مجله تخصصی خودرو اخبار خودرو , قیمت خودرو , خرید و فروش خودرو , قیمت ماشین , قیمت اتومبیل
فنر سوپاپ چیست و چه وظایفی دارد + نقش آن در خودرو
به طور کلی فنر سوپاپ در موتور خودرو‌ها به دو شکل سوپاپ گاز و سوپاپ دود یافت می شود . سوپاپ گاز ، سوپاپی است که انرژی یا سوخت مصرفی موتور اتومبیل با استفاده از آن وارد سیلندر‌های موتور خودرو می شود . سوپاپ دود هم سوپاپی است که موتور اتومبیل ها با بهره گیری از آن دود بوجود آمده در فرایند مصرف سوخت را از موتور خارج می کنند . به طور کلی فنر سوپاپ گاز در موتور اتومبیل ها از قطر بیشتری برخوردار است و یه دلیل جریان آب کنار این سوپاپ ها ، همیشه از سوپاپ های دود دمای پایین تری دارند .
همچنین سوپاپ گاز در موتور خودرو ها ، با فرایند مصرف سوخت و احتراق تماس مستقیم ندارند و همین امر باعث شده است این سوپاپ ها از فرسایش کمتری برخوردار باشند . در خودرو‌های امروزی سوپاپ های گاز از دهانه ای با زاویه 45 درجه بهره می برند که باعث می شود جریان هوا سریع تر به داخل سیلندر‌ها وارد شود و فرایند احتراق با سرعت بیشتری انجام شود. طبق گزارش نمایندگی های خودرو و مدیران خودرو سوپاپ ها در موتور اتومبیل ها ، سه قسمت بشقابک یا همان سر سوپاپ ، ساق و انتهای ساق است و معمولا در سوپاپ های گاز به کار رفته در موتور خودرو‌های امروزی ، انتهای ساق تیز‌تر است و باعث می شود ساق سوپاپ گاز بلند تر مشاهده شود ؛ این تغییر شکل به دلیل آسان تر کردن انتقال جریان هوا در یک راستا است .
سوپاپ های متداول امروزی معمولاً از نوع سوپاپ قارچی شکل یا پایه دار می باشند . این سوپاپ ها شامل یک ساقه ( که به مشابه ساقه قارچ است ) و بخش کفی سوپاپ که مانند قسمت بالایی قارچ بوده و این بخش در محفظه احتراق قرار گرفته و بیشترین فشار و درجه حرارت را تحمل می نماید . همچنین محل قرار گیری سوپاپ که در سرسیلندر و یا خود سیلندر قرار دارد نیز دارای یک لبه به نام نشیمن گاه است ، نشیمن گاه سوپاپ دارای یک لبه مورب است .
این لبه که با نام وجه سوپاپ نیز شناخته می شود ، در انتهای دیگر سوپاپ یعنی بر روی ساقه آن یک یا گاهی دو فنر قوی قرار دارد که به وسیله یک نگهدارنده و دو عدد خار به انتهای سوپاپ محکم شده اند ( به یاد داشته باشید این 2 خار بوسیله هیچ موردی نگهداری نمی شوند و تنها در قسمت انتهای سوپاپ قرار دارند ) فنر سوپاپ موجب می گردد تا وجه سوپاپ بر روی نشیمن گاه سوپاپ محکم نگه داشته شده و بدین ترتیب از هر گونه نشتی در زمان های تراکم و قدرت جلوگیری شود . زاویه رایج برای وجه و نشیمن گاه سوپاپ 45 درجه است . اما برای سوپاپ های هوا گاهی از زاویه 30 درجه نیز استفاده می شود .
از آنجا که میل لنگ تحت تاثیر حرکات بالا و پایین پیستون می چرخد از اینرو حرکت میل بادامک به خودی خود با حرکت پیستون هماهنگ می شود . این هماهنگی باعث می شود تا در لحظه پایین آمدن در ابتدای کورس خود ( همان اولین مرحله در موتور های چهار زمانه ) ، به منظور مکش هوا به داخل سیلندر میل بادامک سوپاپ هوا را باز کند .
اینکار تا زمانی ادامه می یابد که پیستون شروع به متراکم ساختن هوای ورودی سازد در این زمان سوپاپ هوا و سوپاپ دود هر دو بسته می شوند . بسته بودن سوپاپ تا پایان مرحله قدرت ادامه پیدا می کند در این لحظه با شروع حرکت پیستون به سمت بالا سوپاپ دود هم باز شده و تا رسیدن پیستون به نقطه مرگ بالا باز می ماند . پس از آن سیکل جدیدی آغاز می شود . البته این سیستم کامل نبوده و در تمام موتورها زمان هایی با نام آوانس و ریتارد زمان بندی سوپاپ ها داریم و زمانی که به آن قیچی سوپاپ ( زمانی که هر دو سوپاپ دود و هوا باز باشند ) .
