Szelepek

A szelepek a pontosan időzített kapuk, amelyek a motor hengereibe be- és onnan kiáramló gázokat szabályozzák: nyitnak, hogy beengedjék a friss levegő-üzemanyag keveréket és kiengedjék az elhasznált kipufogógázt, majd szorosan zárnak, hogy az égés nyomás alatt mehessen végbe. A négyütemű ciklus alapvető elemei: pontos, ismételhető működésük nélkül a motor sem a szükséges töltetet nem tudná beszívni, sem az elégett gázokat nem tudná kifújni, amelyek egyébként megfojtanák. Minden hengernek legalább egy szívó- és egy kipufogószelepe van, és viselkedésük központi szerepet játszik a motor teljesítményében.

A tipikus tányérszelep gomba alakú alkatrész, lapos vagy kúpos fejjel és hosszú szárral. Feje egy megmunkált gyűrűhöz, az ülékhez illeszkedik a hengerfejben, hogy zárt állapotban gáztömör tömítést alkosson. A nyitást a vezérműtengely végzi: forgó bütykei közvetlenül vagy emelők, himbák és csészék révén nyomják a szelepet, lefelé kényszerítve a hengerbe, ellenállás ellenében. A zárást egy merev szeleprugó intézi, amely határozottan visszahúzza a szelepet az ülékére, amint a bütyök eltávolodik. Ezeknek az eseményeknek az időzítése pontosan a főtengelyhez igazodik, hogy a szelepek minden ciklusban a megfelelő pontnál nyissanak és zárjanak.

A szelepek száma, mérete és időzítése erősen meghatározza a motor jellemét. A hengerenként több szelep — a korszerű megoldásokban a négy a gyakori, két szívó- és két kipufogószeleppel — adott furathoz nagyobb összes nyílásfelületet biztosít, így a motor szabadabban lélegezhet és nagyobb teljesítményt fejthet ki, különösen nagy fordulaton. Időzítésük és a nyitva tartás időtartama dönti el, hogy a motor az alsó tartományú nyomatékot vagy a felső tartományú teljesítményt részesíti előnyben. A mérnökök ezért gondosan hangolják a szelepszámot, a szelepemelést és az időzítést, hogy a motor rendeltetéséhez igazítsák a teljesítmény, a hatásfok és az emisszió egyensúlyát.

Különösen a kipufogószelepek viselnek el rendkívüli körülményeket. Ismételten ki vannak téve a 700-800 Celsius-fokot is meghaladó égéstermékeknek, miközben alig van lehetőségük leadni a hőt, jobbára csak az ülékükön és a száron át. Hőálló ötvözetekből készülnek, némelyiket nátriummal töltik fel, hogy elvezesse a hőt a fejből, vagy edzett üléssel és szárszimmeringgel szerelik. A szívószelepek a beáramló töltet segítségével hűvösebben járnak, de minden szelepnek pontosan kell tömítenie percenként több ezerszer, a motor egész élete során.

E megterhelő feladatból gyakorlati következmények adódnak. A szelephézagoknak helyesnek kell lenniük — túl szoros esetén a szelep nem ülhet le és elégethet, túl laza esetén a szelepvezérlés zajossá és kopottá válik —, ezért sok motor hidraulikus emelőkkel tartja automatikusan a hézagot. A koromlerakódások, az ülékvisszahúzódás és a gyengülő rugók idővel ronthatják a tömítést. A szelepek szorosan együttműködnek a vezérműtengellyel, és a korszerű változó szelepvezérlésű és többszelepes kialakítások közvetlenül az alapelvükre épülnek, hogy egyre több hatékonyságot és rugalmasságot facsarjanak ki a motorból.