Ένας κινητήρας ή αλλιώς μια μηχανή εσωτερικής καύσης (Μ.Ε.Κ.), είναι θερμική μηχανή στην οποία τόσο η καύση όσο και η παραγωγή έργου πραγματοποιούνται εσωτερικά στο χώρο του κινητήρα. Έτσι, η μετατροπή της χημικής ενέργειας του καυσίμου σε θερμική και κατ' επέκταση σε μηχανική, επιτυγχάνεται μέσω της καύσης. Αυτό που πρέπει να θυμόμαστε, είναι η "Αρχή Διατήρησης της Ενέργειας", σύμφωνα με την οποία: μια μορφή ενέργειας δε μπορεί να χαθεί ούτε εξ΄ ολοκλήρου ούτε και σε μικρό ποσοστό, αλλά μετατρέπεται απο μία μορφή σε μία άλλη.
Οι Μ.Ε.Κ. χρησιμοποιούν κυρίως υγρά καύσιμα και σαν δεύτερη επιλογή έρχονται τα αέρια καύσιμα. Τα βασικά υγρά καύσιμα είναι η βενζίνη (για τους βενζινοκινητήρες - κινητήρες Otto), το πετρέλαιο κίνησης (για τους πετρελαιοκινητήρες - κινητήρες diesel), το μαζούτ (για τις μηχανές των πλοίων) και i) οι αεροπορικές βενζίνες (για τους εβολοφόρους βενζινοκινητήρες αεροπορίας) και ii) η κηροζίνη και μίγματα αυτής (για τους στροβιλοκινητήρες αεροπορίας). Στους βενζινοκινητήρες, με ειδικές διατάξεις τροφοδοσίας καυσίμου, μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως καύσιμο και υγραέριο ή φυσικό αέριο.
Σημείωση: Στο παρόν άρθρο θα εξετάσουμε τα μέρη ενός εμβολοφόρου κινητήρα. Δε θα ασχοληθούμε με τους στροβιλοκινητήρες !
Υπάρχουν οι 2-χρονες Μ.Ε.Κ. και οι 4-χρονες Μ.Ε.Κ. Εμείς θα ασχοληθούμε με τις 4-χρονες ΜΕΚ.
Για μια σύντομη περιγραφή των 2-χρονων ΜΕΚ, να πούμε τα εξής:
1) Σε έναν πλήρη κύκλο λειτουργίας έχουμε 1 περιστροφή του στροφαλοφόρου (360 μοίρες) που αντιστοιχεί σε 2 απλές διαδρομές του εμβόλου, δηλαδή σε 2 χρόνους λειτουργίας.
2) Δε χρειάζονται ειδικά όργανα/εξαρτήματα για την εναλλαγή των αερίων μέσα στο κύλινδρο.
3) Απο το παραπάνω προκύπτει οτι δεν υπάρχουν: βαλβίδες, εκκεντροφόρος, καδένες εκκεντροφόρου, καπελότα, γρανάζια κίνησης και άλλα μηχανικά στοιχεία που συναντάμε στους τετράχρονους κινητήρες.
4) Ο μειωμένος αριθμός κινούμενων μαζών προσφέρει μεγαλύτερη σταθερότητα και μειωμένες ανάγκες συντήρησης.
5) Η εναλλαγή των αερίων κατευθύνεται από το έμβολο και διοχετεύονται μέσω θυρίδων που υπάρχουν στα τοιχώματα του κυλίνδρου.
6) Το καύσιμο (κυρίως βενζίνη ή πετρέλαιο) στη πλειονότητα των κατασκευών αναμιγνύεται με το έλαιο λίπανσης, προκειμένου να σχηματίσει καύσιμο μίγμα. Άρα στις 2-χρονες μηχανές έχουμε αυξημένη κατανάλωση λάδιου λόγω κάυσης του.
Ποιοί οι χρόνοι/φάσεις λειτουργίας για μια 4-χρονη Μ.Ε.Κ. ;
Σημείωση: οι παρακάτω χρόνοι λειτουργίας που θα αναφερθούν, στο άθροισμά τους αποτελούν ένα πλήρη κύκλο λειτουργίας.
Για μία 4-χρονη Μ.Ε.Κ. ισχύει:
1ος χρόνος -> εισαγωγή: αρχίζει όταν το έμβολο βρίσκεται στο ΑΝΣ και έτσι κινούμενο προς τα κάτω δημιουργεί μια διαφορά πίεσης (υποπίεση) μέσα στο διαθέσιμο χώρο του κυλίνδρου και έτσι ο αέρας και το καύσιμο, είτε σαν μίγμα είτε ξεχωριστά (αν μιλάμε για πετρελαιοκινητήρα, αφού κατά την εισαγωγή εισέρχεται στο θάλαμο καύσης μόνον αέρας) εισάγονται μέσα στο θάλαμο καύσης, δηλαδή μέσα στο κύλινδρο. Μόλις το έμβολο φτάσει στο ΚΝΣ κλείνει η βαλβίδα εισαγωγής.
2ος χρόνος -> συμπίεση: το έμβολο αρχίζει και κινείται απο το ΚΝΣ προς τα πάνω, με τις βαλβίδες εισαγωγής και εξαγωγής κλειστές και έτσι το μίγμα ή ο αέρας (στη περίπτωση του πετρελαιοκινητήρα) συμπιεζόνται, με αποτέλεσμα την αύξηση της πίεσης και της θερμοκρασίας εντός του κυλίνδρου. Η συμπίεση, συμβάλλει και στη καλύτερη ανάμιξη του αέρα με το καύσιμο.
3ος χρόνος -> καύση και εκτόνωση: ο αέρας και το καύσιμο αναφλέγονται είτε με σπινθηριστή είτε λόγω αυτανάφλεξης (για τους πετρελαιοκινητήρες) με αποτέλεσμα τη περαιτέρω (απότομη) αύξηση της πίεσης και της θερμοκρασίας εντός του κυλίνδρου. Κατά το χρόνο αυτό, το έμβολο κινείται προς το ΚΝΣ. Επίσης, λόγω της καύσης τα καυσαέρια που δημιουργούνται ωθούν το έμβολο προς κάτω. Όσον αφορά τους diesel κινητήρες, το καύσιμο ψεκάζεται μόλις το έμβολο αρχίσει και κινείται προς τα κάτω και εξακολουθεί να ψεκάζει για μια μικρή διαδρομή του εμβόλου προς τα κάτω.
4ος χρόνος -> εξαγωγή: Το έμβολο βρισκόμενο στο ΚΝΣ αρχίζει και κινείται προς τα πάνω και έτσι ωθεί τα καυσαέρια, που προήλθαν απο τη καύση μέσω της βαλβίδας εξαγωγής που είναι ανοιχτή, εκτός του κυλίνδρου. Φτάνοντας στο ΑΝΣ κλείνει η βαλβίδα εξαγωγής και λετσι συμπληρώνεται ένας πλήρης κύκλος λειτουργίας.
Σε έναν πλήρη κύκλο λειτουργίας για μία 4-χρονη ΜΕΚ, έχουμε 2 περιστροφές του στροφαλοφόρου (720 μοίρες) που αντιστοιχούν σε 4 απλές διαδρομές του εμβόλου, δηλαδή σε 4 χρόνους λειτοουργίας.
Ποιά τα βασικά μέρη ενός κινητήρα ;
Τα βασικά μέρη ενός κινητήρα (ή μιας ΜΕΚ) είναι:
1. το σώμα των κυλίνδρων (μπλόκ ή κορμός)
2. τα έμβολα (πιστόνια) μαζί με τα εξαρτήματά τους
3. οι διωστήρες (μπιέλες)
4. ο στροφαλοφόρος άξονας
5. ο σφόνδυλος (βολάν)
6. εκκεντροφόρος άξονας
7. βαλβίδες εισαγωγής και εξαγωγής
1. Σώμα κυλίνδρων (μπλόκ ή κορμός)
Είναι ουσιαστικά ο σκελετός του κινητήρα, όπου διαμορφώνονται οι κύλινδροι και στερεώνονται όλοι οι υπόλοιποι μηχανισμοί. Έτσι, είναι μία πολύπλοκη κατασκευή όπου εκτός απο τους κυλίνδρους περιλαμβάνει επίσης: i) την επιφάνεια στήριξης της κυλινδροκεφαλής, ii) τη θέση υποδοχής του συμπλέκτη ή του κιβωτίου ταχυτήτων, iii) τους θαλάμους κυκλοφορίας (υδροχιτώνια) του υγρού ψύξης, iv) τις βάσεις στήριξης του στροφαλοφόρου άξονα και του εκκεντροφόρου αν τον έχει στα πλάγια, v) μέρος των αγωγών κυκλοφορίας του λιπαντικού (λαδιού), vi) χώρο για τα γρανάζια χρονισμού των βαλβίδων, vii) τις βάσεις στήριξης του καπακιού της ελαιολεκάνης (κάρτερ) και της αντλίας λαδιού, κτλ.
Σημείωση: άν ο κινητήρας είναι αερόψυκτος, τότε εξωτερικά των κυλίνδρων υπάρχουν πολλές σειρές απο πτερύγια όπου προσδίδουν αεροδυναμικό χαρακτήρα για καλύτερη ψύξη.
Ως υλικό κατασκευής είναι κυρίως ο χυτοσίδηρος ενώ σε βελτιωμένες κατασκευές χρησιμοποιούνται κράματα αλουμινίου. Πάνω στο μπλοκ βιδώνεται η κυλινδροκεφαλή και ο στροφαλοθάλαμος με μεσολάβηση φλαντζών (λεπτών μεταλλικών ελασμάτων) για στεγανοποίηση.
2. Έμβολα και εξαρτήματα αυτών
Τα έμβολα αποτελούν ένα απο τα σημαντικότερα εξαρτήματα ενός κινητήρα. Καταπονούνται σε πολύ υψηλές θερμοκρασίες (λόγω της καύσης) και στις επιφάνειες αυτών εξασκούνται μεγάλες πιέσεις (λόγω της εκτόνωσης). Επίσης, τα έμβολα δημιουργούν τη κατάλληλη υποπίεση (αναρρόφηση) για την εισαγωγή του μίγματος (αέρας + καύσιμο) εντός του θαλάμου καύσης και απωθούν τα καυσαέρια για να καθαρίσει ο κύλινδρος. Χαρακτηριστική τιμή θερμοκρασίας στην οποία εκτείθεται η κεφαλή του, είναι οι 2.000 οC έως και 2.500 οC !