زمان بندی و عملکرد سوپاپ ها به چه صورت است ؟
میل بادامک قطعه ای است که دارای یک زمان بندی بسیار منظم و دقیقی بوده که به باز و بسته شدن سوپاپ ها کمک می کند ، در واقع میل بادامک با توجه به شکل بادامک های روی آن زمان باز و بسته شدن سوپاپ را تنظیم خواهد کرد و در حالت کلی می توان این موضوع را دریافت نمود که باز و بسته شدن سوپاپ ها با حرکت پیستون ها هماهنگ است .
میل بادامک ها همیشه و به شکل ثابت با میل لنگ در ارتباط هستند تا این هماهنگی بین پیستون ها و سوپاپ ها برقرار باشد . در موتور های مختلف راه اندازی و باز و بسته شدن سوپاپ ها قطعه های مختلفی وجود دارند . اما معمولا قطعات مورد نیاز برای این کار عبارتند از : بالا بر ، میل بادامک ، میله فشارنده ، انگشتی ، اسبک سوپاپ و فنرهای سوپاپ ها . مکان و ترتیب سوپاپ ها در استفاده از این قطعات تاثیر دارند .
تفاوت موتور های 16 سوپاپ و 24 سوپاپ در خودرو ها
طبق یک قائده کلی ، برای هر سیلندر حداقل دو سوپاپ نیاز است ، یکی سوپاپ گاز و دیگری سوپاپ دود ؛ حال بسیاری از خودرو سازان برای تقویت قوای موتور و تولید نیروی بیشتر برای هر سیلندر 4 سوپاپ در نطر می گیرند ، دو سوپاپ گاز و دو سوپاپ دود ، در این حالت جریان تزریق سوخت و خروج دود از موتور سریع تر و با حجم بیشتری انجام می پذیرد که در نهایت باعث افزایش قدرت موتور اتومبیل می شود . اغلب موتور های 16 سوپاپ ، در واقع موتور های 4 سیلندری هستند که به ازای هر سیلندر 2 سوپاپ گاز و 2 سوپاپ دود دارند .
اما موتور‌هایی که به موتور‌های 24 سوپاپ معروف هستند امروزه به دو شکل یافت میشوند ؛ نوع اول این موتورها ، در واقع موتور‌های 8 سیلندری هستند که هر یک 2 سوپاپ گاز و 2 سوپاپ دود دارند و نوع دوم این موتورها ، موتور‌هایی هستند که اغلب در خودرو‌های پر قدرت به کار می روند و دارای یک موتور 12 سیلندر هستند و هر موتور به صورت استاندارد 1 سیلندر گاز و 1 سیلندر دود دارد .
انواع سوپاپ ها
– سوپاپ هوا : سوپاپی برای ورود هوا یا به اصطلاح تنفس است .
– سوپاپ دود : سوپاپی برای خروج دود است که به دلیل در تماس بودن با گاز های داغ دمای بیشتری نسبت به سوپاپ هوا دارند .
باز و بسته شدن سوپاپ ها باید دارای یک زمان بندی منظم باشد که این کار را قطعه ای به نام میل بادامک انجام می دهد . میل بادامک با توجه به شکل بادامک های روی آن زمان باز و بسته شدن سوپاپ را تنظیم می کند . همچنین میزان بسته ماندن سوپاپ ها را هم تعیین می کند . طبق این صحبت ها باز و بسته شدن سوپاپ ها با حرکت پیستون ها هماهنگ است .
میل بادامک ها همیشه و به شکل ثابت با میل لنگ در ارتباط هستند تا این هماهنگی بین پیستون ها و سوپاپ ها برقرار باشد . در موتور های مختلف راه اندازی و باز و بسته شدن سوپاپ ها قطعه های مختلفی وجود دارند. اما معمولا قطعات مورد نیاز برای این کار عبارتند از : بالابر ، میل بادامک ، میله فشارنده ، انگشتی ، اسبک سوپاپ و فنرهای سوپاپ ها . مکان و ترتیب سوپاپ ها در استفاده از این قطعات تاثیر دارند.
مواد و ترکیبات سوپاپ ها
همان طور که گفتیم سوپاپ ها در محیطی با حرارت بسیار بالا کار می کنند و به دلیل سرعت عمل بالایشان در خطر فشار و فرسودگی زیادی قرار دارند . در بالا گفتیم که سوپاپ های تخلیه دود احتراق تحت دمای بسیار بیشتری نسبت به سوپاپ تنفس قرار دارند و در اثر این حرارت ممکن است سوپاپ به رنگ قرمز کدر درآید . به همین دلیل است که جنس سوپاپ های تخلیه از آلیاژی قوی فولادی هستند تا در برابر شکستگی و زنگ زدگی و بخصوص تاب برداشتن مقاومت کافی را داشته باشند . این آلیاژ از کرم ، سیلیس ، نیکل و مقدار کمی از سایر فلزات ساخته شده است .
