سوپاپ خودرو چیست و چه نقشی دارد؟ با گذشت زمان، اکتشافات متعدد جهان را به سمت بهتر شدن توسعه داده اند. این ضرب المثل در مورد موتور خودرو ها نیز صدق می کند. موتور خودرو ها در دنیای مدرن قوی، کارآمد و سازگاری و تنوع بیشتری نسبت به زمان های قدیم دارند. با استفاده درست و توجه مناسب، موتور های خودرو می توانند برای سال ها دوام بیاورند. شرکت های خودرو سازی از طریق توسعه و ارتقای موتور های خودرو، پارامتر های اساسی این موتور ها را نیز بهبود بخشیده و تشدید کرده اند.
سوپاپ خودرو یک از این موارد محسوب می شود که در موتور خودرو نقش مهمی را ایفا می کنند. در این مقاله صمن تعریف سوپاپ خودرو، با وظیفه و انواع مختلف آن آشنا شده و در نهایت علائم خرابی شوپاپ خودرو را مورد بررسی قرار می دهیم.
سوپاپ ها در موتور های خودرو عناصر مکانیکی هستند که در موتور های احتراق داخلی برای فعال کردن یا کاهش حرکت گاز یا سیال به جلو و عقب از سیلندر ها یا محفظه های احتراق در سراسر عملکرد موتور خودرو استفاده می شوند. یک سوپاپ موتور خودرو از نظر فنی به روشی مشابه با انواع دیگر سوپاپ ها عمل می کند.
سوپاپ ها در موتورها جریان هر سیالی را محدود می کنند. با این حال، سوپاپ ها در موتور خودرو دارای مکانیزمی کاملاً خودکار هستند که با سایر عناصر موتور مانند بازو های چرخشی هماهنگ است تا قفل را به ترتیب درست و در زمان دقیق باز و بسته کنند. هم چنین می تواند نوعی دریچه کنترلی باشد که برای تلقیح هوا به عنوان عضوی از جهت افیوژن و عملیات گردش گاز های خروجی در خودرو ها استفاده می شود.
مجتمع آموزشی برق برگزار کننده دوره های تخصصی آموزش مکانیک خودرو بصورت صفر تا صد همراه با مدرک فنی و پشتیبانی توسط اساتید می باشد.
موتور های خودرو با انواع مختلفی از موتور های احتراقی کار می کنند، خواه بر روی مواد احتراق مانند بنزین، دیزل، یا گاز طبیعی (CNG) کار کنند. انواع موتور های خودرو از نظر تعداد سیلندر های موجود در محفظه احتراق متفاوت است و به تولید نیرو از احتراق سوخت کمک می کند.
آن ها با نوع کار 4 چرخه یا 2 چرخه و با توجه به موقعیت الگوی سوپاپ ها در موتور خودرو تنوع بیشتری پیدا می کنند. یک جفت سوپاپ موتور برای هر سیلندر در هر موتور وسیله نقلیه موتوری استفاده می شود. سوپاپ ورودی هوا و یک سوپاپ خروجی دود از مهم ترین انواع سوپاپ های به کار رفته در موتور خودرو محسوب می شود.
سرسیلندر سوپاپ های موتور را در خود جای می دهد. وظیفه اصلی سوپاپ موتور اجازه ورود و خروج هوا به سیلندر است. هوا برای کمک به احتراق سوخت استفاده می شود که پیستون ها را بالا و پایین می راند. سوپاپ های موتور به دو نوع سوپاپ ورودی و سوپاپ خروجی تقسیم می شوند.
البته سوپاپ ورودی اجازه ورود هوا را می دهد و سوپاپ خروجی که به سوپاپ اگزوز معروف است، اجازه خروج هوا را می دهد. هر چه هوای بیشتری را وارد و خارج کنید موتور کارآمد تر خواهد بود و در نتیجه قدرت بیشتری تولید می کند. به همین دلیل است که سوپاپ های موتور برای عملکرد موتور بسیار مهم هستند.
