इंजन वाल्व आंतरिक दहन इंजन में उपयोग किए जाने वाले यांत्रिक घटक हैं जो इंजन के संचालन के दौरान दहन कक्षों या सिलेंडर से द्रव या गैस के प्रवाह को अनुमति या प्रतिबंधित करते हैं। कार्यात्मक रूप से, वे कई अन्य प्रकार के वाल्वों के समान प्रदर्शन करते हैं जिसमें वे प्रवाह को अवरुद्ध या पास करते हैं, हालांकि, वे एक विशुद्ध रूप से यांत्रिक उपकरण हैं जो सही क्रम में खोलने और बंद करने के लिए अन्य इंजन घटकों जैसे रॉकर आर्म्स के साथ इंटरफेस करते हैं। सही समय।
इंजन वाल्व शब्द एक प्रकार के चेक वाल्व का भी उल्लेख कर सकता है जिसका उपयोग वाहनों में उत्सर्जन नियंत्रण और निकास गैस रीसर्क्युलेशन सिस्टम के हिस्से के रूप में वायु इंजेक्शन के लिए किया जाता है। इस लेख में इस प्रकार के इंजन वाल्व को संबोधित नहीं किया जाएगा।
इंजन वाल्व कई प्रकार के दहन इंजनों के लिए सामान्य हैं, चाहे वे गैसोलीन, डीजल, मिट्टी के तेल, प्राकृतिक गैस (एलएनजी), या प्रोपेन (एलपी) जैसे ईंधन को चलाते हों। इंजन के प्रकार सिलेंडर की संख्या से भिन्न होते हैं जो दहन कक्ष होते हैं जो ईंधन के प्रज्वलन से बिजली उत्पन्न करते हैं। वे ऑपरेशन के प्रकार (2-चक्र या 4-चक्र), और इंजन के भीतर वाल्वों के डिज़ाइन प्लेसमेंट द्वारा भी भिन्न होते हैं [ओवरहेड वाल्व (OHV), ओवरहेड कैम (OHC), या ब्लॉक में वाल्व (VIB)] .
यह लेख संक्षेप में विशिष्ट दहन इंजनों में इंजन वाल्वों के संचालन का वर्णन करेगा, साथ ही साथ वाल्वों के प्रकार और उनके डिजाइन और सामग्री के बारे में जानकारी प्रदान करेगा। अन्य वाल्व प्रकारों के बारे में अधिक जानकारी हमारे संबंधित गाइड अंडरस्टैंडिंग वाल्व में पाई जा सकती है।
इंजन वाल्व नामकरण
अधिकांश इंजन वाल्वों को उनके ऊपर और नीचे पॉपिंग गति के कारण पॉपपेट स्टाइल वाल्व के रूप में डिज़ाइन किया गया है और इसमें एक शंक्वाकार प्रोफ़ाइल वाल्व हेड होता है जो तरल पदार्थ या गैसों के मार्ग को बंद करने के लिए मशीनी वाल्व सीट के खिलाफ फिट बैठता है। वाल्व हेड के विशिष्ट आकार के कारण उन्हें मशरूम वाल्व भी कहा जाता है। चित्र 1 एक विशिष्ट इंजन वाल्व में विभिन्न तत्वों के नामकरण को दर्शाता है।
पॉपपेट वाल्व के नामकरण को दर्शाने वाला आरेख।
चित्र 1 - मानक पॉपपेट स्टाइल इंजन वाल्व के लिए नामकरण।
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दो प्राथमिक तत्व वाल्व स्टेम और वाल्व हेड हैं। सिर में एक पट्टिका होती है जो एक सीट के चेहरे की ओर जाती है जिसे एक निर्दिष्ट कोण पर मशीनी किया जाता है ताकि वाल्व सीट के मशीनिंग से मेल खा सके जिससे यह मेल खाएगा। वाल्व सीट पर वाल्व फेस का बैठना वह है जो दहन दबाव के खिलाफ वाल्व के लिए सील प्रदान करता है।
वाल्व स्टेम वाल्व को इंजन में यांत्रिक तत्वों से जोड़ता है जो वाल्व वसंत द्वारा प्रदान किए गए बैठने के दबाव के खिलाफ स्टेम को स्थानांतरित करने के लिए एक बल बनाकर वाल्व संचालित करते हैं। कीपर ग्रूव का उपयोग स्प्रिंग को स्थिति में रखने के लिए किया जाता है, और वाल्व स्टेम की नोक को बार-बार रॉकर आर्म, टैपेट या लिफ्टर द्वारा संपर्क किया जाता है जो वाल्व को सक्रिय करता है।
