آموزش خودرو, اخبار خودرو, بلاگ, نکات خودرویی

نحوه عملکرد سوپاپ موتور

نحوه عملکرد سوپاپ موتور

نحوه عملکرد سوپاپ موتور

سوپاپ‌های موتور اجزای مکانیکی هستند که در موتورهای احتراق داخلی برای اجازه یا محدود کردن جریان سیال یا گاز به داخل و از محفظه‌های احتراق یا سیلندرها در حین کار موتور استفاده می‌شوند.

از نظر عملکردی، عملکردی مشابه بسیاری از انواع دیگر دریچه‌ها دارند، زیرا جریان را مسدود یا عبور می‌دهند، با این حال، آنها یک دستگاه کاملاً مکانیکی هستند که با سایر اجزای موتور مانند بازوهای چرخان به منظور باز و بسته شدن به ترتیب صحیح و با زمان بندی صحیح

همه چیز در مورد سوپاپ موتور

اصطلاح سوپاپ موتور همچنین ممکن است به نوعی سوپاپ برگشت اشاره داشته باشد که برای تزریق هوا به عنوان بخشی از سیستم کنترل انتشار و چرخش گازهای خروجی در وسایل نقلیه استفاده می شود،در این مقاله به این نوع سوپاپ موتور پرداخته نخواهد شد.

سوپاپ های موتور در بسیاری از انواع موتورهای احتراقی مشترک هستند، خواه سوختی مانند بنزین، گازوئیل، نفت سفید، گاز طبیعی (LNG) یا پروپان (LP) را تخلیه کنند.

انواع موتورها بر اساس تعداد سیلندرها که محفظه های احتراق هستند که از احتراق سوخت نیرو تولید می کنند، متفاوت است.

آنها همچنین بر اساس نوع عملکرد (2 چرخه یا 4 چرخه)، و با توجه به قرارگیری طراحی سوپاپ ها در داخل موتور [شیر سقفی (OHV)، بادامک سقفی (OHC)، یا شیر در بلوک (VIB)] متفاوت هستند.

نحوه عملکرد سوپاپ های موتور در موتورهای احتراقی

در این مقاله به طور خلاصه نحوه عملکرد سوپاپ های موتور در موتورهای احتراقی معمولی توضیح داده می شود و همچنین اطلاعاتی در مورد انواع سوپاپ ها و طراحی و مواد آنها ارائه می شود.

اطلاعات بیشتر در مورد سایر انواع شیرها را می‌توانید در راهنمای مرتبط با ما در مورد درک دریچه‌ها بیابید.

نامگذاری سوپاپ موتور

نحوه عملکرد سوپاپ موتور

اکثر سوپاپ‌های موتور به دلیل حرکت بالا و پایین خود به عنوان سوپاپ‌های پاپت طراحی می‌شوند و دارای سر سوپاپ مخروطی شکل هستند که روی صندلی سوپاپ ماشین‌کاری شده قرار می‌گیرد تا عبور مایعات یا گازها را مسدود کند.

بیشتر بخوانید: دلیل نشتی واشر درب سوپاپ

به دلیل شکل متمایز سر دریچه به آنها شیرهای قارچی نیز می گویند. شکل 1 نامگذاری عناصر مختلف در یک سوپاپ موتور معمولی را نشان می دهد.

نموداری که نامگذاری یک دریچه پاپت را نشان می دهد.

شکل 1 – نامگذاری برای یک سوپاپ موتور استاندارد سبک پاپت.

نموداری که نامگذاری یک دریچه پاپت را نشان می دهد.

دو عنصر اصلی میل سوپاپ و سر سوپاپ هستند، سر حاوی فیله ای است که به صفحه نشیمنگاه منتهی می شود که در یک زاویه مشخص ماشین کاری می شود تا با ماشینکاری صندلی سوپاپ مطابقت داشته باشد.

قرار گرفتن سطح سوپاپ به نشیمنگاه سوپاپ چیزی است که آب بندی شیر را در برابر فشار احتراق فراهم می کند.

میل سوپاپ، سوپاپ را به عناصر مکانیکی موتور که سوپاپ را کار می‌کنند وصل می‌کند، با ایجاد نیرویی برای حرکت میل در برابر فشار نشیمنگاهی که توسط فنر سوپاپ ایجاد می‌شود.

شیار نگهدارنده برای نگه داشتن فنر در موقعیت مورد استفاده قرار می گیرد و نوک میل سوپاپ به طور مکرر توسط یک بازو، شیر یا بالابر که شیر را فعال می کند، تماس می گیرد.

عملکرد موتور

چهار موتور احتراق داخلی استوک یا چهار چرخه از دو نوع اصلی سوپاپ استفاده می کنند – سوپاپ ورودی و سوپاپ اگزوز.

سوپاپ‌های ورودی باز می‌شوند تا اجازه دهند جریان مخلوط هوا/سوخت به داخل سیلندرهای موتور قبل از فشرده‌سازی و احتراق جریان یابد، در حالی که دریچه‌های خروجی باز می‌شوند تا اجازه خروج گازهای خروجی از فرآیند احتراق را پس از احتراق فراهم کنند.

در عملکرد عادی، یک میل لنگ در موتور که پیستون‌ها به آن وصل شده‌اند، به عنوان بخشی از چیدمان قطار سوپاپ برای موتور به یک میل بادامک متصل می‌شود.

حرکت میل لنگ، حرکت را از طریق زنجیر تایم، تسمه تایم یا مکانیزم چرخ دنده دیگر به میل بادامک منتقل می کند. زمان بندی و هم ترازی بین موقعیت میل لنگ (که موقعیت پیستون را در سیلندر تعیین می کند) و موقعیت میل بادامک (که موقعیت سوپاپ ها را برای سیلندر تعیین می کند) نه تنها برای اوج عملکرد موتور، بلکه همچنین حیاتی است. برای جلوگیری از تداخل بین پیستون ها و سوپاپ ها در موتورهای تراکم بالا.

صفرتاصد کارکرد سوپاپ موتور

در چرخه ورودی، با باز شدن دریچه ورودی، پیستون سیلندر ورودی به سمت پایین حرکت می کند.

حرکت پیستون فشار منفی ایجاد می کند که به جذب مخلوط هوا/سوخت به داخل سیلندر کمک می کند. درست پس از رسیدن پیستون به پایین ترین موقعیت در سیلندر (معروف به نقطه مرگ پایین)، دریچه ورودی بسته می شود.

در چرخه تراکم، دریچه ورودی بسته می شود تا سیلندر را ببندد، زیرا پیستون در سیلندر به بالاترین موقعیت (معروف به نقطه مرگ بالا) می رسد، که مخلوط هوا / سوخت را به حجم کمی فشرده می کند.

جهت خرید واشر درب سوپاپ پراید کلیک کنید .

جهت خرید  واشر درب سوپاپ 405 کلیک کنید .

این عمل تراکم برای ایجاد فشار بالاتر در برابر پیستون هنگام احتراق سوخت و همچنین پیش گرم کردن مخلوط برای کمک به سوزاندن کارآمد سوخت است.

در چرخه قدرت، مخلوط هوا/سوخت مشتعل می‌شود که انفجاری ایجاد می‌کند که پیستون را به پایین‌ترین موقعیت برمی‌گرداند و انرژی شیمیایی آزاد شده با سوزاندن مخلوط هوا/سوخت را به حرکت چرخشی میل لنگ منتقل می‌کند.

سیکل اگزوز باعث می شود که پیستون دوباره به سمت بالا به داخل بالا برود

فرایند اجرا سوپاپ در موتور خودرو

سیلندر در حالی که دریچه ورودی بسته باقی می ماند و سوپاپ اگزوز اکنون باز است.

فشار ایجاد شده توسط پیستون به خروج گازهای خروجی از سیلندر از طریق سوپاپ اگزوز و وارد شدن به منیفولد اگزوز کمک می کند.

به منیفولد اگزوز، سیستم اگزوز متصل است، مجموعه ای از لوله ها که شامل یک صدا خفه کن برای کاهش نویز صوتی و یک سیستم مبدل کاتالیزوری برای مدیریت انتشار گازهای گلخانه ای ناشی از احتراق موتور است.

هنگامی که پیستون در چرخه اگزوز به بالای سیلندر می رسد، دریچه اگزوز شروع به بسته شدن می کند و دریچه ورودی شروع به باز شدن می کند و این فرآیند دوباره شروع می شود.

توجه داشته باشید که فشار سیلندر در ورودی به باز نگه داشتن شیر ورودی کمک می کند و فشار بالا در چرخه تراکم به بسته نگه داشتن هر دو دریچه کمک می کند.

بیشتر بخوانید: نحوه تعویض کاسه نمد میل سوپاپ

در موتورهایی که چندین سیلندر دارند، همان چهار چرخه در هر یک از سیلندرها تکرار می شود، اما به ترتیبی ترتیب داده می شود که موتور قدرت نرم و صافی داشته باشد و صدا و لرزش را به حداقل برساند.

توالی حرکت پیستون، حرکت سوپاپ و احتراق از طریق طراحی مکانیکی دقیق و زمان بندی الکتریکی سیگنال های احتراق به شمع هایی که مخلوط هوا/سوخت را مشتعل می کنند، انجام می شود.

حرکت سوپاپ موتور

حرکت سوپاپ های موتور توسط میل بادامک موتور هدایت می شود که شامل یک سری لوب یا بادامک است که برای ایجاد حرکت خطی سوپاپ از چرخش میل بادامک عمل می کند.

تعداد لوب های بادامک روی میل بادامک برابر با تعداد سوپاپ های موتور است، هنگامی که میل بادامک در سر سیلندر قرار دارد، موتور بادامک بالای سر (OHC) نامیده می شود.

هنگامی که میل بادامک در بلوک موتور قرار دارد، موتور را یک سوپاپ سقفی (OHV) می نامند.

صرف نظر از طراحی موتور، حرکت اصلی سوپاپ‌های موتور توسط بادامک که در برابر بالابر یا شیری قرار می‌گیرد انجام می‌شود

که نیرویی را ایجاد می‌کند که به ساقه سوپاپ فشار می‌آورد و فنر سوپاپ را فشرده می‌کند،

در نتیجه کشش فنری را که باعث می‌شود سوپاپ را در داخل نگه می‌دارد، از بین ببرد.

موقعیت بسته این حرکت میل سوپاپ، سوپاپ را از روی نشیمنگاه سرسیلندر بلند کرده و دریچه را باز می کند.

هنگامی که میل بادامک بیشتر می‌چرخد و لوب بادامک به‌گونه‌ای حرکت می‌کند که قسمت خارج از مرکز دیگر مستقیماً در تماس با بالابر یا تپت نباشد، فشار فنر دریچه را می‌بندد زیرا میل سوپاپ روی قسمت مرکزی لوب بادامک می‌رود.

فاصله سوپاپ بین میل سوپاپ و میل بادامک

حفظ فاصله مناسب سوپاپ بین میل سوپاپ و بازو یا بادامک راکر برای عملکرد صحیح شیرها بسیار مهم است.

برای انبساط قطعات فلزی با افزایش دمای موتور در حین کار، مقداری فاصله حداقل مورد نیاز است.

مقادیر خاص ترخیص خودرو از موتوری به موتور دیگر متفاوت است و عدم حفظ فاصله مناسب می تواند عواقب جدی بر عملکرد و عملکرد موتور داشته باشد.

اگر فاصله سوپاپ خیلی زیاد باشد، سوپاپ ها دیرتر از حد مطلوب باز می شوند و زودتر بسته می شوند که می تواند عملکرد موتور را کاهش دهد و صدای موتور را افزایش دهد.

اگر فاصله سوپاپ خیلی کم باشد، دریچه ها به طور کامل بسته نمی شوند، که می تواند منجر به از دست دادن تراکم شود.

بالابرهای سوپاپ هیدرولیک خود جبران می شوند و می توانند نیاز به تنظیمات فاصله سوپاپ را برطرف کنند.

موتورهای احتراقی مدرن بسته به طراحی و کاربرد می توانند از تعداد سوپاپ های متفاوتی در هر سیلندر استفاده کنند.

موتور مورد استفاده در ماشین های چمن زنی ممکن است فقط یک سوپاپ ورودی و یک سوپاپ خروجی داشته باشند.

خودروهای بزرگتر مانند موتورهای 4، 6 یا 8 سیلندر ممکن است از چهار سوپاپ در هر سیلندر یا گاهی اوقات از پنج سوپاپ استفاده کنند.

 

مواد دریچه موتور

سوپاپ های موتور یکی از اجزای موجود در موتورهای احتراق داخلی هستند که استرس زیادی دارند.

نیاز به کارکرد مطمئن موتور حکم می‌کند که سوپاپ‌های موتور بتوانند در برابر قرار گرفتن مکرر و مداوم در برابر دمای بالا، فشار بالا از محفظه احتراق و بارها و تنش‌های مکانیکی ناشی از دینامیک موتور مقاومت نشان دهند.

دریچه های ورودی موتورهای احتراق داخلی به دلیل اثرات خنک کنندگی مخلوط هوا/سوخت ورودی که در طول چرخه مکش از سوپاپ عبور می کند، تحت فشار حرارتی کمتری قرار می گیرند.

واشر درب سوپاپ پژو پارس XU7

واشر درب سوپاپ سمند XU7

در مقابل، سوپاپ های اگزوز با قرار گرفتن در مسیر گازهای خروجی در طول چرخه اگزوز موتور، در معرض سطوح بالاتر تنش حرارتی قرار می گیرند.

علاوه بر این، این واقعیت که سوپاپ اگزوز در طول چرخه اگزوز باز است و با سرسیلندر در تماس نیست، به این معنی است که جرم حرارتی کوچکتر سطح احتراق و سر سوپاپ، پتانسیل بیشتری برای تغییر دمای سریع دارد.

دریچه های ورودی به دلیل دمای کار پایین تر، معمولاً از موادی مانند کروم، نیکل یا فولاد تنگستن ساخته می شوند.

دریچه های خروجی دمای بالاتر ممکن است از فلزات مقاوم در برابر حرارت بیشتری مانند نیکروم، سیلیکون کروم یا آلیاژهای کبالت کروم استفاده کنند.

مواد ساخت سوپاپ موتور

سطوح سوپاپ هایی که در معرض دماهای بالاتر قرار می گیرند، گاهی اوقات با جوشکاری Stellite، که آلیاژی از کبالت و کروم است، به سطح شیر دوام بیشتری می یابند.

انواع دیگر مواد مورد استفاده برای ساخت سوپاپ های موتور شامل s فولاد ضد زنگ، تیتانیوم و آلیاژهای Tribaloy®.

علاوه بر این، پوشش ها و پوشش های سطحی را می توان برای بهبود خواص مکانیکی و ویژگی های سایش دریچه های موتور اعمال کرد.

نمونه هایی از این شامل آبکاری کروم، آبکاری فسفاته، پوشش نیترید و تکمیل چرخشی است.

انواع سوپاپ موتور

علاوه بر توصیف سوپاپ‌های موتور بر اساس عملکرد (مصرف در مقابل اگزوز)، چندین نوع خاص از سوپاپ‌های موتور وجود دارند که بر اساس طراحی و مواد وجود دارند.

انواع اولیه سوپاپ های موتور عبارتند از:

  • سوپاپ های موتور تک فلزی
  • سوپاپ های موتور دو فلزی
  • سوپاپ های توخالی موتور

سوپاپ های موتور تک فلزی

سوپاپ های موتور تک فلزی، همانطور که از نامشان پیداست، از یک ماده واحد ساخته می شوند که هم میل سوپاپ و هم سر سوپاپ را تشکیل می دهد.

این نوع سوپاپ های موتور هم مقاومت حرارتی بالایی دارند و هم قابلیت ضد اصطکاک خوبی از خود نشان می دهند.

سوپاپ های موتور دو فلزی

دریچه های موتور دو فلزی که به عنوان شیرهای موتور دو فلزی نیز شناخته می شوند، از اتصال دو ماده مختلف به یکدیگر با استفاده از فرآیند جوشکاری اصطکاکی برای ایجاد دریچه ای ساخته می شوند که دارای فولاد آستنیتی در سر سوپاپ و فولاد مارتنزیتی برای میل سوپاپ است.

خواص هر یک از این فولادها هدف بهینه ای را دنبال می کند، که در آن فولاد آستنیتی روی سر شیر مقاومت در برابر دمای بالا و مقاومت در برابر خوردگی ایجاد می کند و فولاد مارتنزیتی برای ساقه سوپاپ استحکام کششی و مقاومت سایشی بالایی را ارائه می دهد.

سوپاپ های توخالی موتور

سوپاپ های موتور توخالی یک سوپاپ دو فلزی خاص هستند که حاوی یک حفره توخالی است که با سدیم پر شده است.

با افزایش دمای سوپاپ، سدیم مایع می‌شود و با حرکت دریچه به گردش در می‌آید، که به دفع گرما از سر شیر داغ‌تر کمک می‌کند.

طراحی توخالی انتقال حرارت بیشتری را از طریق ساقه نسبت به دریچه های جامد تسهیل می کند زیرا ماده ساقه مارتنزیتی رسانای گرما بهتری نسبت به مواد سر آستنیتی است.

سوپاپ‌های توخالی مخصوصاً برای استفاده در موتورهای مدرنی مناسب هستند که نیروی بیشتری را از موتورهای کوچک‌تر و متراکم‌تر که دمای گاز خروجی بالاتری دارند و سوپاپ‌های جامد قادر به کنترل آن نیستند، ارائه می‌کنند.

این دمای بالاتر اگزوز نتیجه چندین شرایط است، از جمله:

دمای بالای اگزوز  باعث میشود :

تمایل به فرآیند احتراق بدون سوخت که انتشار گازهای گلخانه ای را کاهش می دهد

طراحی موتور با نسبت تراکم بالاتر و فشار احتراق بالاتر که کارایی بیشتری را ارائه می دهد

طرح های منیفولد یکپارچه که از توربوشارژرها برای عملکرد بیشتر موتور از موتورهای کوچکتر پشتیبانی می کند

چندین نوع دیگر از طرح های سوپاپ موتور وجود دارد.

به اصطلاح شیرهای آستین دار از یک لوله یا آستین تشکیل شده است که بین دیواره سیلندر و پیستون قرار می گیرد و مانند سایر سوپاپ های موتور از میل بادامک خارج می شود یا می چرخد.

حرکت سوپاپ آستین باعث می شود درگاه هایی که در آستین بریده شده اند با درگاه های مربوطه در دیواره سیلندر در نقاط مختلف چرخه موتور هماهنگ شوند، بنابراین به عنوان یک سوپاپ ورودی و خروجی موتور ساده بدون پیچیدگی بازوها و بالابرها عمل می کنند.

مشخصات سوپاپ موتور

سوپاپ های موتور معمولی با پارامترهای ذکر شده در زیر مشخص می شوند.

توجه داشته باشید که این داده ها برای اهداف اطلاعاتی در نظر گرفته شده است و توجه داشته باشید که تغییرات در پارامترهای مورد استفاده برای تعیین سوپاپ های موتور ممکن است از سازنده ای به سازنده دیگر وجود داشته باشد.

با درک مشخصات، خریداران برای شرکت در بحث در مورد نیازهای خاص خود با تامین کنندگان سوپاپ موتور مجهزتر می شوند.

خلاصه

در این مقاله خلاصه‌ای از سوپاپ‌های موتور، شامل چیستی، نام‌گذاری کلید، نحوه کار، عملکرد سوپاپ، مواد، انواع و مشخصات ارائه شده است.

 

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.