اتومبیل های قبلی دائماً نیاز به تنظیم و تعمیر سوپاپ های خود داشتند. اگر شخصی هنوز صاحب آن ماشین کلاسیک قدیمی باشد، ممکن است این مشکل پیش بیاید. این در حالی است که در نسل جدید سوپاپ های موتور خودرو چنین مشکلی وجود ندارد. سوپاپ موتور خودرو های امروزی تقریباً بدون مشکل هستند.
امروزه به ندرت در مورد مشکل سوپاپ در موتور های خودرو شنیده می شود زیرا موتور های میل بادامک بالای سر در سوپاپ های موتور خودرو های مدرن دارای عناصر کمتری هستند که می توانند فرو بریزند یا مشکل ایجاد کنند. در دوران قبل، سوپاپ های خودرو دارای عناصر مختلفی مانند میله های فشار و بالابر های غیر هیدرولیک بودند که می توانستند به طور کلی مشکلی را ایجاد کنند.
انواع مختلفی از موتور ها وجود دارد که با توجه به تعداد سیلندر ها عملکرد متفاوتی دارند. جدای از مشخص کردن سوپاپ ها در موتور ها بر اساس عملکرد آن ها، انواع مختلفی از سوپاپ های موتور وجود دارد که بر اساس طرح و عناصر مورد استفاده وجود دارند. در ادامه با انواع مختلف سوپاپ خودرو آشنا خواهیم شد.
سوپاپ ورودی برای ورود سوخت به محفظه احتراق در نظر گرفته شده است در صورت بسته شدن، شیر فضای احتراق را محکم می بندد و ورود سوخت بیشتری را محدود می کند. سوپاپ ها معمولاً از فولاد ضد زنگ آستنیتی ساخته می شوند که یک ماده مقاوم در برابر خوردگی و حرارت است. سوپاپ ورودی در معرض حرارت کمتری قرار می گیرد معمولاً از فولاد آلیاژی نیکل کروم ساخته می شود.
عملکرد سوپاپ خروجی این است که گازهای سوخته شده را خارج می کند، یعنی گاز های خروجی از محفظه احتراق را خارج می کند تا شارژ تازه وارد شود. چون گاز خروجی دمای بالاتری دارد، سوپاپ دود از آلیاژ فولادی سیلیکروم ساخته شده است که آلیاژی از سیلیکون و کروم با مقاومت غیر معمول در برابر حرارت است.
انواع مختلفی از سوپاپ های چرخشی وجود دارد. یکی از آن ها سوپاپ دوار دیسکی می باشد که شامل یک دیسک چرخان است که دارای یک پورت است و در حین چرخش، به طور متناوب با منیفولد های ورودی و خروجی ارتباط برقرار می کند. این سوپاپ ها به نام شیر های دوار نیز شناخته می شوند. مزایای استفاده از سوپاپ چرخشی در موتور خودرو شامل موارد زیر است:
در بسیاری از موتور های سنگین از سوپاپ های خنک شونده با سدیم استفاده می شود. یک دریچه خنک شده با سدیم دارای یک ساقه تو خالی است که تا حدی با سدیم فلزی پر شده است. سدیم در دمای 97.5 درجه سانتیگراد ذوب می شود. بنابراین، در دمای عملیاتی، سدیم مایع است. وقتی موتور کار می کند، سوپاپ بالا و پایین می رود، سدیم به سمت بالا به قسمت داغ تر سوپاپ پرتاب می شود. در ادامه گرما را جذب می کند و سپس با سقوط دوباره به ساقه خنک تر داده می شود. این عمل سر سوپاپ را خنک نگه می دارد.
سوپاپ خودرو های سدیمی تا 100 درجه سانتی گراد خنک تر از یک سوپاپ معمولی با طراحی مشابه در شرایط کاری یکسان کار می کند. این بدان معنی است که این نوع سوپاپ ها عمر طولانی تری دارد. اما استفاده از آن نیاز به مراقبت بیشتری دارد. اگر ساقه تو خالی سوپاپ خنک شده با سدیم ترک خورده یا شکسته باشد، به طور بالقوه خطرناک است. سدیم در تماس با آب به شعله تبدیل می شود. باعث سوختگی عمیق و جدی روی پوست می شود، تا زمانی که سدیم به طور ایمن در ساقه دریچه باشد، هیچ خطری وجود ندارد.
