バルブスプリングは、シリンダーヘッドとバルブステムの端にあるスプリングシートの間にあります。バルブスプリングの機能は、バルブが閉じているときにバルブがバルブシートまたはバルブシートリングにしっかりとフィットすることを保証することと、バルブが開いているときにバルブ機構によって発生する慣性力を克服することです。これにより、伝達部品は常にカムによって制御され、互いに分離しません。
バルブスプリングは、多くの場合、高品質の合金鋼線で作られ、疲労強度を向上させるために熱処理されています。スプリングの腐食を防ぐために、スプリングの表面は亜鉛メッキとリン酸塩処理する必要があります。スプリングの両端は、スプリングが動作中に傾くのを防ぐために、平らに研磨され、スプリング軸に対して垂直である必要があります。
バルブスプリングは主に円筒形の渦巻きスプリングです。バルブスプリングの動作周波数が固有周波数と等しいかその倍数になると、バルブスプリングが共振し、破損の可能性が高まります。共振を防ぐために、可変ピッチスプリングを使用できます。現在、ほとんどのエンジンは同心二重スプリングを使用しています。内側と外側のスプリングの回転方向は反対で、外側のスプリングの剛性は内側のスプリングの剛性よりも大きくなります。二重スプリングは共振を防ぐだけでなく、スプリングの長さを短くします。さらに、1つのスプリングが破損しても、もう1つのスプリングは引き続き動作し、バルブがシリンダー内に落ちるのを防ぎます。
破壊の方法
バルブスプリングは作動時にトルクを受けるため、円形断面の応力分布は不均一です。中心付近の原点から端の各点に向かって応力が徐々に増加し、表面が最も高い応力を受けます。表面の点から見ると、内面が最も高い応力を受け、平面応力を受けます。そのため、バルブスプリングの表面に欠陥があると、欠陥箇所に最大応力集中が発生し、スプリングが早期に破損する可能性があります。
破損の理由
バルブスプリングが破損する原因は、製造上の欠陥のほか、不適切な使用によって早期に損傷が発生することもあります。一般的な原因は次のとおりです。
① ばねの表面に孔食や腐食ピットがあります。不適切な保管により、ばねの表面に腐食ピットが発生する可能性があります。ばねに高トルクがかかると、腐食ピットに応力集中が発生しやすく、最終的にはばねの疲労破壊につながります。
新しいバルブスプリングの品質検査方法：スプリングをバイスに固定し、リング間にできるだけ隙間がないように最小の長さに圧縮し、48時間保持します。スプリングの表面に欠陥がある場合、この圧縮処理後に破損します。これは、スプリングの内部応力が欠陥の近くに集中し、スプリングが破損する原因となるためです。
バルブスプリングの弾力性の強さは比較法で判別できます。具体的な方法は、まず検査対象の古いバルブスプリングと新しいバルブスプリングを直列に接続し、中間の鋼製ワッシャーで分離します。次に、バルブスプリングに一定の圧力をかけ、新旧のスプリングの圧縮度合いを観察します。古いスプリングの弾力性が不十分な場合は、まず押し下げる必要があります。
② スプリングの中心線が斜めになっている。バルブスプリングの両端面がスプリングの中心線に対して垂直でない場合、スプリングは長時間高速で作動し、金属材料も疲労により破損しやすくなります。バルブスプリングの垂直性を確認する方法は、まずスプリングを平らな板の上に垂直に置き、四角い定規を使ってスプリングの下の円に乗せ、次にスプリングを1回転させて、スプリングの上端の円と四角い定規の間の最大距離を測定します。通常、バルブスプリングの垂直線に対する傾斜距離は1.5mmです。この値を超える場合は、新しいものと交換することをお勧めします。
③ バルブガイドの動き、またはカムシャフトベアリングの緩み。使用中にバルブガイドが動くと、圧縮時の曲げ応力によりバルブスプリングが破損する可能性があります。カムシャフトベアリングが緩んでいると、バルブスプリングに共振が生じ、破損につながる可能性があります。
④ 不適切な操作または取り付け。ディーゼルエンジンの運転中に、速度が急激に頻繁に変化すると、バルブスプリングの圧縮と伸長の頻度が急激に増加し、疲労破壊につながります。
⑤ バルブスプリングが規定通りに組み立てられていない。バルブスプリングを組み立てる際、一部のモデルには特別な要件があります。例えば、いすゞ6BBlディーゼルエンジンでは、スプリングの青い面がシリンダーヘッドの平らな面に面している必要があります。そうしないと、スプリングが破損しやすくなります。
緊急管理
ディーゼルエンジンのバルブスプリングが走行中に破損していることが判明した場合、まず破損したスプリングを取り外し、スプリングの両端の作業面を再度取り付けて一時的に使用することができます。スプリングが数セクションに破損した場合は、シリンダーの吸気バルブと排気バルブの調整ボルトを取り外してバルブを閉じた状態にします。次に、シリンダーにつながる燃料噴射ポンプの高圧オイルパイプを取り外して、シリンダーへの燃料噴射を防止し、車を目的地まで走行させることができます。
検査手順
（1）バルブスプリングの自由長を確認します。ノギスでバルブスプリングの自由長を測定し、その値が標準値を満たしている必要があります。要件を満たしていない場合は、交換する必要があります。
（2）バルブスプリングの垂直性を確認します。四角い定規と平板を使用して、バルブスプリングの垂直性を確認します。その値は標準値を満たしている必要があります。そうでない場合は交換する必要があります。
（3）バルブスプリングの予圧をチェックします。フォースゲージを使用してバルブスプリングの予圧力を検出し、その値が基準を満たしている必要があります。予圧力が標準値より低い場合は、バルブスプリングを交換する必要があります。
（４）損傷を防ぐために、スプリングは頻繁に圧縮する必要があります。