Venttiilillä tarkoitetaan moottoreista puhuttaessa moottorin osaa, jonka tehtävänä on sulkea palotila puristus- ja työtahdin aikana sekä avata tuoreelle polttoaineseokselle tie palotilaan ja pakokaasuille reitti pakokanavaan. Tavallisin venttiilityyppi on lautasventiili.
Venttiileitä käytetään nelitahtimoottoreissa, ja niitä on yksinkertaisimmillaan kaksi kappaletta sylinteriä kohden. Nämä kaksi venttiiliä ovat pakoventtiili ja imuventtiili. Imuventtiili päästää polttoaineen ja ilman seosta palotilaan imukanavasta, ja pakoventtiili taas päästää pakokaasut palotilasta pakokanavaan. Venttiilejä ohjataan nokka-akselilla joka pyöriessään avaa venttiilit oikeaan aikaan. Venttiilinjousi painaa venttiiliä nokka-akselia tai venttiilin istukkapintaa vasten. Venttiilinjousi on venttiilin yläpäähän kiinnitetyn lautasen ja sylinterikannen välissä.
Perinteisesti palotilassa on vain kaksi venttiiliä. Nykyautoissa on monesti neljä tai viisikin venttiiliä palotilaa kohti. Tämä mahdollistaa suuremmat virtaukset ja sitä kautta paremman täytön sylinterille. Usein mallisarjan tehokkaammat mallit on varustettu moniventtiilitekniikalla ja karvalakkimalleissa on perinteiset kaksi venttiiliä sylinteriä kohden.
[muokkaa] Pakoventtiili
Pakoventtiilin tehtävänä on avata kanava moottorin sylinteristä pakosarjaan, jotta pakokaasut pääsisivät virtaamaan ulos sylinteristä. Vaativien olosuhteiden vuoksi pakoventtiililtä vaaditaan muun muassa seuraavia ominaisuuksia: hyvä lämmönsietokyky, hyvä kuumalujuus, hyvä iskulujuus, pieni ominaispaino, tarkka tiivistys ja hyvät virtausominaisuudet lautasen pinnalla.
Pakoventtiileitä on useita eri tyyppisiä, joista yleisin nelitahtimoottoreissa käytetty venttiilityyppi on lautasventtiili. Kaksitahtisissa polttomoottoreissa käytetään usein luistiventtiileitä.
Lautaspakoventtiilit koostuvat kolmesta eri osasta: Venttiilivarresta, lautasesta sekä lautasen reunasta, joka painuu istukkaa vasten. Jokainen näistä osista on valmistettu eri materiaalista niille haluttujen ominaisuuksien aikaansaamiseksi. Lautanen tulee valmistaa hyvin kuumuutta kestävästä materiaalista ja lautasen reuna materiaalista, jolla on hyvät tiivistys-, lämmönsieto- ja kestävyysominaisuudet. Venttiilivarrella taas on oltava hyvät lämmönsiirto- ja iskulujuusominaisuudet. Tästä syystä pakoventtiileiden materiaalina käytetään yleensä austeniittisia ruostumattomia teräksiä, joissa on suuri kromi- ja nikkelipitoisuus. Joissain tapauksissa venttiilin otsapinta voidaan päällystää esimerkiksi stelliitillä, jolloin saavutetaan vielä parempi kulumisen ja lämmönkestokyky.
Pakoventtiilin ominaisuuksiin voidaan vaikuttaa suurelta osin materiaalivalinnoilla sekä valmistustarkkuudella. Jotta venttiili saataisiin kestämään niin kuin sen on tarkoitettu, on sen täytettävä seuraavat ehdot: Oikea venttiilinohjaimen välys, ohjaimen ja istukan samankeskisyys, huollon tarpeen tarkastus oikein väliajoin sekä oikeaoppiset huolto- ja puhdistustoimenpiteet. Koska pakoventtiileissä nimenomaan lämmönjohtokyky on tärkeä ominaisuus tulee myös venttiilin tiivistys istukkaan olla mahdollisimman hyvä ja venttiilijousen olla riittävän vahva vetämään venttiili tiukasti istukkaa vastan. Tiiveydellä varmistetaan paitsi puristuspaineen säilyminen, mutta myös hyvä lämmmön johtuminen kanteen.
Korkeasti viritetyissä ja kilpamoottoreissa käytetään usein onttoja pakoventtiileitä, jotka ovat täytetty natriumilla. Koska pakoventtiiliin kohdistuu suuri lämpörasitus, on sen lämmönjohtokyky eriyisen tärkeä ominaisuus. Venttiilin sisällä oleva natrium nesteytyy palolämmön vaikutuksesta, jolloin nestemäinen natrium alkaa kiertää venttiilin sisällä johtaen enemmän lämpö venttiilivarren kautta kanteen. Umpinainen venttiili puolestaan johtaa 75 % siihen kohdistuvasta lämmöstä venttiilin tiivistepinnan kautta istukkaan ja loput 25 % varren kautta, jolloin lämpökuorma ei ole natrium-täytteiseen venttiiliin verrattuna yhtä tasainen. Pakoventtiileiden tyypillinen käyntilämpötila on yleensä n. 650 astetta Celsiusta, mutta ne voivat käydä jopa 800 asteisina.
[muokkaa] Imuventtiili
Imuventtiileihin ei kohdistu yhtä paljon lämpörasitusta kuin pakoventtiileihin, sillä sylinteriin tuleva ilma tai ilmapolttoaineseos viilentää niitä jatkuvasti. Tästä syystä imuventtiileiden materiaalivaatimukset eivät ole yhtä kovat kuin pakoventtiileillä. Imuventtiileiden tyypillinen käyntilämpötila on n. 400 astetta Celsiusta.
Tyypillinen materiaali imuventtiilille on martensiittinen, matalahiilinen teräs, johon on sekoitettu mangaania, kromia tai piitä lisäämään korroosion- ja lämmönsietokykyä. Tällaiselle teräkselle on tyypillistä erittäin kova, huoneenlämmössä 35-55 HRC, kiderakenne, jonka ansiosta venttiilillä on erinomainen kulutuksen- ja lämmönsietokyky.
Perinteisessä polttomoottorissa, jossa ilmapolttoaineseos muodostetaan jo imusarjassa puhdistaa ilmaan sekoittunut polttoaine imuventtiileitä karstasta. Suorasuihkutusmoottoreissa polttoaine suihkutetaan suoraan sylinteriin, jolloin imuventtiilit eivät pääse puhdistumaan yhtä tehokkaasti ja tuloksena voi olla jopa niin karstoittuneet venttiilit, että ne eivät enää tiivisty istukkaa vasten kunnolla.
Sekä imu-, että pakoventtiileiden ominaisuuksia voidaan parantaa myös erilaisilla pintakäsittelyillä. Tyypillisimpiä ovat venttiilivarren kromipinnoitus tai mustanitraus, sekä venttiilin otsapinnan stelliitti- tai keraaminen pinnoitus. Venttiilivarsi voidaan myös pinnoittaa kitkaa vähentävällä pinnoittella, jolloin myös venttiilin karstoittumisherkkyys vähenee.
.