Tα βασικά μέρη ενός εμβόλου, είναι τα εξής:
α) η κεφαλή: είναι η πάνω επιφάνεια του εμβόλου και συνήθως είναι επίπεδη. Πάνω απο αυτήν διαμορφώνεται ο θάλαμος καύσης.
β) η ζώνη των ελατηρίων: αμέσως μετά τη κεφαλή και προς τα κάτω, συναντάμε τη ζώνη των ελατηρίων, όπου υπάρχουν αυλακώσεις/οδηγοί για τη τοποθέτηση των ελατηρίων συμπίεσης και λαδιού.
γ) τα έδρανα του πείρου: στα οποία στερεώνεται ο πείρος που συνδέει το έμβολο με τη μπιέλα.
δ) η ποδιά του εμβόλου: που είναι το κάτω μέρος του εμβόλου και συνήθως είναι κοίλο.
Τα δευτερεύοντα μέρη ενός εμβόλου, είναι τα εξής:
α) τα ελατήρια εμβόλου: εφαρμόζονται στις αυλακώσεις/οδηγούς του εμβόλου για να εξασφαλίσουν πλήρη στεγανότητα εντός του κυλίνδρου. Ουσιαστικά αποτρέπουν τη διαφυγή καυσαερίων στον στροφαλοθάλαμο και το πέρασμα του λιπαντικού στο θάλαμο καύσης. Η εσωτερική τους διάμετρος είναι λίγο μεγαλύτερη απο αυτή του εμβόλου.
Κατασκευάζονται κυρίως απο χυτοσίδηρο υψηλής ποιότητας με καλές ιδιότητες αντοχής και ελαστικότητας. Διακρίνονται σε ελατήρια συμπίεσης (αναλαμβάνουν τα καυσαέρια) και ελατήρια λαδιού. Επίσης, σήμερα στο εμπόριο υπάρχουν: i) ελατήρια για φθαρμένους κυλίνδρους (εξπάντερ), τα οποία χρησιμοποιούνται σε κινητήρες με μικρή φθορά στους κυλίνδρους όπου δεν απαιτείται επισκευή (ρεκτιφιέ) στο κινητήρα, ii) ελατήρια με τραπεζοειδή διατομή, τα οποία χρησιμοποιούνται ως δεύτερα ελατήρια συμπίεσης, iii) ελατήρια με δόντι (πατούρα), τα οποία χρησιμοποιούνται ως πρώτο και δεύτερο ελατήριο συμπίεσης, iv) σφηνοειδή ελατήρια, τα οποία έχουν μορφή ισοσκελούς τραπεζίου και χρησιμοποιούνται ως δεύτερα ελατήρια σε κινητήρες υψηλής συμπίεσης, v) επιχρωμιωμένα ελατήρια, τα οποία χρησιμοποιούνται ως ελατήρια συμπίεσης και λαδιού όπου το λεπτό στρώμα χρωμίου δίνει μεγάλη αντοχή, μικρότερες τριβές και περισσότερη διάρκεια ζωής στο κύλινδρο
β) ο πείρος του εμβόλου: είναι ένα σωληνωτό εξάρτημα κυλινδρικού σχήματος, όπου συνδέει το έμβολο με τη μπιέλα. Ο πείρος, είναι και αυτός ένα απο τα εξαρτήματα που καταπονούνται αρκετά ιδίως στη φάση της συμπίεσης και της εκτόνωσης, αφού μεταφέρει όλες τις δυνάμεις απο το έμβολο στη μπιέλα.
Βασικά υλικά κατασκευής των εμβόλων είναι: ο χυτοσίδηρος (παλιότερα) αλλα κυρίως τα κράματα αλουμινίου. Μεγάλο μειονέκτημα του χυτοσίδηρου, είναι το βάρος αφού είναι περίπου 3πλάσιο απο αυτό του αλουμινίου. Επίσης, λόγω των πολύ λεπτών μερών του εμβόλου η κατασκευή απο χυτοσίδηρο απαιτεί πολύ εξελιγμένες μεθόδους χύτευσης. Έτσι, ο χυτοσίδηρος σαν υλικό χρησιμοποιείται σε έμβολα που καταπονούνται αρκετά και κάτω απο δύσκολες συνθήκες.
Απο την άλλη, τα κράματα αλουμινίου: έχουν χαμηλό βάρος, έχουν μεγάλη θερμική αγωγιμότητα και γι' αυτό ψύχονται ευλότερα και τέλος παρουσιάζουν μικρότερη τάση σχηματισμού ανθρακωμάτων πάνω στη κεφαλή. Όμως, έχουν μεγαλύτερο συντελεστή διαστολής και γι' αυτό απαιτούν μεγαλύτερη ανοχή στη συναρμογή και γενικά παρουσιάζουν μικρότερη αντοχή την οποία οι κατασκευαστές τείνουν να αυξήσουν με διάφορες μεθόδους.
Τι πληροφορίες μας δίνουν τα 'σημάδια' πάνω στις κεφαλές των εμβόλων ;
Τι πρέπει να γνωρίζουμε για τη παρέκκλιση του άξονα του πείρου ως προς το κατακόρυφο επίπεδο συμμετρίας του εμβόλου ;
Η παρέκκλιση, είτε αν είναι θετική είτε αρνητική, εξασφαλίζει την ομαλή κίνηση του εμβόλου χωρίς χτύπημα (κροτάλισμα) μέσα στο κύλινδρο.
Θετική παρέκκλιση: όταν η παρέκκλιση απο τον άξονα του πείρου είναι προς τη πλευρά πίεσης του εμβόλου.
Αρνητική παρέκκλιση: όταν η παρέκκλιση απο τον άξονα του πείρου είναι αντίθετη προς τη πλευρά πίεσης του εμβόλου.
3. Διωστήρας (μπιέλα)
Έχει τους εξής ρόλους: μεταφέρει τη κινητική ενέργεια του εμβόλου στο στροφαλοφόρο άξονα αλλά και μεταφέρει τη δύναμη που χρειάζεται το έμβολο απο τον στροφαλοφόρο κυρίως στη φάση της συμπίεσης. Όσον αφορά τη καταπόνηση, στην εισαγωγή καταπονείται σε εφελκυσμό ενώ στην εκτόνωση, την συμπίεση και την εξαγωγή σε θλίψη και λυγισμό.
Τα μέρη του διωστήρα παρουσιάζονται στη παρακάτω φωτογραφία.
4. Στροφαλοφόρος άξονας
Ο ρόλος του είναι να μετατρέπει τη παλινδρομική κίνηση του εμβόλου σε περιστροφική στην έξοδο του κινητήρα. Συνήθως είναι ενιαίος και κατασκευάζεται απο σφυρήλατο χάλυβα για λόγους μεγαλύτερης αντοχής.
Τα βασικά του μέρη, φαίνονται στις παρακάτω φωτογραφίες.
Ζυγοστάθμιση στροφαλοφόρου άξονα
Γίνεται για να εξουδετερωθούν οι δυνάμεις αδράνειας και περιλαμβάνει: τη στατική και τη δυναμική ζυγοστάθμιση. Στη στατική, ελέγχεται αν το κέντρο βάρους του στροφαλοφόρου άξονα βρίσκεται πάνω στον άξονα περιστροφής του ενώ στη δυναμική, ελέγχεται αν οι δυνάμεις που ενεργούν πάνω στο στροφαλοφόρο άξονα είναι ίσες και αντίθετες με αυτές που δημιουργούνται απο τα αντίβαρα. Τα αντίβαρα, κατασκευάζονται βαρύτερα και στη συνέχεια αφαιρείται υλικό ανάλογα με το τι δείχνει η ζυγοστάθμιση.
Γενικά, μέσω της ζυγοστάθμισης μειώνουμε τους κραδασμούς κατά τη λειτουργία και ελαχιστοποιούμε τη πιθανότητα πλήρη αστοχίας του υλικού.
Η γωνία σφήνωσης κομβίων στροφαλοφόρου άξονα, δίνεται απο:
i) για 4-χρονο κινητήρα ii) για 2-χρονο κινητήρα
α = 720 μοίρες / Κ: αριθμός των κυλίνδρων α = 360 μοίρες / Κ: αριθμός κυλίνδρων
(Ως γωνία σφήνωσης, ορίζουμε τη γωνία που σχηματίζουν μεταξύ τους 2 κομβία διωστήρων με διαδοχική σειρά ανάφλεξης)
5) Σφόνδυλος ( ή βολάν )
Είναι ουσιαστικά ένας πολύ βαρύς μεταλλικός δίσκος, ο οποίος αποθηκεύει ενέργεια απο τον ωφέλιμο χρόνο της εκτόνωσης, τον οποίο αποδεσμεύει στη συνέχεια για να πραγματοποιηθούν οι υπόλοιποι χρόνοι. Εξαιτίας λοιπόν της μεγάλης του μάζας, όταν αρχίζει να περιστρέφεται απορροφά ένα μέρος της ενέργειας που παράγεται απο την εκτόνωση την οποία χρησιμοποιεί για να "παρασύρει" το έμβολο να παραγματοποιήσει τους υπόλοιπους χρόνους. Όσο περισσότερους κυλίνδρους έχει ένας κινητήρας, τόσο μικρότερο και το βάρος του βολάν. Γιατί συμβαίνει αυτό ;............γιατί οι νεκροί χρόνοι του ενός κυλίνδρου καλύπτονται απο την εκτόνωση που τυχαίνει να κάνει κάποιος άλλος κύλινδρος και έτσι δεν απαιτείται μεγάλο (σε βάρος) βολάν. Στη περιφέρεια του βολάν, υπάρχει μια οδοντωτή στεφάνη στην οποία εμπλέκεται το γρανάζι της μίζας. Η εξωτερική επιφάνεια του βολάν (δηλαδή αυτή που βλέπουμε) είναι λεία γιατί σε αυτή στηρίζεται ο δίσκος-πλατό του συμπλέκτη και μεταφέρεται η κίνηση στο κιβώτιο ταχυτήτων.
Τι εννοούμε με τον όρο "stroke" ;
Εννοούμε το χρόνο λειτουργίας του εμβόλου στα πλαίσια μιας απλής διαδρομής που αυτό εκτελεί ανάμεσα στις δύο ακραίες θέσεις του, δηλαδή ανάμεσα στο ΑΝΣ και στο ΚΝΣ.
