Moottoriventtiili: Mikä sen tehtävä on?
Polttomoottorin venttiili on tärkeä osa mäntäpolttomoottorin venttiilisarjaa.
Tässä artikkelissa tarkastellaan lyhyesti polttomoottorin venttiilin toimintaa ja sitä, mikä sitä rasittaa.
Sisältö
Miten moottorin venttiili toimii?
Nokka-akseli ohjaa venttiilejä. Jos nokka-akseli pyörii, nokka alkaa kulkea venttiilin nostoa vasten painaen siten venttiilin jousta ja tämän ansiosta venttiili alkaa avautua. Venttiili on kuitenkin kiinni, jos nokka ei kosketa hanaa.
Nokka-akseli: Miten se toimii ja mitä et tiennyt siitä?
Venttiilin pää istuu siten venttiilin istukan päällä ja sulkee siten palotilan. Kun venttiili avautuu, sen pää ulottuu jälleen polttokammioon. Mäntäpolttomoottorin jokaista sylinteriä kohti on vähintään kaksi venttiiliä, yksi imu- ja toinen pakoputki.
Useimmissa nykyaikaisissa moottoreissa on enemmän venttiilejä, useimmiten neljä venttiiliä sylinteriä kohden, joista kaksi on imu- ja kaksi pakoventtiiliä. Joissakin moottoreissa on pariton määrä venttiileitä sylinteriä kohden. Yksi on tunnettu 1.8T 20v moottori, jossa on kolme imuventtiiliä ja kaksi pakoventtiiliä.
Moottorin venttiilin rakenne
Moottorin venttiili koostuu päästä ja varresta. Venttiilin pää on venttiilin levein osa, joka muodostaa levyn. Venttiilin varsi on kaventunut osa, joka muistuttaa naulaa ilman päätä. Imuventtiilien korkeus on yleensä suurempi kuin pakoventtiilien, tai parittoman määrän venttiileillä imuventtiilien lukumäärä on suurempi kuin pakoventtiilien lukumäärä.
Etusijalla on varmistaa sylinterin riittävä täyttö. Siksi imuventtiilien koko maksimoidaan pakoventtiilien kustannuksella. Pakokaasun paine sylinterissä on riittävä pakoventtiilin avautuessa varmistamaan sylinterin oikeanlainen tyhjennys.
Venttiilin varren tulee olla mahdollisimman lyhyt, jotta venttiilin paino ei kasva tarpeettomasti, ja se on myös paikka, jonka kautta lämpö poistuu venttiilistä. Varsi on yksi kahdesta paikasta, jonka kautta lämmön poisto venttiilistä varmistetaan, ja siksi sen halkaisija voi olla jopa 30 % venttiilin istukan halkaisijasta.
Moottorin teho ja vääntömomentti: Kumpi näistä parametreista on tärkeämpi?
Polttomoottorin venttiilin laakeripinnan viistokulma on useimmiten 45°. Tässä kulmassa saavutetaan hyvä tiiviys. Joissakin moottoreissa on kuitenkin imuventtiilit, joiden laskupinnan viistokulma on 30°. Venttiilin laakeripinnan pienempi viistekulma parantaa sylinterin täyttöä ja siten moottorin suorituskykyä.
Mitä moottorin venttiilin tulee kestää?
Moottorin venttiili on erittäin rasitettu mekaanisesti ja termisesti.
- Venttiiliä rasittavat mekaanisesti savukaasun paine polttokammiossa, inertiavoimat ja kitka.
- Termisesti venttiiliä rasittaa palotilan korkea lämpötila.
Lämpökuorma on epätasainen, mikä aiheuttaa lämpöjännitystä. Epätasainen lämpökuormitus vaikuttaa joihinkin venttiilien suunnittelulle asetettuihin vaatimuksiin. Muut venttiilien suunnitteluun vaikuttavat vaatimukset johtuvat polttomoottorin suunnittelusta.
Erittäin korkeat lämpötilat rasittavat moottorin venttiileitä ja venttiilin istukkaa tai venttiilin karaa käytetään tämän lämmön haihduttamiseen. Parempaa lämmönsiirtoa varten venttiilin päästä karaan venttiilin sisällä oleva ontelo on täytetty materiaalilla, useimmiten natriumilla, joka on nestemäistä työlämpötilassa.
Ontelo on kuitenkin vain osittain täytetty, mikä varmistaa, että venttiilin liikkuessa sisätila pestään ja siten lämmön siirtyminen paremmin venttiilin päästä sen karaan.
Suuremmissa venttiileissä venttiilin pää voi olla myös ontto. Pakoventtiilit ovat lämpökuormitettuja paljon enemmän kuin imuventtiilit, joten ne on valmistettu laadukkaammista ja kestävämmistä materiaaleista.