سوپاپ هوا و دود

سوپاپ وسیله‌ای است که یک مسیر عبور را می‌بندد یا باز می‌کند. در موتورهای وسیله نقلیه موتوری، از دو سوپاپ موتور در هر سیلندر استفاده می‌شود؛ یک سوپاپ ورودی (یا مکش) و یک سوپاپ خروجی.با ما همراه باشید تا درباره ی سوپاپ و انواع آن با شما صحبت کنیم.

سوپاپ ورودی

سوخت از طریق سوپاپ ورودی به درون سیلندر وارد می‌شود. زمانی که این سوپاپ بسته است، محفظه احتراق را به صورت کامل آب‌بند می‌کند. این سوپاپ‌ها را معمولاً از فولاد ضدزنگ آستنیتی می‌سازند که یک ماده مقاوم در برابر خوردگی و حرارت است. سوپاپ‌های ورودی که در معرض حرارت کمتری قرار دارند را معمولاً از فولاد آلیاژی نیکل-کروم تولید می‌کنند.

سوپاپ خروجی

گازهای سوخته‌شده از طریق سوپاپ خروجی از محفظه خارج می‌شوند. سوپاپ خروجی را معمولاً از فولادهای سیلکرومی می‌سازند که یک آلیاژ از سیلیکون و کروم است که مقاومتی غیر معمول در برابر حرارت دارد.

سوپاپ‌هایی که در موتورهای خودرو از آن‌ها استفاده می‌شود، به نام سوپاپ‌های بشقابی یا سوپاپ‌های قارچی مشهور هستند. سر این سوپاپ‌ها به صورت سطحی هستند که خیلی دقیق سنگ خورده‌اند و یک فاصله کافی در آن‌ها باقی مانده است که از ایجاد یک لبه نازک جلوگیری می‌کند. سطح زاویه‌دار بر روی سر سوپاپ نشسته و یک زاویه 45 یا 30 درجه را با آن تشکیل داده است تا با زاویه محل نشست سوپاپ بر روی سر سیلندر همخوانی داشته باشد. شیارهای قفل نگه‌دارنده فنر نیز در انتهای بدنه سوپاپ وجود دارند.

انواع سوپاپ‌های خودرو

سه مدل سوپاپ موتور به شرح زیر وجود دارند:

• سوپاپ بشقابی
• سوپاپ لوله‌ای
• سوپاپ دوار

1. سوپاپ بشقابی

این سوپاپ‌ها را به دلیل شکل آن‌ها سوپاپ‌های قارچی نیز می‌شناسند. از این سوپاپ‌ها به منظور کنترل زمان‌بندی و مقدار جریان گاز در جریان در درون موتور استفاده می‌شود. از این مدل سوپاپ‌ها بیش از سایر مدل‌های دیگر در موتورهای خودرو استفاده می‌شود. سوپاپ‌های بشقابی را به این دلیل به این اسم نام‌گذاری کرده‌اند که حرکتی بشقابی به سمت بالا و پایین دارد.

بیشتر بخوانید:سوپاپ دود و هوا موتور

این سوپاپ‌ها دارای یک قسمت سر و یک بدنه هستند. سطح سوپاپ که معمولاً زاویه‌ای 30 تا 45 درجه‌ای دارد، به طور کامل سنگ می‌خورد، زیرا قرار است که این سطح با محل نشست سوپاپ همخوانی داشته باشد تا به طور کامل آب‌بندی را انجام دهد. در بدنه نیز یک شیار قفل نگه‌دارنده فنری تعبیه شده است که انتهای آن در تماس با بادامک قرار می‌گیرد تا بتواند سوپاپ را به سمت بالا و پایین حرکت دهد. در زمان خروج نیز یک مقدار اختلاف در فشار به وجود می‌آید تا سوپاپ را آب‌بندی کند. در سوپاپ‌های ورودی نیز این مقدار اختلاف فشار به بازشدن آن کمک می‌کند.

2. سوپاپ‌های لوله‌ای

این مدل سوپاپ‌ها، همان‌گونه که از نام آن بر می‌آید، به صورت یک لوله یا آستین است که بین پیستون و دیواره سیلندر در درون سیلندر موتورهای احتراق داخلی قرار می‌گیرد و در آن‌جا دوران کرده یا می‌لغزد.

