Guida della valvola del motore automobilistico: tipi, gioco, tolleranze e approvvigionamento

Dopo 600.000 km arriva in officina un diesel commerciale da 12 litri con la valvola di scarico del quarto cilindro bruciata. La faccia della valvola è bombata, l'inserto della sede ha una scanalatura anulare nella testa e il foro di guida misura circa 0,05 mm ovale. Nient'altro sul motore sembra ovviamente sbagliato.

Quel singolo smontaggio copre l'intero argomento. Una valvola per un motore automobilistico non è mai solo una parte; è l'anello più caldo di una catena che comprende l'inserto sede, la guida, la tenuta dello stelo, la molla, il fermo e la sede molla. La catena fallisce nella sua tolleranza più ampia, non nella sua più forte affermazione di marketing.

Ecco la versione breve prima del dettaglio: una valvola apre e chiude la camera di combustione decine di migliaia di volte all'ora, fa tenuta su una faccia stretta contro una sede e disperde la maggior parte del suo calore attraverso lo stesso contatto. Quando il gioco, il materiale o la concentricità si spostano, la valvola brucia, la sede affonda, la compressione diminuisce e la testa si stacca. Tutto ciò che segue riguarda i numeri che lo impediscono.

Ciò che deve sopravvivere una valvola del motore automobilistico

Inizia con il ciclo di lavoro. A 3.000 giri al minuto una singola valvola si apre e si chiude circa 1.500 volte al minuto, ovvero 25 volte al secondo. Ogni ciclo termina con una stretta faccia d'acciaio che atterra su un sedile a diversi metri al secondo e ricomincia con la valvola aperta contro la forza della molla di circa 300-600 N.

La temperatura separa il lato di aspirazione dal lato di scarico. La testa di una valvola di aspirazione di solito si trova tra 200 °C e 450 °C perché la carica in entrata la raffredda. La testa della valvola di scarico funziona a 650–850 °C sotto carico in un motore a benzina, e ancora più calda in un diesel turbocompresso o per servizio pesante. Poiché la faccia tocca la sede solo per una parte di ogni ciclo, una valvola di scarico si raffredda attraverso due percorsi:

• Circa tre quarti del calore fuoriescono attraverso il contatto del sedile.
• Il resto viaggia lungo lo stelo nella guida e nella fusione della testa.

Questo modello spiega la maggior parte dei fallimenti. Tutto ciò che riduce il tempo di contatto della sede, come un gioco stretto, una sede distorta o una guida usurata che consente l'inclinazione della testa, aumenta la temperatura della valvola e una temperatura più elevata accelera proprio l'usura che l'ha causata.

Tipi di valvole del motore, materiali ed esposizione al calore

L'angolo della faccia, il materiale e la costruzione dello stelo determinano cosa può sopportare una valvola. La tabella seguente confronta le configurazioni più spesso citate nei cataloghi di motori e ricambi.

Una faccia a 45° fornisce una forte tenuta del cuneo e rimane l'impostazione predefinita. Una faccia di 30° scorre meglio a bassa portanza ma sigilla su una fascia più stretta, motivo per cui appare principalmente sulle valvole di aspirazione.

Gioco e regolazione delle valvole: i numeri che contano

Esiste uno spazio libero in modo che la valvola possa ancora sigillarsi una volta che la testa e lo stelo crescono con il calore. Troppo stretto e la valvola non si inserisce mai completamente; troppo lento e il profilo della camma viene speso in rumore e martellamento invece che in portanza.

Impostazioni fredde tipiche:

• Benzina passeggeri con sollevatori meccanici: aspirazione 0,15–0,25 mm, scarico 0,25–0,35 mm.
• Diesel pesante: circa 0,30 mm di aspirazione e 0,50–0,70 mm di scarico, sempre secondo i dati del produttore del motore.
• Sollevatori idraulici o regolatori di gioco: zero gioco, senza regolazione programmata.

Due abitudini contano più dei numeri: misurare il freddo a meno che il manuale non specifichi il caldo, e leggere la distanza sul cerchio di base della camma piuttosto che sulla rampa, dove uno spessimetro fornisce una cifra senza significato.

1. Raffreddare il motore a temperatura ambiente e confermare le specifiche a freddo del produttore.
2. Portare il cilindro uno al punto morto superiore della corsa di compressione utilizzando i segni di fasatura.
3. Far scorrere uno spessimetro dello spessore specificato nello spazio vuoto; dovrebbe muoversi con una leggera resistenza, non con forza.
4. Regolare tramite vite e controdado o con lo spessore corretto sotto la benna, quindi ricontrollare dopo il serraggio.
5. Far compiere due giri al motore e misurare nuovamente ogni valvola nell'ordine di accensione.

Anche il gioco varia in una direzione durante la vita della valvola. Con benzina senza piombo e sedi morbide, le valvole di scarico tendono a recedere, quindi la fessura si restringe, la portanza diminuisce e aumenta il rischio di ustioni. Gli inserti del sedile induriti rallentano considerevolmente questo processo.

Sintomi di fallimento, nell'ordine in cui compaiono solitamente

• Un ticchettio ritmico dall'estremità alta che svanisce quando il motore si riscalda, di solito gioco e talvolta una valvola bloccata.
• Mancata accensione a freddo su un cilindro che si libera in seguito, spesso una valvola che non chiude correttamente.
• Perdita di compressione durante una prova di tenuta , con l'aria che fuoriesce nell'apertura di aspirazione o di scarico.
• Recessione della valvola , dove l'autorizzazione si riduce ad ogni servizio invece di rimanere stabile.
• Una valvola bruciata durante lo smontaggio , mostrato da un canale scuro o da una faccia bombata e solitamente da una scanalatura corrispondente nella sede.
• Contatto del galleggiante o del pistone della valvola dopo un fuorigiri o un guasto alla cinghia di distribuzione.

