با ساختار سوپاپ در پیشرانه‌های درون‌سوز بیشتر آشنا شویم

به گزارش "پدال نیوز" به گزارش پایگاه خبری پدال نیوز، در پیشرانه‌های مدرن امروزی، سرسیلندر از شلوغ‌ترین و متراکم‌ترین بخش‌های فنی خودرو محسوب می‌شود که حضور گسترده‌تر برخی از مکانیسم‌ها مثل تزریق مستقیم سوخت، سیستم زمان‌بندی متغیر سوپاپ‌ها و... آن را پیچیده‌تر از گذشته کرده است. اما بی‌شک قسمت عمده‌ای از این بخش موتور به خاطر حضور سوپاپ‌ها و سیستم کاری آنهاست که در اصل بقیه موارد مثل نازل انژکتور‌ها، شمع خودرو، سیستم پاشش آب در موتور‌های جدید و... در بین اعضای اصلی سرسیلندر یعنی سوپاپ‌ها طراحی و تعبیه می‌شوند. سوپاپ‌ها در عین سادگی به مرور زمان دچار تغییرات زیادی شده‌اند و هر چند ساختمان کلی آنها ثابت مانده است، اما نحوه کار و عملکرد آنها روز‌به‌روز بهینه‌تر می‌شود.
 
ترکیب سوپاپ‌ها
در موتور‌های دوزمانه، سیستمی به نام سوپاپ وجود ندارد اما در موتور‌های چهارزمانه، این وجود سوپاپ است که به این پیشرانه‌ها ماهیت می‌بخشد. یک موتور چهارزمانه می‌تواند در کمترین حالت دارای دو سوپاپ دود و هوا در مجموع باشد و این تعداد نهایتا به 5 عدد در مجموع آنها خواهد رسید. در این میان سوپاپ هوا همیشه تمیز‌تر است و اندازه بزرگ‌تری دارد که این قاعده در موتور‌هایی که در هر سیلندر دارای 3سوپاپ هستند نیز دیده می‌شود. به این صورت که 2 سوپاپ کوچک‌تر که در مجموع ابعاد بزرگ‌تری دارند برای ورود هوا و یک سوپاپ برای خروج دود است. برخی از ساخته‌های مرسدس بنز دارای 3 سوپاپ در هر سیلندر هستند و برخی از ساخته‌های آئودی و فولکس واگن نیز دارای 5 سوپاپ. اما رویه عادی وجود 2 یا 4 سوپاپ در هر سیلندر است که به شکل کلی در دنیای خودروسازی رواج دارد.
 
