Zawory wypełnione sodem – jakie są ich zalety i wady

Zawory wypełnione sodem to rozwiązanie stosowane są m.in. w silnikach sportowych samochodów takich jak np. testowane przez mnie BMW M4 Coupe. Po co stosuje się zawory sodowe i jakie są ich najważniejsze zalety?

Silnik najnowszego BMW M4, oznaczony kodem S55B30T0, to niezwykle wysilona jednostka napędowa. Osiąga moc 431 KM z pojemności 3,0-litrów, co oznacza, że na każdy litr pojemności skokowej przypada prawie 144 KM. To więcej niż w niesamowitym Fordzie Fiesta Red Edition, którego silnik 1.0 EcoBoost osiąga „zaledwie” 140 KM mocy!

Zobacz: Jak działa turbosprężarka ze zmienną geometrią kierownicy VGT?

Przy tak wysilonych jednostkach napędowych nasuwa się pytanie o ich wytrzymałość, głównie temperaturową. Warunki jakie panują w silnikach, zwłaszcza takich z turbodoładowaniem, są z gatunku tych najbardziej ekstremalnych. Zbyt wysoka temperatura, spowodowana np. dostarczaniem zbyt ciepłego powietrza zwiększa ryzyko spalania detonacyjnego. Z kolei zbyt uboga mieszanka paliwowo-powietrzna może przyczynić się do wypalenia otworów w tłokach. Odporność temperaturowa w wysilonych silnikach jest zatem niezwykle ważna.

Zobacz: Intercooler – główne funkcje i zadania

Inżynierowie tworzący silnik BMW M4 wyposażyli go w dwie turbosprężarki. Aby jednostka napędowa wytrzymała ogromną moc, zwrócono uwagę na szereg jego podzespołów. Wprowadzono m.in. zawory wydechowe wypełnione sodem. W jakim celu używa się sodu w konstrukcji zaworów?

Po co stosuje się w silnikach zawory wypełnione sodem?

Zawory w silniku mają za zadanie odsłaniać na określony czas wloty do kanałów dolotowych i wydechowych, umożliwiając w ten sposób wymianę ładunku w cylindrze. W jednostkach napędowych, będących szczególnie mocno obciążonych termicznie (jak np. we wspomnianym BMW M4), mogły by one ulec poważnej deformacji zagrażając bezpieczeństwu całego silnika.

Zobacz: Kontrolka niskiego ciśnienia oleju – dlaczego się zapala?

Aby zmniejszyć temperaturę zaworu wydechowego (wylotowego) stosowane jest chłodzenie zaworu za pomocą sodu. Trzonek zaworu jest wydrążony i wypełniony w 60-70% sodem metalicznym. Substancja ta cechuje się wysokim współczynnikiem przewodności cieplnej i niską temperaturą topnienia. I tu zapewne pojawia się na twarzy niektórych osób zdziwienie. Dlaczego zawory narażone na zniszczenie pod wpływem temperatury wypełnia się sodem, będącym niezwykle podatnym na jej wysoką wartość?

Otóż podczas pracy jednostki napędowej sód metaliczny zmienia swój stan skupienia i z ciała stałego przekształca się w ciecz. Ruch zaworu powoduje stałe przemieszczanie się płynnego sodu po wnętrzu zaworu (warunki próżni), dzięki czemu ciepło nagromadzone u podstawy trzonka czyli talerzyku, zostaje odprowadzane wzdłuż trzonka.

Sód metaliczny a temperatura zaworu

Jak bardzo sód metaliczny może obniżyć temperaturę zaworu? Może nie uwierzycie, ale jego skuteczność sięga aż 100 stopni Celsjusza! Rozumiecie już zatem, że zawory wypełnione sodem to żaden chwyt marketingowy, a  wymierna korzyść dla kondycji silnika. Oczywiście jak każde rozwiązanie także i to nie jest doskonałe. Zawór taki z czasem może ulec rozszczelnieniu, a ewentualna wymiana takiego zaworu jest niebezpieczna dla zdrowia mechanika.

W jakich autach stosuje się zawory wypełnione sodem?

Czy zawory wypełnione sodem stosuje się tylko w sportowych silnikach? Nie. Na szeroką skalę używane są one w jednostkach wykonanych w duchu downsizingu. Spotkać je możecie w Oplu Astrze III (generacja H) z silnikiem 1.6 Turbo Z16LET o mocy 180 KM, Audi A3 2.0 TFSI a nawet w starym Fiacie Uno 1.4 Turbo.