Ventilový mechanizmus motora, jeho zariadenie a princíp činnosti

Ventilový mechanizmus je pohon s priamym rozvodom, ktorý zabezpečuje včasné privádzanie zmesi vzduch-palivo do valcov motora a následné uvoľnenie výfukových plynov. Kľúčovými prvkami systému sú ventily, ktoré okrem iného musia zabezpečiť tesnosť spaľovacej komory. Sú pod veľkým zaťažením, takže ich práca podlieha špeciálnym požiadavkám.

Hlavné prvky ventilového mechanizmu

Aby motor správne fungoval, potrebuje aspoň dva ventily na valec, sací a výfukový. Samotný ventil pozostáva z drieku a hlavy vo forme dosky. Sedlo je miesto, kde sa hlava ventilu stretáva s hlavou valca. Nasávacie ventily majú väčší priemer hlavy ako výfukové ventily. To zaisťuje lepšie naplnenie spaľovacej komory zmesou vzduchu a paliva.

Hlavné prvky mechanizmu:

• sacie a výfukové ventily - určené na vstup do zmesi vzduch-palivo a výfukových plynov zo spaľovacej komory;
• vodiace puzdrá - zabezpečujú presný smer pohybu ventilov;
• pružina - vráti ventil do pôvodnej polohy;
• sedlo ventilu - miesto kontaktu dosky s hlavou valca;
• sušienky - slúžia ako podpera pre pružinu a fixujú celú štruktúru);
• tesnenia drieku ventilov alebo krúžky na odstrekovanie oleja - zabraňujú vniknutiu oleja do valca;
• tlačník - prenáša tlak z vačky vačkového hriadeľa.

Vačky na vačkovom hriadeli tlačia na ventily, ktoré sa odpružením vrátia do pôvodnej polohy. Pružina je pripevnená k tyči pomocou krekrov a pružinovej dosky. Na tlmenie rezonančných vibrácií možno na tyč namontovať nie jednu, ale dve pružiny s všestranným vinutím.

Vodiace puzdro je valcový kus. Znižuje trenie a zaisťuje hladký a správny chod tyče. Počas prevádzky sú tieto časti tiež vystavené namáhaniu a teplote. Preto sa na ich výrobu používajú zliatiny odolné voči opotrebovaniu a žiaruvzdorné. Puzdrá výfukových a sacích ventilov sú mierne odlišné kvôli rozdielu v zaťažení.

Ako funguje ventilový mechanizmus

Ventily sú neustále vystavené vysokým teplotám a tlakom. To si vyžaduje osobitnú pozornosť dizajnu a materiálom týchto častí. To platí najmä pre výfukovú skupinu, pretože cez ňu vychádzajú horúce plyny. Doska výfukového ventilu na benzínových motoroch môže byť zahriata až na 800˚C - 900˚C a na dieselových motoroch na 500˚C - 700˚C. Zaťaženie dosky vstupného ventilu je niekoľkonásobne menšie, ale dosahuje 300˚С, čo je tiež dosť.

Preto sa pri ich výrobe používajú žiaruvzdorné zliatiny kovov s legovacími prísadami. Okrem toho majú výfukové ventily obvykle dutý driek naplnený sodíkom. Je to potrebné pre lepšiu termoreguláciu a chladenie platničky. Sodík vo vnútri tyče sa topí, prúdi a odoberá časť tepla z platne a prenáša ho do tyče. Týmto spôsobom sa dá zabrániť prehriatiu dielu.

Počas prevádzky sa na sedle môžu vytvárať karbónové usadeniny. Aby sa tomu zabránilo, používajú sa konštrukcie na otáčanie ventilu. Sedlo je prstenec z vysokopevnostnej oceľovej zliatiny, ktorý je vtlačený priamo do hlavy valca pre tesnejší kontakt.