از فیلر تا شیم
سوپاپ نه‌تنها باید در زمان خاصی که با تایم‌گیری و قیچی سوپاپ تنظیم می‌شود، باز و بسته شود بلکه فاصله قطعه‌ای که به آن نیرو وارد می‌کند تا عمل باز شدن صورت بگیرد نیز باید در میزان‌ترین اندازه خود باشد. این اندازه را فیلر می‌گویند و برای تمام انواع سوپاپ‌بندی‌ها به کار می‌برند. سوپاپ یا به طور مستقیم از بادامک میل سوپاپ نیرو دریافت می‌کند و یا با قطعاتی مثل اسبک و یا میل تایپیت و... که در همه آنها باید ساق سوپاپ تا قطعه‌ای که به آن نیرو وارد می‌کند، تنظیم باشد. تنظیم این فاصله را فیلرگیری گویند که در برخی‌ پیشرانه‌ها که دارای شیم در بالای سوپاپ هستند، این کار با انتخاب قرص‌های نازک فلزی به نام شیم به قطر مناسب توسط مکانیک و یا تراشکار، انجام می‌شود. در برخی ‌خودرو‌ها مثل خودرو‌های آمریکایی قدیمی، تنظیم فاصله فیلر‌گیری یک بار توسط مکانیک انجام می‌شود و سپس خود موتور با کمک فشار روغن این فاصله را تنظیم نگه می‌دارد که به این روش، فیلر اتومات گفته می‌شود.
مشکلات سوپاپ
سوپاپ‌ها تحت تنش گرمایی و کاری بالایی قرار دارند و هر کدام از آنها در هر عمل احتراق، یک بار باز و بسته می‌شوند که با بالا رفتن دور موتور و کارکرد چند‌ساعته پیشرانه، می‌توان به شدت عمل و فشار کاری زیادی که روی سوپاپ‌ها قرار دارد، پی برد.
پایین سوپاپ یکی از حساس‌ترین بخش‌های آن است که شامل وجه سوپاپ، لبه و نعلبکی می‌شود. این قسمت ممکن است در اثر گرمای بیش از حد موتور و یا کیفیت پایین سوپاپ، دچار تابیدگی جزئی شود، قسمتی از بدنه خود را از دست بدهد و یا با نشستن دوده و کربن‌های نسوخته روی آن، عمل آب‌بندی به خوبی صورت نگیرد و در نتیجه موتور از این بخش دچار مشکلات شود. اصطلاح سوختن سوپاپ نیز به ایراد در این بخش شامل ترک‌خوردگی، کنده‌شدن لبه سوپاپ و یا ذوب‌شدن قسمتی از این بخش و ... گفته می‌شود. حتی محلی که سوپاپ‌ روی سر‌سیلندر قرار می‌گیرد که به سیت سوپاپ معروف است، یکی از بخش‌های حساس سر‌سیلندر محسوب می‌شود. سیت سوپاپ نیز به مرور دچار ساییدگی می‌شود و یا حتی بر اثر سرد و گرم شدن ناگهانی موتور ممکن است تَرک بردارد و مشکلاتی از این دست که معمولا توسط تراشکار، این عیوب تشخیص داده می‌شود و در صورت امکان تعمیر شده و یا نیاز به تعویض سر‌سیلندر دیده می‌شود.
ساق سوپاپ قسمتی است که نیروی باز‌شدن را از سمت اسبک و یا میل‌بادامک دریافت می‌کند. حال اگر فاصله سر‌ساق تا اسبک و یا میل‌بادامک زیاد باشد، هم در کارکرد سوپاپ اثر منفی می‌گذارد و هم می‌تواند منجر به شکسته‌شدن ساق سوپاپ بر اثر دریافت ضربه شود. یکی دیگر از مشکلاتی که برای ساق سوپاپ پیش می‌آید، کشیدگی این بخش است که این اتفاق باعث می‌شود تا کارکرد سوپاپ به کلی مختل شده و همچنین از این ناحیه دچار تابیدگی و یا شکستگی نیز شود.
خنک‌کاری صحیح و دقیق پیشرانه نیز اثر بسیار بالایی در طول عمر سوپاپ‌ها دارد. سرد و گرم‌شدن‌های ناگهانی هم به نشیمنگاه سوپاپ‌ روی سر‌سیلندر آسیب می‌زند و هم اگر دفع حرارت سوپاپ‌ها که از ناحیه نعلبکی آنها انجام می‌شود به خوبی رخ ندهد، از این بخش دچار سوختن می‌شود که این حالت می‌تواند تا بالاترین حالت آن یعنی چسبیدن سوپاپ نیز دیده شود.
فیلر به فاصله‌ای که ساق سوپاپ با اسبک و یا میل بادامک (‌بسته به نوع مکانیسم کاری سوپاپ دارد) گفته می‌شود که اگر این فاصله کم باشد، باعث خورده‌شدن بادامک‌ها و یا تاب برداشتن و شکستن ساق سوپاپ می‌شود و اگر این فاصله زیاد باشد، عملکرد سوپاپ را تحت تاثیر قرار داده و باز شدن سوپاپ به اندازه کافی نخواهد بود و حتی باز شدن سوپاپ می‌تواند به صورت دریافت ضربه باشد که باز هم خطر شکستن ساق و کچلی بادامک‌ها و ... را در پیش خواهد داشت. همچنین ضعف در فنر بالای ساق سوپاپ که وظیفه بستن سوپاپ را دارد نیز می‌تواند اثر منفی در کارکرد سوپاپ بگذارد. فنر معمولا بر اثر تنش‌های حرارتی و پایین‌بودن کیفیت، دچار ایراداتی می‌شود.
گاید سوپاپ که در اصطلاح عامیانه به گیت شناخته می‌شود، نیز از دیگر بخش‌های مهم در کارکرد سوپاپ است. گاید محلی ‌روی سر‌سیلندر است که ساق سوپاپ در آن حرکت رفت و برگشتی انجام می‌دهد.
در بالای گیت، لاستیک ساق سوپاپ قرار دارد که در صورت خرابی، باعث می‌شود تا روغن از ساق سوپاپ پایین آمده و ‌روی نعلبکی بنشیند. این اتفاق هم منجر به روغن‌سوزی می‌شود و هم تشکیل دوده و کربن روی نعلبکی و خال زدن آن را در پی خواهد داشت. گیت با بخار روغن موتور باید روانکاری شود.
 
اهل و عیال سوپاپ
 
سوپاپ در محل خود ‌روی سیت می‌نشیند و در گاید سوپاپ حرکت بالا و پایین دارد. گاید با بخار روغن روانکاری می‌شود و در صورت گشاد شدن باید تعویض شود. جایی که سوپاپ می‌نشیند، سیت نام دارد که یکی از خرابی‌های سر‌سیلندر‌ها از همین ناحیه رخ می‌دهد. سیت را نیز می‌توان تعویض کرد اما اگر بالای سیت دچار ترکیدگی شده باشد، سرسیلندر بهتر است تا تعویض شود که این اتفاق معمولا بر اثر سرد و گرم شدن و داغ شدن بیش از حد سرسیلندر رخ می‌دهد. لاستیک ساق سوپاپ وظیفه دارد تا روغن آغشته شده به ساق را جمع کند تا این روغن به سطح نعلبکی سوپاپ و سپس به داخل سیلندر‌ها نفوذ نکند. در برخی از مواقع که به روغن‌سوزی از سرسیلندر معروف است، خرابی این لاستیک باعث این اتفاق می‌شود. فنر سوپاپ وظیه دارد تا سوپاپ را ببندد. سوپاپ با کمک اسبک‌ها و انگشتی‌ها و یا بادامک میل بادامک باز می‌شود و با کمک فنر بسته خواهد شد. در بالا و پایین فنر، دو واشر قرار دارد تا فنر در جای خود قرار بگیرد و از محل دقیقش خارج نشود. در بالای ساق سوپاپ محلی برای انداختن خار‌های نگهدارنده اجزائی که گفته شد وجود دارد. این خار‌ها به صورت دوقلو و مخروطی بوده و در روبه‌روی هم قرار می‌گیرند. سپس فنر باعث می‌شود تا واشر بالایی به خار فشار آورده و خار در جای خود محکم شود.