Τι εννοούμε με τον όρο "σειρά ανάφλεξης" ;
Αφού μιλάμε για σειρά ανάφλεξης, αμαφερόμαστε σε πολυκύλινδρους κινητήρες. Άν έχουμε μονοκύλινδρο κινητήρα, δεν υπάρχει νόημα ύπαρξης αυτού του όρου.
Έτσι, σειρά ανάφλεξης είναι η σειρά των κυλίνδρων στους οποίους γίνεται η ανάφλεξη του καυσίμου.
Που χρησιμεύει η σειρά ανάφλεξης ;
Απάντηση: μέσω συτής προσπαθούμε να επιτύχουμε τη καλύτερη δυνατή ζυγοστάθμιση του κινητήρα κατά τη λειτουργία. Αυτό προέρχεται απο το οτι προυπόθεση ομαλής λειτουργίας των πολυκύλινδρων κινητήρων είναι η κατα το δυνατόν ομοιόμορφη ακολουθία ανάφλεξης όλων των κυλίνδρων.
Χαρακτηριστικά παραδείγματα σειράς ανάφλεξης κινητήρων:
- για εν σειρά 4-κύλινδρο κινητήρα: 1, 3, 4, 2
- για εν σειρά 6-κύλινδρο κινητήρα: 1, 4, 2, 6, 3, 5
- για V6 κινητήρες: 1, 6, 5, 4, 3, 2
- για V8 κινητήρες: 1, 8, 4, 3, 6, 5, 7, 2
- για αστεροειδείς κινητήρες, η ανάφλεξη είναι παρα ένα κύλινδρο. Δηλαδή για έναν 9-κύλινδρο θα έχουμε: 1, 3, 5, 7, 9, 2, 4, 6, 8
"Σημείωση: Οι αμερικάνικοι κινητήρες συνήθως δεν ακολουθούν τη παραπάνω σειρά ανάφλεξης"
Ποιά τα ωφέλη των πολυκύλινδρων κινητήρων ;
Απάντηση: i) έχουμε καλύτερη συγκέντρωση ισχύος, δηλαδή περισσότερη ισχύ ανα μονάδα όγκου εμβολισμού και μικρότερη μάζα κινητήρα ανα μονάδα ισχύος, ii) ευκολότερη ζυγοστάθμιση των αδρανειακών δυνάμεων και ροπών, iii) καλύτερη ομοιομορφία περιστροφής, δηλαδή μικρότερες μεταβολές της γωνιακής ταχύτητας περιστροφής του στροφαλοφόρου άξονα κατά το κύκλο λειτουργίας και iv) ευκολότερη εκκίνηση του κινητήρα.
Ποιά τα ωφέλη περισσότερων σειρών κυλίνδρων απ' οτι μιάς (μονομπλόκ) ;
Απάντηση: Το βασικό πλεονέκτημα, είναι η ακόμη μεγαλύτερη μείωση της μάζας του κινητήρα αφού ορισμένα ιδιαίτερα βαριά εξαρτήματα (π.χ στροφαλοφόρος) εξυπηρετούν περισσότερους κυλίνδρους άρα και μεγαλύτερη ισχύ.
Βασικά συμπεράσματα για τη διάταξη και τη ρύθμιση των πολυκύλινδρων κινητήρων:
1ο: "Η απαίτηση για ομοιόμορφη ακολουθία ανάφλεξης των κυλίνδρων επιβάλλει τη συμμετρική διάταξη είτε των στροφάλων σε έναν κινητήρα 'εν σειρά' είτε των κυλίνδρων σε έναν αστεροειδή κινητήρα."
2ο: "Σε έναν 4-χρονο κινητήρα 'εν σειρά' με άρτιο αριθμό κυλίνδρων, επιβάλλεται η σύμπτωση των στροφάλων ανά δύο ως προς τη γωνία σφήνωσής τους."
3ο: "Σε αστεροειδή 4-χρονο κινητήρα, πρέπει αναγκαστικά να έχουμε περιττό αριθμό κυλίνδρων."
Τρόποι μετάδοσης κίνησης απο τον στροφαλοφόρο στον εκκεντροφόρο άξονα
1. με γρανάζια: κυρίως όταν ο εκκεντροφόρος είναι στα πλάγια. Έχει υψηλό κόστος κατασευής και συντήρησης, χρειάζεται λίπανση αλλά παρέχει μεγαλύτερη ασφάλεια μεταφοράς της κίνησης και ήσυχη λειτουργία.
2. με αλυσίδα (καδένα): όταν ο εκκεντροφόρς είναι είτε στα πλάγια είτε επικεφαλής. Έχει υψηλό κόστος κατασευής, χρειάζεται λίπανση αλλά παρέχει μεγαλύτερη ασφάλεια μεταφοράς της κίνησης. Όμως είναι αρκετά θορυβώδης, όπου γίνεται εντονότερος με το πέρας των χιλιομέτρων.
3. με οδοντωτό ιμάντα: όταν ο εκκεντροφόρς είναι είτε στα πλάγια είτε επικεφαλής. Έχει χαμηλό κόστος κατασκευής και συντήρησης και δεν χρειάζεται λίπανση. Είναι πολύ σημαντικό να ελέγχεται τακτικά και να αλλάζεται έστω και προληπτικά κάθε 60.000 χλμ. περίπου.
Η σχέση μετάδοσης απο το στροφαλοφόρο στον εκκεντροφόρο άξονα για τους 4-χρονους κινητήρες είναι 2:1. Τι σημαίνει αυτό;....... οτι για 2 περιστροφές του στροφαλοφόρου έχουμε 1 περιστροφή για τον εκκεντροφόρο.
Εσωτερικός χρονισμός κινητήρα: είναι ο συγχρονισμός λειτουργίας μεταξύ εκκεντροφόρου και στροφαλοφόρου ώστε οι βαλβίδες να ανοίγουν και να κλείνουν τη κατάλληλη σιγμή.
Αλλαγή εκκεντροφόρων:
Η αλλαγή εκκεντροφόρου, αποτελεί μία απο τις πρώτες προτεραιότητες κάποιου που θέλει να ασχοληθεί με αγώνες.
Στους υπερτροφοδοτούμενους κινητήρες, λόγω της υπερπλήρωσης, το αβάνς αλλάζει συνεχώς και πάντα το καύσιμο μείγμα στο θάλαμο καύσης είναι επαρκές. Οπότε, δεν είναι αναγκαία η αλλαγή εκκεντροφόρου !
Αντίθετα, στους ατμοσφαιρικούς κινητήρες, η αλλαγή είναι αναγκαία γιατί έτσι μπορούμε να πετύχουμε μέσω: i) αύξησης της βύθισης του εκκεντροφόρου και ii) αύξησης της διάρκειάς του σε μοίρες, μεγαλύτερη ποσότητα μείγματος και άρα να έχουμε αύξηση της απόδοσης !
Tips μετά απο αλλαγή εκκεντροφόρου, με πιο "άγριο" εκκεντροφόρο
1. H αντικατάσταση εκκεντροφόρου προϋποθέτει ότι έχουν γίνει πρώτα οι κατάλληλες βελτιώσεις στο σύστημα εισαγωγής/εξαγωγής (ροϊκή εξέλιξη, φίλτρο, πρόγραμμα εξάτμισης).
2. Αλλάζοντας εκκεντροφόρους, ο κύλινδρος δέχεται περισσότερο αέρα και χρειάζεται και περισσότερη βενζίνη, που επιτυγχάνεται με επέμβαση στο πρόγραμμα διαχείρισης του κινητήρα.
3. Υπερβολικά μεγάλο βύθισμα εκκεντροφόρου επιφέρει αρρυθμίες στο ρελαντί.
Τι θα κερδίσω από "αγριότερους" εκκεντροφόρους;
Αλλάζοντας εκκεντροφόρους, η αύξηση της απόδοσης μπορεί να είναι από 10 έως και 80%, ανάλογα και με τις υπόλοιπες βελτιώσεις που έχουμε πραγματοποιήσει στο σύστημα εισαγωγής και εξαγωγής. Στα 8βάλβιδα σύνολα συνήθως κερδίζουμε αύξηση της τιμής της ροπής, ενώ στα 16βάλβιδα έχουμε καλύτερη απόδοση σε υψηλές στροφές του κινητήρα.
Ποιές οι θέσεις του εκκεντροφόρου άξονα ;
1. Κινητήρας με βαλβίδες στη κυλινδροκεφαλή και τον εκκεντροφόρο άξονα στα πλάγια: στη περίπτωση αυτή για τη κίνηση των βαλβίδων απαιτείται ένας μηχανισμός που περιλαμβάνει το ωστήριο (ποτηράκι), την ωστική ράβδο (καλάμι), το ζύγωθρο (κοκοράκι) και τον πληκτροφορέα (πιανόλα). Οι κινητήρες αυτοί ονομάζονται: Κινητήρες με επικεφαλής βαλβίδες (OHV).
Στη περίπτωση αυτή, έχουμε την εξής διάταξη:
α: ωστήριο (ποτηράκι)
β: ωστική ράβδος (καλάμι)
γ: ζύγωθρο (κοκοράκι)
δ: πληκτροφορέας (πιανόλα)
Πλέον όμως, αυτό που επιδιώκουν οι κατασκευαστές είναι η μείωση του βάρους του κινητήρα (λιγότερα εξαρτήματα και λιγότερες αδρανειακές μαζες). Έτσι, οι περισσότεροι εκκεντροφόροι είναι επικεφαλής στους οποίου υπάρχουν μόνο τα ωστήρια και παραλείπονται όλα τα υπόλοιπα εξαρτήματα.
2. Κινητήρας με τις βαλβίδες και τον εκκεντροφόρο άξονα στην κυλινδροκεφαλή: στη περίπτωση αυτή ο εκκεντροφόρος τοποθετείται πάνω στους κυλίνδρους και οι βαλβίδες κινούνται είτε απο τα ζύγωθρα που παίρνουν απευθείας κίνηση απο τον εκκεντροφόρο είτε απευθείας απο τον εκκεντροφόρο μέσω του ωστηρίου (ποτηράκι). Στη 2η περίπτωση, στο επάνω μέρος του ωστηρίου υπάρχει μια κοιλότητα όπου τοποθετείται ένας μεταλλικός δίσκος (πλακάκι ή καπελότο). Φθορά του δίσκου αυτού -> αλλαγή στο πάχος του -> αλλαγή στη διαδρομή κίνησης της βαλβίδας. Οι κινητήρες αυτοί ονομάζονται: Κινητήρες με επικεφαλής εκκεντροφόρο (OHC - Overhead Camshaft) ενώ αν έχουν δύο εκκεντροφόρους DOHC - Double Overhead Camshaft.
