فاعل، موضوع:
- عمومی
- مواد
- دریچه های پر از سدیم
- راهنماهای سوپاپ
- انواع مختلف کنترل سوپاپ
- مکانیزم شیر با کنترل غیر مستقیم شیر
- مکانیزم شیر با کنترل مستقیم شیر
- فاصله سوپاپ را تنظیم کنید
- تکنولوژی چند سوپاپ
- زمان بندی متغیر سوپاپ و بالابر سوپاپ
جلبک:
در هر موتور احتراقی سوپاپ هایی وجود دارد. همیشه حداقل یک شیر ورودی و یک دریچه خروجی وجود دارد. این دریچه ها توسط یک یا چند میل بادامک از طریق توزیع هدایت می شوند و اطمینان حاصل می کنند که هوای تازه می تواند به فضای احتراق جریان یابد، سپس هوا در حین فشرده سازی به دام می افتد و سپس می تواند فضای احتراق را ترک کند. جریان گازهای ورودی و خروجی باید با حداقل مقاومت ممکن اتفاق بیفتد.
مواد به بهترین شکل ممکن برای این منظور شکل می گیرند.
سوپاپ ها در سر سیلندر نصب می شوند. سوپاپ ورودی اغلب بزرگتر از دریچه اگزوز است، زیرا تا آنجا که ممکن است مخلوط باید وارد سیلندر شود. سوپاپ اگزوز باید کوچکتر باشد، زیرا گازهای خروجی سوخته پس از کورس اگزوز سیلندر را ترک می کنند، زمانی که پیستون گازها را از سیلندر بیرون می راند.
به عنوان مثال، فرآیند چهار زمانه یک موتور بنزینی را در نظر می گیریم. در طول کورس مکش موتور، سوپاپ ورودی باز می شود و در مورد موتور بنزینی با تزریق غیرمستقیم، مخلوط هوا و سوخت به داخل مکیده می شود و در موتور بنزینی تزریق مستقیم، فقط هوای تازه مکش می شود. . هوا مکش می شود زیرا پیستون به سمت پایین حرکت می کند. هوایی که وارد می شود فضای موجود را اشغال می کند. هنگامی که پیستون دوباره به سمت بالا حرکت می کند، دریچه ورودی بسته می شود. مخلوط سوخت و هوا اکنون جایی برای رفتن ندارد و فشرده شده است. به این حالت ضربه فشرده سازی می گویند. به همین دلیل مهم است که دریچه ها به درستی بسته شوند. هنگامی که شمع جرقه تولید می کند، مخلوط مشتعل می شود. بنابراین پیستون با نیروی قابل توجهی به پایین رانده می شود. به این حالت ضربه پاور می گویند.
در طول کورس اگزوز، دریچه اگزوز باز می شود و پیستون به سمت بالا حرکت می کند. اکنون گازهای سوخته از سیلندر خارج شده و به سمت اگزوز می روند. هنگامی که پیستون در بالا قرار دارد، دریچه اگزوز بسته می شود و دریچه ورودی باز می شود. پیستون دوباره به سمت پایین حرکت می کند و کورس ورودی به دنبال دارد. در واقع شیر ورودی کمی زودتر باز می شود به طوری که شیر ورودی و خروجی برای مدت کوتاهی همزمان باز می شوند. این "همپوشانی دریچه" نامیده می شود. سرعت گازهای سوخته ای که سیلندر را از طریق سوپاپ اگزوز خارج می کنند، فشار منفی ایجاد می کند که باعث جذب بیشتر هوای ورودی می شود. به این ترتیب، هوای بیشتری نسبت به زمانی که فقط دریچه ورودی باز شود و پیستون به سمت پایین حرکت کند، می تواند به داخل سیلندر جریان یابد. بنابراین سطح پر شدن بهبود می یابد.
برای توضیح بیشتر در مورد فرآیند چهار زمانه، به صفحه مراجعه کنید.کارکرد موتور بنزینی".
