Supape

Subiecte:

General
Material
Supape umplute cu sodiu
Ghidajele supapelor
Diferite tipuri de control al supapelor
Mecanism de supapă cu control indirect al supapei
Mecanism de supapă cu control direct al supapei
Reglați jocul supapelor
Tehnologie cu mai multe supape
Timpul variabil al supapelor și ridicarea supapei

General:
Există supape în fiecare motor cu ardere. Există întotdeauna cel puțin o supapă de intrare și o supapă de evacuare. Aceste supape sunt antrenate de unul sau mai mulți arbori cu came prin distribuție și asigură că aerul proaspăt poate curge în spațiul de ardere, aerul este apoi prins în timpul compresiei și apoi poate părăsi spațiul de ardere. Debitul gazelor de admisie și evacuare trebuie să aibă loc cu o rezistență cât mai mică.
Materialele sunt modelate cât mai bine în acest scop.
Supapele sunt montate în chiulasa. Supapa de admisie este adesea mai mare decât supapa de evacuare, deoarece în cilindru trebuie să intre cât mai mult amestec posibil. Supapa de evacuare ar trebui să fie mai mică, deoarece gazele de evacuare arse părăsesc cilindrul după cursa de evacuare, când pistonul împinge gazele din cilindru.

Ca exemplu, vom lua procesul în patru timpi al unui motor pe benzină. În timpul cursei de admisie a motorului, supapa de admisie se deschide și, în cazul unui motor pe benzină cu injectare indirectă, este aspirat un amestec aer-combustibil, iar în cazul unui motor pe benzină cu injecție directă este aspirat doar aer proaspăt. . Aerul este aspirat deoarece pistonul se mișcă în jos. Aerul care curge ocupă spațiul care devine disponibil. Când pistonul se mișcă din nou în sus, supapa de admisie se va închide. Amestecul de combustibil și aer acum nu are unde să meargă și este comprimat. Aceasta se numește cursa de compresie. De aceea este important ca supapele să se închidă corect. Amestecul se aprinde atunci când bujia produce o scânteie. Prin urmare, pistonul este împins în jos cu o forță considerabilă. Aceasta se numește cursa de putere.
În timpul cursei de evacuare, supapa de evacuare se deschide și pistonul se mișcă în sus. Gazele arse părăsesc acum cilindrul și merg la evacuare. Când pistonul este sus, supapa de evacuare se închide și supapa de admisie se deschide. Pistonul se mișcă din nou în jos și urmează cursa de admisie. În realitate, supapa de admisie se deschide puțin mai devreme, astfel încât supapele de intrare și de evacuare sunt deschise în același timp pentru o perioadă scurtă de timp. Aceasta se numește „suprapunere supapelor”. Viteza gazelor arse care părăsesc cilindrul prin supapa de evacuare creează o presiune negativă, ceea ce face ca aerul de admisie să fie extra atras. În acest fel, în cilindru poate curge mai mult aer decât dacă numai supapa de admisie s-ar deschide și pistonul s-ar deplasa în jos. Nivelul de umplere este astfel îmbunătățit.

Pentru o explicație mai detaliată a procesului în patru timpi, consultați pagina „Funcționarea motorului pe benzină".

Material:
Supapele sunt puternic încărcate. In special supapele de evacuare, pentru ca devin extrem de fierbinti si nu pot fi racite foarte bine. Supapele de admisie sunt parțial răcite de aerul rece aspirat care pătrunde în cilindru. Gazele de evacuare arse trec pe lângă supapele de evacuare la o temperatură de până la 900 de grade Celsius. De aceea, supapele de evacuare sunt, de asemenea, realizate dintr-un material diferit de supapele de admisie. Supapele de admisie sunt adesea realizate din oțel cromonnichel. Supapele de evacuare sunt adesea realizate din oțel crom-siliciu. Pentru a limita uzura din cauza condițiilor de temperatură ridicată, marginile exterioare ale discului supapei (suprafața de etanșare) și tijele supapei sunt blindate cu un strat de aliaj de carbură (stellit). Supapele disipă cea mai mare parte a căldurii prin discul supapei și tija supapei. Supapele umplute cu sodiu au o disipare și mai bună a căldurii.