3. Κινητήρας με βαλβίδες και εκκεντροφόρο άξονα στα πλάγια: στη περίπτωση αυτή ο εκκεντροφόρος βρίσκεται κάτω απο τις βαλβίδες και ο μηχανισμός κίνησης αποτελείται απο: το ωστήριο (ποτηράκι), τη βίδα ρύθμισης, το ελατήριο της βαλβίδας και τον οδηγό.
Ζυγοστάθμιση εκκεντροφόρου άξονα
Είναι ανάλογη με τη ζυγοστάθμιση του στροφαλοφόρου άξονα. Η κύρια διαφορά ανάμεσα στον εκκεντροφόρο και στον στροφαλοφόρο, είναι οτι στον εκκεντροφόρο οι δυνάμεις αδράνειας είναι πολύ μικρότερες αφού η μάζα του είναι πολύ μικρότερη απο αυτή του στροφαλοφόρου. Επιπλέον, στους 4-χρονους κινητήρες οι στροφές ανα λεπτό του εκκεντροφόρου είναι οι μισές απο τις στροφές του στροφαλοφόρου.
7) Βαλβίδες εισαγωγής και εξαγωγής
Ο ρόλος τους είναι να ανοίγουν και να κλείνουν τη κατάλληλη στιγμή, έτσι ώστε να εξασφαλίζεται η διαδοχική σειρά των χρόνων εισαγωγής, συμπίεσης, εκτόνωσης και εξαγωγής.
Τα βασικά μέρη μιας βαλβίδας, καθώς και το σύστημα στήριξης, κίνησης και λειτουργίας μιας βαλβίδας φαίνονται στη παρακάτω εικόνα:
Τόσο η υποδοχή της έδρας όσο και ο οδηγός είναι μέρη της κυλινδροκεφαλής. Η υποδοχή της έδρας εξασφαλίζει καλύτερη σταγανότητα κατά το κλείσιμο της βαλβίδας ενώ ο οδηγός εξασφαλίζει την αξονική κίνηση της βαλβίδας στο άνοιγμα και στο κλείσιμο.
Ως υλικά κατασκευής, χρησιμοποιούνται διάφορα κράματα χάλυβα όπου για τις βαλβίδες εξαγωγής προτιμούνται χάλυβες υψηλής αντοχής. Επίσης, για αύξηση της αντοχής των βαλβίδων απο διαβρωση οι κεφαλές των βαλβίδων επικαλύπτονται με ειδικό κράμα μετάλλων (νικέλιο 80% και χρώμιο 20%) ή κράμα αλουμινίου.
Τύποι βαλβίδων
Ανάλογα με τη χρήση και το που θα χρησιμοποιηθούν, υπάρχουν και διάφοροι τύποι βαλβίδων. Οι τύποι αυτοί είναι οι εξής:
α) απλές βαλβίδες
β) βαλβίδες με επικάλυψη
γ) βαλβίδες που ψύχονται με νάτριο: η κεφαλή και το στέλεχος είναι κοίλα και μέρος της κοιλότητάς τους είναι γεμάτο με νάτριο ή άλλα άλατα για καλύτερη ψύξη.
δ) δεσμοδρομικές βαλβίδες: δεν υπάρχουν ελατήρια για το άνοιγμα και κλείσιμο, αφού αυτό γίνεται με τη βοήθεια των έκκεντρων. Χρησιμοποιούνται κυρίως στους πολύστροφους κινητήρες.
ε) περιστρεφόμενες βαλβίδες: ουσιαστικά περιστρέφονται κατα μία μικρή γωνία σε κάθε άνοιγμα και κλείσιμο μέσω ειδικών ωστηρίων. Οι βαλβίδες αυτές, λόγω του τρόπου λειτουργίας τους, καθαρίζουν τις έδρες τους και προσφέρουν καλύτερη στεγανοποίηση και για μεγαλύτερο χρόνο.
στ) αυτορυθμιζόμενες βαλβίδες με αυτορυθμιζόμενα υδραυλικά ωστήρια: στις βαλβίδες αυτές υπάρχει πλήρης επαφή στις αρθρώσεις, έτσι δεν υπάρχει καθόλου διάκενο μεταξύ ωστηρίου και βαλβίδας και οι τυχόν διαστολές εξουδετερώνονται απο το υδραυλικά ρυθμιζόμενο ωστήριο.
Διάκενο βαλβίδων
Είναι αναγκαίο να υπάρχει διάκενο μεταξύ της βαλβίδας και των εξαρτημάτων αυτής, αφού η αύξηση της θερμοκρασίας κατά τη λειτουργία του κινητήρα οδηγεί σε διαστολή των εξαρτημάτων αυτής με κίνδυνο η βαλβίδα να μην κλείνει στεγανά. Άν απο την άλλη το διάκενο είναι μεγαλύτερο απο το επιτρεπόμενο, τότε το μέγιστο άνοιγμα της βαλβίδας είναι μικρότερο απο το κανονικό με αποτέλεσμα να ακούγεται ένας μεταλλικός θόρυβος αφού το ζύγωθρο δεν ακουμπά τη βαλβίδα αλλά τη χτυπά. Το διάκενο το ορίζει ο κατασκευαστής και συνήθως είναι μεγαλύτερη για τις βαλβίδες εξαγωγής.
Βιβλιογραφία: 1) "Μηχανές Εσωτερικής Καύσης I", Τεχνικά Επαγγελματικά Εκαπιδευτήρια (ΤΕΕ), Αθήνα 2001, Αγερίδης Γεώργιος, Καραμπίλας Πέτρος, Ρώσσης Κυριάκος
2) https://www.google.gr/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&ved=&url=https%3A%2F%2Fwww.reddit.com%2Fr%2Feducationalgifs%2Fcomments%2F468290%2Fa_collection_of_gifs_demonstrating_a_few%2F&bvm=bv.134495766,d.d24&psig=AFQjCNGfMivxaoYFw4Sj5PUa4ljXOlovKQ&ust=1475308017586990
3) http://box2014.wikispaces.com/-/%CE%A3%CF%8D%CF%83%CF%84%CE%B7%CE%BC%CE%B1%20%CE%94%CE%B9%CE%B1%CE%BD%CE%BF%CE%BC%CE%AE%CF%82/%CE%9F%CE%BC%CE%AC%CE%B4%CE%B1%203/file/view/str1.jpg/488405952/str1.jpg
4) https://image.winudf.com/69/5220ec4997ee82/screen-5.jpg
5) http://www.caroto.gr/2014/01/07/%CE%B2%CE%BF%CE%BB%CE%AC%CE%BD-%CE%B4%CE%B9%CF%80%CE%BB%CE%AE%CF%82-%CE%BC%CE%AC%CE%B6%CE%B1%CF%82-%CF%84%CE%B9-%CE%B5%CE%AF%CE%BD%CE%B1%CE%B9-%CE%BA%CE%B1%CE%B9-%CF%80%CF%89%CF%82-%CE%BB%CE%B5%CE%B9/
6) http://car-moto.info/wp-content/uploads/2015/07/65.jpg
7) http://www.kiparissis.gr/product_info.php?products_id=38289
8) http://www.caroto.gr/2012/01/08/2-stroke-engines/
9) http://www.caroto.gr/2009/02/12/%CE%BC%CF%80%CE%BB%CE%BF%CE%BA-%CE%BA%CE%B9%CE%BD%CE%B7%CF%84%CE%AE%CF%81%CE%B1/
10) https://www.google.gr/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&ved=0ahUKEwjTgrf4k7XPAhWEuhoKHexuBqAQjB0IBg&url=http%3A%2F%2Fel.science.wikia.com%2Fwiki%2F%25CE%2595%25CE%25BA%25CE%25BA%25CE%25B5%25CE%25BD%25CF%2584%25CF%2581%25CE%25BF%25CF%2586%25CF%258C%25CF%2581%25CE%25BF%25CF%2582_%25CE%2586%25CE%25BE%25CE%25BF%25CE%25BD%25CE%25B1%25CF%2582&bvm=bv.134052249,d.d24&psig=AFQjCNEuAol1IV3JqCA5AsWBvITDMhbW6w&ust=1475248058269689
11) http://www.autotriti.gr/data/magazine/viewthema/35130.asp
12) https://www.google.gr/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&ved=0ahUKEwjz6ILpy7bPAhWFOxoKHYcUCZUQjB0IBg&url=http%3A%2F%2Fwww.123rf.com%2Fphoto_5099056_close-up-of-parts-in-engine-head-4-valve-per-cylinder-system.html&psig=AFQjCNFRlluKhsZ8hRVH46cvePq2vrNmpQ&ust=1475307715727598
13) https://www.google.gr/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&ved=0ahUKEwjA-faNzLbPAhWHXBoKHTOaBscQjB0IBg&url=http%3A%2F%2Fwww.mahindramaxximoplus.com%2Fnet%2Fadvantage.html&psig=AFQjCNFRlluKhsZ8hRVH46cvePq2vrNmpQ&ust=1475307715727598
14) https://www.google.gr/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&ved=0ahUKEwjG6Ozbz7bPAhWKiRoKHdJuAAwQjB0IBg&url=http%3A%2F%2Fszalayautosiskola.hu%2Fcourses.html&bvm=bv.134495766,d.d24&psig=AFQjCNE3kjwRguNzxEHtkFCjNTQfoGAQsg&ust=1475308800947641
Οι Μ.Ε.Κ. χρησιμοποιούν κυρίως υγρά καύσιμα και σαν δεύτερη επιλογή έρχονται τα αέρια καύσιμα. Τα βασικά υγρά καύσιμα είναι η βενζίνη (για τους βενζινοκινητήρες - κινητήρες Otto), το πετρέλαιο κίνησης (για τους πετρελαιοκινητήρες - κινητήρες diesel), το μαζούτ (για τις μηχανές των πλοίων) και i) οι αεροπορικές βενζίνες (για τους εβολοφόρους βενζινοκινητήρες αεροπορίας) και ii) η κηροζίνη και μίγματα αυτής (για τους στροβιλοκινητήρες αεροπορίας). Στους βενζινοκινητήρες, με ειδικές διατάξεις τροφοδοσίας καυσίμου, μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως καύσιμο και υγραέριο ή φυσικό αέριο.
