motorventiler er mekaniske komponenter, der anvendes i forbrændingsmotorer for at tillade eller begrænse farten med strømmen af væske eller gas til og fra forbrændingskamrene eller cylindrene gennem motordrift. Funktionelt udfører de på samme måde som mange forskellige varianter af ventiler, idet de blokerer eller passerer med strømmen, men de kan være en grundlæggende mekanisk enhed, der grænseflader med forskellige motorkomponenter bestående af vippefingre, så man kan åbne og lukke i den rigtige samling og med den rigtige timing.
tidsperioden motorventil kan også henvise til en slags kontraventil, der bruges til luftindsprøjtning som en del af emissionskontrol og udstødningsbrændstof recirkulationsstrukturer i biler. Denne type motorventil vil ikke længere blive behandlet i denne artikel.
motorventiler er almindelige for mange slags forbrændingsmotorer, uanset om de løber af en gas som brændstof, diesel, petroleum, urtebrændstof (LNG) eller propan (LP). Motortyper spænder ved hjælp af det store udvalg af cylindre, som er forbrændingskamrene, der genererer elektricitet fra tændingen af gas. De spænder desuden via driftsformen (2-cyklus eller 4-cyklus) og gennem designplaceringen af ventilerne inde i motoren .
denne artikel vil kort beskrive driften af motorventiler i almindelige forbrændingsmotorer samt præsentere fakta om ventilernes stilarter og deres design og materialer. Flere fakta om forskellige CA. andre ventiltyper kan findes i vores relaterede manuelle Forståelsesventiler.
Motorventilnomenklatur
de fleste motorventiler er designet som poppet mode ventiler på grund af deres op og ned popping bevægelse og karakteristisk et konisk profil ventilhoved, der passer mod et bearbejdet ventilsæde for at forsegle passagen af væsker eller gasser. De kaldes også svampeventiler på grund af den eksklusive form af ventilhovedet. Figur 1 angiver nomenklaturen for de ekstraordinære faktorer i en typisk motorventil.
Diagram, der viser nomenklaturen for en poppetventil.
Figur 1 – nomenklatur for en generel poppet stil motorventil.
de primære faktorer er ventilstammen og ventilhovedet. Hovedet inkluderer en filet, der fører lige ind i et sædeflade, der er bearbejdet med en målrettet holdning til sund bearbejdning af ventilsædet, som det vil være i form. Sædet på ventilfladen til ventilsædet er det, der giver tætningen til ventilen mod forbrændingsspænding.
ventilstammen forbinder ventilen med de mekaniske elementer inde i motoren, der betjener ventilen ved hjælp af at skabe en kraft til at transportere stammen mod sædespændingen, der leveres af en ventilfjeder. Holderrillen bruges til at bevare fjederen i funktion, og spidsen af ventilstammen kontaktes gentagne gange ved hjælp af en vippearm, tappet eller løfter, der aktiverer ventilen.
motordrift
fire Stoke-eller 4 – cyklus forbrændingsmotorer anvender to primære typer ventiler-indsugningsventilen og udstødningsventilen. Indsugningsventiler åbnes for at tillade drift af en luft/gasblanding i motorens cylindre forud for kompression og tænding, mens udstødningsventiler åbnes for at tillade udvisning af udstødningsgasser fra forbrændingsteknikken, efter at tændingen har fundet sted.
ved almindelig drift er en krumtapaksel i motoren, som stemplerne er fastgjort til, bundet til en knastaksel som en del af et ventiltogarrangement til motoren. Bevægelsen af krumtapakslen overfører bevægelse til knastakslen gennem en timingkæde, tandrem eller anden gearet mekanisme. Timingen og justeringen mellem krumtapakslens position (som fastlægger stemplets position i cylinderen) og placeringen af knastakslen (som bestemmer placeringen af ventilerne til cylinderen) er vigtig ikke kun for maksimal motorydelse, men derudover for at undgå interferens mellem stempler og ventiler i overdreven kompressionsmotorer.
i indsugningscyklussen cykler forbrugscylinderstemplet nedad, når forbrugsventilen åbnes. Stempelbevægelsen skaber dårlig stress, der gør det muligt at trække luft / brændstofkombinationen ind i cylinderen. Lige efter at stemplet når den laveste funktion inde i cylinderen (kaldet bagside ubrugelig midten), lukker forbrugsventilen. I kompressionscyklussen lukkes indsugningsventilen for at forsegle cylinderen, fordi stemplet stiger inde i cylinderen til den højeste funktion (kaldet pinnacle unyttigt center), som komprimerer luft/gasblandingen i ringe grad. Denne kompressionsbevægelse tjener til at give en bedre belastning mod stemplet, mens brændstoffet antændes ud over forvarmning af blandingen for at hjælpe med en grøn forbrænding af brændstoffet. I kraftcyklussen antændes luft/brændstofkombinationen, hvilket skaber en eksplosion, der tvinger stemplet tilbage til den laveste position og overfører den kemiske elektricitet, der lanceres ved at brænde luft/brændstofblandingen ind i krumtapakselens rotationsbevægelse. Udstødningscyklussen har stemplet igen stigende opad inde i cylinderen, mens forbrugsventilen forbliver lukket, og udstødningsventilen er nu åben. Trykket skabt ved hjælp af stemplet hjælper med at tvinge udstødningsgasserne ud af cylinderen gennem udstødningsventilen og ind i udstødningsmanifolden. Tilsluttet udstødningsmanifolden er udstødningsgadget, et fast rør, der inkluderer en lyddæmper for at mindske akustisk støj, og et katalysatorsystem til styring af emissioner fra motorens forbrænding. Når stemplet når toppen af cylinderen inde i udstødningscyklussen, begynder udstødningsventilen at lukke, og forbrugsventilen begynder at åbne, starter systemet igen. Bemærk, at cylinderbelastningen på forbruget hjælper med at bevare indsugningsventilen åbnet, og det høje tryk i kompressionscyklussen gør det muligt at holde begge ventiler lukket.