سوپاپ پاپت به دلیل تشابه شکل آن به قارچ، به دریچه قارچی نیز معروف است. برای کنترل زمان و مقدار جریان گاز به داخل موتور استفاده می شود. این پر کاربرد ترین سوپاپ در موتور خودرو است. سوپاپ پاپت با حرکت بالا و پایین آن وظیفه خود را انجام می دهد.
سطح سوپاپ معمولاً با زاویه 30 تا 45 درجه کاملاً زمین می شود، زیرا برای آب بندی کامل باید با نشیمنگاه سوپاپ مطابقت داشته باشد. ساقه دارای یک شیار قفل نگهدارنده فنری است و انتهای آن برای حرکات بالا و پایین یک سوپاپ با بادامک در تماس است.
عملیات اصلی سوپاپ های موتور نیاز به تنش زیاد و دمای بسیار بالا دارد. برای مقاومت در برابر این تنش و دما، جنس سوپاپ موتور باید آن قابلیت ها را داشته باشند تا چنین بار های مکانیکی و حرارتی بالایی را از دینامیک موتور تحمل کنند.
سوپاپ های ورودی عمدتاً از فولاد کروم، نیکل یا تنگستن ساخته شده اند و سوپاپ های خروجی عمدتاً از فلزات مقاوم در برابر حرارت بالا مانند نیکروم، سیلیکون کروم یا آلیاژ های کبالت کروم ساخته شده اند.
امروزه به ندرت در مورد مشکلات و خرابی سوپاپ خودرو ها می شنوید. زیرا موتور های میل بادامک سقفی مدرن قطعات کمتری برای خراب شدن و ایجاد مشکل دارند. در گذشته، چندین قطعه، مانند بالابر های غیر هیدرولیک، میله های فشار، فنر ها و خود سوپاپ ها همگی ممکن بود خراب شوند.
ممکن است اصطلاح دریافت کار سوپاپ را شنیده باشید. زیرا خودرو های قدیمی اغلب به تنظیم سوپاپ نیاز داشتند. اگر ماشین قدیمی تری دارید، ممکن است هنوز برخی از این مشکلات را داشته باشید، اما سوپاپ ماشین های مدرن تقریباً بدون مشکل هستند.
از آن جایی که این مشکلات در خودرو های مدرن بسیار نادر است، بسیاری از مردم بلافاصله علائم خرابی سوپاپ خودرو را تشخیص نمی دهند. در این جا برخی از علائمی وجود دارد که نشان می دهد باید سوپاپ ماشین خود را بررسی کنید. نشانه های معیوب بودن سوپاپ خودرو در ادامه آورده شده است.
صدا های تیک تیک یا ترکیدن رایج ترین انواع صدا هایی هستند که در هنگام مشکل در سوپاپ های خود می شنوید. بسیاری از اوقات، قبل از این که متوجه مشکلات دیگر شوید، این تیک تیک را می شنوید. این صدا با شتاب گرفتن موتور بلند تر و سریع تر می شود. معمولاً به این معنی است که برخی از اجزای سوپاپ یا فرسوده شده اند یا از تراز خارج شده اند یا موتور شما به طور کلی روغن کاری کافی دریافت نمی کند.
اکثر خودرو ها بالابر های هیدرولیک دارند و این بالابر ها نیاز به روانکاری و فشار ثابت در سطح دقیق دارند. اگر فشار به مقدار کمی کاهش یابد، باعث افزایش حرکت بیش از حد در سوپاپ می شود.
دود آبی نشانه کلاسیک مشکل کلی موتور است و هرگز نباید نادیده گرفته شود. اگرچه دود آبی به طور خاص ناشی از مشکلات سوپاپ نیست، اما یکی از رایج ترین نشانه ها است، به ویژه هنگامی که با صدا های تیک تاک و ترکیدن همراه باشد. هنگامی که سوپاپ ماشین فرسوده می شود، اجازه می دهد روغن به محفظه احتراق عبور کند و همراه با سوخت بسوزد. هم چنین متوجه خواهید شد که سطح روغن شما به طور مداوم در حال کاهش است و باید اغلب روغن اضافه کنید و هرگونه نشتی را برطرف نمایید.