Σημείωση: Στο παρόν άρθρο θα εξετάσουμε τα μέρη ενός εμβολοφόρου κινητήρα. Δε θα ασχοληθούμε με τους στροβιλοκινητήρες !
Υπάρχουν οι 2-χρονες Μ.Ε.Κ. και οι 4-χρονες Μ.Ε.Κ. Εμείς θα ασχοληθούμε με τις 4-χρονες ΜΕΚ.
Για μια σύντομη περιγραφή των 2-χρονων ΜΕΚ, να πούμε τα εξής:
1) Σε έναν πλήρη κύκλο λειτουργίας έχουμε 1 περιστροφή του στροφαλοφόρου (360 μοίρες) που αντιστοιχεί σε 2 απλές διαδρομές του εμβόλου, δηλαδή σε 2 χρόνους λειτουργίας.
2) Δε χρειάζονται ειδικά όργανα/εξαρτήματα για την εναλλαγή των αερίων μέσα στο κύλινδρο.
3) Απο το παραπάνω προκύπτει οτι δεν υπάρχουν: βαλβίδες, εκκεντροφόρος, καδένες εκκεντροφόρου, καπελότα, γρανάζια κίνησης και άλλα μηχανικά στοιχεία που συναντάμε στους τετράχρονους κινητήρες.
4) Ο μειωμένος αριθμός κινούμενων μαζών προσφέρει μεγαλύτερη σταθερότητα και μειωμένες ανάγκες συντήρησης.
5) Η εναλλαγή των αερίων κατευθύνεται από το έμβολο και διοχετεύονται μέσω θυρίδων που υπάρχουν στα τοιχώματα του κυλίνδρου.
6) Το καύσιμο (κυρίως βενζίνη ή πετρέλαιο) στη πλειονότητα των κατασκευών αναμιγνύεται με το έλαιο λίπανσης, προκειμένου να σχηματίσει καύσιμο μίγμα. Άρα στις 2-χρονες μηχανές έχουμε αυξημένη κατανάλωση λάδιου λόγω κάυσης του.
Ποιοί οι χρόνοι/φάσεις λειτουργίας για μια 4-χρονη Μ.Ε.Κ. ;
Σημείωση: οι παρακάτω χρόνοι λειτουργίας που θα αναφερθούν, στο άθροισμά τους αποτελούν ένα πλήρη κύκλο λειτουργίας.
Για μία 4-χρονη Μ.Ε.Κ. ισχύει:
1ος χρόνος -> εισαγωγή: αρχίζει όταν το έμβολο βρίσκεται στο ΑΝΣ και έτσι κινούμενο προς τα κάτω δημιουργεί μια διαφορά πίεσης (υποπίεση) μέσα στο διαθέσιμο χώρο του κυλίνδρου και έτσι ο αέρας και το καύσιμο, είτε σαν μίγμα είτε ξεχωριστά (αν μιλάμε για πετρελαιοκινητήρα, αφού κατά την εισαγωγή εισέρχεται στο θάλαμο καύσης μόνον αέρας) εισάγονται μέσα στο θάλαμο καύσης, δηλαδή μέσα στο κύλινδρο. Μόλις το έμβολο φτάσει στο ΚΝΣ κλείνει η βαλβίδα εισαγωγής.
2ος χρόνος -> συμπίεση: το έμβολο αρχίζει και κινείται απο το ΚΝΣ προς τα πάνω, με τις βαλβίδες εισαγωγής και εξαγωγής κλειστές και έτσι το μίγμα ή ο αέρας (στη περίπτωση του πετρελαιοκινητήρα) συμπιεζόνται, με αποτέλεσμα την αύξηση της πίεσης και της θερμοκρασίας εντός του κυλίνδρου. Η συμπίεση, συμβάλλει και στη καλύτερη ανάμιξη του αέρα με το καύσιμο.
3ος χρόνος -> καύση και εκτόνωση: ο αέρας και το καύσιμο αναφλέγονται είτε με σπινθηριστή είτε λόγω αυτανάφλεξης (για τους πετρελαιοκινητήρες) με αποτέλεσμα τη περαιτέρω (απότομη) αύξηση της πίεσης και της θερμοκρασίας εντός του κυλίνδρου. Κατά το χρόνο αυτό, το έμβολο κινείται προς το ΚΝΣ. Επίσης, λόγω της καύσης τα καυσαέρια που δημιουργούνται ωθούν το έμβολο προς κάτω. Όσον αφορά τους diesel κινητήρες, το καύσιμο ψεκάζεται μόλις το έμβολο αρχίσει και κινείται προς τα κάτω και εξακολουθεί να ψεκάζει για μια μικρή διαδρομή του εμβόλου προς τα κάτω.
4ος χρόνος -> εξαγωγή: Το έμβολο βρισκόμενο στο ΚΝΣ αρχίζει και κινείται προς τα πάνω και έτσι ωθεί τα καυσαέρια, που προήλθαν απο τη καύση μέσω της βαλβίδας εξαγωγής που είναι ανοιχτή, εκτός του κυλίνδρου. Φτάνοντας στο ΑΝΣ κλείνει η βαλβίδα εξαγωγής και λετσι συμπληρώνεται ένας πλήρης κύκλος λειτουργίας.
Σε έναν πλήρη κύκλο λειτουργίας για μία 4-χρονη ΜΕΚ, έχουμε 2 περιστροφές του στροφαλοφόρου (720 μοίρες) που αντιστοιχούν σε 4 απλές διαδρομές του εμβόλου, δηλαδή σε 4 χρόνους λειτοουργίας.
Ποιά τα βασικά μέρη ενός κινητήρα ;
Τα βασικά μέρη ενός κινητήρα (ή μιας ΜΕΚ) είναι:
1. το σώμα των κυλίνδρων (μπλόκ ή κορμός)
2. τα έμβολα (πιστόνια) μαζί με τα εξαρτήματά τους
3. οι διωστήρες (μπιέλες)
4. ο στροφαλοφόρος άξονας
5. ο σφόνδυλος (βολάν)
6. εκκεντροφόρος άξονας
7. βαλβίδες εισαγωγής και εξαγωγής
Ανάλυση των βασικών μερών ενός κινητήρα (ΜΕΚ)
1. Σώμα κυλίνδρων (μπλόκ ή κορμός)
Είναι ουσιαστικά ο σκελετός του κινητήρα, όπου διαμορφώνονται οι κύλινδροι και στερεώνονται όλοι οι υπόλοιποι μηχανισμοί. Έτσι, είναι μία πολύπλοκη κατασκευή όπου εκτός απο τους κυλίνδρους περιλαμβάνει επίσης: i) την επιφάνεια στήριξης της κυλινδροκεφαλής, ii) τη θέση υποδοχής του συμπλέκτη ή του κιβωτίου ταχυτήτων, iii) τους θαλάμους κυκλοφορίας (υδροχιτώνια) του υγρού ψύξης, iv) τις βάσεις στήριξης του στροφαλοφόρου άξονα και του εκκεντροφόρου αν τον έχει στα πλάγια, v) μέρος των αγωγών κυκλοφορίας του λιπαντικού (λαδιού), vi) χώρο για τα γρανάζια χρονισμού των βαλβίδων, vii) τις βάσεις στήριξης του καπακιού της ελαιολεκάνης (κάρτερ) και της αντλίας λαδιού, κτλ.
Σημείωση: άν ο κινητήρας είναι αερόψυκτος, τότε εξωτερικά των κυλίνδρων υπάρχουν πολλές σειρές απο πτερύγια όπου προσδίδουν αεροδυναμικό χαρακτήρα για καλύτερη ψύξη.
~ Το σχήμα του σώματος των κυλίνδρων εξαρτάται απο: i) τη διάταξη των κυλίνδρων (σε σειρά, διάταξη V, κτλ) και ii) απο το σύστημα ψύξης (υδρόψυκτος, αερόψυκτος) ~
Ως υλικό κατασκευής είναι κυρίως ο χυτοσίδηρος ενώ σε βελτιωμένες κατασκευές χρησιμοποιούνται κράματα αλουμινίου. Πάνω στο μπλοκ βιδώνεται η κυλινδροκεφαλή και ο στροφαλοθάλαμος με μεσολάβηση φλαντζών (λεπτών μεταλλικών ελασμάτων) για στεγανοποίηση.
2. Έμβολα και εξαρτήματα αυτών
Τα έμβολα αποτελούν ένα απο τα σημαντικότερα εξαρτήματα ενός κινητήρα. Καταπονούνται σε πολύ υψηλές θερμοκρασίες (λόγω της καύσης) και στις επιφάνειες αυτών εξασκούνται μεγάλες πιέσεις (λόγω της εκτόνωσης). Επίσης, τα έμβολα δημιουργούν τη κατάλληλη υποπίεση (αναρρόφηση) για την εισαγωγή του μίγματος (αέρας + καύσιμο) εντός του θαλάμου καύσης και απωθούν τα καυσαέρια για να καθαρίσει ο κύλινδρος. Χαρακτηριστική τιμή θερμοκρασίας στην οποία εκτείθεται η κεφαλή του, είναι οι 2.000 οC έως και 2.500 οC !
Tα βασικά μέρη ενός εμβόλου, είναι τα εξής:
α) η κεφαλή: είναι η πάνω επιφάνεια του εμβόλου και συνήθως είναι επίπεδη. Πάνω απο αυτήν διαμορφώνεται ο θάλαμος καύσης.
β) η ζώνη των ελατηρίων: αμέσως μετά τη κεφαλή και προς τα κάτω, συναντάμε τη ζώνη των ελατηρίων, όπου υπάρχουν αυλακώσεις/οδηγοί για τη τοποθέτηση των ελατηρίων συμπίεσης και λαδιού.
γ) τα έδρανα του πείρου: στα οποία στερεώνεται ο πείρος που συνδέει το έμβολο με τη μπιέλα.
δ) η ποδιά του εμβόλου: που είναι το κάτω μέρος του εμβόλου και συνήθως είναι κοίλο.