Okrem toho je pre správnu činnosť mechanizmu potrebné dodržať regulovanú tepelnú medzeru. Vysoké teploty spôsobujú roztiahnutie dielov, čo môže spôsobiť poruchu ventilu. Medzera medzi vačkami vačkového hriadeľa a posúvačmi sa nastavuje výberom špeciálnych kovových podložiek určitej hrúbky alebo samotných posúvačov (okuliare). Ak motor používa hydraulické zdviháky, potom sa medzera automaticky nastaví.

Veľmi veľká vôľa bráni úplnému otvoreniu ventilu, a preto sa valce plnia čerstvou zmesou menej efektívne. Malá medzera (alebo jej nedostatok) neumožní úplné zatvorenie ventilov, čo povedie k vyhoreniu ventilov a zníženiu kompresie motora.

Klasifikácia podľa počtu ventilov

Klasická verzia štvortaktného motora vyžaduje na prevádzku len dva ventily na valec. No moderné motory čelia čoraz väčším nárokom na výkon, spotrebu paliva a ohľaduplnosť k životnému prostrediu, takže to im už nestačí. Pretože čím viac ventilov, tým efektívnejšie bude naplnenie valca novou náplňou. V rôznych časoch boli na motoroch testované nasledujúce schémy:

• trojventil (vstup - 2, výstup - 1);
• štvorventil (vstup - 2, výfuk - 2);
• päťventilový (vstup - 3, výfuk - 2).

Lepšie plnenie a čistenie valcov je dosiahnuté väčším počtom ventilov na valec. To však komplikuje konštrukciu motora.

Dnes sú najobľúbenejšie motory so 4 ventilmi na valec. Prvý z týchto motorov sa objavil v roku 1912 na Peugeote Gran Prix. V tom čase sa toto riešenie veľmi nepoužívalo, ale od roku 1970 sa začali aktívne vyrábať sériovo vyrábané autá s takým počtom ventilov.

Dizajn pohonu

Vačkový hriadeľ a rozvodový pohon sú zodpovedné za správnu a včasnú činnosť ventilového mechanizmu. Konštrukcia a počet vačkových hriadeľov pre každý typ motora sa vyberajú individuálne. Časť je hriadeľ, na ktorom sú umiestnené vačky určitého tvaru. Keď sa otáčajú, vyvíjajú tlak na tlačné tyče, hydraulické zdviháky alebo vahadlá a otvárajú ventily. Typ okruhu závisí od konkrétneho motora.

Vačkový hriadeľ je umiestnený priamo v hlave valcov. Pohon k nemu pochádza od kľukového hriadeľa. Môže to byť reťaz, remeň alebo ozubené koleso. Najspoľahlivejšia je reťaz, ale vyžaduje pomocné zariadenia. Napríklad tlmič vibrácií reťaze (tlmič) a napínač. Rýchlosť otáčania vačkového hriadeľa je polovičná oproti rýchlosti otáčania kľukového hriadeľa. To zabezpečuje ich koordinovanú prácu.

Počet vačkových hriadeľov závisí od počtu ventilov. Existujú dve hlavné schémy:

• SOHC - s jedným hriadeľom;
• DOHC - dva hriadele.

Na jeden vačkový hriadeľ stačia len dva ventily. Otáča sa a striedavo otvára sacie a výfukové ventily. Najbežnejšie štvorventilové motory majú dva vačkové hriadele. Jeden zaručuje činnosť sacích ventilov a druhý zaručuje výfukové ventily. Motory typu V sú vybavené štyrmi vačkovými hriadeľmi. Dve na každej strane.

Vačky vačkového hriadeľa netlačia priamo na driek ventilu. Existuje niekoľko typov „sprostredkovateľov“:

• valčekové páky (vahadlo);
• mechanické posúvače (okuliare);
• hydraulické posúvače.

Uprednostňovaným usporiadaním sú valčekové páky. Takzvané vahadlá sa otáčajú na zásuvných nápravách a vyvíjajú tlak na hydraulický posúvač. Na zníženie trenia je na páke umiestnený valček, ktorý má priamy kontakt s vačkou.