درگاه‌هایی که در جانب‌ لوله‌ها قرار دارند، با ورودی سیلندرها و درگاه‌های خروجی، در مراحل مناسب در چرخه موتور همسو می‌شوند.

سطح داخلی لوله‌ها، محفظه داخلی سیلندر را شکل می‌دهند که پیستون در آن می‌لغزد. لوله‌ها همواره در حال حرکت هستند و این حرکت باعث می‌شود تا برشی از درگاه در درون لوله با درگاه‌هایی که به واسطه قالب سیلندر اصلی به وجود می‌آیند، روی هم افتاده و در نتیجه، گازها حرکت کرده و به بیرون هدایت شوند.

مزایا: این سوپاپ‌ها دارای ساختاری ساده بوده و در زمان کار، بی سر و صدا هستند. دلیل بی‌صدا بودن این سوپاپ‌ها آن است که در این مدل، هیچ‌گونه قطعاتی مانند بادامک سوپاپ، اسبک یا اهرم سوپاپ، استکان تایپیت و غیره وجود ندارد که سر و صدا ایجاد کند. در سوپاپ‌های لوله‌ای معمولاً انفجار صورت نمی‌گیرد. با توجه به این‌که این سوپاپ‌ها در تماس با لوله‌های آب قرار می‌گیرند، بنابراین خنک‌کاری در آن‌ها نیز به صورت مؤثری انجام می‌شود.

3. سوپاپ دوار

انواع مختلفی از سوپاپ‌های دوار وجود دارند. در شکل زیر، سوپاپ دورانی از نوع دیسکی نشان داده شده است. در این مدل، یک دیسک دوار وجود دارد که یک درگاه را تشکیل می‌دهد. زمانی که این سوپاپ می‌چرخد، متناوباً با منیفولدهای ورودی و خروجی در تماس قرار می‌گیرد.

مزایا: سوپاپ‌های دوار دارای ساختاری ساده بوده و هزینه تولید آن‌ها نیز کمتر است. این مدل سوپاپ‌ها برای به کارگیری در موتورهای سرعت بالا مناسب هستند. در این سوپاپ‌ها مقدار تنش و ارتعاشات کمتر است. کارکرد سوپاپ‌های دوار نرم، به صورت یکنواخت و بدون سر و صدا است.

انواع مکانیزم‌های سوپاپ موتور

سوپاپ‌ها با استفاده از بادامک‌هایی کار می‌کنند که بر روی یک میل بادامک سوار شده‌اند. میل‌بادامک نیز حرکت خود را از میل‌لنگ دریافت می‌کند. وقتی که میل بادامک می‌چرخد، بادامک‌ها سوپاپ را به حرکت در می‌آورند.

بر اساس محل قرارگیری سوپاپ‌ها، دو مدل مکانیزم سوپاپ وجود دارد:

1- مکانیزم سوپاپ برای حرکت سوپاپ در بلوک موتور (سوپاپ‌های بشقابی مستقیم)

2- مکانیزم سوپاپ برای به حرکت درآوردن و عملکرد سوپاپ در درون سر سیلندر (سوپاپ‌های بشقابی بالاسری)

لقی در زیرسوپاپی

در سوپاپ‌های بشقابی مستقیم، یک فاصله بین زیرسوپاپی و بدنه سوپاپ تعبیه می‌شود. در سوپاپ‌های بشقابی بالاسری نیز یک فاصله بین اهرم سوپاپ و بدنه سوپاپ در نظر گرفته می‌شود. این فاصله را لقی در استکان تایپیت و گاهی، ضربه سوپاپ می‌نامند. این مقدار لقی کمک می‌کند تا زمانی که موتور گرم می‌شود، بدنه سوپاپ باز و منبسط شود.

در صورتی که مقدار لقی کافی در نظر گرفته نشده باشد، زمانی که موتور داغ می‌شود، سوپاپ به خوبی در محل خود قرار نمی‌گیرد. این مسأله باعث می‌شود تا توان افت کرده و سوپاپ از جای خود بلند شود. هر چند وجود لقی بیشتر باعث می‌شود تا مقداری سر و صدای بیشتر در مکانیزم سوپاپ به وجود آید، اما با این حال باز هم ترجیح داده می‌شود که به جای آن‌که این مقدار لقی کم در نظر گرفته شود، اندکی هم بیشتر از حد ضرورت تعبیه شود.

