سوپاپ در اصطلاح فرانسوی Soupape و در لغت به معنی دریچه و یکی از قطعات قارچی شکل موتور بوده که روی سیلندر و درون سر سیلندر موتور قرار می‌گیرد و ورود هوا و خروج به ترتیب هوای ورودی و دود خروجی را کنترل میکند . بطور کلی هر چیزی که ورود و خروج چیز دیگری را کنترل کند می‌تواند یک سوپاپ تلقی شود . به عنوان مثال دربهای ورودی و خروجی در فروشگاه های بزرگ که هر کدام محل خاص دارند را می توان به این مورد نسبت داد .
ریشه کلمه سوپاپ فرانسوی است و در اصطلاح به معنای دریچه می باشد . در فرهنگ معین سوپاپ چنین تعریف شده‌است : « پولکی که روی دهانه دریچه‌های سر سیلندر قرار گرفته و دریچه‌ها را سد میکند . »
انواع سوپاپ در خودروها به ترتیب زیر می باشند .
سوپاپ و یا سوپاپ های ورودی یا هوا یا بنزین .
سوپاپ و یا سوپاپ های خروجی یا دود یا اگزوز .
سوپاپهای متداول امروزی معمولاً از نوع سوپاپ قارچی شکل یا پایه‌دار می‌باشند . این سوپاپها شامل یک ساقه ( که به مشابه ساقه قارچ است ) و بخش کفی سوپاپ که مانند قسمت بالایی قارچ بوده و این بخش در محفظه احتراق قرار گرفته و بیشترین فشار و درجه حرارت را تحمل می نماید . همچنین محل قرارگیری سوپاپ که در سرسیلندر و یا خود سیلندر قرار دارد نیز دارای یک لبه به نام نشیمنگاه است ، نشیمنگاه سوپاپ دارای یک لبه مورب است . این لبه که با نام وجه سوپاپ نیز شناخته می شود ، دارای شیب خاصی در طراحی و ساخت می باشد که بر حسب نوع موتور مورد استفاده ، سوپاپ دارای زاویه نشیمنگاه خاص مورد استفاده قرار می گیرد . در انتهای دیگر سوپاپ یعنی بر روی ساقه آن یک یا بعضاً دو فنر قوی قرار دارد که بوسیله یک نگهدارنده و دو عدد خار به انتهای سوپاپ محکم شده‌اند ( به یاد داشته باشید این 2 خار بوسیله هیچ موردی نگه داری نمی شوند و تنها در قسمت انتهای سوپاپ قرار دارند ) . فنر سوپاپ موجب میگردد تا وجه سوپاپ بر روی نشیمنگاه سوپاپ محکم نگهداشته شده و بدین ترتیب از هر گونه نشتی در زمانهای تراکم و قدرت جلوگیری شود . زاویه رایج برای وجه و نشیمنگاه سوپاپ ۴۵ درجه است . اما برای سوپاپهای هوا گاهی از زاویه ۳۰ درجه نیز استفاده میشود .
همانگونه که ذکر شد سوپاپها وظیفه دارند تا در زمانهای مناسب ابتدا هوا را وارد سیلندر سازند . پس از آن در مراحل ترکم و قدرت ( احتراق و سوخت ) بسته بمانند و سپس در مرحله تخلیه گازهای ناشی از احتراق را از سیلندر خارج کند . اما مکانیزم این عمل باز و
بسته کردن سوپاپ ها چگونه است و این تنظیم زمانی و نیز نیروی محرکه سوپاپها از کجا می‌آید؟
زمانبندی و تنظیم زمان های بازشدن یا بسته ماندن سوپاپها را قطعه‌ای به نام میل بادامک انجام می‌هد . این میله با توجه به ساختار و شکل برجستگیهای روی آن که به آن ها بادامک گویند این مهم را به انجام می رساند . همچنین تعیین میکند که بسته ماندن سوپاپها می‌بایست تا چه زمانی ادامه پیدا کند . همانگونه که ذکر شد حرکات و باز و بسته شدن سوپاپها می‌بایست کاملاً هماهنگ باشد با حرکات بالا و پایین رفتن پیستون در سیلندر . برای تامین کردن این هماهنگی در ساختمان موتورها میل بادامکها را در ارتباط ثابت و همیشگی با میل لنگ نگه می‌دارند . در اصطلاح رایج به این عمل تایم زنی موتور گفته می شود .