مواد:
سوپاپ ها به شدت بارگذاری می شوند. مخصوصاً دریچه های اگزوز، چون به شدت داغ می شوند و نمی توان آن ها را به خوبی خنک کرد. سوپاپ های ورودی تا حدودی توسط هوای مکیده سردی که وارد سیلندر می شود خنک می شوند. گازهای خروجی سوخته در دمای 900 درجه سانتیگراد از کنار دریچه های اگزوز عبور می کنند. به همین دلیل است که دریچه های اگزوز نیز از مواد متفاوتی نسبت به دریچه های ورودی ساخته می شوند. شیرهای ورودی اغلب از فولاد کرومونیکل ساخته می شوند. دریچه های خروجی اغلب از فولاد کروم سیلیکونی ساخته می شوند. برای محدود کردن سایش ناشی از شرایط دمایی بالا، لبه‌های بیرونی دیسک شیر (سطح آب‌بندی) و ساقه‌های سوپاپ با لایه‌ای از آلیاژ کاربید (استلیت) زره پوش می‌شوند. شیرها بیشتر گرما را از طریق دیسک شیر و میل سوپاپ پخش می کنند. شیرهای پر از سدیم اتلاف حرارت بهتری دارند.
دریچه های پر از سدیم:
دریچه های اگزوز در داخل توخالی هستند. فضای توخالی تقریباً 60٪ با سدیم پر شده است. سدیم فلزی است که در دمای بالا (تقریباً 100 درجه سانتیگراد) به مایع تبدیل می شود. هنگامی که موتور در حال کار است، سوپاپ اغلب بالا و پایین می رود. سدیم موجود در دریچه به طور مداوم به جلو و عقب پرتاب می شود و در نتیجه گرما را منتقل می کند. سدیم گرما را از دیسک سوپاپ جذب می کند و آن را به ساقه سوپاپ رها می کند. با دریچه های پر سدیم می توانید به افت دما بین 80 تا 100 درجه در مقایسه با شیرهای غیر سدیمی دست پیدا کنید.
دریچه های ورودی به این نیاز ندارند، زیرا قبلاً توسط هوای ورودی خنک می شوند.
در شکل، سطح خاکستری نمایانگر ماده و قسمت قرمز نشان دهنده حفره پر از سدیم است.
راهنمای سوپاپ:
سوپاپ ها در سرسیلندر بالا و پایین می روند. باید مهر و موم خوبی بین سوپاپ و سرسیلندر وجود داشته باشد، به طوری که هیچ روغنی از سرسیلندر، در امتداد ساقه سوپاپ به ورودی یا خروجی خروجی جریان نداشته باشد. همیشه یک لایه روغن کوچک بین شیر و راهنمای سوپاپ برای روانکاری وجود دارد. راهنمای شیر در شکل به رنگ نارنجی نشان داده شده است.
اگر دود آبی از اگزوز خارج شود، می تواند ناشی از معیوب بودن راهنماهای سوپاپ باشد. ممکن است راهنماهای سوپاپ عریض تر شده باشند (تصویر زیر را ببینید) به طوری که سوپاپ حتی در سرسیلندر بازی کند. در این شرایط، روغن می تواند از سوپاپ به ورودی یا خروجی خروجی نشت کند. در بالای راهنمای سوپاپ، فشار هوای بیرون وجود دارد، یا حتی گاهی اوقات فشار بیش از حد به دلیل فشار بیشتر میل لنگ وجود دارد. در پایین راهنمای سوپاپ، گازها به سمت منیفولد اگزوز جریان می‌یابند که یک اثر خلاء ایجاد می‌کند. این نشتی را افزایش می دهد زیرا روغن در امتداد ساقه سوپاپ مکیده می شود. وقتی روغن وارد منیفولد اگزوز می شود، نمی سوزد. روغن گرم می شود و باعث می شود تا حدی تبخیر شود. این ممکن است منجر به خروج دود آبی از اگزوز شود.
راهنماهای سوپاپ اغلب می توانند به طور جداگانه تعویض شوند. برای انجام این کار، سر سیلندر باید جدا شود و سوپاپ از سرسیلندر خارج شود. سپس راهنماهای سوپاپ را می توان تعویض کرد. راهنماهای سوپاپ را نمی توان به طور جداگانه در تمام سرسیلندرها تعویض کرد. شرکت های بازسازی اغلب راه حلی برای این موضوع دارند. در مورد گزینه های جایگزینی راهنماهای سوپاپ در یک شرکت تعمیرات اساسی معتبر بپرسید.
