میل بادامک یا میل سوپاپ

سوپاپها قطعاتی در موتورهای درون سوز هستند که از آنها برای باز و بستن دریچه های مجرای ورودی (مخلوط سوختنی) و خروج دود در موتور استفاده می شود. سوپاپ‌های ورودی همان سوپاپ‌های ورود سوخت و هوا به داخل سیلندر است. سوپاپ‌های خروجی همان سوپاپ‌های خروج دود از سیلندر است.

سوپاپی که مجرای ورودی سوخت را باز و یا می بندد سوپاپ هوا و سوپاپی که مجرای دود را می بندد سوپاپ دود می نامند.به طور کلی هر سیلندر دارای حداقل یک سوپاپ هوا و یک سوپاپ دود می باشد.
میل سوپاپ یا میل بادامک شفتی است که بر روی آن برای هر سیلندر بادامک هایی قرار دارد که کار باز و بسته کردن سوپاپها در زمانبندی مشخص شده را انجام می دهد. این قطعه از یک استوانه فلزی به عنوان محور اصلی تشکیل شده که روی آن محورهایی به شکل بیضی یا دایره غیر هم‌محور قرار دارد.

در بعضی از مدلهای دوزمانه از میل سوپاپ برای سوپاپ خروجی استفاده شده است. میل بادامک قدرت خود را به وسیله زنجیر ، تسمه و یا دنده از میل لنگ می گیرد. در موتورهای چهار زمانه به ازای هر دو دور میل لنگ میل سوپاپ یک دور می‌چرخد.
میل سوپاپ نیروی خود را از طریق میل تایپیت ها و اسبک ها به سوپاپها وارد می کند. البته در موتورهایی که میل سوپاپ در بالای سر سیلندر قرار دارد، بادامک مستقیماً با اسبکها در تماس است. گاهی در موتورها از دو میل سوپاپ جداگانه برای هر یک از اهداف فوق استفاده می شود.

در برخی از سرسیلندرها واسطه انتقال حرکت ازمیل سوپاپ به سوپاپ، مجموعه اسبک بوده که شامل میل اسبک، اسبکها، نگهدارنده میل اسبک، فنر و خارهای اتصال می باشد. وظیفه اسبک ها انتقال حرکت بادامک (میل سوپاپ) به انتهای ساق سوپاپ و باز کردن به موقع آن می باشد.

جنس میل اسبکها عموما از فولاد و جنس اسبکها در قدیم ازچدن یا ورق فولاد و امروزه از آلیاژ آلومینیوم تولیدمیشود. البته در نواحی تماس با میل اسبک سختکاری شده و در ناحیه تماس با میل سوپاپ عمومااز غلتکهای فولادی و در ناحیه تماس با ســوپاپ از پیچهای فولادی یا تایپیتهای هیدرولیکی اســتفاده میشود.

جنس سوپاپ ورودی معمولا از فولاد کروم نیکل و یا فولاد کبالت و یا فلزات دیگر می باشد در حالی که سوپاپهای دود از فلزاتی ساخته می شود که در مقابل حرارت زیاد مقاومت داشته باشد مثل فولاد کروم و نیکل زیرا که حرارت بیشتری بر سوپاپ خروجی اثر می کند.

انواع میل سوپاپ یا میل بادامک (Cam shaft)

میل بادامک در برخی موتورها در بالای سیلندر واقع است و در برخی دیگر در پایین موتور قرار گرفته است انواع میل سوپاپ عبارتند از:

میل سوپاپ OHV (Overhead Valve)
این نوع میل سوپاپ که دیگر قدیمی به حساب می آید با چندین دهه پرمصرف سابقه ی درخشانی را در تاریخ برای خود ثبت کرده است.
OHV به میل بادامکی گفته می شود که در پایین موتور قرار دارد و نیرو را از طریق میله های بلندی به سوپاپ ها منتقل می کند. موتورهای مجهز به این نوع میل بادامک ها نسبت به انواع دیگر، کوچک تر هستند و دوام بالاتری دارند.
گفتنی است، در این نوع موتورها، تنظیم زمان بندی دقیق سوپاپ ها در سرعت های بالا، قدری مشکل است. نکته منفی دیگر این که در این نوع موتورها، نصب بیش از دو سوپاپ برای هر سیلندر غیر ممکن است.