Τα δευτερεύοντα μέρη ενός εμβόλου, είναι τα εξής:
α) τα ελατήρια εμβόλου: εφαρμόζονται στις αυλακώσεις/οδηγούς του εμβόλου για να εξασφαλίσουν πλήρη στεγανότητα εντός του κυλίνδρου. Ουσιαστικά αποτρέπουν τη διαφυγή καυσαερίων στον στροφαλοθάλαμο και το πέρασμα του λιπαντικού στο θάλαμο καύσης. Η εσωτερική τους διάμετρος είναι λίγο μεγαλύτερη απο αυτή του εμβόλου.
β) ο πείρος του εμβόλου: είναι ένα σωληνωτό εξάρτημα κυλινδρικού σχήματος, όπου συνδέει το έμβολο με τη μπιέλα. Ο πείρος, είναι και αυτός ένα απο τα εξαρτήματα που καταπονούνται αρκετά ιδίως στη φάση της συμπίεσης και της εκτόνωσης, αφού μεταφέρει όλες τις δυνάμεις απο το έμβολο στη μπιέλα.
Απο την άλλη, τα κράματα αλουμινίου: έχουν χαμηλό βάρος, έχουν μεγάλη θερμική αγωγιμότητα και γι' αυτό ψύχονται ευλότερα και τέλος παρουσιάζουν μικρότερη τάση σχηματισμού ανθρακωμάτων πάνω στη κεφαλή. Όμως, έχουν μεγαλύτερο συντελεστή διαστολής και γι' αυτό απαιτούν μεγαλύτερη ανοχή στη συναρμογή και γενικά παρουσιάζουν μικρότερη αντοχή την οποία οι κατασκευαστές τείνουν να αυξήσουν με διάφορες μεθόδους.
Τι πληροφορίες μας δίνουν τα 'σημάδια' πάνω στις κεφαλές των εμβόλων ;
Τι πρέπει να γνωρίζουμε για τη παρέκκλιση του άξονα του πείρου ως προς το κατακόρυφο επίπεδο συμμετρίας του εμβόλου ;
Η παρέκκλιση, είτε αν είναι θετική είτε αρνητική, εξασφαλίζει την ομαλή κίνηση του εμβόλου χωρίς χτύπημα (κροτάλισμα) μέσα στο κύλινδρο.
Θετική παρέκκλιση: όταν η παρέκκλιση απο τον άξονα του πείρου είναι προς τη πλευρά πίεσης του εμβόλου.
Αρνητική παρέκκλιση: όταν η παρέκκλιση απο τον άξονα του πείρου είναι αντίθετη προς τη πλευρά πίεσης του εμβόλου.
3. Διωστήρας (μπιέλα)
Έχει τους εξής ρόλους: μεταφέρει τη κινητική ενέργεια του εμβόλου στο στροφαλοφόρο άξονα αλλά και μεταφέρει τη δύναμη που χρειάζεται το έμβολο απο τον στροφαλοφόρο κυρίως στη φάση της συμπίεσης. Όσον αφορά τη καταπόνηση, στην εισαγωγή καταπονείται σε εφελκυσμό ενώ στην εκτόνωση, την συμπίεση και την εξαγωγή σε θλίψη και λυγισμό.
Τα μέρη του διωστήρα παρουσιάζονται στη παρακάτω φωτογραφία.
4. Στροφαλοφόρος άξονας
Ο ρόλος του είναι να μετατρέπει τη παλινδρομική κίνηση του εμβόλου σε περιστροφική στην έξοδο του κινητήρα. Συνήθως είναι ενιαίος και κατασκευάζεται απο σφυρήλατο χάλυβα για λόγους μεγαλύτερης αντοχής.
Τα βασικά του μέρη, φαίνονται στις παρακάτω φωτογραφίες.
Ζυγοστάθμιση στροφαλοφόρου άξονα
Γίνεται για να εξουδετερωθούν οι δυνάμεις αδράνειας και περιλαμβάνει: τη στατική και τη δυναμική ζυγοστάθμιση. Στη στατική, ελέγχεται αν το κέντρο βάρους του στροφαλοφόρου άξονα βρίσκεται πάνω στον άξονα περιστροφής του ενώ στη δυναμική, ελέγχεται αν οι δυνάμεις που ενεργούν πάνω στο στροφαλοφόρο άξονα είναι ίσες και αντίθετες με αυτές που δημιουργούνται απο τα αντίβαρα. Τα αντίβαρα, κατασκευάζονται βαρύτερα και στη συνέχεια αφαιρείται υλικό ανάλογα με το τι δείχνει η ζυγοστάθμιση.
Γενικά, μέσω της ζυγοστάθμισης μειώνουμε τους κραδασμούς κατά τη λειτουργία και ελαχιστοποιούμε τη πιθανότητα πλήρη αστοχίας του υλικού.
Η γωνία σφήνωσης κομβίων στροφαλοφόρου άξονα, δίνεται απο:
i) για 4-χρονο κινητήρα ii) για 2-χρονο κινητήρα
α = 720 μοίρες / Κ: αριθμός των κυλίνδρων α = 360 μοίρες / Κ: αριθμός κυλίνδρων
(Ως γωνία σφήνωσης, ορίζουμε τη γωνία που σχηματίζουν μεταξύ τους 2 κομβία διωστήρων με διαδοχική σειρά ανάφλεξης)
5) Σφόνδυλος ( ή βολάν )
Είναι ουσιαστικά ένας πολύ βαρύς μεταλλικός δίσκος, ο οποίος αποθηκεύει ενέργεια απο τον ωφέλιμο χρόνο της εκτόνωσης, τον οποίο αποδεσμεύει στη συνέχεια για να πραγματοποιηθούν οι υπόλοιποι χρόνοι. Εξαιτίας λοιπόν της μεγάλης του μάζας, όταν αρχίζει να περιστρέφεται απορροφά ένα μέρος της ενέργειας που παράγεται απο την εκτόνωση την οποία χρησιμοποιεί για να "παρασύρει" το έμβολο να παραγματοποιήσει τους υπόλοιπους χρόνους. Όσο περισσότερους κυλίνδρους έχει ένας κινητήρας, τόσο μικρότερο και το βάρος του βολάν. Γιατί συμβαίνει αυτό ;............γιατί οι νεκροί χρόνοι του ενός κυλίνδρου καλύπτονται απο την εκτόνωση που τυχαίνει να κάνει κάποιος άλλος κύλινδρος και έτσι δεν απαιτείται μεγάλο (σε βάρος) βολάν. Στη περιφέρεια του βολάν, υπάρχει μια οδοντωτή στεφάνη στην οποία εμπλέκεται το γρανάζι της μίζας. Η εξωτερική επιφάνεια του βολάν (δηλαδή αυτή που βλέπουμε) είναι λεία γιατί σε αυτή στηρίζεται ο δίσκος-πλατό του συμπλέκτη και μεταφέρεται η κίνηση στο κιβώτιο ταχυτήτων.
Τι εννοούμε με τον όρο "stroke" ;
Εννοούμε το χρόνο λειτουργίας του εμβόλου στα πλαίσια μιας απλής διαδρομής που αυτό εκτελεί ανάμεσα στις δύο ακραίες θέσεις του, δηλαδή ανάμεσα στο ΑΝΣ και στο ΚΝΣ.
Τι εννοούμε με τον όρο "σειρά ανάφλεξης" ;
Αφού μιλάμε για σειρά ανάφλεξης, αμαφερόμαστε σε πολυκύλινδρους κινητήρες. Άν έχουμε μονοκύλινδρο κινητήρα, δεν υπάρχει νόημα ύπαρξης αυτού του όρου.
Έτσι, σειρά ανάφλεξης είναι η σειρά των κυλίνδρων στους οποίους γίνεται η ανάφλεξη του καυσίμου.
Που χρησιμεύει η σειρά ανάφλεξης ;
Απάντηση: μέσω συτής προσπαθούμε να επιτύχουμε τη καλύτερη δυνατή ζυγοστάθμιση του κινητήρα κατά τη λειτουργία. Αυτό προέρχεται απο το οτι προυπόθεση ομαλής λειτουργίας των πολυκύλινδρων κινητήρων είναι η κατα το δυνατόν ομοιόμορφη ακολουθία ανάφλεξης όλων των κυλίνδρων.
Χαρακτηριστικά παραδείγματα σειράς ανάφλεξης κινητήρων:
- για εν σειρά 4-κύλινδρο κινητήρα: 1, 3, 4, 2
- για εν σειρά 6-κύλινδρο κινητήρα: 1, 4, 2, 6, 3, 5
- για V6 κινητήρες: 1, 6, 5, 4, 3, 2
- για V8 κινητήρες: 1, 8, 4, 3, 6, 5, 7, 2
- για αστεροειδείς κινητήρες, η ανάφλεξη είναι παρα ένα κύλινδρο. Δηλαδή για έναν 9-κύλινδρο θα έχουμε: 1, 3, 5, 7, 9, 2, 4, 6, 8
"Σημείωση: Οι αμερικάνικοι κινητήρες συνήθως δεν ακολουθούν τη παραπάνω σειρά ανάφλεξης"
Ποιά τα ωφέλη των πολυκύλινδρων κινητήρων ;
Απάντηση: i) έχουμε καλύτερη συγκέντρωση ισχύος, δηλαδή περισσότερη ισχύ ανα μονάδα όγκου εμβολισμού και μικρότερη μάζα κινητήρα ανα μονάδα ισχύος, ii) ευκολότερη ζυγοστάθμιση των αδρανειακών δυνάμεων και ροπών, iii) καλύτερη ομοιομορφία περιστροφής, δηλαδή μικρότερες μεταβολές της γωνιακής ταχύτητας περιστροφής του στροφαλοφόρου άξονα κατά το κύκλο λειτουργίας και iv) ευκολότερη εκκίνηση του κινητήρα.
Ποιά τα ωφέλη περισσότερων σειρών κυλίνδρων απ' οτι μιάς (μονομπλόκ) ;
Απάντηση: Το βασικό πλεονέκτημα, είναι η ακόμη μεγαλύτερη μείωση της μάζας του κινητήρα αφού ορισμένα ιδιαίτερα βαριά εξαρτήματα (π.χ στροφαλοφόρος) εξυπηρετούν περισσότερους κυλίνδρους άρα και μεγαλύτερη ισχύ.
