Βαλβίδες

Εικόνες για βαλβίδες


Βαλβίδες και βλάβες τους (Auto Express 39, 10/1970)

Σε μια ειδικευμένη αμερικανική επιθεώρηση, που απευθύνεται στους διευθυντάς των συνεργείων επιδιορθώσεως αυτοκινήτων, διαβάσαμε πρόσφατα την έξης συμβουλή: «Το σχεδόν καινούργιο μοτέρ του πελάτη σας δεν δουλεύει καλά ή μήπως δεν δουλεύει καθόλου; Προσπαθώντας να εντοπίσετε την βλάβη, κατεβάζετε το «καπάκι» και βλέπετε ότι οι βαλβίδες ευρίσκονται σε απελπιστική κατάσταση; Σ' αυτή την περίπτωση οι πιθανές λύσεις είναι δύο: ή αλλάζετε αμέσως τις βαλβίδες κερδίζοντας απλά κι εύκολα το μεροκάματο, ή ψάχνετε να βρείτε για την αιτία της βλάβης. Φυσικά η δεύτερη λύση είναι η πιο καλή και συνετή και κυρίως η πιο τίμια απέναντι στον πελάτη σας, γιατί έτσι θα εντοπίσετε τελικά την βλάβη και συγχρόνως θα αποφύγετε να επαναληφθεί στο μέλλον». Πράγματι οι βαλβίδες μπορεί να φανούν σε μερικούς όργανα δευτερευούσης σημασίας για τα όποια δεν αξίζει ο κόπος να σπαταλάμε πολύτιμο χρόνο, για να ψάξουμε να βρούμε τις αιτίες των τυχόν ζημιών από τις οποίες πάσχουν.
valve.JPG

Σε τι χρησιμεύουν

Οι βαλβίδες — σχεδόν πάντοτε μια εισαγωγής και μια εξαγωγής για κάθε κύλινδρο — σκοπό έχουν, ανοίγοντας την κατάλληλη στιγμή, να εισάγουν στον κύλινδρο το μίγμα αέρος - βενζίνης και κλείνοντας να εξάγουν τα καμένα αέρια.
Οι πρώτες λέγονται εισαγωγής κι οι δεύτερες εξαγωγής. Επί πλέον οφείλουν να εξασφαλίζουν μια τέλεια ισορροπία και αντοχή κατά την διάρκεια της εκρήξεως (στιγμή καύσεως). Όλες αυτές οι εργασίες, πραγματοποιούνται κατά την διάρκεια δύο πλήρων στροφών του στροφαλοφόρου.
Δηλαδή, κάθε δύο πλήρεις στροφές του στροφαλοφόρου, έχουμε μια εισαγωγή μίγματος και μια εξαγωγή. Συνεπώς, οι βαλβίδες κινούνται από ένα όργανο που περιστρέφεται μ' ένα αριθμό στροφών ίσο με το μισό του αριθμού στροφών του στροφαλοφόρου. Και το όργανο αυτό είναι ο εκκεντροφόρος που έχει στο γρανάζι του διπλάσια δόντια απ’ ότι ο στροφαλοφόρος.
Αναλύοντας λεπτομερέστερα την λειτουργία των βαλβίδων, θα παρατηρήσουμε ότι αυτές δεν ανοίγουν ακριβώς στα λεγόμενα Νεκρά Σημεία (Άνω και Κάτω). Το άνοιγμα και το κλείσιμο συμβαίνουν ελάχιστα πιο νωρίς και ελάχιστα πιο αργά σε τρόπο ώστε να επιτρέψουν στο «μάξιμουμ» την πλήρωση του θαλάμου εκρήξεως με μίγμα καθώς και την εξαγωγή των καυσαερίων.
Αυτό όμως είναι μεγάλο σφάλμα υπολογισμού. Πράγματι οι βαλβίδες είναι τα θεμελιώδη: όργανα για την απόδοση όλης της μηχανής, απόδοση που εξαρτάται ακριβώς απ' τις συνθήκες λειτουργίας των βαλβίδων.
Αν αυτές δεν λειτουργούν τέλεια, η μηχανή ταλαιπωρείται σημαντικά.
Πρέπει να έχουμε επίσης υπ' όψη μας, ότι η εξέλιξη της μηχανής είναι στενά συνυφασμένη με την εξέλιξη των βαλβίδων και ότι σ' αυτή την πορεία εξελίξεως εβοήθησαν πολύ οι βελτιώσεις των οργάνων κινήσεων, όπως π.χ. τα έκκεντρα, τα υδραυλικά ωστήρια, οι καινούργιες λαστιχένιες ή πλαστικές «καδένες».
Αυτή η τελευταία καινοτομία, επέτρεψε να αποφεύγεται η τόση συχνή φθορά των δοντιών της «καδένας» ή των γραναζιών. Επί πλέον είναι σχεδόν τελείως αθόρυβες, λειτουργούν πολύ καλά και δεν χρειάζονται ειδική φροντίδα ή ρύθμιση. Όλα αυτά αποτελούν σημαντικά βήματα προόδου, αν μάλιστα τα συνδυάσουμε.
Οι σύγχρονες λύσεις, που έχουν ήδη δοθεί στον τεχνολογικό τομέα, μας παρέχουν την δυνατότητα, αυξάνοντας την σχέση συμπιέσεως και τις στροφές της μηχανής, να αυξήσουμε και την απόδοσή της.
Ας μιλήσουμε όμως και για τις βαλβίδες.