انواع مختلف کنترل سوپاپ:
سوپاپ ها را می توان به روش های مختلف کار کرد. تصویر زیر پنج نسخه مختلف را نشان می دهد. این نسخه های مختلف و روش های تنظیم بیشتر در این صفحه مورد بحث قرار می گیرند.
- A: کنترل غیر مستقیم شیر با بازوهای راکر.
- ب: کنترل مستقیم شیر با راکرهای درگ غلتکی.
- ج: کنترل مستقیم شیر با تنظیم کننده های شیر هیدرولیک.
- د: کنترل مستقیم سوپاپ با بازوهای راکر و چندین سوپاپ در هر سیلندر.
- E: کنترل مستقیم سوپاپ با بالابرهای سوپاپ هیدرولیک و چندین سوپاپ در هر سیلندر.
برای موتورهای بدون شیر سوپاپ هیدرولیک (A، B و D)، لازم است به طور دوره ای فاصله سوپاپ بررسی شود. اطلاعات بیشتر در مورد این موضوع در فصل "تنظیم فاصله سوپاپ" در این صفحه. در موتورهای دارای بالابر سوپاپ هیدرولیک، تنظیم فاصله سوپاپ نه ضروری است و نه ممکن. قوچ های هیدرولیک با روغن پر شده اند که بازی اضافی را از بین می برد.
مکانیزم شیر با کنترل غیر مستقیم شیر:
در گذشته موتورها به یک زیرین مجهز بودند میل بادامک. امروزه موتورهای خودروهای سواری فقط به میل بادامک بالای سر مجهز هستند. ساختار با میل بادامک زیرین در حال از بین رفتن است. عیب این ساختار این است که این موتورها نمی توانند سرعت های بالا را تحمل کنند زیرا جرم زیادی بین میل بادامک و سوپاپ وجود دارد. در سرعت های بالا، بازی بیش از حد اتفاق می افتد و دریچه دیگر در زمان های صحیح باز و بسته نمی شود.
میل لنگ با استفاده از یک زنجیر تایم یا تسمه کوچک به میل بادامک زیرین (تصویر زیر را ببینید). میل بادامک شیر و میله فشار سوپاپ را مستقیماً به سمت بالا فشار می دهد. سمت راست بازوی راکر به سمت بالا هل داده شده است. بازوی راکر دور محور بازوی چرخاننده "غلت می خورد" و سمت چپ را به سمت پایین فشار می دهد. این باعث می شود که سوپاپ در برابر نیروی فنر سوپاپ به سمت پایین حرکت کند. هنگامی که میل بادامک بیشتر می‌چرخد، فنر سوپاپ، سوپاپ را فشار می‌دهد و بازوی راکر به موقعیت اولیه خود باز می‌گردد.
مکانیزم شیر با کنترل مستقیم شیر:
میل بادامک سقفی امروزه فقط در خودروهای سواری استفاده می شود. سپس میل بادامک در سرسیلندر قرار می گیرد. مزیت موتورهای با میل بادامک بالای سر این است که می توانند سرعت های بالاتری نسبت به میل بادامک زیرین داشته باشند.
در تصویر سمت چپ بالا می بینید که سوپاپ بسته است زیرا فنر سوپاپ در حال فشار دادن به سوپاپ بسته است و میل بادامک در جهت عقربه های ساعت می چرخد. در تصویر سمت راست، میل بادامک پیچ خورده است که باعث می شود بادامک دریچه را به سمت پایین فشار دهد. اکنون فنر فشرده شده و دریچه را به سمت پایین فشار می دهد. وقتی میل بادامک بیشتر بچرخد، فنر سوپاپ دوباره سوپاپ را به سمت بالا فشار می دهد. فنر سوپاپ تقریباً 20 کیلوگرم فشار متقابل وارد می کند.
