Ventiler

Ventiler er de presist styrte portene som styrer gasstrømmen inn og ut av motorens sylindre; de åpner for å slippe inn frisk luft-drivstoffblanding og slippe ut forbrent eksos, og tetter deretter helt slik at forbrenningen kan skje under trykk. De er grunnleggende for firetaktssyklusen: uten deres nøyaktige og repeterbare virkemåte ville en motor verken kunne puste inn den ladningen den trenger, eller fjerne de forbrente gassene som ellers ville kvelt den. Hver sylinder har minst én innsugs- og én eksosventil, og virkemåten deres er sentral for hvordan motoren yter.

Den typiske tallerkenventilen er en soppformet komponent med et flatt eller konisk hode og en lang stamme. Hodet legger seg an mot en bearbeidet ring i topplokket og danner en gasstett tetning når ventilen er lukket. Åpningen drives av kamakselen: roterende kamtopper trykker på ventilen, enten direkte eller via løftere, vippearmer og tappetter, og presser den ned i sylinderen mot motstand. Lukkingen besørges av en stiv ventilfjær, som fører ventilen bestemt tilbake til setet i det øyeblikket kamtoppen roterer videre. Tidspunktet for disse hendelsene er nøyaktig giret til veivakselen slik at ventilene åpner og lukker på akkurat rett punkt i hver syklus.

Antall, størrelse og timing på ventilene preger motorens karakter sterkt. Flere ventiler per sylinder — fire er det vanlige moderne valget, med to innsugs- og to eksosventiler — gir større samlet åpningsareal for en gitt boring, slik at motoren puster friere og utvikler høyere effekt, særlig ved høyt turtall. Timingen og varigheten ventilene holdes åpne, avgjør om en motor favoriserer dreiemoment i nedre del eller effekt i toppen. Ingeniørene avstemmer derfor ventilantall, løft og timing nøye for å balansere ytelse, økonomi og utslipp etter motorens tiltenkte bruk.

Særlig eksosventilene utholder svært harde forhold. De utsettes gjentatte ganger for forbrenningsgasser som kan overstige 700 til 800 grader celsius, med liten mulighet til å kvitte seg med varme annet enn gjennom seter og stammer. De er laget av varmebestandige legeringer, og noen er natriumfylte for å lede varmen bort fra hodet, eller utstyrt med herdede seter og stammetetninger. Innsugsventilene går kjøligere, hjulpet av den innstrømmende ladningen, men alle ventiler må tette presist tusenvis av ganger i minuttet gjennom hele motorens levetid.

Praktiske hensyn følger av denne krevende oppgaven. Ventilklaringen må være riktig — for liten, og ventilen kan unnlate å sette seg og brenne; for stor, og ventilmekanismen blir støyende og slitt — som er grunnen til at mange motorer bruker hydrauliske justeringer for å holde klaringen automatisk. Sotbelegg, innsynkning av setet og svekkede fjærer kan forringe tetningen over tid. Ventilene arbeider tett sammen med kamakselen, og moderne variabel ventiltiming og flerventilsløsninger bygger direkte på deres grunnprinsipp for å hente stadig mer virkningsgrad og fleksibilitet ut av motoren.