Motorventil: Vad är dess funktion?
Förbränningsmotorns ventil är en viktig del av ventiltåget i en fram- och återgående förbränningsmotor.
I den här artikeln kommer vi kort att titta på funktionen hos en förbränningsmotors ventil och vad som stressar den.
Innehållsförteckning
Hur fungerar en motorventil?
Kamaxeln styr ventilerna. Om kamaxeln roterar börjar kammen löpa mot ventilventilen och pressar därigenom ventilfjädern och tack vare detta börjar ventilen att öppnas. Ventilen är dock stängd om kammen inte vidrör ventillyften.
Kamaxel: Hur det fungerar och vad du inte visste om det?
Ventilhuvudet sitter alltså på ventilsätet och stänger därmed förbränningskammaren. När ventilen öppnar sträcker sig dess huvud igen in i förbränningskammaren. Det finns minst två ventiler för varje cylinder i en kolvförbränningsmotor, en insug och en annan avgas.
De flesta av dagens moderna motorer har fler ventiler, oftast fyra ventiler per cylinder, varav två är insug och två avgaser. Vissa motorer har ett udda antal ventiler per cylinder. Den ena är den välkända 1,8T 20v-motorn som har tre insugningsventiler och två avgasventiler.
Motorventilkonstruktion
En motorventil består av ett huvud och en spindel. Ventilhuvudet är den bredaste delen av ventilen och bildar en platta. Ventilskaftet är en avsmalnande del som liknar en spik utan huvud. Huvudet på insugningsventilerna är vanligtvis större än avgasventilernas, eller vid udda antal ventiler är antalet insugsventiler högre än antalet avgasventiler.
Prioriteten är att säkerställa tillräcklig fyllning av cylindern. Därför maximeras storleken på insugningsventilerna på bekostnad av avgasventilerna. Avgastrycket i cylindern är tillräckligt vid den tidpunkt då avgasventilen öppnar för att säkerställa korrekt cylindertömning.
Ventilskaftet ska vara så kort som möjligt så att ventilens vikt inte ökar i onödan, och det är också den plats genom vilken värmen från ventilen tas bort. Skaftet är ett av de två ställen genom vilka värmeavledning från ventilen säkerställs, och därför kan dess diameter vara upp till 30 % av ventilsätets diameter.
Motorkraft och vridmoment: Vilken av dessa parametrar är viktigast?
Avfasningsvinkeln på förbränningsmotorns ventillageryta är oftast 45°. Vid denna vinkel uppnås god täthet. Vissa motorer har dock insugningsventiler med en fasvinkel på landningsytan på 30°. En mindre fasvinkel på ventilens lageryta förbättrar fyllningen av cylindern och därmed motorns prestanda.
Vad måste en motorventil tåla?
Motorventilen är extremt belastad, mekaniskt och termiskt.
- Mekaniskt belastas ventilen av trycket från rökgasen i förbränningskammaren, tröghetskrafter och friktion.
- Termiskt belastas ventilen av den höga temperaturen i förbränningskammaren.
Den termiska belastningen är ojämn, vilket orsakar termiska påkänningar. Ojämn termisk belastning påverkar vissa krav som ställs på utformningen av ventilerna. Andra krav som påverkar utformningen av ventilerna beror på utformningen av förbränningsmotorn.
Mycket höga temperaturer belastar motorventilerna och ventilsätet eller ventilskaftet används för att avleda denna värme. För bättre värmeöverföring från ventilhuvudet till skaftet fylls hålrummet inuti ventilen med ett material, oftast natrium, som är flytande vid arbetstemperatur.
Kaviteten är dock endast delvis fylld, vilket säkerställer att när ventilen rör sig, tvättas det inre utrymmet och därmed en bättre överföring av värme från ventilhuvudet till dess skaft.
För större ventiler kan ventilhuvudet även vara ihåligt. Avgasventiler är termiskt belastade mycket mer än insugningsventiler, så de är gjorda av högre kvalitet och mer hållbara material.