Hengerenkénti 4 szelep működése

Eleinte a túlmelegedés leküzdése jelentette a legnagyobb problémát. 

Amikor a léghűtéses motorblokkokban négy szelepet próbáltak ki több problémába is ütköztek. A legnagyobb kihívást a hőhatások leküzdése jelentette. Ennek az volt az oka,hogy a dupla kipufogószelepek közötti keskeny „ kipufogóhíd ” intenzív melegedése volt jelen . Mivel a léghűtés nem volt képes gyorsan kivonni a hőt a hengerfejnek ezen részéből, így jelentős túlmelegedés keletkezett és a szelepek besültek.

A leállítás utáni hűtéssel is a hengerfej anyaga feszültségben maradt és elkezdett deformálódni. Több melegedés, lehülés következménye a hengerfej elrepedéséhez vezetett. Ez napjainkban is előfordulhat,hogy ha nincs kellően bemelegitve a motorblokk és hirtelen nagy teljesítményel használjuk a még hideg blokkot, különösen a téli évszakban és hideg időben kell oda figyelni rá, mindenképp érdemes fokozatosan bemelegíteni a blokkot, és minnél melegebb, annál nagyobb teljesítménnyel lehet használni.

A hő eltávolítása, kivonása a kipufogószelepek közötti területről és a hengerfejből elengedhetetlen a szelepek és a dugattyúk hosszú élettartamához. 

Rudge egy angol gyártó öntött vas blokkjával és hengerfejével amiben már 4 szelep volt indult egy versenyen, mondani sem kell, hogy a futam befejezése meghiúsult, kénytelen volt feladni a jelentős hőhatás miatt tönkrement motorblokk miatt. 

A kezdeti időkben a teljesítmény eléggé kicsi volt ahhoz, hogy be jelentsen jelentős gondot a hő, de idővel ahogy a fejlesztőmérnökök egyre nagyobb teljesítményeket értek el, megjelentek a repedések a hengerfejeken. Akár a kipufogószelepek között, vagy a kipufogószelep nyílása és gyújtógyertya közötti területen. 

A nagyobb hővezető képességű bronz hengerfej anyaga, valós javulás volt (főleg, hogy a szelepeket közvetlenül rá lehetett ültetni), de a folyamatos teljesítménynövekedés is arra kényszerítette a hengerenkénti 4 szelepes versenyt, hogy jobb hűtést keressenek.

Az 1930-as évek végén (amikor Rudge győztes napjai véget értek) a Rolls-Royce-szal való együttműködés RR50 alumíniumötvözetből készült homoköntvény hengerfejekhez vezetett. Ezek voltak az első alumíniumból készült hengerfejek. Alumíniumot manapság is erőszeretettel használják a gyártók. Jó kompromisszumot jelentett a formázhatóság könnyűsége és a szükséges nagy anyagszilárdság. A második világháború kezdete véget vetett a Rudge fejlesztéseinek.

1918 novemberében egy négyszelepes léghűtéses belsőégésű motort gyártottak ami a „Jupiter” névre halgatott. Ez volt az első  kilenchengeres motorblokk amit  üzembe is helyeztek. A szelepfenék problémájának megoldására a hengereit úgy alakították ki,  hogy acéllemezzel fedték le, amelybe a szelepek helyét belevágták. Az alumínium hengerfejet erre a lemezre csavarozták fel, és tartalmazta a csatlakozókat, a lengőmechanizmust és a hűtőbordákat . 

Az acéllemez és a hengerfej közötti hő elvezetés a jó illeszkedéstől és a csavarok feszességétől függött. Ez a konstrukció 200-300 óránként cserét igényelt. 1929-ben ezt a konstrukciót elhagyták és egy kovácsolt alumínium hengerfej lépett a helyébe.

Az 1930-as években a klasszikus, kétszelepes brit motorversenyekben a növekvő teljesítmény miatt megnövekedett a hő keletkezése a blokkokban. Sokat foglalkoztak a hengerfej konstrukciók fejlesztésével. Először az öntöttvas jött szóba, a kiváló a tartóssága miatt, de rossz a hővezető tulajdonsága. Ezután bronz hengerfejek következtek némi javulást sikerült elérni, de a fő problématovábbra sem lett megoldva. Még nagyobb erő kényszerítette a bronz és bi-metálnak (ráöntött, bordás alumínium hengerfej) történő elfogadását. 

Ez megőrizte a tartós szelephézagot és a gyújtógyertya meneteit, de meglazultak. Sokszor mondják, hogy a Velocette közvetlenül a második világháború után mutatott előnyt a Nortonnal szemben a 350-es osztályban, mivel a Velo a legnagyobb vezetőképességű alumínium hengerfejeket alakította át, míg a Norton 1950-ig bronz hengerfejjel folytatta a versenyt.

1959-ben a Honda beszált a versenybe, és kifejlesztette első léghűtéses soros négyhengeres versenymotorját, az RC160-at . Az alumínium hengerfejekben való szelepekkel kapcsolatos probléma megkerülése érdekében a Honda ausztenites vas koponyakonstrukciót alkalmazott (az ausztenites vas hőtágulási együtthatója közel áll az alumíniuméhoz).

Amikor 1980-tól a léghűtéses sorozatgyártású motorkerékpárok négy szelepet kaptak, két nyilvánvaló adaptáció jelent meg. Először is, a hengerfej (különösen a kipufogó szelepek környéke) hőmérséklet elvezetése  a léghűtés esetében túl lassú volt. Ezért extra vastagságú alumínium került az égéstér fölé, hogy azonnali hőelnyelőként működjön. A Harley szókimondó versenymenedzsere, Dick O'Brien elmondása szerint a fejlesztőmérnök, Piet Zylstra a klasszikus kétszelepes XR-750 fejlesztettésénél O'Brien azt mondta: „Egy hüvelyknyi átkozott alumíniumot akarok a tetejére. az égéstérre”

Harley XR-750

A második probléma az volt, hogy a sérülékeny kipufogóhidakat a lehető legszélesebbé kellett kialakítani, hogy felgyórsitsák a hő kiáramlását erről a kényes területről. Ehhez a kipufogószelepeket és a nyílásokat a lehető legkisebbre kellett méretezni. A néhai Jim Feuling komoly dollárokat keresett Detroitban, bizonyítva a kételkedő autógyártóknak, hogy ez mennyire működik, és olyan távol kell elhelyezni őket egymástól, amennyire a szívónyílások és a furat átmérője megengedte.

A léghűtés, mivel nem tudta garantálni az állandó hengerfej-hőmérsékletet a nyári melegben, érzékenyebbé tette a motorokat. A léghűtéses motorokat ezért alacsonyabb kompressziós arányokkal védték ami csökkenti a nyomatékot és növeli az üzemanyag-fogyasztást, bár akkoriban még nem számított az üzemanyag fogyasztás mértéke.

A vizhűtés

A vízhűtés azonnali, mert a hűtőből frissen lehűtött folyadék folyamatosan kering a forró felületeken. Ami igazán működik a folyadékhűtésben, az a sebesség, amely kiváló hűtést ad  a modern motoroknak. 

A hűtőfolyadék sebessége folyamatosan cseréli a vizet minden forró felülettel érintkezve, és nem engedi lelassulni annyira, hogy túlmelegedjen és felforrjon. A gőzbuborékok képződése ezen a helyen lényegében leállítja a hűtést. A mérnökök vizsgálatokat végeznek, átlátszó tesztberendezéseket készítenek az ilyen problémák megoldására.

Folyadékhűtés (kék színben) a kipufogószelep környékén. Harley-Davidson Milwaukee-Eight Big Twin motorjában. A Harley-Davidson jóvoltából

Én is rengeteg szakirodalmat átnéztem, és tanultam, hogy megismerhessem a különböző motor típusokat és működésüket, az előforduló hibákat.

Folytatásban a Suzuki SV 650 motorról olvashatsz