سوپاپ موتور هدف ، دستگاه ، طرح

برای اینکه موتور احتراق داخلی چهار زمانه هر اتومبیل کار کند ، دستگاه آن شامل قطعات و مکانیزم های مختلفی است که با یکدیگر هماهنگ شده اند. از جمله چنین مکانیزمی زمان بندی است. عملکرد آن اطمینان از فعال شدن به موقع زمان سوپاپ است. آنچه در آن است با جزئیات شرح داده شده است اینجا.

به طور خلاصه ، مکانیزم توزیع گاز در زمان مناسب دریچه ورودی / خروجی را باز می کند تا از زمان فرآیند در هنگام اجرای یک ضربه خاص در سیلندر اطمینان حاصل کند. در بعضی موارد ، لازم است که هر دو سوراخ بسته شود ، در دیگری ، یکی یا حتی هر دو باز باشد.

بیایید نگاهی دقیق به یک جزئیات بیندازیم که به شما امکان می دهد این روند را تثبیت کنید. این یک شیر است. چه ویژگی خاصی در طراحی آن وجود دارد و چگونه کار می کند؟

سوپاپ موتور چیست

سوپاپ یک قطعه فلزی است که در سر سیلندر نصب شده است. این بخشی از مکانیسم توزیع گاز است و توسط یک میل بادامک هدایت می شود.

بسته به تغییر خودرو ، موتور دارای زمان بندی پایین یا بالاتری خواهد بود. اولین گزینه هنوز در برخی از تغییرات قدیمی واحدهای برق یافت می شود. مدت هاست که اکثر تولیدکنندگان به مکانیسم های توزیع گاز نوع دوم روی آورده اند.

دلیل این امر آسان بودن تنظیم و تعمیر چنین موتوری است. برای تنظیم سوپاپ ها کافی است درپوش سوپاپ را بردارید و نیازی به برچیدن کل واحد نیست.

هدف و ویژگی های دستگاه

شیر یک عنصر فنر دار است. در حالت استراحت ، سوراخ را محکم می بندد. هنگام چرخش میل بادامک ، بادامک واقع بر روی آن سوپاپ را به پایین هل داده و آن را پایین می آورد. این سوراخ را باز می کند. آرایش میل بادامک به طور کامل در شرح داده شده است یک بررسی دیگر.

هر قسمت عملکرد خاص خود را ایفا می کند که اجرای آن برای یک عنصر مشابه واقع در نزدیکی غیرممکن است. در هر سیلندر حداقل دو سوپاپ وجود دارد. در مدل های گران تر ، چهار مدل وجود دارد. در بیشتر موارد ، این عناصر به صورت جفت هستند و گروه های مختلفی از سوراخ ها را باز می کنند: برخی ورودی هستند و برخی دیگر خروجی هستند.

سوپاپ های ورودی وظیفه ورود قسمت جدیدی از مخلوط سوخت هوا به سیلندر را دارند و در موتورهای دارای تزریق مستقیم (توصیف یک نوع سیستم تزریق سوخت) اینجا) - حجم هوای تازه. این روند در لحظه ای اتفاق می افتد که پیستون حرکت ورودی را به اتمام برساند (از مرکز مرده بالا ، پس از خارج کردن اگزوز ، به سمت پایین حرکت می کند).

دریچه های اگزوز دارای همان اصل باز شدن هستند ، فقط آنها عملکرد متفاوتی دارند. آنها یک سوراخ برای حذف محصولات احتراق به منیفولد اگزوز باز می کنند.

طراحی شیر موتور

قطعات مورد بحث در گروه سوپاپ مکانیزم توزیع گاز گنجانده شده است. همراه با سایر جزئیات ، آنها تغییر به موقع در زمان سوپاپ را ایجاد می کنند.

ویژگی های طراحی شیرآلات و قطعات مربوط را در نظر بگیرید ، که عملکرد موثر آنها به آنها بستگی دارد.

