آشنایی با قطعات تشکیل دهنده خودرو( سوپاپ )
سوپاپ یا دریچه (به انگلیسی: Poppet valve) یکی از قطعات قارچی شکل موتور است که روی سرسیلندر قرار میگیرد و ورود مخلوط هوا و سوخت و خروج دود را کنترل میکند. بطور کلی هر چیزی که ورود و خروج چیز دیگری را کنترل کند میتواند یک سوپاپ تلقی شود. به عنوان مثال میتوان درهای ورودی خودکار در فروشگاههای بزرگ را نام برد.
ریشه کلمه سوپاپ فرانسوی است (Soupape) به معنای دریچه.
«پولکی که روی دهانهٔ دریچههای سر سیلندر قرار گرفته و دریچهها را سد میکند».
انواع سوپاپ
- سوپاپ ورودی، یا هوا، یا بنزین
- سوپاپ خروجی، یا دود، یا اگزوز
ساختمان سوپاپ
سوپاپهای متداول امروزی معمولاً از نوع سوپاپ قارچی شکل یا پایهدار میباشند. این سوپاپها شامل یک ساقه (که به مشابه ساقه قارچ است) و یک سر تخت و پهن (که مشابه کلاهک قارچ) میباشند. همچنین سر سوپاپ دارای یک لبه مورب است که وجه نامیده میشود. همچنین محل قرارگیری سوپاپ که معمولاً در کف سرسیلندر و گاهی در خود سیلندر قرار دارد نیز دارای یک لبه به نام نشیمنگاه است که به سیت سوپاپ مشهور است. در انتهای دیگر سوپاپ یعنی بر روی ساقه آن یک یا بعضاً دو فنر قوی قرار دارد که به وسیلهٔ یک نگهدارنده و دو عدد خار به انتهای سوپاپ محکم شدهاند. فنر سوپاپ موجب میگردد تا وجه سوپاپ بر روی نشیمنگاه سوپاپ محکم نگهداشته شده و بدین ترتیب از هر گونه نشتی در زمانهای تراکم و قدرت جلوگیری شود. زاویه رایج برای وجه و نشیمنگاه سوپاپ ۴۵ درجهاست. اما برای سوپاپهای هوا گاهی از زاویه ۳۰ درجه نیز استفاده میشود.
طرز ساختن سوپاپ
سوپاپ ها را معمولاً در داخل قالب های مخصوص با روش آهنگری میسازند و به وسیله عملیات حرارتی مخصوص سختی آنها را به مقدار لازم بالا میبرند تا در برابر حرارت و فشار محفظه احتراق مقاومت لازم را داشته باشد سپس به کمک فرز کاری و پرداخت شکل نهایی آن را کامل و آماده نصب میکنند.
یک سوپاپ خوب باید دارای خصوصیاتی باشد که به شرح زیر می باشد .
1. یک سوپاپ خوب باید بتواند حرارت زیاد را تحمل کند و هادی خوبی برای انتقال حرارت خود به بدنه سرسیلندر باشد . در برخی از سوپاپ ها ساق سوپاپ را توخالی ساخته و داخل آنرا با سدیم پر می نمایند تا برای انتقال گرما به محل هایی که برای خنک کاری انتخاب گردیده اند ، مناسب باشند .
طرز کار سوپاپ
سوپاپها وظیفه دارند تا در زمانهای مناسب ابتدا مخلوط سوخت و هوا را وارد سیلندر سازند. پس از آن در مراحل تراکم و قدرت (احتراق سوخت) بسته بمانند و سپس در مرحله تخلیه، گازهای ناشی از احتراق را از سیلندر خارج کند. اما مکانیسم عمل سوپاپ چگونهاست و این تنظیم زمانی و نیز نیروی محرکه سوپاپها از کجا میآید؟
زمانبندی کار سوپاپها
محل زمانبندی و تنظیم زمانهای باز شدن یا بسته ماندن سوپاپها را قطعهای به نام میل بادامک انجام میدهد. این میله با توجه به ساختار و شکل برجستگیهای روی آن (بادامکها) تعیین میکند که سوپاپها میبایست در چه زمانی باز شده و پس از آن بسته شوند. همچنین تعیین میکند که بسته ماندن سوپاپها میبایست تا کی ادامه پیدا کند. حرکاتِ باز و بسته شدن سوپاپها میبایست با حرکات بالا و پایین رفتن پیستون در سیلندر، کاملاً هماهنگ باشد. برای تأمین کردن این هماهنگی در ساختمان موتورها، میل بادامکها را در ارتباط ثابت و همیشگی با میللنگ نگه میدارند.
