Le valvole del motore sono componenti meccanici utilizzati nei motori a combustione interna per consentire o limitare l’andare con il flusso di fluido o benzina da e verso le camere di combustione o cilindri per tutto il funzionamento del motore. Funzionalmente, svolgono in modo simile a molte diverse varietà di valvole in quanto bloccano o passano con il flusso, ma possono essere un dispositivo fondamentalmente meccanico che si interfaccia con diversi componenti del motore costituiti da dita a bilanciere in modo da poter aprire e chiudere nella raccolta corretta e con il giusto timing.
La valvola del motore del periodo di tempo potrebbe anche riferirsi a una sorta di valvola di ritegno utilizzata per l’iniezione di aria come parte del controllo delle emissioni e delle strutture di ricircolo del carburante di scarico nelle automobili. Questo tipo di valvola del motore non sarà più affrontato in questo articolo.
Le valvole del motore sono comuni a molti tipi di motori a combustione, indipendentemente dal fatto che scappino o meno da una benzina come carburante, diesel, cherosene, carburante a base di erbe (GNL) o propano (LP). I tipi di motore variano utilizzando l’ampia varietà di cilindri che sono le camere di combustione che generano elettricità dall’accensione della benzina. Essi vanno inoltre attraverso la forma di funzionamento (2-ciclo o 4-ciclo), e attraverso il posizionamento di progettazione delle valvole all’interno del motore .
Questo articolo descriverà in breve il funzionamento delle valvole del motore nei normali motori a combustione, nonché i fatti attuali sugli stili delle valvole e sul loro design e materiali. Ulteriori fatti riguardanti diversi tipi di valvole approssimativamente altri possono essere trovati nelle nostre valvole di comprensione manuali correlate.
Nomenclatura della valvola del motore
La maggior parte delle valvole del motore sono progettate come valvole a fungo a causa del loro movimento su e giù e della caratteristica testa della valvola a profilo conico che si adatta a una sede valvola lavorata per sigillare il passaggio di fluidi o gas. Sono anche chiamati valvole a fungo a causa della forma esclusiva della testa della valvola. La figura 1 indica la nomenclatura per i fattori eccezionali in una valvola tipica del motore.
Schema che mostra la nomenclatura di una valvola a fungo.
Figura 1-Nomenclatura per una valvola motore a fungo generale.
I fattori primari sono lo stelo della valvola e la testa della valvola. La testa include un filetto che conduce a destra in una faccia del sedile che viene lavorata in un atteggiamento mirato alla sana lavorazione della sede della valvola a cui sarà in forma. La sede della faccia della valvola alla sede della valvola è ciò che fornisce la tenuta per la valvola contro lo stress di combustione.
Lo stelo della valvola collega la valvola agli elementi meccanici all’interno del motore che azionano la valvola mediante la creazione di una forza per trasportare lo stelo contro lo stress di seduta fornito da una molla della valvola. La scanalatura del custode viene utilizzata per preservare la funzione della molla e la punta dello stelo della valvola viene ripetutamente contattata mediante un bilanciere, una punteria o un sollevatore che aziona la valvola.
Funzionamento del motore
Quattro motori a combustione interna stoke o 4 cicli impiegano due tipi primari di valvole: la valvola di aspirazione e la valvola di scarico. Le valvole di aspirazione sono aperte per consentire la deriva di una miscela aria / benzina nei cilindri del motore prima della compressione e dell’accensione, mentre le valvole di scarico si aprono per consentire l’espulsione dei gas di scarico dalla tecnica di combustione dopo l’accensione.
Nel funzionamento ordinario, un albero motore all’interno del motore a cui sono fissati i pistoni è legato ad un albero a camme come parte di una disposizione del treno valvole per il motore. Il movimento dell’albero motore trasferisce il movimento all’albero a camme attraverso una catena di distribuzione, una cinghia di distribuzione o un meccanismo diverso. La tempistica e l’allineamento tra la posizione dell’albero motore (che stabilisce la posizione del pistone nel cilindro) e la posizione dell’albero a camme (che determina il posizionamento delle valvole per cilindro), è essenziale non solo per le massime prestazioni del motore ma in aggiunta al fine di evitare interferenze tra i pistoni e le valvole eccessiva compressione dei motori.
Nel ciclo di aspirazione, il pistone del cilindro di consumo gira verso il basso all’apertura della valvola di consumo. Il movimento del pistone crea una scarsa sollecitazione che consente di aspirare la combinazione aria/carburante nel cilindro. Subito dopo che il pistone raggiunge la funzione più bassa all’interno del cilindro (chiamata backside useless middle), la valvola di consumo si chiude. Nel ciclo di compressione, la valvola di aspirazione viene chiusa per sigillare il cilindro perché il pistone sale all’interno del cilindro alla funzione più alta (chiamata pinnacle useless center), che comprime la miscela aria/gas in piccola misura. Questo movimento di compressione serve ad offrire una migliore sollecitazione verso il pistone mentre il carburante viene acceso oltre al preriscaldamento della miscela per aiutare con una combustione verde del carburante. Nel ciclo di potenza, la combinazione aria/carburante viene accesa che crea un’esplosione che costringe il pistone a marcia indietro nella posizione più bassa e trasferisce l’elettricità chimica lanciata per mezzo della combustione della miscela aria/benzina nel movimento rotatorio dell’albero motore. Il ciclo di scarico ha il pistone che sale nuovamente verso l’alto all’interno del cilindro mentre la valvola di consumo rimane chiusa e la valvola di scarico è ora aperta. La pressione creata per mezzo del pistone aiuta a forzare i gas di scarico fuori dal cilindro attraverso la valvola di scarico e nel collettore di scarico. Collegato al collettore di scarico sono il gadget di scarico, un fisso di tubi che comprende un silenziatore per ridurre il rumore acustico, e un sistema di convertitore catalitico per gestire le emissioni dalla combustione del motore. Una volta che il pistone raggiunge il pinnacolo del cilindro all’interno del ciclo di scarico, la valvola di scarico inizia a chiudersi e la valvola di consumo inizia ad aprirsi, riavviando il sistema. Si noti che la tensione del cilindro sul consumo aiuta a preservare la valvola di aspirazione aperta e l’alta pressione all’interno del ciclo di compressione consente di mantenere entrambe le valvole chiuse.
