صمامات السحب والعادم

في هذا العدد ستتحدث بلوماك عن صمامات السحب والعادم ولكن قبل الدخول في التفاصيل سنضع هذه العناصر في سياقها لفهم أفضل. يحتاج المحرك إلى وسيلة لتوزيع الغازات الداخلة والخارجة، والتحكم بها وتحريكها عبر المجمع إلى منفذ السحب غرفة الاحتراق ومنفذ العادم. يتحقق ذلك من خلال مجموعة من الآليات التي تُكوّن نظامًا يُعرف باسم نظام التوزيع.

يحتاج محرك الاحتراق الداخلي إلى خليط من الوقود والهواء وعند احتراقه يقوم بتحريك آليات المحرك. في المجمع يتم ترشيح الهواء ليصل إلى منفذ السحب، حيث يتم إضافة الوقود عبر أنظمة مثل الكربراتير أو الحقن.

عند جاهزية هذا المزيج، يدخل إلى غرفة الاحتراق ليُحرق هناك، وبذلك تتحول الطاقة الحرارية إلى طاقة ميكانيكية. وبعد اكتمال العملية، يجب أن تغادر غازات الاحتراق الغرفة لتسمح بتكرار الدورة. ولتنفيذ هذه العملية، يتعين على المحرك التحكم في دخول وخروج الغازات في كل أسطوانة، ويتم ذلك عبر صمامات السحب والعادم المسؤولة عن فتح وإغلاق القنوات في الأوقات المحددة.

دورات المحرك

يتكوّن عمل المحرك رباعي الأشواط من أربع مراحل:

السحب

في هذه المرحلة، يُفتح صمام السحب، مما يسمح بدخول الهواء من الخارج، فيتحرك المكبس للأسفل، ويؤدي ذلك أيضًا إلى حركة ذراع التوصيل وعمود الكرنك.

الضغط

يُغلق كل من صمامي السحب والعادم خلال هذه المرحلة. ومع دوران عمود الكرنك، يرتفع المكبس وذراع التوصيل، مما يزيد ضغط الهواء الداخل من مرحلة السحب عدة مرات. عند نهاية شوط الضغط، يتم حقن خليط الهواء والوقود عالي الضغط.

القدرة

في شوط القدرة، يبدأ المكبس بالهبوط عند اشتعال خليط الوقود والهواء بواسطة شمعة الإشعال، مما يولد انفجارًا داخل غرفة الاحتراق.

العادم

أخيرًا، يدور عمود الكرنك لرفع المكبس بينما يُفتح صمام العادم، ليتم دفع الغازات الناتجة عن الاحتراق إلى الخارج عبر الصمام.

ما هي صمامات السحب والعادم؟

صمامات السحب والعادم هي عناصر تتحكم في تدفق السوائل أو الغازات، والصمامات المستخدمة في محركات الأشواط الأربعة عادة ما تكون صمامات مقعدية.

ما هو دور هذه الصمامات؟

ُعد الصمامات أجزاء دقيقة في المحرك، ولها أربع مهام أساسية ومهمة جدًا في عمل المحرك:

• إغلاق أجزاء من التدفق.
• التحكم في تبادل الغازات.
• الإغلاق المحكم للأسطوانات.
• تشتت الحرارة الممتصة من غازات العادم ونقلها إلى مقاعد الصمامات وأدلة الصمامات. في درجات حرارة تصل إلى 800 سيلزيوس، يُفتح الصمام ويُغلق حتى 70 مرة في الثانية، وخلال العمر الافتراضي للمحرك، يتحمل الصمام متوسط 300 مليون تغيير للحمل.

مميزات

صمامات السحب

وظيفتها ربط منفذ السحب بالأسطوانة حسب توقيت التوزيع. تصنع عادة من الصلب مع سبائك الكروم والسيليكون لمقاومة الحرارة والعمل. أجزاء مثل المقعد، الساق، والرأس غالبًا ما تُقسى لتقليل التآكل. يبرد الصمام من خلال اتصاله بخليط الوقود والهواء، ويصل درجة حرارته إلى 200–300 سيلزيوس.

صمامات العادم

تكون في تلامس دائم مع الغازات الساخنة جدًا، لذا يجب أن تكون أقوى من صمامات السحب.

تُفرغ حوالي 75٪ من الحرارة المتراكمة عبر المقعد، وقد تصل درجة حرارة رأس الصمام إلى 800 سيلزيوس. تصنع غالبًا من الصلب مع سبائك الكروم والمغنيسيوم لمقاومة الأكسدة ودرجات الحرارة العالية، بينما تصنع الجزء العلوي من الساق من كروم-سيليكون. لتحسين التوصيل الحراري، تُصنع الرؤوس والساقان مجوفة ومملوءة بالصوديوم، الذي ينقل الحرارة بسرعة إلى منطقة التبريد، مما يقلل درجة حرارة الرأس بما يصل إلى 100 سيلزيوس.

أنواع الصمامات

• الصمامات أحادية المعدن: تُصنع عادةً بعملية البثق الساخن أو الختم بالقوالب.
• الصمامات ثنائية المعدن: تتيح الجمع الأمثل للمواد بين الساق والرأس.
• الصمامات المجوفة: تُستخدم لتقليل الوزن وتحسين التبريد. تُملأ بالصوديوم (نقطة انصهار 97.5 سيلزيوس) لنقل الحرارة من رأس الصمام إلى الساق، مع تخفيض الحرارة بمقدار 80–150 سيلزيوس.