Προεισαγωγή - Προεξαγωγή (προπορεία ανοίγματος, βραδυπορεία κλεισίματος)

Εξηγούμε εδώ μ' ένα παράδειγμα τους λόγους για τους όποιους οι βαλβίδες ανοίγουν λίγο νωρίτερα και κλείνουν λίγο βραδύτερα απ' τα Α.Ν.Σ. και Κ.Ν.Σ (Άνω και Κάτω Νεκρά Σημείο).
Ας εξετάσουμε, λοιπόν, πρώτα την φάση της εισαγωγής. Εάν η βαλβίδα εισαγωγής άνοιγε ακριβώς την στιγμή που το πιστόνι έφθασε στο Α.Ν.Σ., το μίγμα αέρος - βενζίνης θα υπερνικούσε την αδράνειά του μόνο όταν το ίδιο το πιστόνι θα άρχιζε την διαδρομή καταβάσεως (επιστροφής). Για να διευκολυνθεί, λοιπόν, η εισαγωγή, χρειάζεται να άνοιξη η βαλβίδα μια στιγμή πριν (12.5°) το πιστόνι φθάσει στο A.N.Σ.
Για να αφήσουμε τον απαραίτητο χρόνο στο μίγμα να γέμιση τον κύλινδρο, επιβραδύνουμε εν συνεχεία το κλείσιμο της βαλβίδας εισαγωγής κατά 51.5°. Ανάλογα συμπεριφέρεται κι η βαλβίδα εξαγωγής. Δηλαδή, αυτή θα άνοιξη πριν το πιστόνι φθάσει εντελώς στο Κ.Ν.Σ. (53.5°).
Κατ' αυτό τον τρόπο η ταχεία εξαγωγή των καυσαερίων θα ευνοηθεί κι από μια εναπομένουσα συμπληρωματική πίεση. Φυσικά κι εδώ θα επιβραδύνουμε το κλείσιμο της βαλβίδας εξαγωγής (10.5°) για να διευκολυνθεί η πλήρης εξαγωγή των καυσαερίων.
Συνεπώς, για την τέλεια λειτουργία του συστήματος τροφοδοτήσεως της μηχανής, η βαλβίδα εισαγωγής παραμένει ανοικτή για 244° (12.5° + 180° + 51.5°), ενώ η βαλβίδα εξαγωγής παραμένει ανοικτή ακόμη περισσότερο και συγκεκριμένα 244° (53.5° + 180° + 10.5°).
valvetiming.jpg Πηγή
Οφείλουμε να παρατηρήσουμε ότι αυτά τα στοιχεία είναι ενδεικτικά κι ότι στην πρακτική εφαρμογή τους εξαρτώνται απ' τον τύπο και τα χαρακτηριστικά της κάθε μηχανής, όπως π.χ. αριθμός στροφών, σχήμα θαλάμου καύσεως, πολλαπλή εισαγωγής και εξαγωγής κλπ.