به طور کلی، مقدار دود آبی که با خرابی سوپاپ و آب بندی می بینید، نسبتاً کم است و به سختی قابل توجه است. اگر مقدار زیادی دود خارج می شود، ممکن است مشکلات جدی تری مانند فرسودگی یا آسیب رینگ پیستون داشته باشید. بهترین کار این است که مکانیک حرفه ای خودرو را در صورت بروز این مشکل بررسی کند.
نشانه دیگری که نشان می دهد مشکل سوپاپ دارید این است که مکرراً متوجه کاهش قدرت و عملکرد موتور می شوید. سوپاپ ها طوری طراحی شده اند که کاملاً در جای خود قرار می گیرند و اجازه آزادی عمل بسیار کمی را می دهند. اگر مهر و موم سوپاپ شما نشتی داشته باشد، روغن می تواند در بالای شیر جمع شود و باعث از دست دادن جای خود یا ایجاد شکاف شود. این می تواند باعث مشکلات فشرده سازی شود که منجر به احتراق ضعیف و اتلاف نیرو می شود.
سوختن سوپاپ ها یکی دیگر از مشکلاتی است که به مشکلات برق کمک می کند. هنگامی که یک سوپاپ می سوزد، می تواند مواد را از دست بدهد و حتی سوراخ های بزرگی داشته باشد که گاز ها را به بیرون نشت می کند و فشرده سازی را کاهش می دهد. بسیاری از چیزها می توانند باعث سوختگی سوپاپ ها شوند، اما یکی از رایج ترین دلایل، نادیده گرفتن نشتی درزگیر ها و سوپاپ ها یا عدم رفع سایر مشکلات تراکم است. این مشکلات با سیستم خنک کننده ترکیب شده و به احتمال زیاد موجب می شود که سوپاپ ها را بسوزانید.
مشکلات سوپاپ چیزی است که نباید نادیده بگیرید. زیرا ممکن است به مشکلات جدی تر و گران تری تبدیل شود. با این حال، با تعمیر و نگهداری مناسب موتور به راحتی می توان از آن ها جلوگیری کرد، یا حداقل به تأخیر انداخت. روغن موتور ماشین خود را به طور منظم تعویض کنید و هر گونه مشکل دیگر موتور را به سرعت برطرف کنید.
بیشتر سوپاپ های موتور به دلیل حرکت بالا و پایین آن، به عنوان دریچه هایی به سبک پاپت ساخته می شوند، با سر سوپاپ مخروطی شکل که روی صندلی سوپاپ ماشین کاری شده قرار می گیرد تا مسیر عبور مایعات یا گاز ها را ببندد. به دلیل شکل منحصر به فرد سر شیر، آن ها را به عنوان شیر های قارچی نیز می شناسند.
میل سوپاپ و سر سوپاپ دو جزء مهم هستند. سر سوپاپ دارای یک فیله است که به صفحه نشیمنگاهی منتهی می شود که با زاویه ای مناسب ماشین کاری می شود تا ماشین کاری صندلی سوپاپ با آن مطابقت داشته باشد. مهر و موم سوپاپ در برابر فشار احتراق با قرار گرفتن سطح سوپاپ به نشیمنگاه سوپاپ تامین می شود.
میل سوپاپ با ایجاد نیرویی برای حرکت ساق سوپاپ در برابر فشار نشیمنگاه تولید شده توسط فنر سوپاپ، سوپاپ را به مکانیزم های مکانیکی در موتور که سوپاپ را کار می کند متصل می کند. فنر توسط شیار نگهدارنده در جای خود نگه داشته می شود و دریچه توسط یک بازو، شیر یا بالابر که به طور مکرر با نوک میل سوپاپ تماس می گیرد، فعال می شود. نامگذاری قسمت های مختلف در یک سوپاپ موتور در شکل زیر نشان داده شده است.
