Vožtuvų stūmokliai – „kompensatoriai“

Vožtuvų stūmokliai yra vadinami keltuvais arba liaudyje „kompensatoriai“.

Vožtuvų keltuvai atlieka svarbų vaidmenį stūmoklinių variklių vožtuvų mechanizme. Jų ištakos siekia pačius pirmuosius vidaus degimo variklių atsiradimo laikus. Pirmieji varikliai neturėjo stūmiklių ar svirčių. Jie buvo plokščios galvutės konstrukcijos su vožtuvais bloke. Keltuvai (dėl skleidžiamo triukšmo dar vadinami "stūmokliais") buvo ant bloko kumštelinių skilčių ir tiesiogiai valdė vožtuvus. Tai buvo paprasta konstrukcija, bet ne pati geriausia konfigūracija, užtikrinanti efektyvumą ar arklio galią.

Vožtuvų perkėlimas į cilindrų galvutę buvo didelis žingsnis į priekį "viršutinių vožtuvų" (OHV) varikliuose, nes leido varikliui efektyviau dirbti ir išvystyti daugiau arklio galių iš to paties darbinio tūrio. Vožtuvo konstrukcija dar labiau apsunkino vožtuvų mechanizmą, nes reikėjo pridėti stūmiklius ir svirteles. Be to, per stūmiklius alyva turėjo būti tiekiama aukštyn, kad būtų sutepti viršutiniai vožtuvų mechanizmo komponentai.

Varikliuose „viršuje esantis kumštelis“ (OHC) turi paskirstymo velenus kurie yra cilindrų galvutėje (-ėse) ir valdo vožtuvus tiesiogiai arba per kumštelio valdiklius. Tačiau daugumoje šiuolaikinių OHC variklių yra tam tikro tipo hidrauliniai vožtuvų nuokrypių reguliatoriu. Reguliatorius gali būti sumontuotas galvutėje ir tarnauti kaip atramos taškas, kad tarp kumštelio sekiklio ir vožtuvo būtų palaikoma nulinė atsarga, arba gali būti įtaisytas ant vožtuvo viršaus esančiame kaušelyje, arba "mini reguliatoriuje", sumontuotame svirties gale.

„Kompensatoriaus“ vaidmuo vožtuvų pavaroje

Pagrindinė vožtuvo keltuvo funkcija yra gana paprasta. Perduoda paskirstymo velenėlio kumštelio judesius aukštyn, žemyn kad atidarytų ir uždarytų vožtuvus. Vožtuvo lėkštės dydis ir forma po vožtuvo keltuvu (padauginta iš svirtelių santykio) lemia vožtuvo pakilimą ir trukmę. Todėl keltuvas tiesiog seka kumštelio judesius. Tačiau jis turi įtakos vožtuvų pavaros darbui (laisvumui) ir triukšmui.

"Kietųjų keltuvų" varikliuose su stūmikliais, kompensatorius yra tik tuščiaviduris kaušas. Jis turi kietą dugną, kuris remiasi į kumštelį, ir taurę viršuje, kuri palaiko apatinį stūmiklio galą. Keltuvo šone yra įleidimo anga, kad suslėgta alyva užpildytų keltuvo korpusą, o stūmiklio taurės viduryje - išleidimo anga, kad alyva galėtų tekėti per stūmiklį aukštyn ir sutepti viršutinius vožtuvų mechanizmo komponentus.

Naudojant „plokščių srieginių“ stūmoklių variklius, keltuvų dugnai atrodo lygūs. Tačiau iš tikrųjų daugeliu atvejų keltuvų dugnai yra šiek tiek išgaubti. Centras yra maždaug 0,001–0,002˝ aukštesnis už kraštą. Be to, plokščių srieginių kumštelių skiltys nėra visiškai plokščios, bet yra šiek tiek nusmailėjusios (0,0007–0,002˝) vienoje pusėje. Be to, keltuvų vidurio linija yra šiek tiek pasislinkusi kumštelių skilčių atžvilgiu. Dėl to keltuvai sukasi, o tai padeda sumažinti trintį ir susidėvėjimą.

Tarp kompensatoriaus ir kumštelio vieta yra labiausiai apkrauta- priklausomai nuo vožtuvų spyruoklių slėgio, kontakto vietoje susidaro net 13 000-21 000 Baro! Todėl labai svarbu, kad abiejų komponentų geometrija būtų tinkama (tiek išgaubta, tiek kūginė), kad abu paviršiai būtų pakankamai kieti, kad nesusidėvėtų anksčiau laiko ir nesugestų, ir kad sąlyčio taškas būtų gerai suteptas varikline alyva.