Οι πιο συνηθισμένες βλάβες

Πρέπει να τονίσουμε το γεγονός ότι οι «ασθένειες» των βαλβίδων δεν είναι ούτε λίγες, ούτε εύκολες στην διάγνωσή τους. Επειδή όμως είναι, όπως είδαμε, όργανα τόσο σημαντικά για την καλή λειτουργία και την απόδοση της μηχανής, αξίζει ο κόπος να εμβαθύνουμε λίγο περισσότερο στο θέμα αυτό και να δώσουμε μεγαλύτερη προσοχή στις πιο συνηθισμένες βλάβες.
valve2.JPG valve1.JPG valve3.JPG valve4.JPG valve5.JPG

1. Βαλβίδα εξαγωγής καμένη

Μερικές φορές συμβαίνει η μηχανή να μην αποδίδει πια όπως άλλοτε και με την πρώτη δύσκολη ανηφοριά που συναντούμε — ιδίως όταν το αυτοκίνητο είναι υπερφορτωμένο — αντιλαμβανόμαστε ότι «τραβάει» με το ζόρι.
Μια από τις πιο συχνές αιτίες αυτού του μειονεκτήματος, είναι το κάψιμο μιας βαλβίδας εξαγωγής. Στην περίπτωση λοιπόν αυτή, μαζί με την πτώση της αποδόσεως του κινητήρος, εκδηλώνεται και στον σωλήνα εξαγωγής ένα χαρακτηριστικό φύσημα (τσίφ, τσίφ).
Αυτό σημαίνει ότι η καύση, δεν συγκρατείται καλά απ' την βαλβίδα και περνά απ' ευθείας στο σύστημα εξαγωγής με διαφορετική πίεση και θερμότητα, απ' ό,τι πρέπει.
Θα μπορούσε, ίσως, να ήταν καμένη η βαλβίδα εισαγωγής, το ενδεχόμενο όμως αυτό είναι πολύ λιγότερο συχνό.
Στην περίπτωση αυτή εμφανίζονται παράξενοι μικροί θόρυβοι — ένα είδος γουργουρίσματος — στο καρμπυρατέρ.
Πράγματι η ροή του μίγματος αέρος - βενζίνης στους θαλάμους αναφλέξεως, εμποδίζεται από τα αέρια εξαγωγής.
Τί πρέπει, λοιπόν, να κάνουμε σ' αυτές τις περιπτώσεις; ο οδηγός μόνος του δεν μπορεί να κάνη απολύτως τίποτε. Πρέπει να πάει το αυτοκίνητο στο μηχανικό του συνεργείου. Στο σημείο, όμως, αυτό πρέπει να προσέξει ιδιαιτέρως. Η προσωπική μας συμβουλή είναι να μην πάρει το ζήτημα ελαφρά. Ούτε και να το φροντίσει επιφανειακά, παραγγέλλοντας αμέσως «ένα απλό τρίψιμο των βαλβίδων» όπως συχνά συμβαίνει.
lapping_engine_valve.jpg Πηγή
Για να γίνει το τρίψιμο και το καθάρισμα των βαλβίδων θα πρέπει να υπάρχει δικαιολογημένη αιτία.
Ας εξηγηθούμε, όμως, καλύτερα.
Εάν η μηχανή είναι σε καλή κατάσταση, τότε το τρίψιμο των βαλβίδων δίνει ένα εξαιρετικό αποτέλεσμα.
Εάν, όμως η μηχανή έχει ήδη κάνει 30 - 40 χιλιάδες χιλιόμετρα (πού είναι κιόλας η περίοδος που χρειάζεται να γίνει ένα τρίψιμο) τότε χρειάζεται μεγάλη προσοχή. Γιατί υπάρχουν περιπτώσεις που πρέπει να τις ξεχωρίσουμε.
Μπορεί π.χ. να υπάρξει η περίπτωση της βαλβίδας που διαθέτει σκληρό ελατήριο και σκληρό στέλεχος. Τότε το τρίψιμο και το καθάρισμα θεωρούνται απαραίτητα και είναι αποτελεσματικά.
Αν, όμως, έχουμε την περίπτωση. μαλακού ελατηρίου και μαλακού στελέχους (οπότε η φθορά θα είναι ιδιαίτερα εμφανής), η διαδικασία του τριψίματος, θα προκαλέσει περισσότερη ζημιά παρά όφελος.
Ζημιές, επίσης, μπορεί να προκαλέσει το τρίψιμο των βαλβίδων, και στην περίπτωση σκληρού ελατηρίου και μαλακού στελέχους κι αντιστρόφως.
Σ' όλες αυτές τις περιπτώσεις, λοιπόν, μετά το τρίψιμο η μηχανή θα καίει περισσότερο λάδι εξ αιτίας του «τζόγου» που θα παρουσιάζουν οι υποδοχές. Συνεπώς ξεκινώντας με την προοπτική να κάνουμε μια οικονομική μικροεπισκευή, βρισκόμαστε αναγκασμένοι να ξοδέψουμε εν συνεχεία πολύ περισσότερο χρόνο και χρήμα για μια ριζική επιδιόρθωση.