Supape umplute cu sodiu:
Supapele de evacuare sunt goale în interior. Spațiul gol este umplut cu sodiu în proporție de aproximativ 60%. Sodiul este un metal care devine lichid la o temperatură ridicată (de la aproximativ 100 de grade Celsius). Când motorul funcționează, supapa urcă și coboară adesea. Sodiul din supapă este aruncat în mod constant înainte și înapoi și astfel transportă căldura. Sodiul absoarbe căldura de pe discul supapei și o eliberează în tija supapei. Cu supapele umplute cu sodiu puteți obține o scădere a temperaturii de la 80 până la 100 de grade în comparație cu supapele care nu sunt umplute cu sodiu.
Supapele de admisie nu au nevoie de acest lucru, deoarece sunt deja răcite de aerul care intră.

În figură, suprafața gri reprezintă materialul, iar partea roșie reprezintă cavitatea umplută cu sodiu.

Ghidajele supapelor:
Supapele se deplasează în sus și în jos în chiulasă. Trebuie să existe o etanșare bună între supapă și chiulasă, astfel încât uleiul să nu poată curge din chiulasă, de-a lungul tijei supapei către un pasaj de admisie sau evacuare. Există întotdeauna o peliculă mică de ulei între supapă și ghidajul supapei pentru lubrifiere. Ghidajul supapei este prezentat în portocaliu în figură.

Dacă din evacuare iese fum albastru, acesta ar putea fi rezultatul ghidajelor supapelor defecte. Este posibil ca ghidajele supapelor să fi devenit mai largi (vezi imaginea de mai jos), astfel încât supapa să aibă chiar joc în chiulasa. În această situație, uleiul se poate scurge pe lângă supapă în pasajul de admisie sau evacuare. În partea superioară a ghidajului supapei există presiunea aerului exterior, sau uneori chiar suprapresiune din cauza presiunii mai mari în carter. În partea de jos a ghidajului supapei, gazele curg către galeria de evacuare, ceea ce asigură un efect de vid. Acest lucru mărește scurgerea, deoarece uleiul este, parcă, aspirat de-a lungul tijei supapei. Când uleiul intră în galeria de evacuare, acesta nu este ars. Uleiul este încălzit, făcându-l să se evapore parțial. Acest lucru poate duce la ieșirea de fum albastru din evacuare.

Ghidajele supapelor pot fi adesea înlocuite separat. Pentru a face acest lucru, chiulasa trebuie demontată și supapa scoasă din chiulasă. Ghidajele supapelor pot fi apoi înlocuite. Ghidajele supapelor nu pot fi înlocuite separat pe toate chiulasele. Companiile de remanufactură au adesea o soluție pentru aceasta. Întrebați despre opțiunile de înlocuire a ghidajelor supapelor la o companie de revizie bine considerată.

Diferite tipuri de control al supapelor:
Supapele pot fi acționate în diferite moduri. Imaginea de mai jos prezintă cinci versiuni diferite. Aceste versiuni diferite și metodele de ajustare sunt discutate în continuare pe această pagină.

A: Comandă indirectă a supapelor cu culbutori.
B: Comandă directă a supapelor cu balansoare de tragere cu role.
C: Control direct al supapelor cu dispozitive de reglare a supapelor hidraulice.
D: Comandă directă a supapelor cu culbutori și supape multiple pe cilindru.
E: Control direct al supapelor cu ridicători hidraulici de supape și supape multiple pe cilindru.

Pentru motoarele fără supape hidraulice (A, B și D), este necesar să se verifice periodic jocul supapelor. Mai multe despre acest lucru în capitolul „Reglarea jocului supapelor” de pe această pagină. La motoarele cu ridicători hidraulici de supape, reglarea jocului supapelor nu este nici necesară, nici posibilă; berbecii hidraulici se umplu cu ulei care elimina jocul in exces.