Hidrauliniai stūmikliai (kompensatoriai)

Hidrauliniai keltuvai pirmą kartą buvo sukurti dar 1930-aisiais, o 1950-aisiais tapo plačiai paplitę serijiniuose varikliuose. Hidrauliniai keltuvai pašalina kietųjų keltuvų keliamą triukšmą, nes vožtuvų mechanizmas veikia su nuliniu nuokrypiu (laisvumu). Kietiesiems keltuvams reikalingas nedidelis oro tarpas tarp svirtelių galų ir vožtuvų kotų viršūnių, kad būtų kompensuojamas variklio šiluminis išsiplėtimas jam įkaitus.

Hidrauliniai keltuvai pašalina triukšmą ir periodinio reguliavimo poreikį, nes varikliui veikiant išlaikomas nulinis tarpas. Jie tai daro naudodami alyvos slėgį prieš spyruoklinį stūmoklį kompensatoriaus korpuse. Alyva užpildo ertmę po stūmokliu, kai vožtuvas uždarytas. Tai pastumia stūmoklį aukštyn, kad būtų pašalintas vožtuvo mechanizmas ir jis būtų tvirtai laikomas. Paskirstymo velenėlio kumštelis spaudžiant kompensatorių sudaro slėgį vienpusiam atbuliniam vožtuve kuris yra kompensatoriaus viduje.

Hidrauliniai keltuvai taip pat gali „nupumpuoti“ arba subyrėti esant dideliam apsisukimų dažniui, jei jų viduje nuteka alyvą dėl aplaidaus surinkimo.

Hidrauliniai keltuvai yra tiksliai pritaikyti agregatai. Stūmoklis yra glaudžiai suderintas su korpusu, kad būtų minimalus tarpas. Štai kodėl valydami ir perstatydami hidraulinių keltuvų komplektą, niekada nemaišykite vidinių dalių. Nors vis tiek reikia juos reguliuoti. Kiekvieną keltuvą darykite atskirai, kad būtų išlaikytos originalios surinkimo leistinos nuokrypos.

Vienas iš pagrindinių skirtumų tarp atsarginių hidraulinių keltuvų ir antrinės rinkos našumo kompensatorių yra ta, kad pastarieji paprastai turi griežtesnes vidines leistinas nuokrypas, kad būtų geriau valdoma alyva. Daugelis našių hidraulinių keltuvų taip pat turi geresnį vožtuvą, kuris leidžia jiems dirbti didesniu apsisukimų dažniu nei jų analogai. Geras antrinės rinkos našumo hidraulinių keltuvų komplektas paprastai leis varikliui apsisukti 1 000 aps./min., palyginti su atsarginiais hidrauliniais keltuvais. Kai kurie gali valdyti dar daugiau RPM. Nepaisant to, dauguma hidraulinių keltuvų negali prilygti kietųjų keltuvų, didesnių nei 8000 aps./min., našumu ir patikimumu. Štai kodėl aukštų apsukų varikliai NASCAR, traukos automobiliai ir žiediniai automobiliai vis dar naudoja kietus keltuvus.

Nauji keltuvų dizainai

Nuolatinis siekis išspausti didesnį degalų efektyvumą iš šiuolaikinių variklių, paskatino kai kuriuose varikliuose sukurti įvairias „darbo tūrio pagal poreikį“, „kintamo tūrio“ arba „cilindrų išjungimo“ technologijas. Iš esmės idėja yra išjungti iki pusės variklio cilindrų, kai jis yra mažai apkrautas, kad būtų taupomas kuras. Išjungus degalų purkštukus, kad užgestu tam tikri cilindrai, sutaupoma degalų. Bet jei vožtuvai vis dar atsidaro ir užsidaro, variklis eikvoja energiją pumpuodamas orą per sustabdytus cilindrus. Vožtuvai taip pat turi būti išjungti tuo pačiu metu, kad būtų maksimaliai sutaupyta energija. Išjungus vožtuvus oras sulaikomas nedirbančiuose cilindruose. Taip sukuriamas „pneumatinio spyruoklės“ efektas, kuris grąžina beveik tiek pat energijos.

Ritininiai kumšteliai yra atlaidesni už plokščius kumštelius tarnavimo atžvilgiu, nes yra daug mažesnė trintis.