مقدار لقی در زیرسوپاپی بستگی به عوامل زیر دارد:

1. طول بدنه سوپاپ

2. ماده‌ای که سوپاپ از آن ساخته شده است

3. دمای کاری موتور

بلندکننده هیدرولیکی سوپاپ

این اجزا بسیار بدون سر و صدا کار می‌کنند، زیرا هیچ لقی‌ای در زیر سوپاپ وجود ندارد. این بلندکننده‌ها طول را به صورت خودکار تنظیم می‌کنند تا اختلاف‌های موجود در سوپاپ جبران شود. همچنین، برای سرویس معمول نیاز به هیچ‌گونه تنظیمی وجود ندارد. از ارتعاشاتی که به واسطه تغییرات در دما و خوردگی به وجود می‌آید، به صورت هیدرولیکی مراقبت می‌شود.

بدنه نیز از یک سیلندر و یک مخزن روغن تشکیل شده است. یک دریچه در بدنه تعبیه شده است که به خط فشار روغن وصل است و بدین ترتیب، روغن مورد نیاز از مخزن روغن در سیستم روانکاری موتور تأمین می‌شود. یک فرورونده نیز در درون سیلندر تعبیه شده است. انتهای بالایی این فرورونده با قسمت پایینی میله رابط در تماس است. قسمت پایینی آن نیز از روغن بین این قسمت و بخش پایینی سیلندر تغذیه و روانکاری می‌شود.

زمانی که سوپاپ در (a) (یعنی بادامک در سمت پایینی آن) بسته می‌شود، روغن موجود در مخزن شیر یک‌طرفه توپی را باز کرده و با عبور از بین آن و قسمت پایینی سیلندر، فرورونده را بالا می‌کشد. این کار باعث می‌شود تا لقی بین قسمت بلندکننده و میله رابط و همچنین، لقی بین اهرم سوپاپ با بدنه سوپاپ صفر شود.

زمانی که بادامک می‌چرخد تا بلندکننده را در جایی مثل (b) (بادامک رو به بالا است) از جای خود بلند کند، شیر یک‌طرفه توپی بسته می‌شود تا روغن به داخل مخزن بر نگردد. این موضوع باعث می‌شود تا کل قسمت بلندکننده، میله رابط را از جای خود بلند کرده و سوپاپ باز شود. با توجه به این‌که بلندشدن با مقدار لقی صفر آغاز می‌شود، مقدار سر و صدا کم شده و به حداقل مقدار ممکن خود می‌رسد.

همان‌گونه که در (b) نشان داده شده است، در زمان بلندشدن، مقدار مشخصی از روغن بین فرورونده و سیلندر نشت می‌کند. بنابراین، اگر با بسته‌شدن سوپاپ موتور، فشار بر روی فرورونده از بین نرود و فنر نیز فرورونده را مجدداً از جای خود بلند نکند، فرورونده پایین می‌آید و لقی ایجاد می‌شود. این موضوع باعث می‌شود تا شیر یک‌طرفه توپی مجدداً باز شود و روغن به قسمت زیر فرورونده برود و مقدار لقی در بلندکننده صفر شود.

اهرم سوپاپ خارج از مرکز

اهرم سوپاپ خارج از مرکز می‌تواند اختلاف موجود در لقی زیرسوپاپ را به صورت خودکار جبران نماید. این قسمت از یک اهرم معمولی سوپاپ ساخته شده است که آن را مقداری اصلاح کرده‌اند تا با استفاده از یک شیار و پین، خارج از مرکز قرار گیرد.

فرورونده و فنر، پیستون خارج از مرکز را کنترل می‌کنند. فرورونده به وسیله یک فنر و به واسطه روغنی که در اوریفیس موجود در اهرم سوپاپ وجود دارد، به حرکت در می‌آید.

زمانی که سوپاپ موتور بسته می‌شود (و بادامک در قسمت پایین قرار می‌گیرد)، خروج از مرکز به واسطه نیروی فنر ایجاد می‌شود و فرورونده نیز به سمت بالا حرکت می‌کند. بدین ترتیب، تمامی لقی‌ها در چرخه کاری سوپاپ از بین می‌رود. وقتی که بادامک می‌چرخد تا سوپاپ را باز کند، فرورونده و فنر هرگونه شوکی را که به واسطه این حرکت ایجاد شده است، از بین می‌برد. وقتی که بادامک در قسمت بالا قرار می‌گیرد، سوپاپ به صورت کامل باز می‌شود.