تصویر یک نمایش شماتیک از یک شیر با فنر سوپاپ را نشان می دهد. در اینجا به وضوح می توانید ببینید که سوپاپ در کدام قسمت روی سطح بسته شدن سوپاپ سیت سوپاپ قرار دارد. در بالا صندلی فنری (قسمتی که بادامک میل بادامک شیر را به سمت پایین فشار می دهد) با کلید سوپاپ و فنر سوپاپ زیر آن قرار دارد. کلید سوپاپ به عنوان یک پایه برای شیر عمل می کند. برای جدا کردن سوپاپ از سرسیلندر، کلیدهای سوپاپ باید جدا شوند. هنگام جدا کردن، صندلی فنر باید در برابر نیروی فنر سوپاپ به پایین فشار داده شود (ابزارهای ویژه ای برای این کار موجود است). سپس دریچه برای حرکت آزاد خواهد بود. با برداشتن دو کلید سوپاپ با آهنربا بین نشیمنگاه فنر و میل سوپاپ، می توان سوپاپ را از زیر سر سیلندر جدا کرد.
در حین نصب، باید مراقب باشید که شیر صحیح مجدداً در محل صحیح نصب شود. اینها ممکن است تعویض نشوند. هنگامی که یک شیر جدید نصب می شود، باید با خمیر سنباده مخصوص سمباده شود. پس از سنباده زدن، دریچه به خوبی آب بندی می شود. سپس می توان شیر جدید را از طریق راهنمای میل سوپاپ بلغزید و کلیدهای سوپاپ را در جای خود قرار داد. سپس فنر سوپاپ را می توان دوباره شل کرد.
تنظیم فاصله سوپاپ:
همیشه باید مقدار معینی بازی بین میل بادامک و بازوی راکر یا بالای سوپاپ وجود داشته باشد. این فاصله به مواد فرصت گسترش می دهد. بازی نباید خیلی عالی باشد. سپس دریچه کمتر و برای مدت کوتاهی باز می شود. اگر فاصله بیش از حد زیاد باشد، بیشتر طول می کشد تا میل بادامک دریچه را باز کند و سوپاپ زودتر بسته می شود. نمایشنامه نیز نباید خیلی کوچک باشد. سپس شیر زودتر باز و دیرتر بسته می شود. سپس دریچه هر بار برای مدت طولانی باز می شود. بنابراین زمان بسته شدن شیر کوتاهتر است. این احتمال وجود دارد که سوپاپ نتواند گرمای خود را به محل قرارگیری سوپاپ سرسیلندر دفع کند و در نتیجه بیش از حد گرم شود. سپس دریچه می تواند بسوزد.
امروزه تقریباً تمام خودروهای سواری به بالابرهای سوپاپ هیدرولیک مجهز هستند. با این حال، هنوز سازندگانی هستند که موتورهایی را توسعه می دهند که نیاز به تنظیم فاصله سوپاپ دارند. در خودروهای دهه 90، استفاده از شیرهای هیدرولیک سوپاپ به هیچ وجه بدیهی نبود. بنابراین هنوز وسایل نقلیه زیادی وجود دارد که در اطراف آنها باید فاصله سوپاپ را به طور دوره ای بررسی کرد و در صورت لزوم تنظیم کرد. داده های کارخانه اغلب مسافت پیموده شده را که باید در آن انجام شود (اغلب هر سرویس تعمیر و نگهداری عمده) را فهرست می کند. دو ساختار مختلف برای تنظیم فاصله سوپاپ وجود دارد. با استفاده از شیم ها و با تنظیم پیچ و مهره های غیر عادی. این هر دو در زیر توضیح داده شده است.
هنگامی که شیرها در حال تنظیم هستند، نباید فقط در هر نقطه شروع کنید. هنگام تنظیم سوپاپ ها روی "غلت زدن" باید به دقت توجه شود. غلت زدن به این معنی است که میل بادامک به تازگی دریچه های اگزوز را بسته است و در شرف باز شدن دریچه های ورودی است. هنگامی که سیلندر 1 در حال غلت زدن است، به این معنی است که در ابتدای حرکت ورودی است. سپس پیستون سیلندر 1 در بالا قرار دارد. استوانه 1 و 4 از نظر ارتفاع همیشه در یک ارتفاع هستند (همانطور که 2 و 3 در یک ارتفاع هستند، تصویر زیر را ببینید). چون ترتیب شلیک 1-3-4-2 است (نمودار کار را به خاطر بسپارید)، به این معنی است که سیلندر 4 در ابتدای کورس برق است. بعد از سیلندر 4 نوبت به سیلندر 2 و سپس سیلندر 3 می رسد.
