula pódense incluír compostos de níquel, manganeso e nitróxeno para evitar reaccións adversas.

E para rematar. Non é un segredo para ninguén que en calquera motor, co paso do tempo, as válvulas se queimen. Aquí tes un pequeno vídeo sobre os motivos deste feito:

RAZÓNS QUE VÁLVULAS se queiman nun MOTOR DE AUTO O 95% dos condutores NON O SABÍA

Preguntas e respostas:

Que fan as válvulas nun motor? Cando se abren, as válvulas de admisión permiten que o aire fresco (ou a mestura aire/combustible) flúe ao cilindro. As válvulas de escape abertas conducen os gases de escape ao colector de escape.

Como entender que as válvulas están queimadas? Unha característica clave das válvulas queimadas é o movemento triplo do motor independentemente das rpm. Ao mesmo tempo, a potencia do motor redúcese decentemente e o consumo de combustible aumenta.

Que pezas abren e pechan as válvulas? O vástago da válvula está conectado ás levas do árbol de levas. En moitos motores modernos, tamén se instalan elevadores hidráulicos entre estas pezas.