Vožtuvai

Temos:

Bendras
Medžiaga
Natrio užpildyti vožtuvai
Vožtuvų kreiptuvai
Skirtingi vožtuvų valdymo tipai
Vožtuvo mechanizmas su netiesioginiu vožtuvo valdymu
Vožtuvo mechanizmas su tiesioginiu vožtuvo valdymu
Sureguliuokite vožtuvo tarpą
Kelių vožtuvų technologija
Kintamasis vožtuvo laikas ir vožtuvo pakėlimas

Bendrieji:
Kiekviename vidaus degimo variklyje yra vožtuvai. Visada yra bent vienas įleidimo ir išleidimo vožtuvas. Šiuos vožtuvus per paskirstymą varo vienas ar keli skirstomieji velenai ir užtikrina, kad į degimo erdvę patektų šviežias oras, suspaudimo metu oras sulaikomas ir gali išeiti iš degimo erdvės. Įleidimo ir išmetamųjų dujų srautas turi vykti su kuo mažesniu pasipriešinimu.
Medžiagos tam tikslui formuojamos kuo geriau.
Vožtuvai sumontuoti cilindro galvutėje. Įleidimo vožtuvas dažnai yra didesnis nei išmetimo vožtuvas, nes į cilindrą turi patekti kuo daugiau mišinio. Išmetimo vožtuvas turėtų būti mažesnis, nes sudegusios išmetamosios dujos išeina iš cilindro po išmetimo takto, kai stūmoklis išstumia dujas iš cilindro.

Kaip pavyzdį paimsime benzininio variklio keturtaktį procesą. Variklio įsiurbimo takto metu atsidaro įsiurbimo vožtuvas ir, esant netiesiogiai įpuršktam benzininiam varikliui, įsiurbiamas oro ir kuro mišinys, o tiesioginio įpurškimo benzininio variklio atveju – tik šviežias oras. . Oras įsiurbiamas, nes stūmoklis juda žemyn. Įtekantis oras užima laisvą erdvę. Kai stūmoklis vėl pajuda aukštyn, įleidimo vožtuvas užsidarys. Degalų ir oro mišinys dabar neturi kur dingti ir yra suspaustas. Tai vadinama suspaudimo smūgiu. Štai kodėl svarbu, kad vožtuvai užsidarytų tinkamai. Mišinys užsidega, kai uždegimo žvakė sukuria kibirkštį. Todėl stūmoklis stumiamas žemyn su didele jėga. Tai vadinama galios smūgiu.
Išmetimo eigos metu išmetimo vožtuvas atsidaro ir stūmoklis pakyla aukštyn. Sudegusios dujos dabar palieka cilindrą ir patenka į išmetamąsias dujas. Kai stūmoklis yra viršuje, išmetimo vožtuvas užsidaro ir atsidaro įsiurbimo vožtuvas. Stūmoklis vėl juda žemyn ir seka įsiurbimo eiga. Realiai įleidimo vožtuvas atsidaro kiek anksčiau, todėl trumpam atsidaro įleidimo ir išleidimo vožtuvai vienu metu. Tai vadinama „vožtuvo persidengimu“. Sudegusių dujų, išeinančių iš cilindro per išmetimo vožtuvą, greitis sukuria neigiamą slėgį, dėl kurio įsiurbiamas oras papildomai pritraukiamas. Tokiu būdu į cilindrą gali patekti daugiau oro nei atsidarius tik įsiurbimo vožtuvui ir stūmokliui pajudėjus žemyn. Taigi užpildymo lygis pagerėja.

Išsamesnį keturtakčio proceso paaiškinimą rasite puslapyje “Benzino variklio veikimas".