i motorer, der har mere end en cylinder, gentages de identiske fire cyklusser i hver af cylindrene, dog sekventeret for at motoren viser let styrke og minimerer støj og vibrationer. Sekventeringen af stempelbevægelse, ventilbevægelse og tænding udføres gennem korrekt mekanisk design og elektrisk timing af tændingssignaler til tændrørene, der antænder luft/brændstofaggregat.
Motorventilbevægelse
bevægelsen af motorventilerne skubbes ved hjælp af motorens knastaksel, der indeholder en række lapper eller knaster, der tjener til at skabe lineær bevægelse af ventilen fra knastakselens rotation. Antallet af kamlapper på kamakslen er lig med rækkevidden af ventiler i motoren. Når knastakslen er i cylinderhovedet, kaldes motoren en overhead cam (OHC) layout; mens knastakslen er inden for motorblokken, kaldes motoren en overhead ventil (OHV) layout. Uanset motorlayoutet sker den primære bevægelse af motorventilerne via kamkørslen i modsætning til en løfter eller en tappet, der giver et tryk, der presser mod ventilstammen og komprimerer ventilfjederen og derved fjerner fjederspændingen, der fortsætter ventilen i lukket position. Denne bevægelse af ventilstammen løfter ventilen fra sædet i cylinderhovedet og åbner ventilen. Når knastakslen roterer yderligere, og knastloben virker for at den ekscentriske komponent nu ikke straks er i kontakt med løfteren eller tappet, lukker fjederstammen ventilen, fordi ventilstammen kører ved den centrerede del af knastloben.
opretholdelse af den korrekte ventilafstand mellem ventilstammen og vippearmen eller knasten er yderst vigtig for, at ventilerne fungerer korrekt. Der ønskes en vis minimumsafstand for udvidelsen af stålelementer, når motortemperaturen stiger på et eller andet tidspunkt i drift. Specifikke clearance værdier spænder fra motor til motor, og manglende holde højre clearance vil have ekstreme resultater til motordrift og samlede ydeevne. Hvis ventil clearance er bare for stor, så ventilerne vil åbne senere end optimalt og kunne nær hurtigere, der kan reducere motorens samlede ydeevne og vækst motorstøj. Hvis ventil clearance er bare for lille, ventiler vil ikke længere nær helt, der kan resultere i en mangel på kompression. Hydrauliske ventil løftere er selvkompenserende og kan udskyde behovet for ventil clearance ændringer.
moderne forbrændingsmotorer kan bruge en enestående række ventiler i tråd med cylinderen, der er afhængig af designet og programmet. Mindre motorer sammen med dem, der anvendes i plæneklippere, kan også have en enkelt forbrugsventil og en udstødningsventil. Større bilmotorer sammen med fire-, 6 – eller otte-cylindrede motorer kan bruge 4 ventiler i henhold til cylinder eller en gang imellem 5.
Motorventilmaterialer
motorventiler er en af komponenterne i forbrændingsmotorer, der er særligt belastede. Behovet for pålidelig motordrift dikterer, at motorventiler er i stand til at vise modstand mod gentagen og non-stop eksponering for høj temperatur, højt tryk fra forbrændingskammeret og mekaniske belastninger og belastninger fra motordynamikken.
forbrugsventilerne på forbrændingsmotorer udsættes for meget mindre termisk belastning på grund af køleresultaterne af det indkommende luft/bensinaggregat, der passerer ved hjælp af ventilen i løbet af forbrugscyklussen. Udstødningsventiler udsættes via sammenligning for højere termiske trykområder ved at være inde i udstødningsgassernes vej gennem motorens udstødningscyklus. Derudover betyder den virkelighed, at udstødningsventilen er åben under udstødningscyklussen og nu ikke er i kontakt med cylinderhovedet, at den mindre termiske masse af forbrændingsfladen og ventilhovedet har en mere evne til en hurtig temperaturændring.
indsugningsventiler er på grund af deres lavere driftstemperaturer typisk fremstillet af materialer, der inkluderer krom, nikkel eller tungstenmetal. Udstødningsventiler med højere temperatur kan også bruge mere varmebestandige metaller sammen med nichrom, silicium‑krom eller kobolt-kromlegeringer.
Ventilflader, der afdækkes til højere temperaturer, gøres lejlighedsvis større langvarige via svejsning af stellit, det er en legering af kobolt og krom, til ventilfladen.
andre sorter af stof, der anvendes til fremstilling af motorventiler, består af rustfrit stål, titan og tribaloy legeringer.
Ventilproducent
derudover kan belægninger og overfladebehandlinger påføres for at forbedre de mekaniske egenskaber og sætte på træk ved motorventilerne. Eksempler på dette består af forkromning, fosfatbelægning, nitridbelægning og hvirvelfinish