Nei motori che hanno più di un cilindro, i quattro cicli identici si ripetono in ciascuno dei cilindri, tuttavia sequenziati in modo che il motore dimostri una facile resistenza e minimizzi il rumore e le vibrazioni. Il sequenziamento del movimento del pistone, del movimento della valvola e dell’accensione viene eseguito attraverso la corretta progettazione meccanica e la temporizzazione elettrica dei segnali di accensione alle candele che accendono l’aggregato aria/carburante.
Moto valvola motore
Il moto delle valvole motore viene spinto con l’ausilio dell’albero a camme del motore, che incorpora una serie di lobi o camme che servono a creare movimento lineare della valvola dalla rotazione dell’albero a camme. Il numero di lobi della camma sull’albero a camme è uguale alla gamma di valvole all’interno del motore. Quando l’albero a camme si trova nella testa del cilindro, il motore è chiamato layout a camme in testa (OHC); mentre l’albero a camme si trova all’interno del blocco motore, il motore è chiamato layout a valvole in testa (OHV). Indipendentemente dal layout motore, il principale movimento delle valvole del motore avviene tramite la camma di azionamento in opposizione a un sollevatore o una punteria che fornisce una pressione che preme contro lo stelo della valvola e comprime la molla della valvola, eliminando la tensione della molla, che continua la valvola in posizione chiusa. Questo movimento dello stelo della valvola solleva la valvola dal sedile nella testa del cilindro e apre la valvola. Una volta che l’albero a camme ruota ulteriormente e il lobo della camma agisce in modo che il componente eccentrico sia ora non senza indugio a contatto con il sollevatore o la punteria, la deformazione della molla chiude la valvola perché lo stelo della valvola ruota sulla porzione centrica del lobo della camma.
Per il corretto funzionamento delle valvole è estremamente essenziale mantenere il corretto gioco della valvola tra lo stelo della valvola e il bilanciere o la camma. Una certa distanza minima è voluta per permettere l’ingrandimento degli elementi d’acciaio mentre la temperatura del motore aumenta ad un certo punto in funzione. I valori specifici di gioco variano dal motore al motore e la mancata tenuta del gioco giusto avrà risultati estremi per il funzionamento del motore e le prestazioni complessive. Se il gioco della valvola è troppo grande, le valvole si apriranno più tardi che in modo ottimale e potrebbero avvicinarsi più velocemente, il che potrebbe ridurre le prestazioni complessive del motore e il rumore del motore di crescita. Se il gioco della valvola è troppo piccolo, valvole non sarà più vicino completamente, che può provocare una mancanza di compressione. I sollevatori idraulici della valvola sono auto-compensanti e possono rimandare la necessità di modifiche del gioco della valvola.
I moderni motori a combustione possono utilizzare una gamma unica di valvole in linea con il cilindro basandosi sul design e sul software. I motori più piccoli insieme a quelli utilizzati nei tosaerba possono anche avere una singola valvola di consumo e una valvola di scarico. Motori di automobili più grandi con motori a quattro, 6 o otto cilindri possono utilizzare 4 valvole secondo cilindro o una volta ogni tanto 5.
Materiali delle valvole del motore
Le valvole del motore sono uno dei componenti dei motori a combustione interna particolarmente sollecitati. La necessità di un funzionamento affidabile del motore impone che le valvole del motore siano in grado di mostrare resistenza all’esposizione ripetuta e continua ad alta temperatura, alta pressione dalla camera di combustione e carichi meccanici e sollecitazioni dalla dinamica del motore.
Le valvole di consumo dei motori a combustione interna sono sottoposte a sollecitazioni termiche molto minori a causa dei risultati di raffreddamento dell’aggregato aria/benzina in ingresso che passa con l’ausilio della valvola nel corso del ciclo di consumo. Le valvole di scarico, tramite confronto, sono esposte a intervalli più elevati di pressione termica utilizzando l’essere all’interno del percorso dei gas di scarico durante il ciclo di scarico del motore. Inoltre, la realtà che la valvola di scarico è aperta durante il ciclo di scarico e ora non in contatto con la testa del cilindro significa che la massa termica più piccola della faccia di combustione e della testa della valvola ha una maggiore capacità di un rapido cambiamento di temperatura.
Le valvole di aspirazione, a causa delle loro temperature operative più basse, sono in genere fabbricate con materiali che includono cromo, nichel o metallo di tungsteno. Le valvole di scarico a temperatura più elevata possono anche utilizzare metalli più resistenti al calore insieme a leghe di nichelcromo, silicio‑cromo o cobalto-cromo.
Le facce delle valvole scoperte a temperature più elevate sono occasionalmente rese più durature attraverso la saldatura di Stellite, cioè una lega di cobalto e cromo, alla faccia della valvola.
Altre varietà di tessuto utilizzate per la fabbricazione di valvole del motore sono costituite da acciaio inossidabile, titanio e leghe tribaloy.
Produttore di valvole
Inoltre, è possibile applicare rivestimenti e finiture superficiali per migliorare le proprietà meccaniche e le caratteristiche delle valvole del motore. Esempi di questo sono costituiti da cromatura, fosfatazione, rivestimento in nitruro e finitura a turbinio