Βασικά συμπεράσματα για τη διάταξη και τη ρύθμιση των πολυκύλινδρων κινητήρων:
1ο: "Η απαίτηση για ομοιόμορφη ακολουθία ανάφλεξης των κυλίνδρων επιβάλλει τη συμμετρική διάταξη είτε των στροφάλων σε έναν κινητήρα 'εν σειρά' είτε των κυλίνδρων σε έναν αστεροειδή κινητήρα."
2ο: "Σε έναν 4-χρονο κινητήρα 'εν σειρά' με άρτιο αριθμό κυλίνδρων, επιβάλλεται η σύμπτωση των στροφάλων ανά δύο ως προς τη γωνία σφήνωσής τους."
3ο: "Σε αστεροειδή 4-χρονο κινητήρα, πρέπει αναγκαστικά να έχουμε περιττό αριθμό κυλίνδρων."
6) Εκκεντροφόρος άξονας
Μαζί με τις βαλβίδες αποτελούν τα κύρια μέρη του συστήματος διανομής καυσίμου-αέρα και απαγωγής των καυσαερίων, απο και προς το κάθε κύλινδρο.
Ουσιαστικά, είναι ένας άξονας που στηρίζεται πάνω σε στροφείς, ο αριθμός των οποίων εξαρτάται απο τον αριθμό των κυλίνδρων. Επίσης, ο εκκεντροφόρος φέρει μία σειρά απο έκκεντρα, ο αριθμός των οποίων είναι συνήθως ίσος με τον αριθμό των βαλβίδων (εισαγωγής και εξαγωγής). Τα έκκεντρα αναλαμβάνουν να ανοίγουν και να κλείνουν τις βαλβίδες εισαγωγής και εξαγωγής, για την παροχή καύσιμου μείγματος στους θαλάμους καύσης.
Ο βασικός ρόλος του εκκεντροφόρου, είναι: να ανοίγει τις βαλβίδες τη κατάλληλη στιγμή !
Κατασκευάζεται συνήθως απο σφυρήλατο χάλυβα υψηλής αντοχής. Σε ορισμένες περιπτώσεις χρησιμοποιούνται χυτοί εκκεντροφόροι (άγριοι εκκεντροφόροι) με μεγάλη ακρίβεια και κατάλληλη σκλήρυνση των έκκεντρών τους, ανάλογα με τις απαιτήσεις (ιδίως για αγωνιστική χρήση).
Ένας κινητήρας, ανάλογα με το τύπο του (σε σειρά, διάταξη V, διάταξη W, κτλ) και τον αριθμό των βαλβίδων μπορεί να έχει: έναν εκκεντροφόρο (SOHC - Single Over Ηead Cam) ή και δύο (DOHC).
Μαζί με τις βαλβίδες αποτελούν τα κύρια μέρη του συστήματος διανομής καυσίμου-αέρα και απαγωγής των καυσαερίων, απο και προς το κάθε κύλινδρο.
Ουσιαστικά, είναι ένας άξονας που στηρίζεται πάνω σε στροφείς, ο αριθμός των οποίων εξαρτάται απο τον αριθμό των κυλίνδρων. Επίσης, ο εκκεντροφόρος φέρει μία σειρά απο έκκεντρα, ο αριθμός των οποίων είναι συνήθως ίσος με τον αριθμό των βαλβίδων (εισαγωγής και εξαγωγής). Τα έκκεντρα αναλαμβάνουν να ανοίγουν και να κλείνουν τις βαλβίδες εισαγωγής και εξαγωγής, για την παροχή καύσιμου μείγματος στους θαλάμους καύσης.
Ο βασικός ρόλος του εκκεντροφόρου, είναι: να ανοίγει τις βαλβίδες τη κατάλληλη στιγμή !
Κατασκευάζεται συνήθως απο σφυρήλατο χάλυβα υψηλής αντοχής. Σε ορισμένες περιπτώσεις χρησιμοποιούνται χυτοί εκκεντροφόροι (άγριοι εκκεντροφόροι) με μεγάλη ακρίβεια και κατάλληλη σκλήρυνση των έκκεντρών τους, ανάλογα με τις απαιτήσεις (ιδίως για αγωνιστική χρήση).
Ένας κινητήρας, ανάλογα με το τύπο του (σε σειρά, διάταξη V, διάταξη W, κτλ) και τον αριθμό των βαλβίδων μπορεί να έχει: έναν εκκεντροφόρο (SOHC - Single Over Ηead Cam) ή και δύο (DOHC).
Τρόποι μετάδοσης κίνησης απο τον στροφαλοφόρο στον εκκεντροφόρο άξονα
1. με γρανάζια: κυρίως όταν ο εκκεντροφόρος είναι στα πλάγια. Έχει υψηλό κόστος κατασευής και συντήρησης, χρειάζεται λίπανση αλλά παρέχει μεγαλύτερη ασφάλεια μεταφοράς της κίνησης και ήσυχη λειτουργία.
2. με αλυσίδα (καδένα): όταν ο εκκεντροφόρς είναι είτε στα πλάγια είτε επικεφαλής. Έχει υψηλό κόστος κατασευής, χρειάζεται λίπανση αλλά παρέχει μεγαλύτερη ασφάλεια μεταφοράς της κίνησης. Όμως είναι αρκετά θορυβώδης, όπου γίνεται εντονότερος με το πέρας των χιλιομέτρων.
3. με οδοντωτό ιμάντα: όταν ο εκκεντροφόρς είναι είτε στα πλάγια είτε επικεφαλής. Έχει χαμηλό κόστος κατασκευής και συντήρησης και δεν χρειάζεται λίπανση. Είναι πολύ σημαντικό να ελέγχεται τακτικά και να αλλάζεται έστω και προληπτικά κάθε 60.000 χλμ. περίπου.
Η σχέση μετάδοσης απο το στροφαλοφόρο στον εκκεντροφόρο άξονα για τους 4-χρονους κινητήρες είναι 2:1. Τι σημαίνει αυτό;....... οτι για 2 περιστροφές του στροφαλοφόρου έχουμε 1 περιστροφή για τον εκκεντροφόρο.
Εσωτερικός χρονισμός κινητήρα: είναι ο συγχρονισμός λειτουργίας μεταξύ εκκεντροφόρου και στροφαλοφόρου ώστε οι βαλβίδες να ανοίγουν και να κλείνουν τη κατάλληλη σιγμή.
Αλλαγή εκκεντροφόρων:
Η αλλαγή εκκεντροφόρου, αποτελεί μία απο τις πρώτες προτεραιότητες κάποιου που θέλει να ασχοληθεί με αγώνες.
Στους υπερτροφοδοτούμενους κινητήρες, λόγω της υπερπλήρωσης, το αβάνς αλλάζει συνεχώς και πάντα το καύσιμο μείγμα στο θάλαμο καύσης είναι επαρκές. Οπότε, δεν είναι αναγκαία η αλλαγή εκκεντροφόρου !
Αντίθετα, στους ατμοσφαιρικούς κινητήρες, η αλλαγή είναι αναγκαία γιατί έτσι μπορούμε να πετύχουμε μέσω: i) αύξησης της βύθισης του εκκεντροφόρου και ii) αύξησης της διάρκειάς του σε μοίρες, μεγαλύτερη ποσότητα μείγματος και άρα να έχουμε αύξηση της απόδοσης !
Tips μετά απο αλλαγή εκκεντροφόρου, με πιο "άγριο" εκκεντροφόρο
1. H αντικατάσταση εκκεντροφόρου προϋποθέτει ότι έχουν γίνει πρώτα οι κατάλληλες βελτιώσεις στο σύστημα εισαγωγής/εξαγωγής (ροϊκή εξέλιξη, φίλτρο, πρόγραμμα εξάτμισης).
2. Αλλάζοντας εκκεντροφόρους, ο κύλινδρος δέχεται περισσότερο αέρα και χρειάζεται και περισσότερη βενζίνη, που επιτυγχάνεται με επέμβαση στο πρόγραμμα διαχείρισης του κινητήρα.
3. Υπερβολικά μεγάλο βύθισμα εκκεντροφόρου επιφέρει αρρυθμίες στο ρελαντί.
Τι θα κερδίσω από "αγριότερους" εκκεντροφόρους;
Αλλάζοντας εκκεντροφόρους, η αύξηση της απόδοσης μπορεί να είναι από 10 έως και 80%, ανάλογα και με τις υπόλοιπες βελτιώσεις που έχουμε πραγματοποιήσει στο σύστημα εισαγωγής και εξαγωγής. Στα 8βάλβιδα σύνολα συνήθως κερδίζουμε αύξηση της τιμής της ροπής, ενώ στα 16βάλβιδα έχουμε καλύτερη απόδοση σε υψηλές στροφές του κινητήρα.
Ποιές οι θέσεις του εκκεντροφόρου άξονα ;
1. Κινητήρας με βαλβίδες στη κυλινδροκεφαλή και τον εκκεντροφόρο άξονα στα πλάγια: στη περίπτωση αυτή για τη κίνηση των βαλβίδων απαιτείται ένας μηχανισμός που περιλαμβάνει το ωστήριο (ποτηράκι), την ωστική ράβδο (καλάμι), το ζύγωθρο (κοκοράκι) και τον πληκτροφορέα (πιανόλα). Οι κινητήρες αυτοί ονομάζονται: Κινητήρες με επικεφαλής βαλβίδες (OHV).
Στη περίπτωση αυτή, έχουμε την εξής διάταξη:
α: ωστήριο (ποτηράκι)
β: ωστική ράβδος (καλάμι)
γ: ζύγωθρο (κοκοράκι)
δ: πληκτροφορέας (πιανόλα)
Πλέον όμως, αυτό που επιδιώκουν οι κατασκευαστές είναι η μείωση του βάρους του κινητήρα (λιγότερα εξαρτήματα και λιγότερες αδρανειακές μαζες). Έτσι, οι περισσότεροι εκκεντροφόροι είναι επικεφαλής στους οποίου υπάρχουν μόνο τα ωστήρια και παραλείπονται όλα τα υπόλοιπα εξαρτήματα.