इंजन संचालन
चार स्टोक या चार-चक्र आंतरिक दहन इंजन दो प्राथमिक प्रकार के वाल्वों का उपयोग करते हैं - सेवन वाल्व और निकास वाल्व। संपीड़न और प्रज्वलन से पहले इंजन के सिलेंडरों में हवा/ईंधन मिश्रण के प्रवाह की अनुमति देने के लिए सेवन वाल्व खोले जाते हैं, जबकि निकास वाल्व इग्निशन होने के बाद दहन प्रक्रिया से निकास गैसों के निष्कासन की अनुमति देने के लिए खुलते हैं।
सामान्य ऑपरेशन में, इंजन में एक क्रैंकशाफ्ट जिससे पिस्टन जुड़े होते हैं, इंजन के लिए एक वाल्व ट्रेन व्यवस्था के हिस्से के रूप में एक कैंषफ़्ट से बंधा होता है। क्रैंकशाफ्ट की गति एक टाइमिंग चेन, टाइमिंग बेल्ट, या अन्य गियर वाले तंत्र के माध्यम से गति को कैंषफ़्ट में स्थानांतरित करती है। क्रैंकशाफ्ट की स्थिति (जो सिलेंडर में पिस्टन की स्थिति स्थापित करता है) और कैंषफ़्ट की स्थिति (जो सिलेंडर के लिए वाल्वों की स्थिति निर्धारित करता है) के बीच का समय और संरेखण न केवल पीक इंजन प्रदर्शन के लिए महत्वपूर्ण है बल्कि यह भी महत्वपूर्ण है उच्च संपीड़न इंजन में पिस्टन और वाल्व के बीच हस्तक्षेप को रोकने के लिए।
सेवन चक्र में, सेवन सिलेंडर पिस्टन चक्र नीचे की ओर होता है क्योंकि सेवन वाल्व खुलता है। पिस्टन आंदोलन नकारात्मक दबाव बनाता है जो हवा/ईंधन मिश्रण को सिलेंडर में खींचने में मदद करता है। जब पिस्टन सिलिंडर में सबसे निचले स्थान पर पहुंच जाता है (जिसे बॉटम डेड सेंटर के रूप में जाना जाता है), इंटेक वाल्व बंद हो जाता है। संपीड़न चक्र में, सिलेंडर को बंद करने के लिए सेवन वाल्व बंद कर दिया जाता है क्योंकि पिस्टन सिलेंडर में उच्चतम स्थिति (शीर्ष मृत केंद्र के रूप में जाना जाता है) तक बढ़ जाता है, जो हवा/ईंधन मिश्रण को एक छोटी मात्रा में संपीड़ित करता है। यह संपीड़न क्रिया ईंधन के प्रज्वलित होने पर पिस्टन के खिलाफ एक उच्च दबाव प्रदान करने के साथ-साथ ईंधन के कुशल जलने में सहायता के लिए मिश्रण को प्री-हीटिंग करने का कार्य करती है। शक्ति चक्र में, वायु/ईंधन मिश्रण प्रज्वलित होता है जो एक विस्फोट पैदा करता है जो पिस्टन को वापस निम्नतम स्थिति में ले जाता है और वायु/ईंधन मिश्रण को जलाने से निकलने वाली रासायनिक ऊर्जा को क्रैंकशाफ्ट की घूर्णी गति में स्थानांतरित करता है। निकास चक्र में पिस्टन फिर से सिलेंडर में ऊपर की ओर उठता है जबकि सेवन वाल्व बंद रहता है और निकास वाल्व अब खुला रहता है। पिस्टन द्वारा बनाया गया दबाव निकास गैसों को निकास वाल्व के माध्यम से और निकास कई गुना सिलेंडर से बाहर निकालने में मदद करता है। एग्जॉस्ट मैनिफोल्ड से जुड़े हैं एग्जॉस्ट सिस्टम, पाइप का एक सेट जिसमें ध्वनिक शोर को कम करने के लिए मफलर और इंजन के दहन से उत्सर्जन को प्रबंधित करने के लिए एक कैटेलिटिक कन्वर्टर सिस्टम शामिल है। एक बार जब पिस्टन निकास चक्र में सिलेंडर के शीर्ष पर पहुंच जाता है, तो निकास वाल्व बंद होना शुरू हो जाता है और सेवन वाल्व खुलने लगता है, प्रक्रिया फिर से शुरू होती है। ध्यान दें कि सेवन पर सिलेंडर का दबाव सेवन वाल्व को खुला रखने में मदद करता है और संपीड़न चक्र में उच्च दबाव दोनों वाल्वों को बंद रखने में मदद करता है।