از آنجا که میللنگ تحت تأثیر حرکات بالا و پایین پیستون میچرخد از اینرو حرکت میل بادامک به خودی خود با حرکت پیستون هماهنگ میشود. این هماهنگی باعث میشود تا در لحظه پایین آمدن در ابتدای کورس خود، به منظور مکش هوا به داخل سیلندر میل بادامک سوپاپ هوا را باز کند. این کار تا زمانی ادامه مییابد که پیستون شروع به متراکم ساختن هوای ورودی کند در این زمان سوپاپ هوا و سوپاپ دود هر دو بسته شدهاند. بسته بودن سوپاپ تا پایان مرحله قدرت ادامه پیدا میکند در این لحظه با شروع حرکت رو به بالای پیستون، سوپاپ دود هم باز شده و تا رسیدن پیستون به نقطه مرگ بالا باز میماند. پس از آن سیکل (دور) جدیدی آغاز میشود.
ویژگیهای یک سوپاپ خوب
۱– یک سوپاپ خوب باید حرارت زیاد را تحمل کند و هادی خوبی برای انتقال حرارت خود به بدنه سرسیلندر باشد.
۲- حرارت زیاد نباید باعث سوختگی و ایجاد خوردگی در سوپاپ گردد.
۳- یک سوپاپ خوب باید در مقابل ضربات مقاوم باشد.
۴- یک سوپاپ خوب باید در مقابل سائیدگی مقاومت نماید.
علت بریدن و سوختن سوپاپ
علت بریدن سوپاپ ممکن است بر اثر فشار بیش از حد موتور یا لقی گاید (یا به اصطلاح مرسوم مکانیکهای تجربی گیت)(1)سوپاپ باشد. علت سوختن هم ممکن است بر اثر گرمای بیش از حد موتور یا ریتارد بودن دلکو باشد.
رقیق بودن سوخت در دور موتور بالا یکی از علل اصلی سوختن سوپاپ است، این حالت میتواند در اثر کثیف بودن کاربراتور یا انژکتور یا نشت هوا از مانیفولد به مخلوط سوخت و هوا اتفاق بیفتد.
انواع سیستم سوپاپ
سیستم سوپاپ ایستاده (L هد)
این روش جدیدترین روش سیستم سوپاپ بوده که تمام سوپاپهای دود و گاز به طور ایستاده در یک طرف بلوک سیلندر قرار داشته و به وسیلهٔ فرمان گرفتن میل سوپاپ کار میکند (مانند جیپهای جنگی آمریکایی). در این روش به علت کوچک شدن محفظه احتراق و فرم خاص آن پر شدن سیلندر بهتر انجام میشود و راندمان حجمی موتور به ۸۸درصد نیز میرسد در این روش ورود گاز و خروج دود به شکل (L) است.
سیستم سوپاپ مختلط (F هد)
در این روش سوپاپ گاز به طور معلق و سوپاپ دود بهطور ایستاده قرار میگیرد تا عمل پر شدن سیلندر به علت نزولی جریان سوخت کنترل شود (مانند جیپ). خروج دود و گاز به صورت (F) شکل میباشد.
سیستم سوپاپ معلق (I هد)
در این روش هر دو سوپاپ گاز و دود درسیلندر قرار دارد (مانند پیکان و تویوتا) و جهت خروج گاز و ورود دود در یک خط مستقیم به شکل (I) میباشد که راندمان حجمی موتور ۹۵ درصد میباشد.
