Vàlvula d'entrada
En aquesta edició parlarem de les vàlvules d'admissió i d'escapament, però, abans d'entrar en detalls, posarem aquests elements en context per a una millor comprensió. El motor necessita un mitjà per distribuir els gasos d'admissió i d'escapament, per controlar-los i moure'ls a través del col·lector fins al col·lector d'admissió, la cambra de combustió i el col·lector d'escapament. Això s'aconsegueix mitjançant una sèrie de mecanismes que formen un sistema anomenat distribució.
Un motor de combustió interna requereix una barreja d'aire i combustible que, quan es crema, acciona els mecanismes del motor. Al col·lector, l'aire es filtra i s'envia al col·lector d'admissió, on es mesura la mescla de combustible mitjançant sistemes com ara un carburador o una injecció.
La mescla acabada entra a la cambra de combustió, on aquest gas crema i, així, converteix l'energia tèrmica en energia mecànica. Un cop finalitzat el procés, és necessari que els productes de combustió surtin de la cambra i permetin que el cicle es repeteixi. Per desenvolupar aquest procés, el motor ha de controlar l'admissió i l'escapament de gas a cada cilindre, això s'aconsegueix amb les vàlvules d'admissió i d'escapament, que s'encarregaran d'obrir i tancar els canals en el moment adequat.
CICLES DE MOTOR
El funcionament d'un motor de quatre temps consta de quatre etapes:
ENTRADA
En aquesta etapa, la vàlvula d'admissió s'obre per deixar entrar l'aire de l'exterior, la qual cosa fa que el pistó caigui, així com el moviment de la biela i el cigonyal.
COMPRESSIÓ
En aquesta etapa, les vàlvules d'admissió i d'escapament estan tancades. Quan el cigonyal gira, la biela i el pistó s'eleven, això permet que l'aire injectat a l'etapa d'admissió augmenti la seva pressió diverses vegades, al final de la carrera de compressió s'injecta combustible i aire a alta pressió.
PODER
En la carrera de potència, el pistó comença a baixar a mesura que la barreja d'aire comprimit/combustible s'encén per la bugia, provocant una explosió a l'interior de la cambra de combustió.
ALliberament
Finalment, en aquesta etapa, el cigonyal gira cap a la dreta, movent així la biela de manera que el pistó pugui tornar cap amunt mentre la vàlvula d'escapament està oberta, i permet que els gasos de combustió escapen a través d'ella.
QUÈ SON LES VÀLVULAS D'ENTRADA I ESCAITA?
Les vàlvules d'entrada i de sortida són elements la funció dels quals és controlar el cabal d'un líquid o gas; les que s'utilitzen en l'admissió i l'escapament d'un motor de quatre temps solen ser vàlvules assegudes.
Quin és el paper d'aquestes vàlvules? Les vàlvules són peces de precisió d'un motor i realitzen quatre tasques molt importants en el funcionament del motor:
- Bloqueig de trams del flux.
- Control d'intercanvi de gasos.
- Cilindres tancats hermèticament.
- Dissipació de la calor absorbida per la combustió dels gasos d'escapament, transferint-la a les insercions del seient de la vàlvula i les guies de la vàlvula. A temperatures de fins a 800ºC, cada vàlvula s'obre i es tanca fins a 70 vegades per segon i suporta una mitjana de 300 milions de canvis de càrrega durant la vida útil del motor.
FUNCIONS
VÀLVULAS D'ENTRADA
La vàlvula d'admissió realitza la funció de connectar el col·lector d'admissió al cilindre en funció del temps de distribució. Per regla general, estan fets d'un sol metall, acer amb impureses de crom i silici, que proporcionen una bona resistència a la calor i al treball. Algunes zones del metall, com ara el seient, la tija i el cap, solen endurir-se per reduir el desgast. El refredament d'aquesta vàlvula es produeix pel seu contacte amb la mescla combustible-aire, que dissipa la seva temperatura en gran mesura, per regla general, en contacte amb la tija, i la seva temperatura de funcionament arriba als 200-300 °C.
VÀLVULAS D'ESCAPE
La vàlvula d'escapament està en contacte constant amb els gasos d'escapament a temperatures molt elevades, per la qual cosa han de ser d'un disseny més robust que les vàlvules d'admissió.
La calor acumulada a la vàlvula s'allibera a través del seu seient en un 75%, no és estrany que arribi a una temperatura de 800 ºC. A causa de la seva funció única, aquesta vàlvula ha d'estar feta de diferents materials, el seu cap i la tija solen estar fets d'acer d'aliatge de crom i magnesi, ja que té una excel·lent resistència a l'oxidació i propietats de resistència a altes temperatures. La part superior de la tija sol estar feta de crom silici. Per a la conductivitat tèrmica, es fabriquen fons buits i varetes plenes de sodi, ja que aquest material té la funció de transferir ràpidament la calor a la zona de refrigeració, reduint la temperatura del fons a 100ºС.
TIPUS DE VÀLVULAS
VÀLVULA MONOMETALLICA
Produït de manera racional per extrusió o estampació en calent.
VÀLVULAS BIMETÀL·LICES
Això fa possible una combinació perfecta de materials tant per a la tija com per al cap.
VÀLVULAS BUITES
Aquesta tecnologia s'utilitza d'una banda per a la reducció de pes i, d'altra banda, per a la refrigeració. Farcit de sodi (punt de fusió 97,5ºC), pot transferir calor des del capçal de la vàlvula a la tija mitjançant l'efecte d'agitació de sodi líquid i aconseguir una reducció de temperatura de 80º a 150ºC.