जिन इंजनों में कई सिलेंडर होते हैं, वही चार चक्र प्रत्येक सिलेंडर में दोहराए जाते हैं लेकिन अनुक्रमित होते हैं ताकि इंजन सुचारू शक्ति साबित हो और शोर और कंपन को कम कर सके। पिस्टन आंदोलन, वाल्व आंदोलन, और इग्निशन की अनुक्रमण सटीक यांत्रिक डिजाइन और इग्निशन सिग्नल के विद्युत समय के माध्यम से स्पार्क प्लग को हवा/ईंधन मिश्रण को प्रज्वलित करने के माध्यम से पूरा किया जाता है।
इंजन वाल्व मोशन
इंजन वाल्व की गति इंजन के कैंषफ़्ट द्वारा संचालित होती है, जिसमें लोब या कैम की एक श्रृंखला होती है जो कैंषफ़्ट के रोटेशन से वाल्व की रैखिक गति बनाने का काम करती है। कैंषफ़्ट पर कैम लोब की संख्या इंजन में वाल्वों की संख्या के बराबर होती है। जब कैंषफ़्ट सिलेंडर हेड में होता है, तो इंजन को ओवरहेड कैम (OHC) डिज़ाइन कहा जाता है; जब कैंषफ़्ट इंजन ब्लॉक में होता है, तो इंजन को ओवरहेड वाल्व (OHV) डिज़ाइन कहा जाता है। इंजन के डिजाइन के बावजूद, इंजन वाल्व का मूल आंदोलन एक लिफ्टर या टैपेट के खिलाफ सवारी करने वाले कैम द्वारा होता है जो एक बल प्रदान करता है जो वाल्व स्टेम के खिलाफ दबाता है और वाल्व वसंत को संपीड़ित करता है, जिससे वाल्व को अंदर रखने वाले वसंत तनाव को हटा दिया जाता है। बंद स्थिति। वाल्व स्टेम की यह गति सिलेंडर हेड में सीट से वाल्व को उठाती है और वाल्व को खोलती है। एक बार जब कैंषफ़्ट आगे घूमता है और कैम लोब चलता है ताकि सनकी भाग सीधे लिफ्टर या टैपेट के संपर्क में न रहे, तो स्प्रिंग प्रेशर वाल्व को बंद कर देता है क्योंकि वाल्व स्टेम कैम लोब के केंद्रित हिस्से पर सवारी करता है।
वाल्व स्टेम और रॉकर आर्म या कैम के बीच उचित वाल्व क्लीयरेंस बनाए रखना वाल्वों के उचित संचालन के लिए अत्यंत महत्वपूर्ण है। धातु के हिस्सों के विस्तार की अनुमति देने के लिए कुछ न्यूनतम निकासी की आवश्यकता होती है क्योंकि ऑपरेशन के दौरान इंजन का तापमान बढ़ जाता है। विशिष्ट निकासी मान इंजन से इंजन में भिन्न होते हैं, और उचित निकासी बनाए रखने में विफलता से इंजन के संचालन और प्रदर्शन पर गंभीर परिणाम हो सकते हैं। यदि वाल्व की निकासी बहुत बड़ी है, तो वाल्व बाद में बेहतर तरीके से खुलेंगे और जल्दी बंद हो जाएंगे, जिससे इंजन का प्रदर्शन कम हो सकता है और इंजन का शोर बढ़ सकता है। यदि वाल्व की निकासी बहुत छोटी है, तो वाल्व पूरी तरह से बंद नहीं होंगे, जिसके परिणामस्वरूप संपीड़न का नुकसान हो सकता है। हाइड्रोलिक वाल्व भारोत्तोलक स्व-क्षतिपूर्ति कर रहे हैं और वाल्व निकासी समायोजन की आवश्यकता को समाप्त कर सकते हैं।