شیرآلات

سوپاپ ها به صورت میله ای است که در یک طرف آن یک سر یا عنصر گلدان قرار دارد و از طرف دیگر یک پاشنه یا انتها وجود دارد. قسمت مسطح برای آب بندی محکم دهانه های سر سیلندر طراحی شده است. یک انتقال آرام بین سنج و میله انجام می شود ، نه یک مرحله. این اجازه می دهد تا شیر ساده شود تا در برابر حرکت سیال مقاومت ایجاد نکند.

در همان موتور ، شیرهای ورودی و خروجی کمی متفاوت خواهد بود. بنابراین ، انواع اول قطعات دارای صفحه گسترده تری نسبت به نوع دوم هستند. دلیل این امر دما و فشار زیاد هنگام خارج شدن محصولات احتراق از طریق خروجی گاز است.

برای ارزانتر شدن قطعات ، شیرآلات در دو قسمت قرار دارند. در ترکیب تفاوت دارند. این دو قسمت با جوشکاری به هم متصل می شوند. شکاف کار دیسک سوپاپ اگزوز نیز یک عنصر جداگانه است. این ماده از نوع دیگری از فلز رسوب می کند که دارای خواص مقاوم در برابر حرارت و همچنین مقاومت در برابر تنش مکانیکی است. علاوه بر این خصوصیات ، قسمت انتهایی شیرهای خروجی کمتر در برابر زنگ زدگی حساس است. درست است که این قسمت در بسیاری از شیرآلات از ماده ای مشابه فلز ساخته شده از صفحه ساخته شده است.

سر عناصر ورودی معمولاً صاف هستند. این طرح از سختی و سهولت اجرای لازم برخوردار است. در موتورهای ارتقا یافته می توان شیرهای دیسک مقعر را نصب کرد. این طرح نسبت به نمونه استاندارد کمی سبک تر است و در نتیجه باعث کاهش نیروی اینرسی می شود.

در مورد نمونه های اگزوز ، شکل سر آنها صاف یا محدب خواهد بود. گزینه دوم از کارآیی بیشتری برخوردار است ، زیرا باعث حذف بهتر گازها از محفظه احتراق به دلیل طراحی ساده آن می شود. به علاوه صفحه محدب در مقایسه با صفحه مسطح دوام بیشتری دارد. از طرف دیگر ، چنین عنصری سنگین تر است که به دلیل آن ، اینرسی آن رنج می برد. این نوع قطعات به فنرهای سخت تری احتیاج دارند.

همچنین طرح ساقه این نوع شیرها کمی با قسمتهای ورودی متفاوت است. برای ایجاد اتلاف بهتر گرما از عنصر ، میله ضخیم تر است. این باعث افزایش مقاومت در برابر گرم شدن شدید قطعه می شود. با این حال ، این محلول یک ضرر دارد - مقاومت بیشتری در برابر گازهای حذف شده ایجاد می کند. با وجود این ، تولید کنندگان هنوز از این طرح استفاده می کنند ، زیرا گاز خروجی تحت فشار شدید ساطع می شود.

امروزه توسعه ابتکاری شیرآلات خنک کننده اجباری وجود دارد. این اصلاح دارای یک هسته توخالی است. سدیم مایع به داخل حفره آن پمپ می شود. این ماده هنگام حرارت دادن شدید (در نزدیکی سر قرار دارد) تبخیر می شود. در نتیجه این فرآیند ، گاز گرمای دیواره های فلزی را جذب می کند. با بالا آمدن ، گاز خنک شده و متراکم می شود. مایع به سمت پایین جریان می یابد ، جایی که فرآیند تکرار می شود.

برای اینکه سوپاپ ها از فشردگی رابط اطمینان حاصل کنند ، یک شکاف در صندلی و روی دیسک انتخاب می شود. برای از بین بردن مرحله نیز با یک مورب انجام می شود. هنگام نصب سوپاپ ها روی موتور ، آنها را به سر مالش می دهند.