میل سوپاپ SOHC (Single Overhead Camshaft)
میل سوپاپ SOHC که بیشتر در موتورهای خطی وجود دارد به صورت ردیفی در بالای سیلندر قرار گرفته است.
موتورهای خطی یک میل سوپاپ داشته و در هر سیلندر دو سوپاپ در نظر گرفته شده است. به دلیل دخالت مستقیم میل سوپاپ یا میل بادامک برای باز و بسته نمودن سوپاپ ها، زمان بندی سوپاپ ها در سرعت های بالا نسبت به موتورهای OVH بسیار دقیق تر است.

میل سوپاپ (Double Overhead Camshaft) DOHC
موتورهای خطی دو میل سوپاپ DOHC دارند که در انواع V شکل آنها این تعداد به ۴ میل سوپاپ افزایش می یابد. میل سوپاپهای DOHC به صورت جفتی و در بالای سیلندرها قرار گرفته اند.
این بدان معنی است که در موتورهای مجهز به میل بادامک های DOHC برای هر سیلندر چهار سوپاپ در نظر گرفته شده است؛ دو سوپاپ برای ورود هوا و سوخت و دو سوپاپ برای خروج گازهای حاصل از احتراق. در این آرایش تزریق هوا بهتر صورت میپذیرد بنابراین با حجم موتور یکسان نسبت به سایر موتورها قدرت بیشتری تولید میشود.

ساختمان سوپاپ:

۱- سر سوپاپ (محل برخورد ان با اسبک)
۲- محل قرار گرفتن خار نگهدارنده
۳- ساق سوپاپ که در گیت (یا راهنما) سوپاپ قرار می گیرد
۴- گوشت یا دامنه یا مخروطی سوپاپ
۵- نشیمن گاه یا وجه سوپاپ
۶- لبه سوپاپ
۷- بشقابک یا نعلبکی سوپاپ

انواع سیستم سوپاپ

سیستم سوپاپ ایستاده (هد L)
این روش جدیدترین روش سیستم سوپاپ بوده که تمام سوپاپ‌های دود و گاز به‌طور ایستاده در یک طرف بلوک سیلندر قرار داشته و میل سوپاپ نیروی خود را به تایپت و تایپت به سر سوپاپ نیرو وارد کرده و باعث باز شدن آن می شود؛
و به وسیله فرمان گرفتن میل سوپاپ کار می‌کند. (مانند جیپ های جنگی آمریکا)
در این روش به علت کوچک شدن محفظه احتراق و فرم خاص آن پر شدن سیلندر بهتر انجام می‌شود و راندمان حجمی موتور به ۸۸ درصد نیز می‌رسد.
در این روش ورود و خروج دود به شکل (L) می‌باشد.

سیستم سوپاپ مختلط (هد F)
در این روش سوپاپ گاز به‌طور معلق و سوپاپ دود به‌طور ایستاده قرار می‌گیرد تا عمل پر شدن سیلندر به علت نزولی جریان سوخت کنترل شود (مانند جیپ).
در این نوع سوپاپها هوا روی سرسیلندر و سوپاپهای دود روی بلوک قرار دارند که میل سوپاپ برای باز کردن سوپاپهای هوا نیروی خود را به تایپت و تایپت به میل تایپت و میل تایپت به اسبک و اسبک به سر سوپاپ که باعث باز شدن سوپاپ
هوا می شود و برای باز شدن سوپاپهای دود نیروی میل سوپاپ به تایپت و از تایپت به سر سوپاپ وارد می شود در این نوع
از یک میل سوپاپ استفاده می شود.
خروج دود و گاز به صورت (F) شکل می‌باشد.

