سوپاپ چیست و چه وظایفی دارد؟

سوپاپ کلمه‌ای با خواستگاه فرانسوی (Soupape) و به معنی دقیق دریچه است. سوپاپ یکی از اصلی‌ترین قطعات انواع موتورهای احتراق داخلی است و البته در موتورهای دیگری مانند پمپ‌های آب به کار می‌رود. در واقع سوپاپ به هر چیزی که ورود و خروج چیزی را کنترل کنند اطلاق می‌شود. سوپاپ در خودرو روی سرسیلندر قرار می‌گیرد و ورود و خروج هوا را کنترل می‌کند. به بیان دقیق‌تر این قطعه‌ قارچی شکل وظیفه کنترل ورود هوا به درون محفظه‌ احتراق و خروج دود از دریچه‌های سر سیلندر را بر عهده دارد. این هوای ورودی لازمه‌ تشکیل مخلوط سوخت و هوا و صورت گرفتن انفجار است و هوای خروجی یا دود نیز مازاد احتراق که خروجش لازمه‌ ادامه‌ روند فعالیت موتور است.

با توجه به اینکه صورت گرفتن احتراق درون سیلندرها نیاز به فضای ایزوله و غیر قابل نفوذ دارد باید گفت وظیفه‌ دیگر سوپاپ‌ ماشین تامین این فضا به کمک سرسیلندر و واشر سرسیلندر است. بنابراین سوپاپ‌ها با زمان بندی مناسب در حرکت و باز و بسته کردن به موقع دریچه‌های بلوک سیلندر یا سرسیلندر هم دود و هوا را به سمتی که باید هدایت می‌کنند و هم محفظه‌ غیرقابل نفوذ احتراق را تشکیل می‌دهند. بنابر شرح وظایف سوپاپ می‌توان گفت یک سوپاپ خوب دارای این خصوصیات است:

۱. ضریب حرارتی بالا دارد و قادر به تحمل حرارت بالا است. همچنین به خوبی حرارت خود را به بدنه سرسیلندر منتقل می‌کند.

۲. حرارت زیاد منجر به سوختگی و یا ایجاد خوردگی در آن نمی‌شود.

۳. مقاومت لازم را در برابر ضربات دارد.

۴. یک سوپاپ خوب به سرعت دچار ساییدگی نمی‌شود.

سوپاپ ‌ها بر حسب نوع موتور روی سرسیلندر یا بلوک سیلندر قرار می‌گیرند. گاهی سوپاپ‌ ها درون سیلندر یا سرسیلندر هستند.

آشنایی با قطعات موتوری هرینگتون

انواع سوپاپ‌ ها

سوپاپ‌ ها بر حسب وظیفه‌ خود به دو دسته تقسیم می‌شوند که در ساختارشان تفاوت‌هایی جزئی دارند. این دو نوع شامل موارد زیر می‌شوند:

۱. سوپاپ ورودی یا هوا
کمی بزرگتر از سوپاپ دود است و مقاومت حرارتی پایین‌تری دارد.

۲. سوپاپ خروجی یا دود
به علت مواجهه با دمای بالای محفظه‌ احتراق مقاومت دمایی بالاتری دارد اما به دلیل حساسیت کمترش در مورد عایق‌بندی، سایز آن کوچکتر است.

اما سوپاپ ماشین نوع دیگری دسته‌بندی دارد که به نحوه‌ حرکت و عملکرد آن‌ها بستگی دارد. این انواع عبارتند از:

۱. سوپاپ‌های چرخشی
این سوپاپ‌ها دارای بخش مخصوصی هستند که سوپاپ را همزمان با حرکت بالا و پایین به چرخش در می‌آورند، این چرخش مانع از تشکیل رسوبات در سیت و گاید می‌شود.

۲. سوپاپ سدیمی
این مدل سوپاپ توخالی است و داخل آن با نمک فلز سدیم که دارای نقطه ذوب پایین است پر می‌شود. این ماده در اثر حرارت سوپاپ ذوب شده و با کار و حرکت سوپاپ داخل آن بالا و پایین می‌رود و گرمای سیت را به گاید منتقل می‌کند.

سایز و ساختار کلی سوپاپ‌ها در موتورهای مختلف یکی است و تفاوت‌های آن‌ها بسته به ساختار موتور بسیار جزئی است.