تنگی اتصال صندلی به سر تحت تأثیر خوردگی فلنج قرار می گیرد و قسمتهای خروجی اغلب از رسوبات کربن رنج می برند. برای افزایش عمر سوپاپ ، بعضی از موتورها به مکانیزم اضافی مجهز هستند که با بسته شدن خروجی ، سوپاپ را کمی می چرخاند. این رسوبات کربن حاصل را از بین می برد.

گاهی اوقات اتفاق می افتد که دریچه شیر خراب شود. این باعث می شود قطعه به داخل سیلندر بیفتد و به موتور آسیب برساند. برای شکست ، کافی است که میل لنگ چند چرخش اینرسی انجام دهد. برای جلوگیری از این وضعیت ، تولید کنندگان شیرآلات خودکار می توانند قطعه را به یک حلقه نگهدارنده مجهز کنند.

کمی در مورد ویژگی های پاشنه شیر. این قسمت تحت تأثیر فشار بادامک میل بادامک قرار می گیرد. برای باز شدن شیر ، بادامک باید آن را با فشار کافی به پایین فشار دهد تا فنر فشرده شود. این واحد باید روغن کاری کافی داشته باشد و برای اینکه زود فرسوده نشود ، سخت می شود. برخی از طراحان موتور برای جلوگیری از فرسایش میله از کلاه های مخصوص استفاده می کنند که از موادی ساخته شده که در برابر چنین بارهایی مقاوم هستند.

برای جلوگیری از گیر افتادن دریچه در آستین در حین گرم شدن ، قسمت ساقه نزدیک سنجاق کمی نازک تر از قسمت نزدیک پاشنه است. برای تعمیر فنر سوپاپ ، دو شیار در انتهای شیرها ایجاد می شود (در بعضی موارد ، یک شیار) که ترقه های نگهدارنده در آن قرار می گیرند (یک صفحه ثابت که فنر در آن قرار می گیرد).

فنرهای سوپاپ

فنر بر کارایی شیر تأثیر می گذارد. لازم است تا سر و صندلی اتصال محکم ایجاد کند و محیط کار از طریق فیستول تشکیل شده نفوذ نکند. اگر این قسمت بسیار سفت باشد ، بادامک میل بادامک یا پاشنه میل سوپاپ به سرعت فرسوده می شود. از طرف دیگر ، یک فنر ضعیف قادر به تطابق تنگ بین دو عنصر نخواهد بود.

از آنجا که این عنصر در شرایط بارهای سریع تغییر می کند ، می تواند شکسته شود. تولید کنندگان پیشرانه برای جلوگیری از خرابی سریع از انواع مختلف فنر استفاده می کنند. در برخی از زمان بندی ها ، انواع دوتایی نصب می شوند. این اصلاح باعث کاهش بار یک عنصر منفرد شده و در نتیجه باعث افزایش عمر کاری آن می شود.

در این طرح ، فنرها جهت دیگری از پیچ ها خواهند داشت. این باعث می شود که ذرات قسمت شکسته بین چرخش قسمت دیگر قرار نگیرند. از فولاد فنر برای ساخت این عناصر استفاده می شود. پس از شکل گیری محصول ، معتدل می شود.

در لبه ها ، هر فنر زمین زده می شود به طوری که کل قسمت تحمل با سر شیر و صفحه بالایی متصل به سر سیلندر در تماس است. برای جلوگیری از اکسید شدن قطعه ، آن را با یک لایه کادمیوم پوشانده و گالوانیزه می کنند.

علاوه بر دریچه های تایمینگ کلاسیک ، می توان از یک دریچه پنوماتیک در وسایل نقلیه ورزشی نیز استفاده کرد. در واقع ، این همان عنصر است ، فقط با مکانیزم پنوماتیک خاصی حرکت می کند. با تشکر از این ، چنین صحت عملکرد به دست می آید که موتور قادر به ایجاد چرخش های باورنکردنی است - تا 20 هزار.