2. Κινητήρας με τις βαλβίδες και τον εκκεντροφόρο άξονα στην κυλινδροκεφαλή: στη περίπτωση αυτή ο εκκεντροφόρος τοποθετείται πάνω στους κυλίνδρους και οι βαλβίδες κινούνται είτε απο τα ζύγωθρα που παίρνουν απευθείας κίνηση απο τον εκκεντροφόρο είτε απευθείας απο τον εκκεντροφόρο μέσω του ωστηρίου (ποτηράκι). Στη 2η περίπτωση, στο επάνω μέρος του ωστηρίου υπάρχει μια κοιλότητα όπου τοποθετείται ένας μεταλλικός δίσκος (πλακάκι ή καπελότο). Φθορά του δίσκου αυτού -> αλλαγή στο πάχος του -> αλλαγή στη διαδρομή κίνησης της βαλβίδας. Οι κινητήρες αυτοί ονομάζονται: Κινητήρες με επικεφαλής εκκεντροφόρο (OHC - Overhead Camshaft) ενώ αν έχουν δύο εκκεντροφόρους DOHC - Double Overhead Camshaft.
3. Κινητήρας με βαλβίδες και εκκεντροφόρο άξονα στα πλάγια: στη περίπτωση αυτή ο εκκεντροφόρος βρίσκεται κάτω απο τις βαλβίδες και ο μηχανισμός κίνησης αποτελείται απο: το ωστήριο (ποτηράκι), τη βίδα ρύθμισης, το ελατήριο της βαλβίδας και τον οδηγό.
Ζυγοστάθμιση εκκεντροφόρου άξονα
Είναι ανάλογη με τη ζυγοστάθμιση του στροφαλοφόρου άξονα. Η κύρια διαφορά ανάμεσα στον εκκεντροφόρο και στον στροφαλοφόρο, είναι οτι στον εκκεντροφόρο οι δυνάμεις αδράνειας είναι πολύ μικρότερες αφού η μάζα του είναι πολύ μικρότερη απο αυτή του στροφαλοφόρου. Επιπλέον, στους 4-χρονους κινητήρες οι στροφές ανα λεπτό του εκκεντροφόρου είναι οι μισές απο τις στροφές του στροφαλοφόρου.
7) Βαλβίδες εισαγωγής και εξαγωγής
Ο ρόλος τους είναι να ανοίγουν και να κλείνουν τη κατάλληλη στιγμή, έτσι ώστε να εξασφαλίζεται η διαδοχική σειρά των χρόνων εισαγωγής, συμπίεσης, εκτόνωσης και εξαγωγής.
Τα βασικά μέρη μιας βαλβίδας, καθώς και το σύστημα στήριξης, κίνησης και λειτουργίας μιας βαλβίδας φαίνονται στη παρακάτω εικόνα:
Ως υλικά κατασκευής, χρησιμοποιούνται διάφορα κράματα χάλυβα όπου για τις βαλβίδες εξαγωγής προτιμούνται χάλυβες υψηλής αντοχής. Επίσης, για αύξηση της αντοχής των βαλβίδων απο διαβρωση οι κεφαλές των βαλβίδων επικαλύπτονται με ειδικό κράμα μετάλλων (νικέλιο 80% και χρώμιο 20%) ή κράμα αλουμινίου.
Ανάλογα με τη χρήση και το που θα χρησιμοποιηθούν, υπάρχουν και διάφοροι τύποι βαλβίδων. Οι τύποι αυτοί είναι οι εξής:
α) απλές βαλβίδες
β) βαλβίδες με επικάλυψη
γ) βαλβίδες που ψύχονται με νάτριο: η κεφαλή και το στέλεχος είναι κοίλα και μέρος της κοιλότητάς τους είναι γεμάτο με νάτριο ή άλλα άλατα για καλύτερη ψύξη.
δ) δεσμοδρομικές βαλβίδες: δεν υπάρχουν ελατήρια για το άνοιγμα και κλείσιμο, αφού αυτό γίνεται με τη βοήθεια των έκκεντρων. Χρησιμοποιούνται κυρίως στους πολύστροφους κινητήρες.
ε) περιστρεφόμενες βαλβίδες: ουσιαστικά περιστρέφονται κατα μία μικρή γωνία σε κάθε άνοιγμα και κλείσιμο μέσω ειδικών ωστηρίων. Οι βαλβίδες αυτές, λόγω του τρόπου λειτουργίας τους, καθαρίζουν τις έδρες τους και προσφέρουν καλύτερη στεγανοποίηση και για μεγαλύτερο χρόνο.
στ) αυτορυθμιζόμενες βαλβίδες με αυτορυθμιζόμενα υδραυλικά ωστήρια: στις βαλβίδες αυτές υπάρχει πλήρης επαφή στις αρθρώσεις, έτσι δεν υπάρχει καθόλου διάκενο μεταξύ ωστηρίου και βαλβίδας και οι τυχόν διαστολές εξουδετερώνονται απο το υδραυλικά ρυθμιζόμενο ωστήριο.
Διάκενο βαλβίδων
Είναι αναγκαίο να υπάρχει διάκενο μεταξύ της βαλβίδας και των εξαρτημάτων αυτής, αφού η αύξηση της θερμοκρασίας κατά τη λειτουργία του κινητήρα οδηγεί σε διαστολή των εξαρτημάτων αυτής με κίνδυνο η βαλβίδα να μην κλείνει στεγανά. Άν απο την άλλη το διάκενο είναι μεγαλύτερο απο το επιτρεπόμενο, τότε το μέγιστο άνοιγμα της βαλβίδας είναι μικρότερο απο το κανονικό με αποτέλεσμα να ακούγεται ένας μεταλλικός θόρυβος αφού το ζύγωθρο δεν ακουμπά τη βαλβίδα αλλά τη χτυπά. Το διάκενο το ορίζει ο κατασκευαστής και συνήθως είναι μεγαλύτερη για τις βαλβίδες εξαγωγής.
~ Θέλω να συγχαρώ τους συγγραφείς του βιβλίου: "Μηχανές Εσωτερικής Καύσης Ι" του ΤΕΕ για την τόσο σπουδαία και πλήρη δουλειά που έκαναν πάνω στο τομέα αυτό και να τους ευχαριστήσω μιας και το βιβλίο τους αποτέλεσε σπουδαία πηγή και βάση για τη συγγραφή του παραπάνω άρθρου. Και πάλι συγχαρητήρια...! ~
Βιβλιογραφία: 1) "Μηχανές Εσωτερικής Καύσης I", Τεχνικά Επαγγελματικά Εκαπιδευτήρια (ΤΕΕ), Αθήνα 2001, Αγερίδης Γεώργιος, Καραμπίλας Πέτρος, Ρώσσης Κυριάκος
2) https://www.google.gr/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&ved=&url=https%3A%2F%2Fwww.reddit.com%2Fr%2Feducationalgifs%2Fcomments%2F468290%2Fa_collection_of_gifs_demonstrating_a_few%2F&bvm=bv.134495766,d.d24&psig=AFQjCNGfMivxaoYFw4Sj5PUa4ljXOlovKQ&ust=1475308017586990
3) http://box2014.wikispaces.com/-/%CE%A3%CF%8D%CF%83%CF%84%CE%B7%CE%BC%CE%B1%20%CE%94%CE%B9%CE%B1%CE%BD%CE%BF%CE%BC%CE%AE%CF%82/%CE%9F%CE%BC%CE%AC%CE%B4%CE%B1%203/file/view/str1.jpg/488405952/str1.jpg
4) https://image.winudf.com/69/5220ec4997ee82/screen-5.jpg
5) http://www.caroto.gr/2014/01/07/%CE%B2%CE%BF%CE%BB%CE%AC%CE%BD-%CE%B4%CE%B9%CF%80%CE%BB%CE%AE%CF%82-%CE%BC%CE%AC%CE%B6%CE%B1%CF%82-%CF%84%CE%B9-%CE%B5%CE%AF%CE%BD%CE%B1%CE%B9-%CE%BA%CE%B1%CE%B9-%CF%80%CF%89%CF%82-%CE%BB%CE%B5%CE%B9/
6) http://car-moto.info/wp-content/uploads/2015/07/65.jpg
7) http://www.kiparissis.gr/product_info.php?products_id=38289
8) http://www.caroto.gr/2012/01/08/2-stroke-engines/
9) http://www.caroto.gr/2009/02/12/%CE%BC%CF%80%CE%BB%CE%BF%CE%BA-%CE%BA%CE%B9%CE%BD%CE%B7%CF%84%CE%AE%CF%81%CE%B1/
10) https://www.google.gr/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&ved=0ahUKEwjTgrf4k7XPAhWEuhoKHexuBqAQjB0IBg&url=http%3A%2F%2Fel.science.wikia.com%2Fwiki%2F%25CE%2595%25CE%25BA%25CE%25BA%25CE%25B5%25CE%25BD%25CF%2584%25CF%2581%25CE%25BF%25CF%2586%25CF%258C%25CF%2581%25CE%25BF%25CF%2582_%25CE%2586%25CE%25BE%25CE%25BF%25CE%25BD%25CE%25B1%25CF%2582&bvm=bv.134052249,d.d24&psig=AFQjCNEuAol1IV3JqCA5AsWBvITDMhbW6w&ust=1475248058269689
11) http://www.autotriti.gr/data/magazine/viewthema/35130.asp
12) https://www.google.gr/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&ved=0ahUKEwjz6ILpy7bPAhWFOxoKHYcUCZUQjB0IBg&url=http%3A%2F%2Fwww.123rf.com%2Fphoto_5099056_close-up-of-parts-in-engine-head-4-valve-per-cylinder-system.html&psig=AFQjCNFRlluKhsZ8hRVH46cvePq2vrNmpQ&ust=1475307715727598
13) https://www.google.gr/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&ved=0ahUKEwjA-faNzLbPAhWHXBoKHTOaBscQjB0IBg&url=http%3A%2F%2Fwww.mahindramaxximoplus.com%2Fnet%2Fadvantage.html&psig=AFQjCNFRlluKhsZ8hRVH46cvePq2vrNmpQ&ust=1475307715727598
14) https://www.google.gr/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&ved=0ahUKEwjG6Ozbz7bPAhWKiRoKHdJuAAwQjB0IBg&url=http%3A%2F%2Fszalayautosiskola.hu%2Fcourses.html&bvm=bv.134495766,d.d24&psig=AFQjCNE3kjwRguNzxEHtkFCjNTQfoGAQsg&ust=1475308800947641
Σχόλια
Δημοσίευση σχολίου