سیستم سوپاپ ردیفه (T هد)
این روش که در موتورهای قدیمی بکار میرود شامل دو میل بادامک است که با یکی سوپاپ دود و با یکی سوپاپ گاز باز و بسته میشود. راندمان حجمی موتور در سیستم سوپاپ ردیفه به علت بد پر شدن سیلندر ۷۵ درصد میباشد و خروج و ورود سوخت به شکل (T) میباشد.
اجزای تشکیل دهنده سوپاپ ها
- قطر کلگی
- قطر گیج لاین
- لنگی دور کلگی
- لنگی کف
- بار کامل
- ارتفاع کمربند
- ارتفاع پخ انتها
- زبری ساق
- ارتفاع کلی
- ارتفاع آبکاری ساق
- قطر ساق
- ارتفاع سختکاری
- سختی انته ساق
- لنگی انتهای ساق
علت خرابی سوپاپ خودرو چیست؟
لقی گیت یا گاید: حلقه استوانه ای شکلی که روی سوپاپ قرار می گیرد گیت یا گاید نام دارد. لقی گیت باعث می شود که سوپاپ در مسیر اصلی و مستقیم خود حرکت نکند. این مسیر، حالتی عمودی دارد. کوچکترین انحنا یا جابه جایی در مسیر حرکت سوپاپ، منجر به حرکت نادرست و خرابی یا شکستن آن خواهد شد؛ بنابراین باید گیت همیشه سالم بوده و در جایگاه درست خود قرار بگیرد.
خرابی سیت: به محل نشست سوپاپ بر روی سر سیلندر سیت می گویند. خرابی سیت در سوپاپ ها منجر به ورود نامنظم مخلوط سوخت و هوا یا خروج نامنظم دود می شود.
ساییدگی و فرسایش: در ابتدا سوپاپ ها باید نهایتاً طی دو سال تعویض می شدند. باز و بسته شدن های ممتد باعث ساییدگی و خوردگی آنها می شد. در حال حاضر و در خودروهای پیشرفته این مشکل به ندرت پیش می آید. امروزه آلیاژهای سازنده سوپاپ به «استیلیت» و «استنلس استیل» ارتقا یافته اند و کمتر شاهد ساییدگی سوپاپ ها هستیم.
استفاده طولانی مدت از دور موتور بالا نیز باعث فرسایش و خوردگی سوپاپ می شود.
خراب شدن دلکو: وظیفه دلکو رساندن برق در زمان مناسب به شمع خودرو است. وقتی این عملکرد در زمانبندی درست اتفاق نمی افتد، یعنی برق دیرتر یا زودتر از موعد به محفظه احتراق می رسد دو حالت پیش می آید. حالت اول اینکه ممکن است اصلا جرقه ای حاصل نشود. حالت دوم هم زمانی است که شمع، دو بار جرقه می زند. در هر کدام از این حالات سوپاپ ها آسیب می بینند.
رقیق بودن سوخت در دور موتور بالا: کثیف بودن کاربراتور یا انژکتور و نشت هوا از مانیفولد به مخلوط سوخت و هوا از دلایل اصلی رقیق شدن سوخت است که منجر به خرابی سوپاپ می شود. به زبان ساده تر این دلایل باعث جرم گرفتگی سوپاپ ها و در نتیجه خوردگی آن است.
نوع آلیاژ: نوع آلیاژ تشکیل دهنده سوپاپ در عمر آن نقش مهمی دارد. به طور کلی سوپاپ دود زودتر از سوپاپ هوا خراب می شود. چرا که تماس بیشتری با دمای حاصل از انفجار در محفظه احتراق دارد و هنگام خروج دود ایجاد شده، حرارت بالایی را متحمل می شود.
(1)محلی را که ساق سوپاپ رفتوآمد میکند گاید(گیت) سوپاپ میگویند.