Medžiaga:
Vožtuvai yra labai apkrauti. Ypač išmetimo vožtuvai, nes jie labai įkaista ir negali būti labai gerai atvėsinami. Įsiurbimo vožtuvai iš dalies aušinami šaltu įsiurbtu oru, kuris patenka į cilindrą. Sudegusios išmetamosios dujos teka pro išmetimo vožtuvus iki 900 laipsnių Celsijaus temperatūroje. Štai kodėl išmetimo vožtuvai taip pat gaminami iš kitos medžiagos nei įsiurbimo vožtuvai. Įleidimo vožtuvai dažnai gaminami iš chromonikelio plieno. Išmetimo vožtuvai dažnai gaminami iš chromo-silicio plieno. Siekiant apriboti susidėvėjimą dėl aukštų temperatūrų, išoriniai vožtuvo disko kraštai (sandarinimo paviršius) ir vožtuvo kotai yra šarvuoti karbido lydinio (stellito) sluoksniu. Vožtuvai didžiąją dalį šilumos išsklaido per vožtuvo diską ir vožtuvo kotą. Natriu užpildyti vožtuvai turi dar geresnį šilumos išsiskyrimą.

Natrio užpildyti vožtuvai:
Išmetimo vožtuvai viduje yra tuščiaviduriai. Tuščiavidurė erdvė yra maždaug 60% užpildyta natriu. Natris yra metalas, kuris aukštoje temperatūroje (maždaug nuo 100 laipsnių Celsijaus) tampa skystas. Kai variklis veikia, vožtuvas dažnai kyla aukštyn ir žemyn. Vožtuve esantis natris nuolat svaidomas pirmyn ir atgal ir taip perneša šilumą. Natris sugeria šilumą iš vožtuvo disko ir išleidžia ją į vožtuvo kotą. Su natrio užpildytais vožtuvais galite pasiekti 80–100 laipsnių temperatūros kritimą, lyginant su vožtuvais be natrio.
Įsiurbimo vožtuvams to nereikia, nes juos jau vėsina įeinantis oras.

Paveiksle pilkas paviršius vaizduoja medžiagą, o raudona dalis – ertmę, užpildytą natriu.

Vožtuvų kreiptuvai:
Vožtuvai cilindro galvutėje juda aukštyn ir žemyn. Tarp vožtuvo ir cilindro galvutės turi būti geras sandarumas, kad alyva negalėtų tekėti iš cilindro galvutės palei vožtuvo kotą į įleidimo arba išmetimo kanalą. Tarp vožtuvo ir vožtuvo kreiptuvo visada yra nedidelė alyvos plėvelė tepimui. Vožtuvo kreiptuvas paveikslėlyje parodytas oranžine spalva.

Jei iš išmetimo vamzdžio sklinda mėlyni dūmai, tai gali būti dėl sugedusių vožtuvų kreiptuvų. Gali būti, kad vožtuvo kreiptuvai tapo platesni (žr. paveikslėlį žemiau), todėl vožtuvas netgi turi laisvumo cilindro galvutėje. Esant tokiai situacijai, alyva gali nutekėti pro vožtuvą į įleidimo arba išmetimo angą. Vožtuvo kreiptuvo viršuje yra išorinis oro slėgis arba kartais net viršslėgis dėl didesnio karterio slėgio. Vožtuvo kreiptuvo apačioje dujos teka į išmetimo kolektorių, o tai suteikia vakuumo efektą. Tai padidina nuotėkį, nes alyva tarsi nusiurbiama išilgai vožtuvo koto. Kai alyva patenka į išmetimo kolektorių, ji nedega. Aliejus kaitinamas, todėl jis iš dalies išgaruoja. Dėl to iš išmetimo vamzdžio gali sklisti mėlyni dūmai.

Vožtuvų kreipiklius dažnai galima pakeisti atskirai. Norėdami tai padaryti, reikia išardyti cilindro galvutę ir nuimti vožtuvą nuo cilindro galvutės. Tada galima pakeisti vožtuvo kreipiklius. Visų cilindrų galvučių vožtuvų kreiptuvų negalima pakeisti atskirai. Perdirbančios įmonės dažnai turi tam sprendimą. Paklauskite apie vožtuvų kreiptuvų keitimo galimybes gerai vertinamoje kapitalinio remonto įmonėje.