تصویر زیر پیستون سیلندر 1 را در BPD نشان می دهد. تیغه ها رو به پایین هستند. دریچه های ورودی به تازگی بسته شده اند و دریچه های اگزوز در شرف باز شدن هستند. در آن لحظه می توان سوپاپ های سیلندر 4 را تنظیم کرد. دوربین های آنجا به سمت بالا هستند.
فاصله سوپاپ با یک به اصطلاح اندازه گیری می شود.سنج حسگر". گیج حسگر شامل اندازه های مختلف نوارهای فلزی است که هر کدام 0,05 میلی متر ضخامت بیشتری نسبت به دیگری دارند. با کشیدن تعدادی نوار بین میل بادامک و سوپاپ، می توانید میزان بازی را بررسی کنید. نوار مورد نظر نباید به راحتی عبور داده شود. پس فاصله سوپاپ بیشتر از مقدار نوار است. اگر نوار مناسب نیست یا خیلی سنگین است و گیر می کند، نوار خیلی ضخیم است. هنگامی که نوار بین آنها حرکت می کند ممکن است مقاومت احساس شود.
تنظیم فاصله سوپاپ با استفاده از شیم:
ضخامت شیم که "شیم" نیز نامیده می شود، فاصله سوپاپ را در این مورد تعیین می کند. در تصویر زیر شیم با رنگ قرمز مشخص شده است. با تعویض شیم با شیم ضخیم تر، فاصله سوپاپ کاهش می یابد. سپس فضای کمتری بین میل بادامک و شیم وجود دارد. در زیر تصویر نحوه تنظیم فاصله سوپاپ توضیح داده شده است. برای تنظیم سوپاپ ها باید مانند شکل زیر بادامک شیر مورد نظر به سمت بالا باشد. هنگامی که بادامک پیچ خورده است، اندازه گیری های نادرست انجام می شود. هنگام تنظیم سوپاپ های یک موتور چهار سیلندر، اقدامات زیر باید انجام شود:
- سیلندر ضامن 1 = شیرهای سیلندر 4 را تنظیم کنید.
- سیلندر ضامن 2 = شیرهای سیلندر 3 را تنظیم کنید.
- سیلندر ضامن 3 = شیرهای سیلندر 2 را تنظیم کنید.
- سیلندر ضامن 4 = شیرهای سیلندر 1 را تنظیم کنید.
به عنوان مثال، مقدار کارخانه فاصله شیر بالا ممکن است 0,35 میلی متر باشد. بنابراین زمانی که بادامک به سمت بالا باشد باید بین شیم و میل بادامک فاصله 0,35 میلی متری وجود داشته باشد. فضای بین دو قسمت را می توان با سنج حسگر اندازه گیری کرد. اگر نوار 0,35 میلی متری خیلی راحت و بدون هیچ گونه مقاومتی عبور کند، به این معنی است که فاصله بین سوپاپ و میل بادامک بیشتر از 0,35 میلی متر است. در این صورت فاصله سوپاپ خیلی زیاد است. اگر یک نوار سنج 0,45 میلی متری تقریباً در این بین قرار نمی گیرد زیرا باید نیروی زیادی برای فشار دادن آن اعمال شود، این نوار خیلی ضخیم است. سپس بازی واقعی بین 0,35 و 0,45 میلی متر است. برای ایمن بودن، می توان یک نوار 0,40 میلی متری را در بین آن قرار داد. اگر شروع می شود، اما می توان آن را به جلو و عقب برد (مقاومت ممکن است احساس شود)، پس می توانید مطمئن باشید. فاصله شیر 0,40 میلی متر به جای 0,35 میلی متر تجویز شده است.
از آنجایی که فاصله سوپاپ بسیار زیاد است، باید شیم ضخیم‌تری نصب شود. اندازه ها اغلب روی شیم ها ذکر می شود. در این صورت، مقدار شیم خیلی نازک را بخوانید. یعنی مثلا 2,75 میلی متر.
فاصله سوپاپ خیلی زیاد است. شیم باید 0,05 میلی‌متر ضخیم‌تر از شیم نصب شده، یعنی 2,75 میلی‌متر باشد. هنگامی که یک شیم (2,75 + 0,05) = 2,80mm نصب شده است، فاصله سوپاپ درست است. در این صورت، شیم 2,80 میلی متری را نصب کنید، میل لنگ را دو دور بچرخانید تا دریچه های صحیح دوباره تکان بخورند و دوباره فاصله سوپاپ را بررسی کنید.