आधुनिक दहन इंजन डिजाइन और अनुप्रयोग के आधार पर प्रति सिलेंडर विभिन्न वाल्वों का उपयोग कर सकते हैं। छोटे इंजन जैसे कि लॉनमूवर में उपयोग किए जाने वाले इंजनों में केवल एक सेवन वाल्व और एक निकास वाल्व हो सकता है। 4-, 6- या 8-सिलेंडर इंजन जैसे बड़े वाहन इंजन प्रति सिलेंडर चार वाल्व या कभी-कभी पांच का उपयोग कर सकते हैं।
इंजन वाल्व सामग्री
इंजन वाल्व आंतरिक दहन इंजन के उन घटकों में से एक हैं जो अत्यधिक तनावग्रस्त हैं। विश्वसनीय इंजन संचालन की आवश्यकता तय करती है कि इंजन वाल्व उच्च तापमान, दहन कक्ष से उच्च दबाव, और यांत्रिक भार और इंजन की गतिशीलता से तनाव के बार-बार और निरंतर जोखिम के प्रतिरोध को प्रदर्शित करने में सक्षम हो।
आंतरिक दहन इंजनों पर सेवन वाल्व कम तापीय तनाव के अधीन होते हैं क्योंकि आने वाले वायु/ईंधन मिश्रण के शीतलन प्रभाव के कारण सेवन चक्र के दौरान वाल्व से गुजरता है। इसके विपरीत, निकास वाल्व, इंजन के निकास चक्र के दौरान निकास गैसों के मार्ग में होने के कारण उच्च स्तर के थर्मल तनाव के संपर्क में आते हैं। इसके अलावा, तथ्य यह है कि निकास वाल्व निकास चक्र के दौरान खुला है और सिलेंडर सिर के संपर्क में नहीं है, इसका मतलब है कि दहन चेहरे और वाल्व सिर के छोटे थर्मल द्रव्यमान में तेजी से तापमान परिवर्तन की अधिक संभावना है।
इनटेक वाल्व, उनके कम ऑपरेटिंग तापमान के कारण, आमतौर पर क्रोम, निकल या टंगस्टन स्टील जैसी सामग्रियों से बने होते हैं। उच्च तापमान निकास वाल्व अधिक गर्मी प्रतिरोधी धातुओं जैसे नाइक्रोम, सिलिकॉन-क्रोमियम, या कोबाल्ट-क्रोमियम मिश्र धातुओं का उपयोग कर सकते हैं।
वाल्व चेहरे जो उच्च तापमान के संपर्क में आते हैं, उन्हें कभी-कभी स्टैलाइट की वेल्डिंग द्वारा अधिक टिकाऊ बना दिया जाता है, जो कि कोबाल्ट और क्रोमियम का एक मिश्र धातु है, जो वाल्व के चेहरे पर होता है।
इंजन वाल्व के निर्माण के लिए उपयोग की जाने वाली अन्य प्रकार की सामग्री में स्टेनलेस स्टील, टाइटेनियम और ट्राइबलॉय मिश्र धातु शामिल हैं।
इसके अलावा, कोटिंग्स और सतह खत्म यांत्रिक गुणों में सुधार और इंजन वाल्व की विशेषताओं को पहनने के लिए लागू किया जा सकता है। इसके उदाहरणों में क्रोमियम चढ़ाना, फॉस्फेट चढ़ाना, नाइट्राइड कोटिंग और भंवर परिष्करण शामिल हैं।
इंजन वाल्व के प्रकार
फ़ंक्शन (सेवन बनाम निकास) द्वारा इंजन वाल्व के लक्षण वर्णन के अलावा, कई विशिष्ट प्रकार के इंजन वाल्व होते हैं जो डिज़ाइन और सामग्री के आधार पर मौजूद होते हैं। प्राथमिक प्रकार के इंजन वाल्व में शामिल हैं:
मोनोमेटेलिक इंजन वाल्व
द्विधातु इंजन वाल्व
खोखले इंजन वाल्व
मोनोमेटेलिक इंजन वाल्व, जैसा कि उनके नाम का तात्पर्य है, एक ही सामग्री से निर्मित होते हैं जो वाल्व स्टेम और वाल्व हेड दोनों बनाते हैं। इस प्रकार के इंजन वाल्व उच्च गर्मी प्रतिरोध दोनों प्रदान करते हैं और अच्छी विरोधी घर्षण क्षमताओं का प्रदर्शन करते हैं।