V inej schéme sa používajú hydraulické posúvače (kompenzátory medzier), ktoré sú umiestnené priamo na tyči. Hydraulické kompenzátory automaticky upravujú tepelnú medzeru a poskytujú plynulejší a tichší chod mechanizmu. Táto malá časť pozostáva z valca s piestom a pružinou, olejových kanálov a spätného ventilu. Hydraulický posúvač je poháňaný olejom dodávaným z mazacieho systému motora.

Mechanické posúvače (sklá) sú uzavreté puzdrá na jednej strane. Sú inštalované v kryte hlavy valcov a priamo prenášajú silu na driek ventilu. Jeho hlavnou nevýhodou je potreba pravidelne upravovať medzery a klepanie pri práci so studeným motorom.

Hluk počas prevádzky

Hlavnou poruchou ventilu je klepanie na studený alebo horúci motor. Klepanie na studený motor zmizne po zvýšení teploty. Keď sa zahrejú a roztiahnu, tepelná medzera sa uzavrie. Okrem toho môže byť príčinou viskozita oleja, ktorý nevteká v správnom objeme do hydraulických zdvihákov. Príčinou charakteristického čapovania môže byť aj znečistenie olejových kanálov kompenzátora.

Ventily môžu klopať na horúci motor v dôsledku nízkeho tlaku oleja v mazacom systéme, znečisteného olejového filtra alebo nesprávnej tepelnej vôle. Je tiež potrebné vziať do úvahy prirodzené opotrebovanie dielov. Poruchy môžu byť v samotnom ventilovom mechanizme (opotrebenie pružiny, vodiaceho puzdra, hydraulických zdvihákov atď.).

Nastavenie vôle

Úpravy sa vykonávajú iba na studenom motore. Aktuálna tepelná medzera je určená špeciálnymi plochými kovovými sondami rôznych hrúbok. Na zmenu medzery na vahadlách slúži špeciálna nastavovacia skrutka, ktorá sa otáča. V systémoch s posúvačom alebo podložkami sa nastavenie vykonáva výberom dielov požadovanej hrúbky.

Zvážte postup krok za krokom na nastavenie ventilov pre motory s posúvačmi (pohármi) alebo podložkami:

1. Odstráňte kryt ventilu motora.
2. Otočte kľukový hriadeľ tak, aby bol piest prvého valca v hornej úvrati. Ak je to ťažké urobiť podľa značiek, môžete odskrutkovať zapaľovaciu sviečku a vložiť skrutkovač do studne. Jeho maximálny pohyb nahor bude mŕtvy.
3. Pomocou sady spáromerov zmerajte vôľu ventilov pod vačkami, ktoré netlačia na zdvihátka. Sonda by mala mať tesnú, ale nie príliš voľnú vôľu. Zaznamenajte si číslo ventilu a hodnotu vôle.
4. Otočte kľukovým hriadeľom o jednu otáčku (360°), aby sa piest 4. valca dostal do TDC. Zmerajte vôľu pod zvyškom ventilov. Zapíšte si údaje.
5. Skontrolujte, ktoré ventily sú mimo tolerancie. Ak nejaké existujú, vyberte posúvače požadovanej hrúbky, odstráňte vačkové hriadele a nainštalujte nové sklá. Týmto je postup dokončený.

Odporúča sa skontrolovať medzery každých 50-80 tisíc kilometrov. Štandardné hodnoty vôle nájdete v návode na opravu vozidla.

Upozorňujeme, že vôle sacích a výfukových ventilov sa môžu niekedy líšiť.

Správne nastavený a vyladený mechanizmus distribúcie plynu zabezpečí hladký a rovnomerný chod spaľovacieho motora. To bude mať pozitívny vplyv aj na zdroje motora a pohodlie vodiča.