سوپاپ چیست؟
سوپاپ قطعه ای است كه اجازه ورود سوخت را به داخل سیلندر می دهد تا در زمان مناسب سوخت وارد آن شده و در زمان مناسب دود از سیلندر خارج شود.
سوپاپ (به فرانسوی: Soupape) (به انگلیسی: Poppet valve) در لغت به معنی دریچه است. سوپاپ 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 لغوی سوپاپ
ریشه کلمه سوپاپ فرانسوی است (Soupape) به معنای دریچه. در فرهنگ معین سوپاپ چنین تعریف شده است: «پولکی که روی دهانهٔ دریچه‌های سر سیلندر قرار گرفته و دریچه‌ها را کنترل می‌کند».
این قطعات مهم در موتور خودرو دو نوع اند:
سوپاپ دود: این سوپاپ، دود را از محفظه احتراق خارج می کند و کوچکتر از سوپاپ هواست.
سوپاپ هوا یا سوخت: این سوپاپ، هوا و سوخت را به داخل محفظه احتراق وارد می کند و نسبت به سوپاپ دود در دمایی پایین تر کار می کند
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 سه 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 دیگرسوپاپ یعنی بر روی ساقه آن یک یا بعضاً دو فنر قوی قرار دارد که بوسیله 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 درجه است. اما برای سوپاپ‌های هوا گاهی از زاویه ۳۰ درجه نیز استفاده می‌شود.
طرز ساختن سوپاپ
سوپاپها 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.
طرز کار سوپاپ
همانگونه که ذکر شد سوپاپها وظیفه دارند تا در زمان‌های مناسب ابتدا 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 چگونه است و این تنظیم زمانی و نیز نیروی محرکه سوپاپها از کجا می‌آید؟
زمان بندی کار سوپاپ ها
محل زمان بندی 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. همانگونه که ذکر شد 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 سوپاپتا 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.
خصوصیات 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 خرابی سوپاپ خودرو
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 زمان بندی 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 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.