خنک‌کاری سوپاپ

بدیهی است که سوپاپ‌های خروجی همیشه گرم‌تر از سوپاپ‌های ورودی هستند، زیرا سوپاپ‌های خروجی همیشه در معرض گازهای داغ قرار دارند، اما سوپاپ‌های ورودی به واسطه مخلوط تازه هوا و سوخت ورودی، خنک هستند. سوپاپ خروجی در مقطع کوتاهی از کار خود ممکن است داغ و قرمز شود. در یک سوپاپ، سطح سوپاپ داغ‌ترین قسمت و بدنه سوپاپ، سردترین قسمت آن به حساب می‌آید.

بدنه سوپاپ، دمای خود را به هادی سوپاپ داده و سطح سوپاپ نیز دمای خود را به محل نشست سوپاپ منتقل می‌نماید. بدین ترتیب، سوپاپ سرد می‌شود. برای آن‌که بتوان خنک‌کاری مناسبی را ایجاد کرد، باید یک سیستم گردش آب خوب پیرامون قسمت‌های بسیار مهم سوپاپ در سر سیلندر طراحی نمود.

در صورتی که سطح سوپاپ به صورت مناسبی در محل نشست سوپاپ چفت شود و محفظه احتراق را به صورت کامل ببندد، هیچ تراکم و هیچ توانی از دست نخواهد رفت. با این وجود، در صورتی که محل نشست سوپاپ به گونه‌ای باشد که سطح سوپاپ به طور کامل در تماس با محل نشست آن قرار داشته باشد، انتقال حرارت بیشتری صورت می‌گیرد. در صورتی که تماس یکنواخت نباشد، این امر باعث می‌شود تا دمای سوپاپ چند صد درجه نسبت به حالت معمول بیشتر شود و در نتیجه، عمر سوپاپ کم خواهد شد.

سوپاپ خنک‌شونده به وسیله سدیم

در بسیاری از موتورهای سنگین، از سوپاپ‌های خنک‌شونده با سدیم استفاده می‌شود. سوپاپ‌های خنک‌شونده به وسیله سدیم دارای بدنه‌ای توخالی هستند که بخشی از این قسمت توخالی با سدیم فلزی پر می‌شود. سدیم در دمای 97.5 درجه سانتی‌گراد ذوب می‌شود. بنابراین، سدیم در دمای معمول کاری به صورت مایع است. وقتی که موتور کار می‌کند و سوپاپ به سمت بالا و پایین حرکت می‌کند، سدیم به سمت بالا، یعنی قسمت داغ‌تر سوپاپ حرکت می‌کند.

این سدیم حرارت را جذب می‌کند و وقتی که به سمت قسمت پایین در بدنه می‌ریزد، این حرارت را به قسمت سردتر در بدنه منتقل می‌کند. این کار باعث می‌شود تا سر سوپاپ سرد شود. در شرایط کاری برابر، سوپاپ‌های خنک‌شونده توسط سدیم در دمایی کار می‌کنند که 100 درجه سانتی‌گراد سردتر از دمای کاری سوپاپ‌های صلب توپر با طراحی مشابه است. این مسأله باعث می‌شود تا سوپاپ‌های خنک‌شونده به وسیله سدیم عمر طولانی‌تری داشته باشند. اما استفاده از این مدل سوپاپ‌ها نیازمند مراقبت‌های بیشتری است.

در صورتی که بدنه توخالی در یک سوپاپ خنک‌شونده به وسیله سدیم ترک بردارد یا بشکند، می‌تواند خطراتی در پی داشته باشد. در صورتی که سدیم در تماس با آب و شعله قرار گیرد، منفجر می‌شود و در نتیجه، سوختگی‌های عمیق و جدی بر روی پوست به وجود می‌آورد. تا زمانی که سدیم به صورت ایمن در درون بدنه سوپاپ قرار داشته باشد، هیچ خطری وجود نخواهد داشت.

برای کسب اطلاعات بیشتر در خصوص خرید لوازم یدکی کیا و لوازم یدکی هیوندای می توانید از طریق وب سایت با مراجعه به صفحه تماس با ما می توانید با کارشناسان ما در ارتباط باشید.