O mecanismo de válvula do motor, seu dispositivo e princípio de operação
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O mecanismo da válvula é um atuador de temporização direto, que garante o fornecimento oportuno da mistura ar-combustível aos cilindros do motor e a subsequente liberação dos gases de escape. Os elementos-chave do sistema são as válvulas, que, entre outras coisas, devem garantir a estanqueidade da câmara de combustão. Eles estão sob cargas pesadas, portanto, seu trabalho está sujeito a requisitos especiais.
Os principais elementos do mecanismo da válvula
O motor requer pelo menos duas válvulas por cilindro, uma admissão e uma exaustão, para funcionar corretamente. A válvula em si consiste em uma haste e uma cabeça na forma de uma placa. A sede é onde a cabeça da válvula encontra a cabeça do cilindro. As válvulas de admissão têm um diâmetro de cabeça maior do que as válvulas de escape. Isso garante um melhor enchimento da câmara de combustão com a mistura ar-combustível.
Os principais elementos do mecanismo:
- válvulas de admissão e escape - projetadas para entrar na mistura ar-combustível e nos gases de escape da câmara de combustão;
- buchas guia - garantem a direção exata do movimento das válvulas;
- mola - retorna a válvula à sua posição original;
- sede da válvula - o local de contato da placa com a cabeça do cilindro;
- crackers - servem como suporte para a mola e fixam toda a estrutura);
- vedações da haste da válvula ou anéis do defletor de óleo - evita que o óleo entre no cilindro;
- empurrador - transmite a pressão do came da árvore de cames.
Os cames na árvore de cames pressionam as válvulas, que são acionadas por mola para retornar à sua posição original. A mola é presa à haste com crackers e uma placa de mola. Para amortecer as vibrações ressonantes, não uma, mas duas molas com enrolamento versátil podem ser instaladas na haste.
A manga guia é uma peça cilíndrica. Reduz o atrito e garante o funcionamento suave e correto da haste. Durante a operação, essas peças também estão sujeitas a estresse e temperatura. Portanto, ligas resistentes ao desgaste e resistentes ao calor são usadas para sua fabricação. As buchas das válvulas de escape e admissão são ligeiramente diferentes devido à diferença de carga.
Como funciona o mecanismo da válvula
As válvulas estão constantemente expostas a altas temperaturas e pressões. Isso requer atenção especial ao design e materiais dessas peças. Isto é especialmente verdadeiro para o grupo de exaustão, pois os gases quentes saem através dele. A placa da válvula de escape em motores a gasolina pode ser aquecida até 800˚C - 900˚C, e em motores a diesel 500˚C - 700C. A carga na placa da válvula de entrada é várias vezes menor, mas atinge 300˚С, o que também é muito.
Portanto, ligas metálicas resistentes ao calor com aditivos de liga são usadas em sua produção. Além disso, as válvulas de escape normalmente têm uma haste oca cheia de sódio. Isso é necessário para uma melhor termorregulação e resfriamento da placa. O sódio dentro do bastão derrete, flui e retira parte do calor da placa e o transfere para o bastão. Desta forma, o superaquecimento da peça pode ser evitado.
Durante a operação, depósitos de carbono podem se formar no selim. Para evitar que isso aconteça, os projetos são usados para girar a válvula. O assento é um anel de liga de aço de alta resistência que é pressionado diretamente na cabeça do cilindro para um contato mais firme.
Além disso, para o correto funcionamento do mecanismo, é necessário observar a folga térmica regulada. Altas temperaturas fazem com que as peças se expandam, o que pode causar mau funcionamento da válvula. A folga entre os cames da árvore de cames e os empurradores é ajustada selecionando arruelas metálicas especiais de uma certa espessura ou os próprios empurradores (vidros). Se o motor usar elevadores hidráulicos, a folga será ajustada automaticamente.
Uma folga muito grande impede a abertura total da válvula e, portanto, os cilindros serão preenchidos com mistura fresca com menos eficiência. Uma pequena folga (ou a falta dela) não permitirá que as válvulas se fechem completamente, o que levará ao desgaste da válvula e à diminuição da compressão do motor.
Classificação por número de válvulas
A versão clássica do motor de quatro tempos requer apenas duas válvulas por cilindro para funcionar. Mas os motores modernos enfrentam cada vez mais demandas em termos de potência, consumo de combustível e respeito ao meio ambiente, então isso não é mais suficiente para eles. Já que quanto mais válvulas, mais eficiente será encher o cilindro com uma nova carga. Em vários momentos, os seguintes esquemas foram testados em motores:
- três válvulas (entrada - 2, saída - 1);
- quatro válvulas (entrada - 2, escape - 2);
- cinco válvulas (entrada - 3, escape - 2).
Melhor enchimento e limpeza dos cilindros é alcançado por mais válvulas por cilindro. Mas isso complica o design do motor.
Hoje, os motores mais populares com 4 válvulas por cilindro. O primeiro desses motores apareceu em 1912 no Peugeot Gran Prix. Naquela época, essa solução não era amplamente utilizada, mas desde 1970 carros produzidos em massa com esse número de válvulas começaram a ser produzidos ativamente.