چنین تحولی در دهه 1980 ظاهر شد. این کمک می کند تا سوراخ ها ، که هیچ فنری نمی تواند ایجاد کند ، باز و بسته شود. این محرک با گاز فشرده شده در مخزن بالای شیر تأمین می شود. هنگامی که بادامک به شیر برخورد می کند ، نیروی ضربه تقریباً 10 بار است. سوپاپ باز می شود و وقتی میل بادامک ضربه را بر روی پاشنه آن ضعیف می کند ، گاز فشرده به سرعت قطعه را به جای خود برمی گرداند. برای جلوگیری از افت فشار به دلیل نشت احتمالی ، سیستم مجهز به کمپرسور اضافی است که مخزن آن در فشار حدود 200 بار قرار دارد.

جیمز الیسون ، PBM Aprilia ، CRT Test Jerez فوریه 2012

این سیستم در موتورسیکلت های کلاس MotoGP استفاده می شود. این حمل و نقل با یک لیتر حجم موتور قادر به تولید 20-21 هزار دور از میل لنگ است. یک مدل با مکانیزم مشابه یکی از مدل های موتور سیکلت Aprilia است. قدرت آن باورنکردنی 240 اسب بخار بود. درست است که این برای یک وسیله نقلیه دو چرخ بسیار زیاد است.

راهنماهای سوپاپ

نقش این قسمت در عملکرد شیر اطمینان از حرکت آن در یک خط مستقیم است. آستین به خنک شدن میله نیز کمک می کند. این قطعه نیاز به روغن کاری مداوم دارد. در غیر این صورت ، میله تحت فشار دائمی گرمایی قرار خواهد گرفت و آستین به سرعت فرسوده می شود.

موادی که می توان برای ساخت چنین بوشهایی استفاده کرد باید مقاوم در برابر حرارت باشند ، در برابر اصطکاک ثابت مقاومت کنند ، گرما را از قسمت مجاور به خوبی پاک کنند و همچنین در برابر درجه حرارت بالا مقاومت کنند. چنین الزاماتی را می توان با چدن خاکستری مروارید ، برنز آلومینیوم ، سرامیک با کروم یا کروم نیکل تأمین کرد. همه این مواد ساختاری متخلخل دارند و در نتیجه به حفظ روغن در سطح آنها کمک می کنند.

فاصله بوش برای سوپاپ اگزوز بین ساقه کمی بیشتر از معادل ورودی است. دلیل این امر انبساط حرارتی بیشتر دریچه حذف گاز پسماند است.

صندلی های سوپاپ

این قسمت تماس سوراخ سیلندر است که نزدیک هر سیلندر و دیسک سوپاپ قرار دارد. از آنجا که این قسمت از سر در معرض تنش های مکانیکی و حرارتی قرار دارد ، باید مقاومت خوبی در برابر گرمای زیاد و ضربه های مکرر داشته باشد (هنگامی که ماشین به سرعت در حال حرکت است ، دور موتور میل بادامک آنقدر زیاد است که دریچه ها به معنای واقعی کلمه به صندلی می افتند).

اگر بلوک سیلندر و سر آن از آلیاژ آلومینیوم ساخته شده باشد ، صندلی های شیر لزوما از فولاد ساخته می شوند. چدن در حال حاضر با چنین بارهایی به خوبی کنار می آید ، بنابراین زین در این اصلاح در خود سر ساخته می شود.

زین های پلاگین نیز موجود است. آنها از چدن آلیاژی یا فولاد مقاوم در برابر حرارت ساخته شده اند. به طوری که پهنای عنصر اینقدر ساییده نشود ، با لایه لایه سازی فلز مقاوم در برابر حرارت انجام می شود.