سیستم سوپاپ معلق (هد I)
در این نوع سوپاپها روی سرسیلندر بصورت یک ردیفه یا دو ردیفه قرار گرفته اند، به این صورت است که میل لنگ بوسیله دنده میل سوپاپ را بحرکت دراورده حال بادامک میل سوپاپ نیروی خود را به تایپت یا استکانی می دهد سپس
تایپت به میل تایپت و میل تایپت به اسبک و اسبک روی سر سوپاپ ضربه زده و سوپاپ را باز می کند و وقتی که بادامک
میل سوپاپ از زیر تایپت خارج شده فنر سوپاپ باعث بسته شدن سوپاپ می شود. در این روش هر دو سوپاپ گاز و دود درسیلندر قرار دارد که راندمان حجمی موتور ۹۰ درصد می باشد.

سیستم سوپاپ ردیفه (هد T)
این روش که در موتورهای قدیمی بکار می‌رود شامل دو میل بادامک است که با یکی سوپاپ دود و با یکی سوپاپ گاز باز و بسته می‌شود. راندمان حجمی موتور در سیستم سوپاپ ردیفه به علت بد پر شدن سیلندر ۷۵ درصد می‌باشد.
سوپاپها روی بلوک در دو طرف سیلندر قرار گرفته اند که در این سیستم از دو میل سوپاپ استفاده می شد که یکی از میل
سوپاپها نیروی خود را به تایپت و تایپت به سوپاپ دیگر نیروی خود را به تایپت و تایپت به سوپا پ دود وارد می کردند.
خروج دود و گاز به صورت (T) می‌باشد.

شناخت سوپاپها

شناختن سوپاپ ها و طرز قرار گرفتن انها روی سرسیلندر یکی از مواردی است که یک مکانیک الزام به یاد گرفتن آن دارد زیرا شناخت در مواقع فیلرگیری و قیچی کردن بدست اوردن احتراق و غیره لزوم است:

۱- شناخت سوپاپها از نظر شکل ظاهری (زمانی که سوپاپ در دست ما قرار دارد).
الف) سوپاپ هوا دارای نعلبکی بزرگتر و گوشت نازکتر می باشد جنس سوپاپ هوا از سوپاپ دود نرمتر است.
ب) سوپاپ دود دارای نعلبکی کوچکتر و گوشت کلفتر (دامنه پهن تر) می باشد جنس سوپاپ دود سخت تر از سوپاپ هوا ست.

۲- شناخت سوپاپها زمانی که موتور بسته است:
از طریق مانیفولد : سوپاپهایی که در مجاورت مانیفولد هوا قرار گرفته اند سوپاپ هوا و شکل I سوپاپهای که در مجاورت دود قرار گرفته اند سوپاپ دود می باشد این طریق برای موتورهای دو ردیفه بسیار اسان می باشد.

از بازی سوپاپها : با در نظر گرفتن تعداد دو سوپاپ برای هر سیلندر از ابتدای موتور دو سوپاپ را جدا کرده سپس موتور را در جهت گردش خود با دست می چرخانیم که معمولا طرف راست است (از جلوی موتور نگاه می کنیم) در اینجا دو حالت پیش می اید:
الف) اول یک سوپاپ می نشیند و سوپاپ بالا می اید و بلافاصله سوپاپ دوم می نشیند یا باز می شود در این حالت سوپاپ اول دود و دومی هواست.
ب) اول یکی از سوپاپها باز می شود و بسته می شود و بعد از ان سوپاپ دوم تغییر نمی کند تا اینکه با ادامه چرخش موتور بعد از ۳۶۰ درجه شروع به باز شدن می کند در این حالت سوپاپ اول هوا و دومی دود است.

خنک شدن سوپاپها

بطور کلی سوپاپ ها در معرض حرارت ناشی از عمل احتراق در سیلندر می باشند و در این میان حرارت سوپاپ دود بیشتر از سوپاپ هواست زیرا سوپاپ هوا با مخلوطی که خنک است در معرض تماس بوده و حرارت خود را بیشتر از دست می دهد ولی سوپاپ دود در معرض حرارت ناشی از احتراق نیز بوده که حتی تا درجه سرخ شدن نیز می رسد، سوپاپها در موقع نشستن حرارت خود را به سیت انتقال داده و سیت نیز حرارت خود را به بدنه که با اب در تماس است می دهد و بدین ترتیب عمل انتقال حرارت انجام می شود.