Skirtingi vožtuvų valdymo tipai:
Vožtuvai gali būti valdomi įvairiais būdais. Žemiau esančiame paveikslėlyje parodytos penkios skirtingos versijos. Šios skirtingos versijos ir koregavimo būdai aptariami toliau šiame puslapyje.

A: Netiesioginis vožtuvo valdymas su svirtimis.
B: Tiesioginis vožtuvo valdymas su ritininiais tempimo svirtimis.
C: Tiesioginis vožtuvo valdymas su hidrauliniais vožtuvų reguliatoriais.
D: Tiesioginis vožtuvo valdymas su svirtimis ir keliais vožtuvais viename cilindre.
E: Tiesioginis vožtuvo valdymas su hidrauliniais vožtuvų keltuvais ir keliais vožtuvais viename cilindre.

Varikliams be hidraulinių vožtuvų čiaupų (A, B ir D), būtina periodiškai tikrinti vožtuvo tarpą. Daugiau apie tai skaitykite šio puslapio skyriuje „ Vožtuvo tarpo reguliavimas“. Varikliuose su hidrauliniais vožtuvų keltuvais vožtuvo tarpo reguliuoti nėra nei būtina, nei įmanoma; hidrauliniai cilindrai užpildyti alyva, kuri pašalina laisvumą.

Vožtuvo mechanizmas su netiesioginiu vožtuvo valdymu:
Anksčiau varikliai buvo aprūpinti apatine dalimi skirstomasis velenas. Šiais laikais lengvųjų automobilių varikliai komplektuojami tik su viršutiniu skirstomuoju velenu. Konstrukcija su apatiniu skirstomuoju velenu nyksta. Šios konstrukcijos trūkumas yra tas, kad šie varikliai negali atlaikyti didelio greičio, nes tarp skirstomojo veleno ir vožtuvo yra daug masės. Esant dideliam greičiui, atsiras per daug laisvumo ir vožtuvas nebeatidarys ir neužsidarys tinkamu laiku.
Alkūninis velenas varomas naudojant nedidelę paskirstymo grandinę arba diržą prie pagrindinio skirstomojo veleno (žr. paveikslėlį žemiau). Paskirstymo velenas stumia vožtuvo čiaupą ir stūmoklį tiesiai į viršų. Dešinė svirties svirties pusė pastumta aukštyn. Svirties svirtis „aplenka“ aplink svirties ašį, stumdama kairę pusę žemyn. Tai verčia vožtuvą žemyn prieš vožtuvo spyruoklės jėgą. Pasukus skirstomąjį veleną toliau, vožtuvo spyruoklė uždaro vožtuvą ir svirtis grįžta į pradinę padėtį.

Vožtuvo mechanizmas su tiesioginiu vožtuvo valdymu:
Viršutinis skirstomasis velenas šiais laikais naudojamas tik lengvuosiuose automobiliuose. Tada skirstomasis velenas įdedamas į cilindro galvutę. Variklių su viršutiniu skirstomuoju velenu pranašumas yra tas, kad jie gali valdyti didesnį greitį nei su apatiniu skirstomuoju velenu.

Kairiajame paveikslėlyje viršuje matote, kad vožtuvas uždarytas, nes vožtuvo spyruoklė spaudžia vožtuvą uždarytą, o skirstomasis velenas sukasi pagal laikrodžio rodyklę. Dešiniajame paveikslėlyje skirstomasis velenas yra susuktas, todėl kumštelis stumia vožtuvą žemyn. Dabar spyruoklė yra suspausta, stumiant vožtuvą žemyn. Pasukus skirstomąjį veleną toliau, vožtuvo spyruoklė vėl stums vožtuvą aukštyn. Vožtuvo spyruoklė sukuria maždaug 20 kg priešslėgį.