Tratta i primi tre come segnali di manutenzione e gli ultimi tre come segnali di ricostruzione. Il divario tra loro è il costo di una guarnizione della testata e di un set di valvole.

Tolleranze: dove un lavoro Valve vive o muore

La tenuta è un problema di geometria e i numeri decisivi sono piccoli.

• Gioco tra guida e stelo: comunemente 0,02–0,06 mm quando nuovo; sostituire la guida una volta che l'usura supera circa 0,10 mm.
• Larghezza di contatto della sede: 1,2–2,0 mm sul lato di scarico. Più ampio distribuisce il carico e raccoglie il carbonio; le guarnizioni più strette sono più dure ma si surriscaldano.
• Concentricità della sede rispetto al foro di guida: entro circa 0,03 mm, oppure la faccia tocca solo su un bordo.
• Altezza della molla installata: imposta il carico del sedile, quindi un sedile della molla fuori piano di 0,2 mm modifica il carico di decine di newton.

I sedili a molla dimostrano quanto sia importante un piccolo pezzo lavorato. L'altezza installata è fissata dal sedile e dal fermo ed è l'unica variabile che controlla il carico della molla una volta realizzata la molla stessa.

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Guida all'usura e alle parti dietro di essa

Una guida usurata fa molto di più che lasciare passare l'olio attraverso lo stelo. Una volta che il foro si apre, la testa si inclina, il contatto della sede si sposta su un bordo, la valvola diventa più calda e la sede si erode. Il rebore-and-sleeve è un metodo di riparazione comune: un manicotto sostituibile viene pressato nella testa o nell'alloggiamento con un'interferenza di circa 0,02–0,05 mm, quindi levigato fino al foro finale.

Tre proprietà separano una buona manica da una economica: spessore uniforme della parete in modo che l'accoppiamento a pressione sia uniforme, una finitura del foro che trattiene un film d'olio senza far passare olio e un materiale in bronzo o ghisa legata che resiste allo sfregamento se la lubrificazione viene interrotta.

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I manicotti costano poco rispetto a una testata e sono una delle poche parti del treno di valvole in cui spesso si adatta una dimensione di serie.

Parti adiacenti al motore: attuazione e arresto

Non tutte le parti relative al motore presenti in un catalogo di valvole sono valvole a otturatore. Gli acquirenti che cercano solo valvole di aspirazione e scarico spesso perdono i componenti che fanno funzionare il circuito. Un cilindro di intercettazione diesel chiude il percorso del carburante o dell'aria quando la chiave è spenta, un gruppo elettrovalvola svolge lo stesso lavoro elettricamente, una valvola di ritegno arresta il sanguinamento del circuito e una valvola di scarico automatica solleva la condensa da una linea del gas.

La logica di tenuta è identica a quella di una valvola del motore. Un elemento caricato a molla si inserisce su una faccia lavorata, il carico sulla sede imposta il tasso di perdita e la concentricità decide per quanto tempo sopravvive la guarnizione. Questa sovrapposizione è il motivo gruppi valvola e cilindro che funzionano come unità di esecuzione del motore meritano la stessa attenzione della valvola a fungo stessa.

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Approvvigionamento di componenti per valvole di motori automobilistici: cosa verificare

• Tracciabilità dei materiali. Un certificato del mulino legato al numero di calore, oltre ai risultati di durezza dopo il trattamento termico.
• Un rapporto dimensionale. Angolo della faccia rispetto alla tolleranza indicata, diametro dello stelo per grado, lunghezza totale e altezza della punta.
• Finitura superficiale dello stelo. Uno stelo ruvido porta sia guida che guarnizione; la smerigliatura e la lucidatura fanno parte del processo, non della rilavorazione.
• Durezza della punta. Troppo duro e la punta si scheggia, troppo morbido e il gioco si chiude durante il servizio.
• Adattamento del manicotto guida e del sedile a molla. Interferenza, dimensione del foro, planarità e condizioni di smusso per un assemblaggio semplice.
• Protezione e imballaggio. Trattamento antiruggine e imballaggio separato, perché uno stelo corroso è un rottame prima di essere montato.

Richiedete il verbale di ispezione che copra il vostro lotto anziché un generico foglio di catalogo, e confermate per iscritto la classe di tolleranza prima della prima spedizione.

Tre numeri decidono se una valvola per motore automobilistico sopravvive: larghezza di contatto della sede, gioco della guida e altezza della molla installata. Il grado del materiale, l'angolo della faccia e il rivestimento supportano tutti questi tre. Ottienili direttamente in fase di disegno e una valvola sarà ancora sigillata quando il contachilometri supererà i 500.000 km; sbagliali e nessun aggiornamento materiale lo salverà.

Il nostro categorie di prodotti di lavorazione meccanica, valvole e cilindri coprire le parti attorno alla catena di tenuta, dai manicotti di guida e le sedi delle molle ai cilindri di intercettazione e ai gruppi di elettrovalvole. Invia il disegno, il materiale e la classe di tolleranza e il preventivo corrisponde alle tue specifiche anziché alla descrizione del catalogo.