बाईमेटेलिक इंजन वाल्व, जिसे बायमेटल इंजन वाल्व के रूप में भी जाना जाता है, एक वाल्व बनाने के लिए घर्षण वेल्डिंग प्रक्रिया का उपयोग करके दो अलग-अलग सामग्रियों को एक साथ जोड़कर बनाया जाता है, जिसमें वाल्व हेड पर ऑस्टेनिटिक स्टील और वाल्व स्टेम के लिए मार्टेंसिटिक स्टील होता है। इन स्टील्स में से प्रत्येक के गुण एक इष्टतम उद्देश्य की पूर्ति करते हैं, जिसमें वाल्व हेड पर ऑस्टेनिटिक स्टील उच्च तापमान प्रतिरोध और संक्षारण प्रतिरोध प्रदान करता है, और वाल्व स्टेम के लिए मार्टेंसिटिक स्टील उच्च तन्यता ताकत और अपघर्षक पहनने के प्रतिरोध प्रदान करता है।
खोखले इंजन वाल्व एक विशेष द्विधात्वीय वाल्व होते हैं जिसमें एक खोखली गुहा होती है जो सोडियम से भरी होती है। वाल्व का तापमान बढ़ने पर सोडियम तरल हो जाता है और वाल्व की गति से परिचालित होता है, जो गर्म वाल्व सिर से गर्मी को खत्म करने में मदद करता है। खोखले डिजाइन ठोस वाल्वों की तुलना में स्टेम के माध्यम से अधिक गर्मी हस्तांतरण की सुविधा प्रदान करते हैं क्योंकि मार्टेंसिटिक स्टेम सामग्री ऑस्टेनिटिक हेड सामग्री की तुलना में गर्मी का बेहतर संवाहक है। खोखले वाल्व विशेष रूप से आधुनिक इंजनों में उपयोग के लिए उपयुक्त हैं जो छोटे, सघन इंजन डिज़ाइनों से अधिक शक्ति प्रदान कर रहे हैं जिनमें उच्च निकास गैस तापमान होता है जो ठोस वाल्व संभालने में सक्षम नहीं होते हैं। ये उच्च निकास तापमान कई स्थितियों का परिणाम हैं, जिनमें शामिल हैं:
लीन-बर्न दहन प्रक्रिया की इच्छा जो ग्रीनहाउस गैस उत्सर्जन को कम करती है
उच्च संपीड़न अनुपात और उच्च दहन दबाव के साथ इंजन डिजाइन जो अधिक दक्षता प्रदान करते हैं
एकीकृत मैनिफोल्ड डिज़ाइन जो छोटे इंजनों से अधिक इंजन प्रदर्शन के लिए टर्बोचार्जर का समर्थन करते हैं
कई अन्य प्रकार के इंजन वाल्व डिज़ाइन हैं। तथाकथित स्लीव वाल्व में एक ट्यूब या स्लीव होती है जो सिलेंडर की दीवार और पिस्टन के बीच बैठती है, और जो अन्य इंजन वाल्वों की तरह कैंषफ़्ट से चलती या घूमती है। स्लीव वाल्व की गति से इंजन चक्र में विभिन्न बिंदुओं पर सिलेंडर की दीवार में संबंधित बंदरगाहों के साथ संरेखित करने के लिए आस्तीन में कटे हुए पोर्ट का कारण बनता है, इस प्रकार रॉकर आर्म्स और लिफ्टर्स की जटिलताओं के बिना एक साधारण इंजन सेवन और निकास वाल्व के रूप में कार्य करता है।
इंजन वाल्व निर्दिष्टीकरण
विशिष्ट इंजन वाल्व नीचे उल्लिखित मापदंडों द्वारा निर्दिष्ट किए जाते हैं। ध्यान दें कि यह डेटा सूचना उद्देश्यों के लिए है और इस बात से अवगत रहें कि इंजन वाल्व निर्दिष्ट करने के लिए उपयोग किए जाने वाले पैरामीटर में निर्माता से निर्माता तक भिन्नताएं मौजूद हो सकती हैं। विनिर्देशों को समझकर, खरीदार इंजन वाल्व के आपूर्तिकर्ताओं के साथ अपनी विशिष्ट आवश्यकताओं की चर्चा में शामिल होने के लिए बेहतर ढंग से सुसज्जित हैं।