Paveikslėlyje parodytas scheminis vožtuvo su vožtuvo spyruokle vaizdas. Čia galite aiškiai matyti, ant kurios dalies vožtuvas remiasi į vožtuvo lizdo vožtuvo uždarymo paviršių. Viršuje yra spyruoklės lizdas (dalis, kur skirstomojo veleno kumštelis stumia vožtuvą žemyn) su vožtuvo raktu ir vožtuvo spyruokle apačioje. Vožtuvo raktelis naudojamas kaip vožtuvo tvirtinimas. Norint nuimti vožtuvą nuo cilindro galvutės, reikia nuimti vožtuvo raktelius. Išmontuojant spyruoklės lizdą reikia nuspausti žemyn prieš vožtuvo spyruoklės jėgą (tam yra specialūs įrankiai). Tada vožtuvas galės laisvai judėti. Nuėmus du vožtuvo raktelius su magnetu tarp spyruoklės lizdo ir vožtuvo koto, vožtuvą galima nuimti nuo cilindro galvutės iš apačios.
Montuojant reikia pasirūpinti, kad tinkamas vožtuvas būtų vėl sumontuotas tinkamoje vietoje. Jų negalima keisti. Sumontavus naują vožtuvą, jį teks nušlifuoti specialia šlifavimo pasta. Po šlifavimo vožtuvas gerai užsandarins. Tada naują vožtuvą galima perstumti per vožtuvo koto kreiptuvą ir vėl įstatyti vožtuvo raktus. Tada vėl galima atpalaiduoti vožtuvo spyruoklę.

Sureguliuokite vožtuvo tarpą:
Tarp skirstomojo veleno ir svirties arba vožtuvo viršaus visada turi būti tam tikras laisvumas. Šis tarpas suteikia medžiagai galimybę plėstis. Žaidimas neturėtų būti per didelis; tada vožtuvas atsidaro mažiau ir trumpiau. Jei tarpas yra per didelis, skirstomasis velenas atidarys vožtuvą ilgiau, o vožtuvas užsidarys greičiau. Pjesė taip pat neturėtų būti per maža; tada vožtuvas atidaromas anksčiau ir uždaromas vėliau. Tada vožtuvas kiekvieną kartą atidaromas per ilgai. Todėl vožtuvo uždarymo laikas yra trumpesnis; yra tikimybė, kad vožtuvas negali išsklaidyti savo šilumos į cilindro galvutės vožtuvo lizdą ir dėl to perkaista. Tada vožtuvas gali degti.

Šiuo metu beveik visuose lengvuosiuose automobiliuose yra sumontuoti hidrauliniai vožtuvų keltuvai. Tačiau vis dar yra gamintojų, kuriančių variklius, kuriems reikia reguliuoti vožtuvų tarpą. Dešimtojo dešimtmečio automobiliuose hidraulinių vožtuvų sriegių naudojimas nebuvo visiškai savaime suprantamas. Taigi vis dar važinėja daug transporto priemonių, kuriose reikia periodiškai tikrinti vožtuvų tarpą ir prireikus pakoreguoti. Gamyklos duomenyse dažnai nurodoma rida, kuriai tai turėtų būti padaryta (dažnai kiekviena pagrindinė techninės priežiūros paslauga). Yra dvi skirtingos vožtuvo tarpo reguliavimo konstrukcijos; naudojant tarpiklius ir reguliuojant ekscentrinius varžtus. Jie abu aprašyti toliau.
Kai reguliuojami vožtuvai, neturėtumėte tiesiog pradėti nuo bet kurio taško. Atsargiai reikia atkreipti dėmesį į tašką, kai vožtuvai nustatomi „būkstant“. Bumbėjimas reiškia, kad skirstomasis velenas ką tik uždarė išmetimo vožtuvus ir ruošiasi atidaryti įsiurbimo vožtuvus. Kai 1 cilindras sukasi, tai reiškia, kad jis yra įsiurbimo eigos pradžioje. Tada 1 cilindro stūmoklis yra viršuje. 1 ir 4 cilindrai visada yra tame pačiame aukštyje (kaip ir 2 ir 3 yra tame pačiame aukštyje, žr. paveikslėlį žemiau). Kadangi šaudymo tvarka yra 1-3-4-2 (prisiminkite darbo schemą), tai reiškia, kad 4 cilindras yra galios takto pradžioje. Po 4 cilindro eilė ateina 2 cilindrui ir 3 cilindrui.