آشنایی با گیربکس انتقال قدرت هرینگتون

آشنایی با ساختمان سوپاپ ماشین

سوپاپ خودرو ساختاری قارچی شکل دارد که در تمام انواع موتور ثابت است. این شکل ثابت به صورت یک ساقه و یک صفحه‌ تخت است که شکلی مشابه ساقه و کلاهک قارچ را تشکیل می‌دهند. بخش‌های مختلف این قطعه عبارتند از:

سر سوپاپ: محل برخورد این قطعه با اسبک.
خار نگهدارنده: انتهای ساقه و پایین‌تر از سر سوپاپ است و محل اتصال فنرهای سوپاپ هستند.
ساق سوپاپ: بدنه‌ بلند و کشیده‌ سوپاپ است که در گیت قرار می‌گیرد.
مخروطی: این بخش که دامنه نیز نامیده می‌شود محل اتصال نشیمنگاه به ساقه است
نشیمنگاه: این بخش را سیت سوپاپ موتور نیز می‌نامند که درواقع سر پهن سوپاپ است. سیت سوپاپ دارای حلقه‌هایی است که جنس آن‌ها معمولا چدن سانتریفوژ یا آلیاژی بسیار مقاوم به ساییدگی است.
وجه: نشیمنگاه سوپاپ داری یک لبه‌ مورب است که وجه نامیده می‌شود. زاویه‌ این لبه بسته به نوع و ساختار موتور طراحی می‌شود. اما به طور کلی این زاویه بین ۴۵ تا ۳۰ درجه است. ۳۰ درجه برای سوپاپ‌های دود و ۴۵ درجه برای سوپاپ‌های هوا به کار می‌رود.

آشنایی با انژکتور و سوخت رسانی هرینگتون

اما این ساختمان کلی اجزای دیگری نیز دارد که توسط آن‌ها عملکرد خود را کامل می‌کند.

این اجزا شامل موارد زیر می‌شوند:

فنر سوپاپ: فنری مارپیچی است که روی بخش انتهایی ساقه‌ سوپاپ ماشین قرار دارد و از یک سمت به بدنه‌ موتور وصل است و از سمت دیگر به وسیله‌ یک نگهدارنده یا واشر تخت به خار سوپاپ متصل می‌شود. فنر کمک می‌کند تا سوپاپ در زمان تراکم روی نشیمنگاه محکم بنشیند و از بروز هرگونه نشتی در این زمان‌ها جلوگیری کند. گاهی اوقات روی هر سوپاپ دو فنر با جهت عکس سوار می‌شود. اگر فشار فنرهای سوپاپ کم باشد سوپاپ شل و سفت می‌شود و موتور نامیزان کار می کند.
گاید سوپاپ: لوله‌ یا بوشی است که ساقه‌ سوپاپ را در بر می‌گیرد. گاید یا راهنمای سوپاپ را معمولا از چدن سیاه می‌سازند. این قطعه که در سر سیلندر قرار می‌گیرد حرکت مستقیم رفت و برگشت سوپاپ را تنظیم می‌کند و مانع از هرگونه انحراف آن می‌شود. همچنین از ساقه‌ سوپاپ در برابر ضربات محافظت می‌کند. گاید یا بصورت یک تکه با سیلندر یا سرسیلندر ریخته‌گری می‌شود یا با فشار درون آن قرار می‌گیرد. گاید همچنین وظیفه‌ انتقال حرارت را نیز به عهده دارد. سوپاپ درون گاید با لقی مشخصی حرکت می‌کند. این حرکت باید روان صورت گیرد چرا که در صورت سفت بودن آن سوپاپ گرم شده و درون آن گیر کرده و باز می‌ماند.
انگشتی سوپاپ: در بخش انتهای سوپاپ موتور و نزدیک به سر سوپاپ قرار می‌گیرد و نقش اتصال سوپاپ به میل سوپاپ را بازی می‌کند. انگشتی در همه‌ موتورها مورد استفاده قرار نمی‌گیرد و گاهی سوپاپ خودرو مستقیم به میل سوپاپ متصل می‌شود.
در برخی سوپاپ‌ها از بوش نشیمنگاه نیز استفاده می‌شود که مانع از فرسودگی آن می‌گردد. استفاده از بوش نشیمنگاه چندان رایج نیست.