Mecanismul supapei cu control indirect al supapei:
În trecut, motoarele erau echipate cu o bază arbore cu came. În zilele noastre, motoarele autoturismelor sunt echipate doar cu un arbore cu came în cap. Construcția cu arborele cu came dedesubt dispare. Dezavantajul acestei construcții este că aceste motoare nu pot suporta turații mari deoarece există multă masă între arborele cu came și supapă. La viteze mari, va apărea prea mult joc și supapa nu se va mai deschide și nu se va mai închide la momentele corecte.
Arborele cotit actioneaza prin intermediul un mic lanț de distribuție sau curea la arborele cu came dedesubt (vezi imaginea de mai jos). Arborele cu came împinge tachetul supapei și tija de împingere drept în sus. Partea dreaptă a culbutorului este împinsă în sus. Culbutorul „se răsturnează” în jurul axei culbutorului, împingând partea stângă în jos. Acest lucru forțează supapa în jos împotriva forței arcului supapei. Când arborele cu came este rotit în continuare, arcul supapei apasă pe supapa închisă și culbutorul revine în poziția sa de pornire.

Mecanismul supapei cu control direct al supapei:
Arborele cu came în cap este folosit în zilele noastre doar la mașinile de pasageri. Arborele cu came este apoi plasat în chiulasa. Avantajul motoarelor cu un arbore cu came deasupra capului este că pot face față la turații mai mari decât cu un arbore cu came subiacent.

În imaginea din stânga de mai sus puteți vedea că supapa este închisă deoarece arcul supapei apasă pe supapa închisă și arborele cu came se rotește în sensul acelor de ceasornic. În imaginea din dreapta, arborele cu came este răsucit, determinând ca camera să împingă supapa în jos. Arcul este acum comprimat, împingând supapa în jos. Când arborele cu came a fost rotit în continuare, arcul supapei va împinge supapa din nou în sus. Arcul supapei exercită o contrapresiune de aproximativ 20 kg.

Imaginea prezintă o reprezentare schematică a unei supape cu un arc de supapă. Aici puteți vedea clar pe ce parte se sprijină supapa pe suprafața de închidere a supapei a scaunului supapei. În partea de sus se află scaunul arcului (partea în care came arborelui cu came împinge supapa în jos) cu cheia supapei și arcul supapei dedesubt. Cheia supapei servește ca suport pentru supapă. Pentru a scoate supapa de la chiulasa, cheile supapei trebuie scoase. La demontare, scaunul arcului trebuie împins în jos împotriva forței arcului supapei (sunt disponibile instrumente speciale pentru aceasta). Supapa va fi apoi liberă să se miște. Prin scoaterea celor două chei de supapă cu un magnet între scaunul arcului și tija supapei, supapa poate fi scoasă de la chiulasa de jos.
În timpul instalării, trebuie avut grijă să vă asigurați că supapa corectă este reinstalată în locația corectă. Acestea nu pot fi schimbate. Când se instalează o supapă nouă, aceasta va trebui șlefuită cu pastă specială de șlefuit. După șlefuire, supapa se va etanșa bine. Noua supapă poate fi apoi glisată prin ghidajul tijei supapei și cheile supapei pot fi puse la loc. Arcul supapei poate fi apoi relaxat din nou.

Reglați jocul supapelor:
Trebuie să existe întotdeauna un anumit joc între arborele cu came și culbutorul sau partea superioară a supapei. Acest clearance oferă materialului posibilitatea de a se extinde. Jocul nu ar trebui să fie prea grozav; supapa se deschide apoi mai puțin și pentru un timp mai scurt. Dacă jocul este prea mare, va dura mai mult până când arborele cu came să împingă supapa spre deschidere și supapa se va închide mai devreme. Nici jocul nu trebuie să fie prea mic; supapa este apoi deschisă mai devreme și închisă mai târziu. Supapa este apoi deschisă prea mult de fiecare dată. Timpul în care supapa este închisă este deci mai scurt; există șansa ca supapa să nu-și poată disipa căldura către locașul supapei al chiulasei și, prin urmare, să se supraîncălzească. Supapa poate arde apoi.

