سوپاپ خودرو چیست؟ وظیفه، اجزا و انواع سوپاپ هوا و دود

در موتورهای احتراق داخلی، سوپاپ (Valve) قطعه‌ای با تلرانس‌های بسیار دقیق است که وظیفه مدیریت ورود سوخت و خروج دود را بر عهده دارد. کیفیت ساخت اجزایی مثل بشقابک سوپاپ، مستقیماً بر عملکرد و عمر موتور تاثیر می‌گذارد. اما یکی از ترسناک‌ترین جملاتی که یک راننده ممکن است از مکانیک بشنود این است: ماشین سوپاپ زده!. این اتفاق که نوعی خرابی فاجعه‌بار است، می‌تواند خسارات سنگینی به موتور وارد کند. در ادامه، پس از بررسی وظیفه و انواع این قطعه، به شما خواهیم گفت که چرا شناخت علائم خرابی سوپاپ برای هر راننده‌ای حیاتی است.

وظیفه سوپاپ در موتور خودرو چیست؟

سوپاپ قطعه‌ی است که جریان ورودی مخلوط سوخت و هوا را به درون موتور و جریان خروجی مخلوط سوخت و هوا محترق شده از موتور را کنترل می‌کند.
همان‌طور که در شکل شماره 1 مشاهده می‌کنید. محل قرارگیری سوپاپ‌ها در داخل سرسیلندر است. حرکت رفت و برگشتی سوپاپ‌ها توسط حرکت دورانی میل بادامک کنترل می‌شود. به‌طوری‌که با برخورد قسمت بادامکی میل بادامک، سوپاپ موردنظر باز شده و با فشار فنر بسته می‌شود. لازم به ذکر است که حرکت دورانی میل بادامک، توسط تایمینگ موتوری کنترل می‌شود و در هنگام باز شدن‌سوپاپ از برخورد‌سوپاپ با پیستون جلوگیری می‌کند.

1-سوپاپ‌دود 2-راهنمای‌سوپاپ 3-فنر‌سوپاپ 4-میل بادامک دود 5-سوپاپ هوا 6- راهنمای‌سوپاپ 7-فنر‌سوپاپ 8- میل بادامک هوا
شکل 1- محل نصب‌سوپاپ و مکانیزم آن

همان‌طور در شکل شماره 2 مشاهده می‌کنید. در سیکل مکش با باز شدن سوپاپ‌هوا، مخلوط سوخت و هوا وارد سیلندر می‌شود و سوپاپ‌دود نیز در این زمان بسته است. در سیکل تراکم و سیکل احتراق سوپاپ‌های هوا و دود برای جلوگیری از نشتی کمپرس بسته است. در سیکل تخلیه نیز برای تخلیه دود حاصل از احتراق‌سوپاپ دود باز شده و سوپاپ‌هوا بسته است.

1-سیکل مکش 2- سیکل تراکم 4- سیکل احتراق 5- سیکل تخلیه
شکل 2- عملکرد موتور چهار زمانه

اجزای سوپاپ و متعلقات آن

سوپاپ به نظر ساده است اما همین عضو ساده از قسمت‌های مختلفی تشکیل شده است که شکل 3 این اجزا را نشان می‌دهد.

1- سر‌سوپاپ 2-محل نصب خار نگهدارنده‌سوپاپ 3- ساق‌سوپاپ 4- گردن‌سوپاپ 5- سطح مؤثر سیت‌سوپاپ 6- کف بشقابک‌سوپاپ 7- لبه بشقابک‌سوپاپ 8- سر‌سوپاپ (تاج) 9- سیت‌سوپاپ
شکل شماره 3- اجزای مکانیزم‌سوپاپ

همان‌طور که در شکل شماره 3 مشاهده می‌کنید. نیروی میل سوپاپ ابتدا از طریق مکانیزم راه‌انداز سوپاپ به سر سوپاپ (شماره 1) منتقل می‌شود و باعث حرکت خطی ساق سوپاپ در راهنمای سوپاپ در قسمت سرسیلندر می‌شود. سوپاپ از محل نشیمن‌گاه خودروی سر سیلندر جدا شده و اجزا عبور سیال به داخل و یا خارج از سیلندر را می‌دهد.
اگرچه باز شدن سوپاپ با کمک نیروی مکانیزم راه‌انداز‌سوپاپ انجام می‌شود اما برگشت آن به کمک سیستم فنربندی که روی آن تعبیه شده است، اتفاق می‌افتد. شکل 4 فنر برگردان‌سوپاپ و نگهدارنده‌های آن را نشان می‌دهد.

1-خار نگهدارنده 2- بشقابک فنر 3- لاستیک آب‌بندی 4- گاید 5- واشر زیر فنر‌سوپاپ 6- سوپاپ
شکل 4- سوپاپ‌وفنر برگردان‌سوپاپ

فنری (شماره 3) که در شکل شماره 4 مشاهده می‌شود. وظیفه بستن سوپاپ را برعهده دارد که این فنر توسط خار نگهدارنده بر روی سوپاپ فیکس شده است در زمان بسته‌شدن سوپاپ، قسمت سیت‌سوپاپ وظیفه آب‌بندی محفظه احتراق را برعهده دارد. در قسمت سرسیلندر، میل بادامک توسط روغن‌موتور دائم در حال روان‌کاری است. برای جلوگیری از نفوذ روغن از قسمت بالای سرسیلندر به محفظه احتراق از لاستیک آب‌بندی‌سوپاپ (شماره 4) استفاده می‌شود. جنس لاستیک ساق‌سوپاپ در مقابل خوردگی و دما دارای مقاومت بالای است.

انواع سوپاپ خودرو و تفاوت سوپاپ هوا و دود

به روش‌های مختلف می‌توان سوپاپ‌ها را دسته‌بندی کرد. شکل 3 نمونه‌ای از این روش دسته‌بندی را نشان می‌دهد.

سوپاپ‌ها بسته به نوع طراحی موتور، به روش‌های مختلفی باز و بسته می‌شوند. این فرآیند که توسط میل‌سوپاپ مدیریت می‌شود، در موتورهای مختلف با مکانیزم‌های متفاوتی مثل OHV، OHC یا DOHC اجرا می‌گردد. برای درک بهتر این تفاوت‌های فنی و مهندسی، پیشنهاد می‌کنیم مقاله تخصصی انواع مکانیزم حرکت سوپاپ را مطالعه کنید تا با تکنولوژی‌های مدرن در این بخش آشنا شوید.

شکل 5- روش دسته‌بندی‌سوپاپ

تفاوت سوپاپ هوا و دود از نظر ابعاد و محل قرارگیری

یکی از ساده‌ترین روش‌های دسته‌بندی سوپاپ‌ها، بررسی آنها از نظر محل استفاده است. همانطور که در شکل 2 نشان‌داده‌شده است سوپاپ یا مسیر ورودی به سیلندر (Intake) را کنترل می‌کند که به آن سوپاپ هوا می‌گویند. سوپاپی که مسیر خروجی (Exhaust) را تحت کنترل خود دارد سوپاپ خروجی یا اگزوز نامیده می‌شود. از نظر ابعادی معمولاً سوپاپ‌هوا دارای قطر بشقابک بزرگ‌تری نسبت به سوپاپ دود است. بعلاوه به دلیل در معرض حرارت بودن بیشتر ساق سوپاپ دود نسبت به سوپاپ‌هوا، طول ساق این سوپاپ نسبت به سوپاپ‌هوا کوتاه‌تر است. شکل 6 این موارد را نشان می‌دهد.

1- سوپاپ‌هوا 2- سوپاپ‌دود
شکل 6- نمونه‌ای از‌سوپاپ دود و هوا و مقایسه ابعادی

1-سوپاپ‌دود 2- سوپاپ‌هوا (تعداد 2)
شکل 7- چیدمان و ابعاد‌سوپاپ دود و هوا (سه سوپاپه)

انواع شکل بشقابک سوپاپ (تخت، محدب و مقعر)

یکی دیگر از روش‌های ساده دسته‌بندی سوپاپ‌ها، تقسیم‌بندی آنها از نظر شکل بشقابک است. شکل 8 معروف‌ترین شکل‌های بشقابک‌سوپاپ را نشان می‌دهد.

1-تخت 2- محدب (قارچی) 3- مقعر
شکل 8- انواع بشقابک‌سوپاپ

جنس سوپاپ؛ از فولاد آلیاژی تا سوپاپ سدیمی

سوپاپ‌ها از نظر ساختمان داخلی به دودسته تو پر و توخالی دسته‌بندی می‌شوند. شکل 9 این نوع دسته‌بندی را نشان می‌دهد.

1- توپر (یکپارچه) 2- توخالی (ساق) 3- توخالی (ساق + بخشی از بشقابک)
شکل 9- دسته‌بندی‌سوپاپ از نظر ساختمان داخلی

سوالات متداول سوپاپ خودرو

وظیفه سوپاپ در موتور چیست؟

سوپاپ جریان ورود مخلوط سوخت و هوا به سیلندر و خروج گازهای سوخته را کنترل می‌کند. سوپاپ هوا در سیکل مکش باز و سوپاپ دود در سیکل تخلیه باز می‌شود؛ در سیکل تراکم و احتراق هر دو بسته‌اند تا از نشتی کمپرس جلوگیری شود.

تفاوت سوپاپ هوا و دود چیست؟

سوپاپ هوا بشقابک بزرگ‌تری دارد تا جریان ورودی بیشتری را تأمین کند. سوپاپ دود چون دمای بالاتری تحمل می‌کند، ساق کوتاه‌تر و از آلیاژ مقاوم‌تری (کروم-کبالت یا سیلیس-کروم) ساخته می‌شود.

سوپاپ سدیمی چیست و چه مزیتی دارد؟

سوپاپ سدیمی نوعی سوپاپ توخالی است که داخل ساق آن سدیم قرار دارد. سدیم در دمای کاری موتور مذاب شده و با حرکت رفت‌وبرگشتی سوپاپ، حرارت را از بشقابک به ساق منتقل می‌کند و عمر سوپاپ دود را افزایش می‌دهد.

ماشین سوپاپ زده یعنی چی؟

یعنی زمان‌بندی موتور به هم خورده معمولاً بر اثر پاره شدن تسمه تایم و پیستون با سوپاپ برخورد کرده است. نتیجه این برخورد کج شدن سوپاپ، آسیب به پیستون و گاهی تعویض کامل سرسیلندر است.

انواع سوپاپ خودرو کدامند؟

سوپاپ‌ها را می‌توان از چند جنبه دسته‌بندی کرد: بر اساس عملکرد (هوا یا دود)، شکل بشقابک (تخت، محدب، مقعر)، ساختمان داخلی (توپر یا توخالی) و جنس آلیاژ (تک‌فلزی، دوفلزی، استالید یا روکش کروم).