2. Έδρα καμένη

Valve-lapping-2.jpg Πηγή
Οι έδρες των βαλβίδων είναι κατασκευασμένες από υλικό (ειδικό ατσάλι με νίκελ, ή χρώμιο ή τουκστένιο) που αντέχει στις υψηλές θερμοκρασίες. Μερικές φορές, όμως, η θερμοκρασία της μηχανής υπερβαίνει το όριο αντοχής των εδρών, που καίγονται.
Η αρχή του καψίματος συμβαίνει κατά κανόνα, όταν κάποιο μικρό κομματάκι μιας καρβουνιασμένης έδρας σπάει και ξεφεύγει. Με το σπάσιμο (έστω και μηδαμινό) αρχίζει να σχηματίζεται ένα αυλάκι απ' το όποιο περνούν τα ζεστά αέρια τα όποια σιγά - σιγά φθείρουν και χειροτερεύουν όλο και περισσότερο την όλη κατάσταση.

3. Παραμόρφωση του έκκεντρου

Σε όσα αυτοκίνητα υπάρχει «καδένα» κινήσεως αυτή τείνει μοιραία να επιμηκυνθεί. Συνέπεια της επιμηκύνσεως αυτής, είναι η παραμόρφωση, η οποία τόσο περισσότερο αυξάνει όσο μεγαλύτερη είναι η επιμήκυνση της «καδένας», με άμεσο επακόλουθο την βλάβη και την φθορά του έκκεντρου και των βαλβίδων.

4. «Φαγωμένη» έδρα

Τα αέρια στις υψηλές θερμοκρασίες είναι δυνατόν να προσβάλουν το υλικό των βαλβίδων και να τις καταστρέψουν.
Η κωνική επιφάνεια εδράσεως της βαλβίδας είναι το σημείο εκείνο που συνήθως προσβάλλεται και φθείρεται περισσότερο. Όταν σε μια βαλβίδα σχηματίζεται ένα είδος εγκοπής (αυλάκι) τότε αυτό σημαίνει ή ότι υπάρχει υπερβολική θερμοκρασία ή ότι η κεφαλή δεν εδράζεται κανονικά.
anglevalves03.jpg Πηγή

5. Ατελές «κάθισμα»

Όταν μια βαλβίδα δεν κάθεται (εδράζεται) κανονικά στην έδρα της, δημιουργούνται αλλοιώσεις που επιφέρουν μια συνεχώς αυξανόμενη κακή λειτουργία.