صندلی درج شده به روش های مختلف در سوراخ سر ثابت می شود. در بعضی موارد ، آن را تحت فشار قرار می دهند ، و یک شیار در قسمت بالای عنصر ایجاد می شود ، که هنگام نصب با فلز بدنه سر پر می شود. این یکپارچگی مجموعه را از فلزات مختلف ایجاد می کند.

صندلی استیل با شعله ور کردن قسمت بالای بدن سر متصل می شود. زین های استوانه ای و مخروطی وجود دارد. در حالت اول ، آنها به توقف نصب می شوند و حالت دوم دارای یک شکاف انتهایی کوچک است.

تعداد سوپاپ های موتور

موتور احتراق 4 زمانه استاندارد دارای یک میل بادامک و دو سوپاپ در هر سیلندر است. در این طرح ، یک قسمت وظیفه تزریق مخلوط هوا یا فقط هوا را دارد (اگر سیستم سوخت رسانی مستقیماً تزریق کند) و قسمت دیگر وظیفه حذف گازهای خروجی به داخل منیفولد اگزوز را بر عهده دارد.

عملکرد کارآمدتر در اصلاح موتور ، که در آن چهار سوپاپ در هر سیلندر وجود دارد - دو برای هر فاز. با تشکر از این طراحی ، فضای بهتر پر کردن محفظه با بخش جدیدی از VTS یا هوا و همچنین حذف سریع گازهای خروجی و تهویه حفره سیلندر فراهم می شود. از دهه 70 قرن گذشته مجهز شدن اتومبیل ها به چنین موتورهایی آغاز شد ، اگرچه توسعه چنین واحدهایی از نیمه اول دهه 1910 آغاز شد.

تا به امروز ، برای بهبود عملکرد واحدهای قدرت ، توسعه موتور وجود دارد که در آن پنج سوپاپ وجود دارد. دو عدد برای خروجی و سه مورد برای ورودی. نمونه ای از چنین واحدهایی مدل های مربوط به فولکس واگن-آئودی است. اگرچه اصل عملکرد تسمه تایم در چنین موتوری مشابه نسخه های کلاسیک است ، اما طراحی این مکانیسم پیچیده است ، به همین دلیل توسعه نوآورانه گران است.

رویکرد غیر متعارف مشابهی نیز توسط خودروساز مرسدس بنز اتخاذ شده است. برخی از موتورهای این خودروساز مجهز به سه سوپاپ در هر سیلندر (2 ورودی ، 1 اگزوز) هستند. علاوه بر این ، دو شمع در هر محفظه گلدان نصب شده است.

سازنده تعداد دریچه ها را با توجه به محفظه ای که سوخت و هوا به آن وارد می شود ، تعیین می کند. برای بهبود پر کردن آن ، اطمینان از ورود بهتر بخش تازه BTC ضروری است. برای انجام این کار ، می توانید قطر سوراخ را افزایش دهید ، و با آن به اندازه صفحه. با این حال ، این نوسازی محدودیت های خاص خود را دارد. اما نصب سوپاپ ورودی اضافی کاملاً امکان پذیر است ، بنابراین خودروسازان دقیقاً چنین اصلاحاتی را در سر سیلندر انجام می دهند. از آنجا که سرعت ورودی از اگزوز مهمتر است (اگزوز تحت فشار پیستون برداشته می شود) ، با تعداد عجیب و غریب شیرها ، همیشه عناصر ورودی بیشتری وجود خواهد داشت.

چه شیرهایی ساخته شده اند

از آنجا که شیرها در شرایط حداکثر دما و تنش مکانیکی کار می کنند ، از فلز ساخته شده اند که در برابر چنین عواملی مقاوم هستند. بیشتر از همه گرم می شود ، و همچنین با تنش مکانیکی ، محل تماس بین صندلی و دیسک سوپاپ مواجه می شود. در دورهای زیاد موتور ، سوپاپ ها به سرعت در صندلی ها فرو رفته و در لبه های قسمت شوک ایجاد می کنند. همچنین ، در فرآیند احتراق مخلوط هوا و سوخت ، لبه های نازک صفحه تحت گرمایش شدید قرار می گیرند.