În prezent, aproape toate mașinile de pasageri sunt echipate cu ridicători hidraulici de supape. Cu toate acestea, există încă producători care dezvoltă motoare care necesită reglarea jocului supapelor. La mașinile din anii 90, utilizarea tacheților hidraulici cu supape nu era deloc evidentă. Deci, există încă o mulțime de vehicule care circulă în jurul valorii de care jocul supapelor trebuie verificat periodic și ajustat dacă este necesar. Datele din fabrică listează adesea kilometrajul la care ar trebui să se facă acest lucru (de multe ori fiecare serviciu major de întreținere). Există două construcții diferite pentru reglarea jocului supapelor; prin intermediul unor lame și prin reglarea șuruburilor excentrice. Acestea sunt ambele descrise mai jos.
Când supapele sunt reglate, nu ar trebui să începeți în orice moment. Trebuie acordată o atenție deosebită punctului în care supapele sunt setate la „turburare”. Tulburarea înseamnă că arborele cu came tocmai a închis supapele de evacuare și este pe cale să deschidă supapele de admisie. Când cilindrul 1 se rotește, înseamnă că este la începutul cursei de admisie. Pistonul cilindrului 1 este apoi în vârf. Cilindrul 1 și 4 sunt întotdeauna la aceeași înălțime în ceea ce privește înălțimea (la fel cum 2 și 3 sunt la aceeași înălțime, vezi imaginea de mai jos). Deoarece ordinea de ardere este 1-3-4-2 (rețineți diagrama de lucru), înseamnă că cilindrul 4 este la începutul cursei de putere. După cilindrul 4, este rândul cilindrului 2 și apoi cilindrului 3.

Imaginea de mai jos arată pistonul cilindrului 1 din BPD. Urechile sunt îndreptate în jos; supapele de admisie tocmai s-au inchis si supapele de evacuare sunt pe cale sa se deschida. În acel moment supapele cilindrului 4 pot fi reglate; camele de acolo sunt îndreptate în sus.

Jocul supapelor este măsurat cu așa-numitul „ecartament„. Ecartamentul conține benzi metalice de diferite dimensiuni, fiecare cu o valoare cu 0,05 mm mai groasă decât cealaltă. Glisând un număr de benzi între arborele cu came și supapă, puteți verifica cât de mult joc există. Banda în cauză nu trebuie să fie împinsă prea ușor; jocul supapelor este atunci mai mare decât valoarea benzii. Dacă banda nu se potrivește sau este foarte grea și se blochează, atunci banda este prea groasă. Rezistența poate fi simțită atunci când banda este mutată între ele.

Reglarea jocului supapelor folosind lamele:
Grosimea lamei, numită și „shim”, determină jocul supapelor în acest caz. În imaginea de mai jos, lama este indicată cu roșu. Prin înlocuirea lamei cu una mai groasă, jocul supapelor va scădea. Există atunci mai puțin spațiu între arborele cu came și lame. Sub imagine este explicat cum trebuie reglat jocul supapelor. Pentru reglarea supapelor, camea supapei în cauză trebuie să fie îndreptată în sus, așa cum se arată în figura de mai jos. Când camera este răsucită, sunt luate măsurători incorecte. La reglarea supapelor unui motor cu patru cilindri, trebuie luate următoarele acțiuni:

Comutați cilindrul 1 = Reglați supapele cilindrului 4.
Comutați cilindrul 2 = Reglați supapele cilindrului 3.
Comutați cilindrul 3 = Reglați supapele cilindrului 2.
Comutați cilindrul 4 = Reglați supapele cilindrului 1.

De exemplu, valoarea din fabrică a jocului supapei de mai sus poate fi de 0,35 mm. Prin urmare, trebuie să existe un spațiu de 0,35 mm între lame și arbore cu came atunci când cama este îndreptată în sus. Spațiul dintre cele două părți poate fi măsurat cu ecartamentul. Dacă banda de 0,35 mm trece foarte ușor fără a simți nicio rezistență, aceasta înseamnă că distanța dintre supapă și arborele cu came este mai mare de 0,35 mm. În acest caz, jocul supapelor este prea mare. Dacă o bandă de 0,45 mm se potrivește cu greu între ele, deoarece trebuie exercitată multă forță pentru a o împinge, această bandă este prea groasă. Jocul real este atunci între 0,35 și 0,45 mm. Pentru a fi în siguranță, o bandă de 0,40 mm poate fi glisată între ele. Dacă pornește, dar poate fi mișcat înainte și înapoi (se poate simți rezistență), atunci poți fi sigur; jocul supapelor este de 0,40 mm în loc de 0,35 mm prescris.