6. Σπάσιμο του στελέχους (κορμού)

Εάν τα ωστήρια δεν είναι καλά ρυθμισμένα, τότε η εισαγωγή της βαλβίδας στην βάση της μπορεί να γίνει με υπερβολική δυσκολία (ζόρι), πράγμα που συχνά προκαλεί το σπάσιμο του στελέχους της.
Βαλβίδα καμένη λόγω αυταναφλέξεως. Συχνά η φθορά αυτής της βλάβης οφείλεται στην χρήση βενζίνης που δεν διαθέτει τον κατάλληλο βαθμό οκτανίου για τον τύπο της μηχανής.

7. Παραμορφωμένη βαλβίδα

Μερικές φορές η υπερβολική θερμοκρασία δεν προκαλεί το κάψιμο της βαλβίδας, αλλά προκαλεί την παραμόρφωσή της, που εκδηλώνεται με διάφορους τρόπους.
Έκτος του ότι δημιουργείται ένα ελαττωματικό «κάθισμα» των βαλβίδων στις έδρες, η παραμόρφωση σε ορισμένες περιπτώσεις προκαλεί και την επιμήκυνση των στελεχών των βαλβίδων. Δηλαδή, μακραίνουν οι κορμοί.
Κατ’ αυτό τον τρόπο, εξουδετερώνονται τα όρια αντοχής και ελαστικότητας των ωστηρίων κι οι βαλβίδες παραμένουν συνεχώς ανοικτές, με άμεση συνέπεια την κακή λειτουργία της μηχανής.
Για τον λόγο αυτό, σε κάθε τύπο αυτοκινήτου, προβλέπεται ένας ορισμένος «τζόγος» των ωστηρίων. Είναι το λεγόμενο διάκενο.
Και μια και μιλάμε για τις βαλβίδες, οφείλουμε να σημειώσουμε μια λεπτομέρεια που είναι σημαντική και αφορά το θόρυβο που προκαλούν τα ωστήρια.
Αντίθετα, λοιπόν, απ’ ό,τι γενικά πιστεύεται, το χαρακτηριστικό κτύπημα των ωστηρίων, εάν φυσικά εκδηλώνεται εντός φυσιολογικών ορίων, είναι ένδειξη καλής λειτουργίας.
Το ωστήριο που χτυπά κανονικά, δείχνει ότι διαθέτει το κανονικό διάκενο — το προβλεπόμενο απ' τον κατασκευαστή – και συνεπώς η βαλβίδα κάθεται καλά στην έδρα της, λειτουργεί κανονικά και δεν κινδυνεύει να καεί.
Επομένως, όλα λειτουργούν κανονικά στις βαλβίδες, όταν υπάρχει ο χαρακτηριστικός αυτός θόρυβος των ωστηρίων. Θα πρέπει, όμως, κάθε 10-15 χιλιάδες χιλιόμετρα να ελέγχουμε το διάκενο και να φροντίζουμε να το ρυθμίζουμε. Γιατί όπως είπαμε και στην αρχή, με την συνεχή λειτουργία δημιουργούνται διαστολές (επιμηκύνσεις) των στελεχών των βαλβίδων και συνεπώς αλλοιώνουν το προβλεπόμενο κανονικό διάκενο.

Βαλβίδες σοδίου

sodium.JPG
Στα μοτέρ με υψηλές αποδόσεις τοποθετούνται ειδικές βαλβίδες εξαγωγής. οι οποίες στο εσωτερικό τους κοίλωμα περιέχουν σόδιο. Αυτό γίνεται για να διατηρείται η θερμοκρασία εργασίας σε πολύ χαμηλά επίπεδα.
Το σόδιο που υγροποιείται σε θερμοκρασίες μάλλον χαμηλές, κυκλοφορεί στο κοίλωμα του στελέχους (κορμού) της βαλβίδας διευκολύνοντας την μετάδοση της θερμότητας απ’ την κεφαλή στο ψηλό σημείο του στελέχους.
Έτσι και κάτω από τις πιο δυσμενείς συνθήκες εργασίας (συνεχής υψηλή ταχύτητα σε αυτοκινητόδρομο π.χ.) η θερμοκρασία παραμένει κάτω των 600° στα πιο θερμά της σημεία, που είναι και η μέση θερμοκρασία της έδρας, ενώ στις κοινές βαλβίδες εξαγωγής η θερμοκρασία συχνά υπερβαίνει τους 800° με συνέπεια την ταχύτερη φθορά τους.

