Hjdcti

Sivuventtiilimoottori vuoden 1937 Ford coupe-mallissa

Sivuventtiilimoottori (ns. "lättäpää") on yksinkertaisen rakenteensa ansiosta huokea ja luotettava mäntämoottori. Sylinterin kaasunvaihdosta huolehtivat lautasventtiilit sijaitsevat kunkin sylinterin sivuilla moottorin lohkossa, toisin kuin kansiventtiilirakenteissa. Rakennetta on yleensä hyödynnetty nelitahtimoottoreissa, joskin useimmissa käyttökohteissa erilaiset kansiventtiiliratkaisut (OHV, SOHC ja DOHC) ovat syrjäyttäneet sivuventtiilit. Varsinkin pienmoottoreissa, kuten ruohonleikkureissa, sivuventtiilirakenne on yhä yleinen.

Vahvuuksia |

Sivuventtiilimoottorin yksinkertainen venttiilikoneisto

Sivuventtiilimoottoreilla on vahvuuksia, joiden vuoksi ne olivat aikanaan yleisiä.

• Moottorista tulee kompakti, eli moottorin viemä tila suhteessa sen iskutilavuuteen on pieni.^[1]


• Moottori on yksinkertainen.^[2] Yksinkertaisuutensa ansiosta se voi olla myös huokea.


• Yksinkertaisuutensa ansiosta moottori on myös luotettava. OHC-moottoreiden nokka-akselien hammashihnoja tai ketjuja ei tarvita, eikä myöskään OHV-moottorin työntötankoja. Venttiilin rikkoutuminen ei aiheuta suurempaa tuhoa kuin tehon menetyksen yhden sylinterin osalta.^[3]


• Venttiilikoneiston edestakaisin liikkuvat massat ovat pienempiä verrattuna OHV-moottoriin.


• Venttiilikoneisto kokonaisuudessaan on kevyempi kuin OHV-moottorissa.^[4]

Heikkouksia |

Sivuventtiilimoottoreilla on eräitä merkittäviä heikkouksia, joiden vuoksi kansiventtiilirakenteet ovat yleistyneet ja korvanneet sivuventtiilit lähes kokonaan.

• Venttiilien nousu ja palotilan muotoilu on pakollinen kompromissi puristuksen ja kaasunvaihdon välillä. Jos venttiilit avautuvat optimia enemmän paremman kaasunvaihdon hyväksi, palotilasta tulee suuri ja puristussuhteesta pieni, mikä heikentää moottorin hyötysuhdetta ja vääntömomenttia. Jos venttiilit avautuvat optimia vähemmän korkeamman puristussuhteen hyväksi, kaasunvaihtoon tarvittavasta kanavasta tulee ahdas, mikä huonontaa täyttöä varsinkin suurilla kierrosnopeuksilla, mikä vuorostaan heikentää moottorin tehoa. Tällaista pakollista kompromissia ei muissa lautasventtiileihin perustuvissa venttiilirakenteissa ole.


• Tyypillisesti sivuventtiilimoottoreissa imu- ja pakoventtiilit ovat puristussuhteen hyväksi samalla puolella sylinteriä, mikä aiheuttaa haasteita imu- ja pakokanavien sijoittelun suhteen.


• Sivuventtiilirakenteen vuoksi imu- ja pakokanaviin tulee väistämättä ylimääräisiä mutkia verrattuna kansiventtiiliratkaisuihin.


• Venttiilikoneiston edestakaisin liikkuvat massat ovat suurempia verrattuna OHC-moottoreihin, johtuen pidemmistä venttiilinvarsista.

Mahdollisuuksia |

Sivuventtiilimoottorissa venttiilit ovat sylinterien sivuilla. Tässä piirroksessa on esitetty vain yksi venttiili. Toinen venttiili on ensimmäisen takana.

Pop-up-mäntä mahdollistaa palotilan pienentämisen ja puristussuhteen kasvattamisen.

Puristussuhteen kasvattamisen lisäksi männän ja kannen muotoilulla voidaan auttaa virtausta.

Vaikka suuremman tehon ja hyötysuhteen ansiosta kansiventtiiliratkaisut ovatkin pääosin syrjäyttäneet sivuventtiilimoottorit, sivuventtiilirakenteella on mahdollisuuksia, joita harvoin hyödynnetään.

• Perinteisissä monisylinterisissä sivuventtiilimoottoreissa pakokanavat on tavallisesti yhdistetty sylinterilohkon sisällä, millä on epäedullinen vaikutus pakokaasujen poistoon palotilasta. Monissa uusissa sivuventtiilimoottoreissa tämä on korjattu.^[5][6][7][8]


• Pakoventtiilin jäähdytystä on mahdollista tehostaa esimerkiksi ontolla ja osittain natriumtäytteisellä venttiilirakenteella. Pakoventtiilin jäähdytyksellä on merkitystä erityisesti nakutuksen ehkäisyssä.^[9]


• Kannen tiivisteen yläpuolelle nousevilla niin sanotuilla pop-up-männillä ja niiden kanssa yhteensopivilla kansilla on mahdollista kasvattaa moottorin puristussuhdetta moottorin kaasunvaihdon kärsimättä.^[10]


• Männän ja kannen muotoilulla voidaan parantaa virtausta ja siten huipputehoa.^[11][12]


• Venttiilien rullanostimilla ja yhteensopivalla nokka-akselilla voi paitsi nopeuttaa venttiilien nousua ja laskua ja siten pidentää niiden tehollisia aukioloaikoja, myös vähentää venttiilikoneiston kitkaa.^{[13][14][15][16][17]}


• Palotilaan sopivasti työstettyjen urien on väitetty lisäävän polttoaineseoksen pyörteilyä puristusvaiheessa juuri ennen männän nousua yläkuolokohtaan. Tämän pitäisi parantaa palamista etenkin moottorin matalilla kierroksilla ja auttaa nakutuksen ehkäisyssä.^{[18][19][20][21]}


• 
  Muuttuva venttiilien ajoitus yhdistetään tavallisesti DOHC-moottoreihin, mutta se on toteutettavissa myös sisäkkäisellä nokka-akselirakenteella, mikä parantaa muuttuvan ajoituksen toteutusmahdollisuuksia myös sivuventtiilimoottoreissa.^{[22][23][24][25]} Sivuventtiilimoottoreissa on mahdollisuuksia venttiilien aukioloaikojen säätelyyn, sillä vaaraa venttiilin ja männän välisestä törmäyksestä ei ole.


• Sivuventtiilimoottorissa männän liike sylinterissä ei rajoita venttiilien korkeutta, joten tästä syystä korkeussuunnassa erityisen paljon tilaa vaativat venttiiliratkaisut ovat mahdollisia ja käyttökelpoisia sivuventtiilimoottoreissa.^[26][27][28]


• Vaikka palotilan muotoa ei saataisikaan optimoitua, mikä on sivuventtiilimoottoreissa tavallinen ongelma, tulevaisuudessa jokin perinteistä sähkökipinää tehokkaampi sytytys, esimerkiksi lasersytytys tai mikroaaltoavusteinen kipinäsytytys, voi nopeuttaa seoksen syttymistä niin paljon, että palotilan epäedullisesta muodosta johtuva nakutus saadaan sillä ehkäistyä.^[29][30]

Katso myös |

• Ford Flathead -moottori

Lähteet |

• Concept and advantages of the D-motor www.d-motor.eu. 2013. Kapelstraat 198, 8540 Deerlijk, Belgium: D-motor. Viitattu 7.5.2014. (englanniksi)

Viitteet |