اغلب ابزارهای جداسازی قطعات مخصوصی وجود دارد که به راحتی می توان شیم ها را جایگزین کرد. نمونه ای از آن در تصویر قابل مشاهده است.
تنظیم فاصله سوپاپ با استفاده از برون مرکزی قابل تنظیم:
سیستمی که اغلب مورد استفاده قرار می گیرد، سیستم غیرعادی قابل تنظیم است. پیچ تنظیم را فقط زمانی می توان چرخاند که مهره قفل یک ربع دور باز شود. هنگامی که پیچ تنظیم چرخانده می شود، فضای بین میل سوپاپ و بازوی راکر بلافاصله افزایش یا کاهش می یابد. با سفت کردن مهره قفل، پیچ تنظیم دوباره قفل می شود.
در اینجا نیز، البته ابتدا باید سوپاپ های سیلندر صحیح تنظیم شوند! با احساس کردن بین میل سوپاپ و بازوی تکان دهنده با گیج حسگر با ضخامت صحیح (یعنی همان مقدار با مقدار کارخانه)، می توان تشخیص داد که فاصله سوپاپ خیلی بزرگ، خیلی کوچک یا درست است. با چرخاندن پیچ تنظیم و جابجایی مداوم گیج حسگر بین آن، می توان موقعیت صحیح پیچ تنظیم را در جایی که فاصله سوپاپ درست است پیدا کرد. سپس مهره قفل را ببندید و سپس بررسی کنید که فضای خالی همچنان یکسان باشد. احتمال زیادی وجود دارد که پیچ تنظیم در هنگام سفت کردن مهره قفل کمی بچرخد، مگر اینکه از ابزار خاصی که توسط سازنده مشخص شده استفاده شود.
تکنولوژی چند سوپاپ:
هر موتور چهار زمانه حداقل 1 سوپاپ ورودی و 1 سوپاپ خروجی دارد. موتورهای قدرتمندتر و اقتصادی تر اغلب دارای 2 سوپاپ ورودی و 2 سوپاپ خروجی هستند. برخی از انواع دارای 2 سوپاپ ورودی و 1 سوپاپ خروجی یا 3 سوپاپ ورودی و 1 سوپاپ خروجی هستند.
استفاده از چندین شیر دو مزیت اصلی دارد که عبارتند از:
- دریچه ها تا حدودی قطر کمتری خواهند داشت که منجر به جرم کمتر (وزن کمتر) در هر شیر می شود. بزرگترین مزیت این است که سوپاپ ها در دور موتور بالا شناور نمی شوند. سوپاپ‌های شناور به این معناست که وقتی موتور با سرعت بالا کار می‌کند (مثلاً 5000 دور در دقیقه)، سوپاپ‌ها آنقدر سریع باز و بسته می‌شوند که فنرهای سوپاپ دیگر فرصتی برای فشار دادن سوپاپ بسته ندارند. بنابراین سوپاپ به طور کامل روی نشیمنگاه سوپاپ بسته نمی شود. این می تواند منجر به برخورد پیستون به سوپاپ یا گرم شدن بیش از حد سوپاپ شود زیرا دیگر نمی تواند گرما را به صندلی سوپاپ منتقل کند. سوپاپ های متعدد باعث سبک شدن سوپاپ ها می شود و به فنرهای شیر زمان کافی برای بستن شیر می دهد.
- جرم کمتر در هر شیر باعث می شود که شیرها سریعتر بسته شوند. این امکان اعمال زمان بندی متغیر سوپاپ را فراهم می کند که به موجب آن موقعیت میل بادامک در سرعت یا بار خاصی موتور تغییر می کند.
زمان بندی متغیر سوپاپ و بالابر سوپاپ:
موتورهای مدرن اغلب از زمان بندی متغیر سوپاپ استفاده می کنند. برخی از تولیدکنندگان موتور نیز از بالابر متغیر سوپاپ (از جمله BMW) استفاده می کنند. این فصل ها به طور جداگانه در صفحات توضیح داده شده است:
