Supapă ușoară - o prezentare generală a subiectelor ScienceDirect

Termeni asociați:

Cam-uri
Frecare
Supapă de admisie
Supapă de ieșire
Balansier
Inserarea scaunului
Supapă din oțel

Descărcați în format PDF

Despre această pagină

Efectele cinetice ale trenului supapei

Nealinierea inserției scaunului în raport cu ghidajul supapei

Deoarece supapele ușoare au o rezistență mai mică decât supapele clasice din oțel complet, nealinierea inserției scaunului față de ghidajul supapei sau orice urzeală a supapei poate duce la o uzură corespunzătoare mai rapidă sau deteriorarea ansamblului ghidaj - supapă - scaun [245] .

Nealinierea cauzată de deformarea sau modificarea formei metalului din bloc va crea frecare între tija supapei și ghidajul supapei [246]. Aceasta va purta ghidajul și tija supapei într-un punct care va reduce eficacitatea supapei.

O supapă nealiniată sau o inserție distorsionată a scaunului datorită șuruburilor de cap strânse neuniform afectează funcționarea unui motor din cauza schimbărilor de sincronizare, a întreruperii fluxurilor de gaz, a distribuției inegale a temperaturii pe fețele scaunului și chiar a pre-aprinderilor.

Nealinierea supapei/scaunului afectează uzura supapei/scaunului deoarece duce la solicitări inegale de contact și etanșare slabă [247]. Concentricitatea ghidului/scaunului este, de asemenea, importantă. În mod ideal, orificiile de ghidare și suprafețele de așezare sunt prelucrate în același timp în chiulasă. Nealinierea inițială a inserției scaunului afectează transferul de căldură de la capul supapei la chiulasa [248] .

Tribologia trenului supapelor

Probleme tribologice în ghid - Supapă ușoară - Subsistemul inserării scaunului

Utilizarea supapelor ușoare în camele și trenurile de supape fără camă necesită soluții la trei probleme tribologice de bază:

Uzura în contact între capul supapei și inserția scaunului (Fig. 7.1, nodul I)

Figura 7.1. Schema supapei acționate fără cameră cu inserția și ghidajul scaunului.

BC1, Suprafețele transferului de căldură prin conducție între tachetă și vârful supapei, între inserția scaunului și materialul chiulasei și între ghidaj și materialul chiulasei. BC2, Suprafețele transferului de căldură convectivă între supapă, inserția scaunului și ghidajul și gazele înlocuite. BC3, Suprafețele transferului de căldură între scaunele supapei și inserția acesteia periodic prin conducție și periodic prin convecție.

Fricțiunea și uzura în contact între tija supapei și ghidajul acesteia (Fig. 7.1, nodul II)

Împerecherea butonului, barei de basculare sau a feței camului cu vârful supapei, mai ales atunci când supapa se rotește

Cauzele acestor probleme sunt următoarele:

Ungerea limitată a tijei supapei în ghidajul acesteia, în cazul acționării supapei fără camă

Viteza ridicată a supapei în timpul instalării în inserția scaunului

Incapacitatea de a asigura rotirea supapei în unele soluții pentru acționare

Problemele tribologice care apar în nodurile din afara sistemului de ghidare - supapă - scaun sunt discutate în Ref. [3], [4] și [228] [3] [4] [228] pentru trenul supapei cu came și în Ref. [380] pentru trenul de supape fără camă. Prin urmare, nu sunt discutate aici.

Supapa și scaunul supapei

6.5.1 Ceramică

Au fost testate materiale noi pentru producerea supapelor ușoare. Pentru motoarele cu supape cu diametru mare, materialele ușoare reprezintă un avantaj clar. Supape de nitrură de siliciu (Si 3N4), prezentate în Fig. 6.14, au fost cercetate pe larg. Si3N4 cântărește doar 3,2 g/cm 3. Are o rezistență la îndoire de 970 MPa la temperatura camerei și 890 MPa chiar și la 800 ° C. Prin contrast, oțelul austenitic SUH35 prezintă o rezistență la îndoire de numai 400 MPa la 800 ° C (Fig. 6.8). S-a raportat că reducerea în greutate a utilizării Si3N4 în locul unei supape din oțel rezistente la căldură este de 40%. 14

(prin amabilitatea NGK Insulators, Ltd.)

Materialele ceramice sunt fragile în condiții de tensiune, astfel încât designul și calitatea materialelor sunt foarte importante. Figura 6.15 prezintă procesul de fabricație. Pulberea de nitrură de siliciu este mai întâi turnată și apoi coaptă. Pentru a crește fiabilitatea, se acordă o atenție deosebită purității materialelor, mărimii bobului și procesului de coacere.

6.15. Procesul de producție a unei supape ceramice cu nitrură de siliciu.

Unele piese ceramice au fost deja comercializate ca piese de motor. Acestea includ izolatori pentru bujii de aprindere, fagure de miere pentru convertoarele de gaze de eșapament, rotoare turbo-încărcătoare, așchii rezistente la uzură într-un braț basculant cu supapă și precamera pentru motoarele diesel. Cu toate acestea, în ciuda eforturilor vaste de cercetare, supapele ceramice nu au fost încă comercializate.

Proiectarea și analiza componentelor mecanice

Tratamente pentru îmbunătățirea condițiilor de lubrifiere și transfer de căldură pentru componentele tijei ușoare a supapei - Pereche de frecare ghid

Îmbunătățirea condițiilor de lubrifiere și transfer de căldură în spațiul dintre tija ușoară a supapei și ghidaj poate fi realizată prin modificări structurale, așa cum se arată în Ref. [4]. Aici este menționat conceptul de utilizare a autolubrifierii tijei supapei [448]. Având în vedere anularea intenționată a utilizării uleiului din sistemul central de lubrifiere a motorului, în cazul soluției descrise anterior este posibil să se utilizeze rezervoare separate de lubrifiant. O altă idee este de a sigila suprafețele dintre tijă și ghidajul supapei printr-un inel [448]. Pentru astfel de modificări, utilizate în supapele convenționale din oțel, supapele complete trebuie să fie din aliaj TiAl sau compozite ceramice.

Proiectare și analiză avansată a trenului de valve mecanice

Rezumatul unităților cu supapă cu came

Deși sincronizarea fixă a supapelor este cel mai ieftin și utilizat pe scară largă pentru motoarele SI, reprezintă un compromis care împiedică realizarea eficienței maxime a motorului în întreaga gamă a vitezei și a sarcinii sale. Cu toate acestea, utilizarea sincronizării variabile a supapelor a devenit populară, iar avantajele sale sunt discutate în Ref. [27] și [90] [27] [90]. La motoarele moderne, fazele de sincronizare sunt reglate atât pentru supapele de admisie, cât și pentru cele de ieșire. Uneori, controlul numai al supapelor de intrare este suficient [91] .