علاوه بر دیسک سوپاپ ، آستین های شیر نیز تحت فشار قرار می گیرند. عوامل منفی که منجر به سایش این عناصر می شود ، روغن کاری ناکافی و اصطکاک مداوم در حین حرکت سریع سوپاپ است.

به همین دلایل ، الزامات زیر به شیرها اعمال می شود:

1. آنها باید ورودی / خروجی را مهر و موم کنند.
2. با گرم شدن شدید ، لبه های صفحه نباید از اثرات وارد شده بر روی زین تغییر شکل دهند.
3. باید کاملاً ساده باشد تا هیچ مقاومتی در برابر محیط ورودی یا خروجی ایجاد نشود.
4. قسمت نباید سنگین باشد.
5. این فلز باید مقاوم و مقاوم باشد.
6. نباید تحت اکسیداسیون شدید قرار گیرد (وقتی ماشین به ندرت رانندگی می کند ، لبه های سر نباید زنگ بزند).

بخشی که سوراخ موتورهای دیزلی را باز می کند تا 700 درجه و در آنالوگهای بنزین - تا 900 بالای صفر گرم می شود. این واقعیت پیچیده است که با چنین گرمایش قوی ، شیر باز خنک نمی شود. شیر خروجی می تواند از هر نوع فولاد آلیاژی بالا ساخته شود که بتواند در برابر گرمای زیاد مقاومت کند. همانطور که قبلاً ذکر شد ، یک شیر از دو نوع مختلف فلز ساخته شده است. سر از آلیاژهای با درجه حرارت بالا و ساقه از فولاد کربنی ساخته شده است.

در مورد عناصر ورودی ، آنها با تماس با صندلی سرد می شوند. با این وجود ، درجه حرارت آنها نیز بالا است - حدود 300 درجه ، بنابراین مجاز نیست که قسمت گرم شود و گرم شود.

کروم غالباً در ماده اولیه دریچه ها وجود دارد که باعث افزایش پایداری گرمایی آن می شود. در طی احتراق بنزین ، گاز یا سوخت دیزل ، برخی مواد آزاد می شوند که می توانند به شدت بر روی قطعات فلزی تأثیر بگذارند (به عنوان مثال ، اکسید سرب). ترکیبات نیکل ، منگنز و نیتروژن ممکن است در مواد سر شیر وجود داشته باشد تا از واکنش سو ad جلوگیری کند.

و در نهایت. برای کسی پوشیده نیست که در هر موتوری ، با گذشت زمان ، سوپاپ ها می سوزند. در اینجا یک فیلم کوتاه در مورد دلایل این وجود دارد:

دلایلی که دریچه های موتور اتومبیل 95٪ از رانندگان را می سوزاند آن را نمی دانند

سوالات و پاسخ ها:

سوپاپ ها در موتور چه کار می کنند؟ همانطور که باز می شوند، دریچه های ورودی اجازه می دهند هوای تازه (یا مخلوط هوا / سوخت) به داخل سیلندر جریان یابد. باز کردن دریچه های اگزوز گازهای خروجی اگزوز را به منیفولد اگزوز هدایت می کند.

چگونه بفهمیم که سوپاپ ها سوخته اند؟ یکی از ویژگی های کلیدی سوپاپ های سوخته، حرکت سه گانه موتور بدون توجه به دور در دقیقه است. در عین حال، قدرت موتور به خوبی کاهش می یابد و مصرف سوخت افزایش می یابد.

کدام قسمت ها دریچه ها را باز و بسته می کنند؟ میل سوپاپ به بادامک های میل بادامک متصل می شود. در بسیاری از موتورهای مدرن، بالابرهای هیدرولیک نیز بین این قطعات نصب می شود.