Žemiau esančiame paveikslėlyje parodytas BPD 1 cilindro stūmoklis. Auselės nukreiptos žemyn; įsiurbimo vožtuvai ką tik užsidarė, o išmetimo vožtuvai tuoj atsidarys. Tuo metu galima reguliuoti 4 cilindro vožtuvus; kumšteliai ten nukreipti į viršų.

Vožtuvo tarpas matuojamas vadinamuoju "jutimo matuoklis“. Jutiklio matuoklyje yra įvairių dydžių metalinės juostos, kurių kiekviena yra 0,05 mm storesnė už kitą. Pastumdami keletą juostelių tarp skirstomojo veleno ir vožtuvo, galite patikrinti, kiek yra laisvumo. Aptariama juostelė neturi būti per lengvai perstumta; tada vožtuvo tarpas yra didesnis už juostos vertę. Jei juostelė netelpa arba yra labai sunki ir įstrigo, vadinasi, juostelė per stora. Perstumiant juostelę tarp jų gali būti jaučiamas pasipriešinimas.

Vožtuvo tarpo reguliavimas naudojant tarpiklius:
Šiuo atveju vožtuvo tarpą lemia tarpiklio storis, dar vadinamas „tarpine“. Žemiau esančiame paveikslėlyje tarpiklis pažymėtas raudonai. Pakeitus tarpiklį storesne, vožtuvo tarpas sumažės. Tada tarp skirstomojo veleno ir tarpiklio lieka mažiau vietos. Žemiau paveikslėlyje paaiškinta, kaip reikia reguliuoti vožtuvo tarpą. Norint sureguliuoti vožtuvus, atitinkamo vožtuvo kumštelis turi būti nukreiptas į viršų, kaip parodyta paveikslėlyje žemiau. Kai kumštelis sukasi, atliekami neteisingi matavimai. Reguliuojant keturių cilindrų variklio vožtuvus, reikia atlikti šiuos veiksmus:

1 cilindro perjungimas = sureguliuokite 4 cilindro vožtuvus.
2 cilindro perjungimas = sureguliuokite 3 cilindro vožtuvus.
3 cilindro perjungimas = sureguliuokite 2 cilindro vožtuvus.
4 cilindro perjungimas = sureguliuokite 1 cilindro vožtuvus.

Pavyzdžiui, gamyklinė aukščiau nurodyto vožtuvo tarpo vertė gali būti 0,35 mm. Todėl, kai kumštelis nukreiptas į viršų, tarp tarpiklio ir skirstomojo veleno turi būti 0,35 mm tarpas. Atstumą tarp dviejų dalių galima išmatuoti jutikliu. Jei 0,35 mm juostelė prasiskverbia labai lengvai, nejaučiant pasipriešinimo, tai reiškia, kad atstumas tarp vožtuvo ir skirstomojo veleno yra didesnis nei 0,35 mm. Tokiu atveju vožtuvo tarpas yra per didelis. Jei 0,45 mm jutiklio juosta beveik netelpa tarp jų, nes norint ją įstumti reikia įdėti daug jėgos, ši juosta yra per stora. Tada tikrasis laisvumas yra nuo 0,35 iki 0,45 mm. Kad būtų saugu, tarp jų galima įstumti 0,40 mm juostelę. Jei jis įsijungia, bet gali būti judinamas pirmyn ir atgal (gali būti jaučiamas pasipriešinimas), tuomet galite būti tikri; vožtuvo tarpas yra 0,40 mm vietoj nustatyto 0,35 mm.

Kadangi vožtuvo tarpas yra per didelis, reikia sumontuoti storesnį tarpiklį. Dydžiai dažnai nurodomi ant tarpiklių. Tokiu atveju perskaitykite per plono tarpiklio vertę. Tai yra, pavyzdžiui, 2,75 mm.
Vožtuvo tarpas per didelis; tarpiklis turi būti 0,05 mm storesnis nei sumontuotas, ty 2,75 mm. Kai sumontuotas (2,75 + 0,05) = 2,80 mm tarpiklis, vožtuvo tarpas yra tinkamas. Tokiu atveju sumontuokite 2,80 mm tarpiklį, pasukite alkūninį veleną dviem apsisukimais, kad vėl siūbuotų tinkami vožtuvai, ir dar kartą patikrinkite vožtuvo tarpą.