اجزای تشکیل دهنده سوپاپ ها
1- قطر کلگی
2- قطر گیج لاین
3- لنگی دور کلگی
4- لنگی کف
5- بار کامل
6- ارتفاع کمربند
7- ارتفاع پخ انتها
8- زبری ساق
9- ارتفاع کلی
10- ارتفاع آبکاری ساق
11- قطر ساق
12- ارتفاع سختکاری
13- سختی انته ساق
14- لنگی انتهای ساق
وظایف سوپاپ و فنر سوپاپ
– فنر سوپاپ های ورودی :
وقتی پیستون در حال پایین رفتن است ، سوپاپ های ورودی باز می شوند تا هوا و سوخت بتواند وارد محفظه احتراق شود . وقتی پیستون به انتهای مسیر خود رسید ، سوپاپ ها ورودی بسته می شوند . سپس پیستون بالا آمده و مخلوط هوا و بنزین را متراکم می کند . در حالتی که بنزین و هوا به بیشترین تراکم خود رسیدند ، از طریق جرقه شمع منفجر شده و نیروی پیشرانه را در پیستون ایجاد می کند .
– فنر سوپاپ های خروجی :
پس از انفجار مخلوط هوا و سوخت ، پیستون به سمت پایین رانده می شود ، پس از رسیدن پیستون ها به انتهای مسیر خود ، سوپاپ های خروجی باز می شوند تا پیستون در حین بالا آمدن ، گاز های حاصل از انفجار سوخت را به بیرون هدایت کند . ترتیب و زمان بندی باز و بسته شدن سوپاپ ها توسط زنجیر یا تسمه تایم انجام می شود که به میل لنگ متصل است .
– فنر سوپاپ :
با هر بار باز شدن سوپاپ توسط میل بادامک ، فنر سوپاپ پس از عبور بادامک ، آن را به وضعیت اول باز می گرداند .
– سیت سوپاپ ( VALVA SEAT ) :
سیت سوپاپ ( VALVA SEAT ) محل استقرار لبه سوپاپ بر سر سیلندر است . در اثر کیپ شدن ( سوپاپ ) روی ( سیت سوپاپ ) گاز حاصل از انفجار نمی تواند از سوپاپ ها سیت سوپاپ فرار کند ، و راهی به جز عقب راندن پیستون نخواهد داشت . سیت سوپاپ طوری طراحی و ساخته می شود تا بتواند باز و بسته شدن و ضربه های متوالی سوپاپ را تحمل کند و دچار خودرگی نشود . در صورتی که سیت سوپاپ کار خود را درست انجام ندهد ، کارایی موتور به شدت کاهش خواهد یافت .
– گاید فنر سوپاپ :
لوله استوانه ای است و مسیر رفت و برگشت سوپاپ را به صورت قائم نگاه می دارد ، تا تماس سوپاپ و سیت آن کاما و بی نقص باشد و کمپرس نتواند از محفظه فرار کند .
دیگر وظایف گاید سوپاپ شامل موارد زیر می باشد :
1- پیشگیری از لق شدن سوپاپ در جای خود و کاهش صدای موتور است .
2- کاسه نمد ها روی گاید سوپاپ قرار می گیرند و از مکش روغن موتور به داخل محفظع احتراق جلو گیری می کنند .
در برخی موتور ها ( مانند 206 تیپ 2 یا پراید ) ، سوپاپ مستقیما توسط میل سوپاپ باز و بسته نمی شود و ( انگشتی سوپاپ ) به عنوان واسطه ، نیروی میل سوپاپ را به سوپاپ منتقل می کند.
در صورت خرابی سوپاپ و یا سیت سوپاپ ، موتور تک کار می کند و صدای چلق چلق از آن شنیده می شود .
علت خرابی سوپاپ و سیت سوپاپ :
خرابی سوپاپ معمولا به یک یا ترکیبی از دلایل زیر اتفاق می افتد :
1- سوختن سوپاپ در اثر تنظیم نبودن فیلر سوپاپ ، و یا درست نبودن نسبت هوا و سوخت .
2- در برخی موتور ها پاره شدن تسمه تایم می تواند منجر به کج شدن سوپاپ شود .
3- سیت سوپاپ ممکن است در اثر حرارت بیش از حد سر سیلندر ( در اثر خرابی سیستم خنک کننده ) از جای خود بیرون آمده و خراب شود .
علائم خرابی کاسه نمد گاید سوپاپ :
در صورت خرابی کاسه نمد گاید سوپاپ یک یا ترکیبی از موارد زیر اتفاق می افتد :
1- موتور بعد از چند ساعت خاموش بودن ، دیر روشن می شود .
2- بلافاصله بعد از روشن شدن موتور ، ابتدای گاز دادن ، دود آبی از اگزوز خارج می شود .
بیشتر بخوانید:
بررسی کامل تایپیت خودرو و نحوه تعمیر و شستشوی استکان آن
منبع: کار