Projeto de acionamento
A árvore de cames e o comando de distribuição são responsáveis pela operação correta e oportuna do mecanismo da válvula. O design e o número de árvores de cames para cada tipo de motor são selecionados individualmente. Uma peça é um eixo no qual estão localizados cames de uma determinada forma. Quando eles giram, eles pressionam os pushrods, elevadores hidráulicos ou balancins e abrem as válvulas. O tipo de circuito depende do motor específico.
A árvore de cames está localizada diretamente na cabeça do cilindro. A unidade para ele vem do virabrequim. Pode ser uma corrente, cinto ou engrenagem. O mais confiável é a cadeia, mas requer dispositivos auxiliares. Por exemplo, um amortecedor de vibração de corrente (amortecedor) e um tensor. A velocidade de rotação da árvore de cames é metade da velocidade de rotação da cambota. Isso garante seu trabalho coordenado.
O número de árvores de cames depende do número de válvulas. Existem dois esquemas principais:
- SOHC - com um eixo;
- DOHC - dois eixos.
Apenas duas válvulas são suficientes para uma árvore de cames. Ele gira e abre alternadamente as válvulas de admissão e escape. Os motores de quatro válvulas mais comuns têm duas árvores de cames. Um garante o funcionamento das válvulas de admissão e o outro garante o funcionamento das válvulas de escape. Os motores tipo V estão equipados com quatro árvores de cames. Dois de cada lado.
Os cames da árvore de cames não empurram a haste da válvula diretamente. Existem vários tipos de "intermediários":
- alavancas de roletes (balancim);
- empurradores mecânicos (vidros);
- empurradores hidráulicos.
Alavancas de rolos são o arranjo preferido. Os chamados balancins giram em eixos plug-in e pressionam o impulsor hidráulico. Para reduzir o atrito, é fornecido um rolete na alavanca que faz contato direto com o came.
Em outro esquema, são usados empurradores hidráulicos (compensadores de folga), localizados diretamente na haste. Os compensadores hidráulicos ajustam automaticamente a folga térmica e proporcionam uma operação mais suave e silenciosa do mecanismo. Esta pequena parte consiste em um cilindro com pistão e mola, passagens de óleo e uma válvula de retenção. O empurrador hidráulico é acionado por óleo fornecido pelo sistema de lubrificação do motor.
Os empurradores mecânicos (vidros) são buchas fechadas de um lado. Eles são instalados na carcaça do cabeçote e transferem diretamente a força para a haste da válvula. Suas principais desvantagens são a necessidade de ajustar periodicamente as folgas e batidas ao trabalhar com o motor frio.
Ruído durante a operação
O mau funcionamento da válvula principal é uma batida em um motor frio ou quente. Bater em um motor frio desaparece depois que a temperatura aumenta. Quando eles aquecem e se expandem, a lacuna térmica se fecha. Além disso, a viscosidade do óleo, que não flui no volume certo para os elevadores hidráulicos, pode ser a causa. A contaminação dos canais de óleo do compensador também pode ser a causa do rosqueamento característico.
As válvulas podem bater em um motor quente devido à baixa pressão do óleo no sistema de lubrificação, um filtro de óleo sujo ou uma folga térmica incorreta. Também é necessário levar em consideração o desgaste natural das peças. As avarias podem estar no próprio mecanismo da válvula (desgaste da mola, manga guia, tuchos hidráulicos, etc.).
Ajuste de folga
Os ajustes são feitos apenas em um motor frio. A folga térmica atual é determinada por sondas metálicas planas especiais de diferentes espessuras. Para alterar a folga nos balancins existe um parafuso de ajuste especial que gira. Em sistemas com empurrador ou calços, o ajuste é feito selecionando peças com a espessura desejada.
Considere um processo passo a passo para ajustar válvulas para motores com empurradores (vidros) ou arruelas:
- Remova a tampa da válvula do motor.
- Gire o virabrequim para que o pistão do primeiro cilindro fique no ponto morto superior. Se for difícil fazer isso por marcas, você pode desapertar a vela de ignição e inserir uma chave de fenda no poço. Seu movimento ascendente máximo será o ponto morto.
- Usando um conjunto de calibradores de folga, meça a folga da válvula sob os cames que não estão pressionando os tuchos. A sonda deve ter uma folga apertada, mas não muito livre. Registre o número da válvula e o valor da folga.
- Gire o virabrequim uma volta (360°) para trazer o pistão do 4º cilindro para o PMS. Meça a folga sob o resto das válvulas. Anote os dados.
- Verifique quais válvulas estão fora da tolerância. Se houver, selecione os empurradores da espessura desejada, remova as árvores de cames e instale novos vidros. Isso conclui o procedimento.
Recomenda-se verificar as folgas a cada 50-80 mil quilômetros. Os valores de folga padrão podem ser encontrados no manual de reparo do veículo.
Observe que, às vezes, as folgas das válvulas de admissão e escape podem diferir.
Um mecanismo de distribuição de gás devidamente ajustado e sintonizado garantirá uma operação suave e uniforme do motor de combustão interna. Isso também terá um efeito positivo nos recursos do motor e no conforto do motorista.