Deoarece jocul supapelor este prea mare, trebuie instalată o lamă mai groasă. Dimensiunile sunt adesea menționate pe lame. În acest caz, citiți valoarea lamei care este prea subțire. Adică, de exemplu, 2,75 mm.
Jocul supapelor este prea mare; lama trebuie sa fie cu 0,05mm mai groasa decat cea montata si anume 2,75mm. Când este instalată o lamă de (2,75 + 0,05) = 2,80 mm, jocul supapei este corect. În acest caz, instalați lama de 2,80 mm, rotiți arborele cotit cu două rotații, astfel încât supapele corecte să se balanseze din nou și verificați din nou jocul supapelor.

Există adesea instrumente speciale de dezasamblare pentru a înlocui cu ușurință lamele. Un exemplu în acest sens poate fi văzut în imagine.

Reglarea jocului supapelor folosind excentrice reglabile:
Un sistem folosit frecvent este excentricul reglabil. Șurubul de reglare poate fi rotit numai după ce piulița de blocare a fost slăbită cu un sfert de tură. Atunci când șurubul de reglare este rotit, spațiul dintre tija supapei și culbutorul va crește sau scade imediat. Prin strângerea contrapiuliței, șurubul de reglare este blocat din nou.

Și aici, supapele cilindrului corect trebuie bineînțeles mai întâi să fie setate să comute! Prin simțirea între tija supapei și culbutorul cu un calibrator de grosime corectă (adică aceeași valoare ca valoarea din fabrică), se poate determina dacă jocul supapei este prea mare, prea mic sau corect. Prin rotirea șurubului de reglare și deplasarea constantă a ecartamentului între acesta, se poate găsi poziția corectă a șurubului de reglare acolo unde jocul supapei este corect. Apoi strângeți piulița de blocare și apoi verificați dacă jocul este în continuare același. Există șanse mari ca șurubul de reglare să fie ușor rotit la strângerea contrapiuliței, cu excepția cazului în care se folosește o unealtă specială specificată de producător.

Tehnologie cu mai multe supape:
Fiecare motor în patru timpi are cel puțin 1 supapă de admisie și 1 supapă de evacuare. Motoarele mai puternice și mai economice au adesea 2 supape de admisie și 2 supape de evacuare. Unele tipuri au 2 supape de admisie și 1 supapă de evacuare sau 3 supape de admisie și 1 supapă de evacuare.
Există două avantaje principale ale utilizării mai multor supape, și anume:

Supapele vor avea un diametru ceva mai mic, ceea ce duce la o masă mai mică (greutate mai mică) per supapă. Cel mai mare avantaj al acestui lucru este că supapele nu plutesc la turații mari ale motorului. Supapele plutitoare înseamnă că atunci când motorul funcționează la o turație mare (de exemplu, 5000 rpm) supapele se deschid și se închid atât de repede încât arcurile supapei nu mai au timp să apese supapa închisă. Prin urmare, supapa nu se închide complet pe scaunul supapei. Acest lucru poate duce la lovirea pistonului de supapă sau la supraîncălzirea supapei, deoarece nu mai poate transfera căldură la scaunul supapei. Supapele multiple fac supapele mai ușoare și oferă arcurilor supapei suficient timp pentru a închide supapa.
Masa mai mică per supapă permite supapelor să se închidă mai rapid. Acest lucru face posibilă aplicarea unei sincronizari variabile a supapelor, prin care poziția arborelui cu came este schimbată la o anumită turație sau sarcină a motorului.

Distribuție variabilă a supapelor și ridicare a supapei:
Motoarele moderne folosesc adesea sincronizarea variabilă a supapelor. Unii producători de motoare folosesc și ridicarea variabilă a supapelor (inclusiv BMW). Aceste capitole sunt descrise separat pe paginile: