سوپاپ ماشین و نقش آن در عملکرد موتور چیست؟

موتور خودرو، قلب تپنده و منبع نیروی محرک آن‌ است که از بهم پیوستن قطعات متعددی تشکیل شده و با همکاری آن‌ها موفق به تولید نیروی لازم برای به حرکت در آوردن چرخ‌ها می‌شود. هر یک از قطعات موتور، اهمیت خاص خود را دارند. چرا که عملکرد ناصحیح هریک می‌تواند منجر به کاهش بازده موتور شود و یا آن‌ها را با مشکلی جدی مواجه کند. گاهی نقص یک قطعه از موتور ممکن است ایجاد آسیب و استهلاک در برخی قطعات دیگر کند و گاهی حتی موتور به دلیل ایجاد مشکل در یک قطعه به طور کامل از کار می‌افتاد و حتی روشن نیز نمی‌شود. سوپاپ یکی از این قطعات موتور است که احتمالا نامش را زیاد شنیده‌اید اما درباره‌ وظایف و چند و چون کارش چندان گفته نشده است.بنابراین شناخت و علم کافی نسبت به وظیفه‌ هریک از این قطعات در موتور لازمه‌ استفاده‌ بهینه از خودرو است.

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.
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 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.

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.