Motorventil: Hvad er dens funktion?
Forbrændingsmotorventilen er en vigtig del af ventiltoget i en frem- og tilbagegående forbrændingsmotor.
I denne artikel vil vi kort se på funktionen af ventilen til en forbrændingsmotor, og hvad der stresser den.
Indholdsfortegnelse
Hvordan fungerer en motorventil?
Knastakslen styrer ventilerne. Hvis knastakslen roterer, begynder kammen at løbe mod ventilløfteren, hvorved ventilfjederen presses, og takket være dette begynder ventilen at åbne. Ventilen er dog lukket, hvis knasten ikke rører ventilløfteren.
Knastaksel: Hvordan virker det, og hvad vidste du ikke om det?
Ventilhovedet sidder således på ventilsædet og lukker dermed forbrændingskammeret. Når ventilen åbner, strækker dens hoved sig igen ind i forbrændingskammeret. Der er mindst to ventiler for hver cylinder i en stempelforbrændingsmotor, den ene indsugnings- og den anden udstødning.
De fleste af nutidens moderne motorer har flere ventiler, oftest fire ventiler per cylinder, hvoraf to er indsugnings- og to udstødningsgasser. Nogle motorer har et ulige antal ventiler pr. cylinder. Den ene er den velkendte 1,8T 20v motor, som har tre indsugningsventiler og to udstødningsventiler.
Motorventilkonstruktion
En motorventil består af et hoved og en spindel. Ventilhovedet er den bredeste del af ventilen, der danner en plade. Ventilstammen er en indsnævret del, der ligner et søm uden hoved. Indsugningsventilernes hoved er normalt større end udstødningsventilernes, eller i tilfælde af et ulige antal ventiler er antallet af indsugningsventiler højere end antallet af udstødningsventiler.
Prioriteten er at sikre tilstrækkelig fyldning af cylinderen. Derfor er størrelsen af indsugningsventilerne maksimeret på bekostning af udstødningsventilerne. Udstødningsgastrykket i cylinderen er tilstrækkeligt på det tidspunkt, hvor udstødningsventilen åbner for at sikre korrekt cylindertømning.
Ventilspindlen skal være så kort som muligt, så ventilens vægt ikke stiger unødigt, og det er også stedet, hvorigennem varmen fra ventilen fjernes. Spindelen er et af de to steder, hvorigennem varmeafgivelsen fra ventilen sikres, og derfor kan dens diameter være op til 30 % af ventilsædets diameter.
Motorkraft og drejningsmoment: Hvilken af disse parametre er vigtigst?
Smigvinklen på forbrændingsmotorens ventillejeflade er oftest 45°. Ved denne vinkel opnås god tæthed. Nogle motorer har dog indsugningsventiler med en skråvinkel på landingsfladen på 30°. En mindre skråvinkel på ventillejefladen forbedrer fyldningen af cylinderen og dermed motorens ydeevne.
Hvad skal en motorventil tåle?
Motorventilen er ekstremt belastet, mekanisk og termisk.
- Mekanisk belastes ventilen af trykket fra røggassen i forbrændingskammeret, inertikræfter og friktion.
- Termisk belastes ventilen af den høje temperatur i forbrændingskammeret.
Den termiske belastning er ujævn, hvilket forårsager termiske spændinger. Ujævn termisk belastning påvirker nogle krav, der stilles til ventilernes design. Andre krav, der påvirker ventilernes design, skyldes forbrændingsmotorens design.
Meget høje temperaturer belaster motorventilerne, og ventilsædet eller ventilspindlen bruges til at sprede denne varme. For bedre varmeoverførsel fra ventilhovedet til spindlen er hulrummet inde i ventilen fyldt med et materiale, oftest natrium, som er flydende ved arbejdstemperatur.
Hulrummet er dog kun delvist fyldt, hvilket sikrer, at når ventilen bevæger sig, vaskes det indvendige rum og dermed en bedre overførsel af varme fra ventilhovedet til dets spindel.
Ved større ventiler kan ventilhovedet også være hult. Udstødningsventiler er termisk belastede meget mere end indsugningsventiler, så de er lavet af højere kvalitet og mere holdbare materialer.