Θέσεις βαλβίδων

1. Πλευρικές

pos1.JPG
Οι βαλβίδες εισαγωγής και εξαγωγής είναι τοποθετημένες στο πλευρό του κυλίνδρου. δηλαδή, κατά μήκος του τοιχώματος. Αυτή η λύση δεν χρησιμοποιείται πια.

2. Επί κεφαλής εν σειρά

pos2.JPG
Οι βαλβίδες εισαγωγής και εξαγωγής είναι επί κεφαλής του κυλίνδρου, εν σειρά.

3. Πλευρικές και επί κεφαλής

pos3.JPG
Αυτή η λύση εφαρμόζεται σήμερα από μερικούς κατασκευαστές κινητήρων Άγγλους και Αμερικανούς. Η βαλβίδα εισαγωγής ευρίσκεται επί κεφαλής ενώ της εξαγωγής είναι πλευρική.

4. Επί κεφαλής υπό κλίση

pos4.JPG
Οι βαλβίδες είναι επί κεφαλής με κλίση μιας ορισμένης γωνιάς. Συνήθως η λύση αυτή χρησιμοποιείται για την επίτευξη υψηλοτέρων επιδόσεων.

Κίνηση βαλβίδων

Πατήστε εδώ

Αυτανάφλεξη

Η αυτανάφλεξη του μίγματος προκαλεί το γρήγορο κάψιμο της βαλβίδας. Το φαινόμενο αυτό μπορεί να δημιουργηθεί από διάφορες αιτίες, όπως π.χ. κατάλοιπα από καρβουνάκια που κατακάθονται πυρακτωμένα στην κεφαλή του εμβόλου ή στο εσωτερικό της κεφαλής (καπάκι) της μηχανής.
Μπουζί με υπερβολικά υψηλό θερμικό συντελεστή, βενζίνη με ανεπαρκή βαθμό οκτανίου που ευνοεί την δημιουργία εκρήξεων κ.λ.π.

Η σπουδαιότης των φίλτρων

Μια δύο συμβουλές για τα φίλτρα και την βενζίνη. Αυτή η τελευταία παίζει πρώτο ρόλο στην συντήρηση των βαλβίδων και αν δεν έχει τον αναγκαίο αριθμό οκτανίων μπορεί να προκαλέσει δυσάρεστες εκπλήξεις. Τα φαινόμενα της αυταναφλέξεως και του «καψίματος» των βαλβίδων, λόγω ακαθαρσίας, έχουν άμεση σχέση με τον τύπο της βαλβίδας. Προσοχή, λοιπόν, να χρησιμοποιείτε καθαρή και κατάλληλη βενζίνη και προσοχή, επίσης, στο φίλτρο του καρμπυρατέρ που πρέπει να είναι πάντοτε σε κατάσταση ώστε να ανταποκρίνεται στην αποστολή του.
Υπάρχει, επίσης, και ένα άλλο φίλτρο που πρέπει να φροντίζουμε: το φίλτρο αέρος. Αν δεν είναι σε καλή κατάσταση, η εισαγωγή του αέρος θα γίνεται με δυσκολία, δηλαδή, το μίγμα της βενζίνης που φθάνει στον θάλαμο καύσεως θα είναι πολύ πλούσιο. Αυτό θα έχει σαν αποτέλεσμα να δημιουργείται ανώμαλη καύση, με συνέπεια την φθορά των βαλβίδων.