Ótima pergunta. A construção de motores está um pouco acima da minha cabeça (por enquanto), portanto, essa pode ser uma resposta incompleta, mas eu tenho algumas idéias que estão muito longas para a seção de comentários.
Material de Design de Primavera
Os fatores mais importantes no projeto de uma mola de válvula serão taxa, comprimento livre (FL), união da bobina (altura sólida) e tensão. A quantidade de fio na mola determina a taxa (menos fio = taxa mais alta = tensão mais alta); portanto, Ø do fio, contagem de bobinas e Ø da mola são os fatores dimensionais que afetarão a taxa.
Rate e FL, quando combinados com o comprimento da haste da válvula, permitem calcular a pressão da sede. Para aumentar a pressão do assento, você pode aumentar a FL ou a taxa, os quais aumentam a tensão à medida que a mola se aproxima da altura sólida. O estresse é um fator criticamente limitador no projeto da mola da válvula, considerando o ambiente extremo. Para fins de discussão teórica, no entanto, isso não importa e não será mencionado novamente. Também vou ignorar o float, pois esse é um fenômeno bastante situacional.
Recomenda-se que a elevação máxima da válvula seja um número (digamos, 0,050 ") acima da altura sólida da mola, para não quebrar todas as coisas. A altura sólida é simplesmente a contagem de bobinas * fio Ø.
Questões
1) Existe uma correlação entre a pressão da sede e a elevação da válvula? Sim e não, dependendo de suas limitações. Dadas as informações acima, e mantendo todos os outros fatores dimensionais constantes (FL, fioØ, contagem de bobinas, molaØ), existem apenas duas alterações dimensionais individuais na mola que afetariam a pressão da sede e o levantamento da válvula:
- Aumentar o Ø do fio aumentaria a taxa de mola e, portanto, a pressão do assento, mas também aumentaria a altura sólida, limitando o levantamento da válvula. O fio Ø é calculado com a quarta potência na equação da taxa de mola, de modo que a pressão da sede aumentaria exponencialmente à medida que a elevação da válvula diminuísse.
- Diminuir a contagem de bobinas aumentaria a taxa de mola e, novamente, a pressão da sede, mas diminuiria a altura do sólido, permitindo mais elevação da válvula. A bobina ativa tem uma relação linear com a taxa, portanto a pressão da sede aumenta linearmente com a elevação da válvula.
Nota: Todas as outras alterações individuais nas variáveis dimensionais não mostram correlação. Se você deseja saber o efeito de alterar várias variáveis, fica muito mais complicado, a menos que você tenha números específicos para trabalhar.
EDIÇÃO BASEADA EM COMENTÁRIOS
Escrevi esta resposta do ponto de vista do design de molas, como se você estivesse comprando molas para a construção de seu motor. De acordo com o comentário de Paulster2, uma maneira comum de aumentar a pressão do assento para as molas que você já possui é instalar um calço entre o lóbulo da came e o corpo da mola. Isso aumentará a pressão da sede em um número de libras (taxa de mola * altura do calço) e também reduzirá a elevação da válvula, pois a nova altura da mola instalada é mais baixa, aproximando a mola da sua altura sólida. Portanto, para responder novamente à pergunta, se você estiver usando um calço para aumentar a pressão da sede, levante a válvula com uma redução linear conforme a pressão da sede aumenta. Veja o exemplo abaixo.
Exemplo teórico:
digamos que você tenha uma mola de 1.000 "de altura (FL sem carga) com uma taxa de 100 lb / pol e sua bobina de mola se ligue a .300". No momento, você instala sua mola a .800 ", que percorre a primavera .200 polegadas a 100 libras / polegada, para uma pressão de assento de 20 libras. Isso significa que o curso restante da altura instalada para a altura sólida é de .500", portanto em teoria, sua elevação máxima da válvula é 0,499 ".
Agora diga que você queria aumentar a pressão do assento para 30 libras. Para fazer isso, você instala um calço de .100 "em algum lugar entre o final da mola e o lóbulo da came. Isso reduz o comprimento da mola para 0,700", fornecendo a pressão do assento de 30 lb que você estava procurando, mas também reduz a quantidade de deslocamento entre o comprimento instalado e a altura sólida para 0,400 ", deixando você com uma elevação máxima teórica da válvula de 0,399".
2) Quais são as diferenças entre as molas dos roletes e dos tapetes? Eu não faço ideia. Não vejo por que haveria diferença. Eu estava pensando que um rolo permitiria uma pressão mais alta na sede, mas, idealmente, você tem a menor pressão possível, para permitir a passagem mais rápida do ar pela válvula, para que eu não veja por que você precisaria de molas diferentes. Mais uma vez, posso estar errado. Entre em contato se tiver perguntas mais específicas.
3) Quais são as desvantagens de usar uma pressão mais alta do assento do que o necessário?
Como você mencionou, perdas por atrito, que aumentam o calor em um ambiente já quentinho. Como você sabe, à medida que o calor aumenta (além de um certo ponto específico do material), a rigidez torcional do fio diminui, possivelmente causando rendimento, causando definitivamente uma queda na pressão / taxa do assento. Do ponto de vista da mola, a pressão mais alta do que o necessário na sede não traz nenhum benefício e não prejudica insignificantes.
Também podemos entrar na discussão do peso do valvetrain (e do material da mola), que, como os sistemas de suspensão, afetará a rapidez com que a mola pode reagir às mudanças. Independentemente de a válvula estar aberta ou fechada, as bobinas centrais das molas das válvulas estão em constante movimento quando o motor está funcionando devido ao peso do material na mola.
Espero que isso tenha respondido a algumas de suas perguntas. Informe-me se posso esclarecer, adicionar a, responder a mais ou excluir esta postagem!