Dažnai yra specialių išmontavimo įrankių, kad būtų galima lengvai pakeisti tarpiklius. To pavyzdys matomas paveikslėlyje.

Vožtuvo tarpo reguliavimas naudojant reguliuojamus ekscentrikus:
Dažnai naudojama sistema yra reguliuojamas ekscentrikas. Reguliavimo varžtą galima pasukti tik tada, kai fiksavimo veržlė atsukama ketvirtadaliu apsisukimo. Pasukus reguliavimo varžtą, tarpas tarp vožtuvo koto ir svirties iš karto padidės arba sumažės. Tada priveržus fiksavimo veržlę, reguliavimo varžtas vėl užsifiksuoja.

Čia taip pat, žinoma, pirmiausia reikia nustatyti tinkamo cilindro vožtuvus, kad jie persijungtų! Apčiuopiant tarp vožtuvo koto ir svirties tinkamo storio (t. y. tos pačios vertės kaip gamyklinė vertė) matuoklį galima nustatyti, ar vožtuvo tarpas yra per didelis, per mažas ar teisingas. Sukant reguliavimo varžtą ir nuolat judinant tarp jo matuoklį, galima rasti teisingą reguliavimo varžto padėtį ten, kur yra teisingas vožtuvo tarpas. Tada priveržkite fiksavimo veržlę ir patikrinkite, ar tarpas išlieka toks pat. Yra didelė tikimybė, kad reguliavimo varžtas šiek tiek pasisuks priveržiant fiksavimo veržlę, nebent bus naudojamas specialus gamintojo nurodytas įrankis.

Kelių vožtuvų technologija:
Kiekvienas keturtaktis variklis turi bent 1 įsiurbimo ir 1 išmetimo vožtuvą. Galingesni ir ekonomiškesni varikliai dažnai turi 2 įsiurbimo ir 2 išmetimo vožtuvus. Kai kurie tipai turi 2 įleidimo ir 1 išmetimo vožtuvus arba 3 įleidimo vožtuvus ir 1 išmetimo vožtuvą.
Yra du pagrindiniai kelių vožtuvų naudojimo pranašumai, būtent:

Vožtuvai bus šiek tiek mažesnio skersmens, todėl vieno vožtuvo masė (mažesnis svoris) bus mažesnė. Didžiausias to privalumas – vožtuvai neplūduriuoja esant dideliam variklio sūkių dažniui. Plūduriuojantys vožtuvai reiškia, kad varikliui dirbant dideliu greičiu (pvz., 5000 aps./min.), vožtuvai atsidaro ir užsidaro taip greitai, kad vožtuvo spyruoklės nebespėja spausti uždaryto vožtuvo. Todėl vožtuvas neužsidaro iki galo ant vožtuvo lizdo. Dėl to stūmoklis gali atsitrenkti į vožtuvą arba vožtuvas perkais, nes jis nebegali perduoti šilumos į vožtuvo lizdą. Dėl kelių vožtuvų vožtuvai tampa lengvesni ir suteikia vožtuvo spyruoklėms pakankamai laiko vožtuvui uždaryti.
Mažesnė vožtuvo masė leidžia vožtuvams užsidaryti greičiau. Tai leidžia taikyti kintamą vožtuvo laiką, kai paskirstymo veleno padėtis keičiama esant tam tikram variklio sūkių dažniui arba apkrovai.

Kintamasis vožtuvo laikas ir vožtuvo pakėlimas:
Šiuolaikiniai varikliai dažnai naudoja kintamą vožtuvų laiką. Kai kurie variklių gamintojai taip pat naudoja kintamą vožtuvų pakėlimą (įskaitant BMW). Šie skyriai aprašomi atskirai puslapiuose: