Ventili

Ventili su precizno usklađena vrata koja upravljaju protokom plinova u cilindre motora i iz njih, otvarajući se kako bi propustila svježu smjesu zraka i goriva i izbacila potrošene ispušne plinove, a potom čvrsto brtve da bi se sagorijevanje moglo odvijati pod tlakom. Temeljni su za četverotaktni ciklus: bez njihova točnog i ponovljivog rada motor ne bi mogao usisati punjenje koje mu treba ni očistiti izgorene plinove koji bi ga inače ugušili. Svaki cilindar ima barem jedan usisni i jedan ispušni ventil, a njihovo je ponašanje ključno za rad motora.

Tipičan tanjurasti ventil komponenta je u obliku gljive s plosnatom ili stožastom glavom i dugim vretenom. Glava nasjeda na obrađeni prsten u glavi motora i u zatvorenom položaju tvori plinotjesnu brtvu. Otvaranje pogoni bregasta osovina: rotirajući bregovi guraju ventil, izravno ili preko podizača, klackalica i tappeta, te ga potiskuju dolje u cilindar svladavajući otpor. Zatvaranje obavlja kruta opruga ventila, koja ventil čvrsto vraća na sjedište čim se breg odmakne. Vrijeme tih događaja precizno je zupčano s koljenastim vratilom tako da se ventili otvaraju i zatvaraju u točno pravom trenutku svakog ciklusa.

Broj, veličina i vrijeme otvaranja ventila snažno oblikuju značaj motora. Više ventila po cilindru — četiri su uobičajen suvremen izbor, s dva usisna i dva ispušna — daje veću ukupnu površinu otvora za određeni promjer cilindra, čime motor lakše diše i razvija veću snagu, osobito pri velikoj brzini. Vrijeme otvaranja i trajanje otvorenosti određuju daje li motor prednost okretnom momentu pri niskim okretajima ili snazi na vrhu. Inženjeri stoga pažljivo ugađaju broj, podizaj i vrijeme otvaranja ventila kako bi uravnotežili performanse, učinkovitost i emisije za namjenu motora.

Ispušni ventili osobito podnose okrutne uvjete. Opetovano su izloženi plinovima sagorijevanja koji mogu premašiti 700 do 800 Celzijevih stupnjeva, uz razmjerno malo prilike da predaju toplinu osim kroz sjedišta i vretena. Izrađuju se od toplinski otpornih legura, a neki su punjeni natrijem kako bi odvodili toplinu od glave ili su opremljeni ojačanim sjedištima i brtvama vretena. Usisni ventili rade hladniji jer im pomaže dolazeće punjenje, ali svi ventili moraju precizno brtviti tisuće puta u minuti tijekom cijeloga vijeka motora.

Iz te zahtjevne dužnosti slijede praktične posljedice. Zazori ventila moraju biti ispravni — premali i ventil možda neće nasjesti pa će izgorjeti, preveliki i razvod postaje bučan i istrošen — zbog čega mnogi motori koriste hidrauličke kompenzatore koji zazor održavaju samostalno. Naslage čađe, povlačenje sjedišta i slabljenje opruga mogu s vremenom narušiti brtvljenje. Ventili rade u tijesnoj vezi s bregastom osovinom, a suvremene izvedbe s promjenjivim vremenom otvaranja ventila i s više ventila izravno se nadograđuju na njihovo osnovno načelo kako bi iz motora izvukle sve više učinkovitosti i prilagodljivosti.