ساق سوپاپ نیز حرارت خود را به گیت منتقل می کند. اگر به عللی سوپاپ کامل در جای خود ننشیند چون در موقع احتراق مقداری از گاز از کنار خود عبور داده در ضمن نمی تواند حرارت خود را منتقل نمایدبه سرعت داغ شده و در اثر داغی بیش از اندازه خواص الیاژی خود را از دست داده و به اصطلاح می سوزد.

روغن‌کاری سوپاپها:

چون ساق در گیت دائما در حال حرکت است نیاز به روغنکاری پیدا می کند روغنکاری این قسمت توسط بخار روغن انجام می شود اگر خود روغن به گیت برسد از انجا به داخل اطاق احتراق رفته و می سوزد برای جلوگیری از ورود روغن به گیت از دو نوع واشر لاستیکی استفاده می شود.
نوع اول کاسه نمد بوده و روی گیت سوپاپ قرار می گیرد؛ و نوع دوم واشر نازکی است که پایین تر از خار و مابین واشر نگهدارنده فنر و ساق سوپاپ قرار می گیرد. سر سوپاپ به علت اینکه دائما با ضربات اسبک در تماس می باشد توسط روغنی که از روی اسبک می ریزد روغنکاری شده و این روغن به مقدار زیادی ضربات ناشی از اسبک را خنثی و عمر این دو قطعه را افزایش می دهد.

عیوب سوپاپها:

سوپاپ به طور کلی می تواند عیبهای زیر را پیدا کند:
۱- نازک شدن لبه سوپاپ
۲- شکستگی سوپاپ
ممکن است به علت سرعت زیاد موتور ضعیف بودن فنر (سوپاپ زیاد بودن فیلر سوپاپ) هم مرکز نبودن ساق سوپاپ با سیت سوپاپ به وجود می آید.
۳- فرو رفتگی یا گود نشستگی سوپاپ
۴- پیچیدگی و تغییر شکل لبه سوپاپ
۵- چسبیدن ساق سوپاپ
کمی خلاصی ساق سوپاپ با گیت ( نارسایی روغن، تاب برداشتن ساق سوپاپ، جمع شدن کربن قسمت پایین ساق سوپاپ) باعث بوجود امدن این عیب می شود.
۶- خال زدگی نشیمنگاه سوپاپ
بعلت افزایش مصرف روغن موتور(روغن سوزی) ، عبور روغن از گیت سوپاپ ، موتور با دور کم سبب خال زدگی در نشیمنگاه سوپاپ می شود.
۷- کچلی سر ساق سوپاپ
بر اثر فاصله زیاد بین اسبک و سر سوپاپ ضربات اسبک باعث کچل شدن سر سوپاپ می شود .این سوپاپ را تا حدی می توان با سنگ زدن سر آن تعمیر کرد.
۸- ترک خوردگی سوپاپ
– داغ شدن بیش از حد موتور.
– فیلر سوپاپ اگر زیاد باشد.
– هم مرکز نبودن ساق با سیت.
۹- قد کشیدن ساق سوپاپ
در اثر گرما و فشار زیاد فنر ساق سوپاپ قد می کشد و از اندازه اصلی بلندتر می شود این نوع سوپاپ قابل استفاده نمی باشد برای تشخیص این امر سوپاپ را با یک سوپاپ نو مقایسه کنید.
۱۰- سوختگی سوپاپ
در این حالت لبه سوپاپ ترک خورده و یا در یک نقطه کاملا ذوب می شود سوپاپ غیر استفاده می باشد. سوختگی سوپاپ ها علل فراوانی دارد از جمله:
– جوش اوردن موتور
– آببندی نبودن سوپاپ
– فیلر گیری سفت
– تغییر شکل دادن سوپاپ
– چسبیدن سوپاپ
– ضعیف یا کج شدن فنر سوپاپ