از آنجا که میل لنگ تحت تاثیر حرکات بالا و پایین پیستون می‌چرخد از اینرو حرکت میل بادامک به خودی خود با حرکت پیستون هماهنگ میشود . این هماهنگی باعث میشود تا در لحظه پایین آمدن در ابتدای کورس خود ( همان اولین مرحله در موتورهای چهار زمانه ) ، به منظور مکش هوا به داخل سیلندر میل بادامک سوپاپ هوا را باز کند . اینکار تا زمانی ادامه می‌یابد که پیستون شروع به متراکم ساختن هوای ورودی سازد در این زمان سوپاپ هوا و سوپاپ دود هر دو بسته می شوند . بسته بودن سوپاپ تا پایان مرحله قدرت ادامه پیدا میکند در این لحظه با شروع حرکت پیستون به به سمت بالا سوپاپ دود هم باز شده و تا رسیدن پیستون به نقطه مرگ بالا باز می‌ماند . پس از آن سیکل جدیدی آغاز میشود . البته این سیستم کامل نبوده و در تمام موتورها زمان هایی با نام آوانس و ریتارد زمان بندی سوپاپ ها داریم و زمانی که به آن قیچی سوپاپ ( زمانی که هر دو سوپاپ دود و هوا باز باشند ) گویند که در مقالات بعدی به شرح کامل این موارد خواهیم پرداخت . تنها به این نکته بسنده کنیم که باز بودن سوپاپ ها به زمانی که در بالا گفته شده است خلاصه نمی گردد و مطلب فوق تنها برای آموزش و آشنایی کلی و نه دقیق و جزئی با این سیستم بوده است .
یک سوپاپ خوب باید دارای خصوصیاتی باشد که به شرح زیر می باشد .
1. یک سوپاپ خوب باید بتواند حرارت زیاد را تحمل کند و هادی خوبی برای انتقال حرارت خود به بدنه سرسیلندر باشد . در برخی از سوپاپ ها ساق سوپاپ را توخالی ساخته و داخل آنرا با سدیم پر می نمایند تا برای انتقال گرما به محل هایی که برای خنک کاری انتخاب گردیده اند ، مناسب باشند .
2. حرارت زیاد نباید باعث سوختگی و ایجاد خوردگی در سوپاپ گردد.
3. یک سوپاپ خوب باید در مقابل ضربات مقاوم باشد.
4. یک سوپاپ خوب باید در مقابل سائیدگی مقاومت نماید.
سیستم سوپاپ ایستاده یا ال ( L ) هد
این روش جدید ترین روش سیستم سوپاپ بوده که تمام سوپاپهای دود و گاز به طور ایستاده در یک طرف بلوک سیلندر قرار داشته و به وسیله فرمان گرفتن میل سوپاپ کار میکند . در این روش به علت کوچک شدن محفطه احتراق و فرم خاص آن پر شدن سیلندر ( منظور همان ورود بهتر گازها بوده است ) بهتر انجام میشود و راندمان حجمی موتور به ۸۸درصد نیز می‌رسد در این روش ورود گاز و خروج دود به شکل (L) است .
سیستم سوپاپ مختلط یا اف ( F ) هد
در این روش سوپاپ گاز به طور معلق و سوپاپ دود به طور ایستاده قرار می‌گیرد تا عمل پر شدن سیلندر به علت نزولی جریان سوخت کنترل شود. خروج دود و گاز به صورت (F) شکل می‌باشد .
سیستم سوپاپ معلق یا آی ( I ) هد
در این روش هر دو سوپاپ گاز و دود در سر سیلندر قرار داشته و جهت خروج گاز و ورود دود در یک خط مستقیم به شکل (I) قرار دارند که راندمان حجمی موتور ۹۵ درصد می‌باشد .
سیستم سوپاپ ردیفه یا تی ( T ) هد
این روش که در موتورهای قدیمی بکار می‌رود و البته موتور خودروهای نظامی نیز در برخی موارد از این سیستم استفاده می نمایند ، 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 و خروج و ورود
سوخت به شکل (T) می‌باشد
در خودروهای جدید ، اکثرا از سیستم 4 سوپاپ برای هر سیلندر استفاده می گردد . در این سیستم از تمامی محفظه احتراق برای جاگذاری سوپاپ ها استفاده می شود و برای ورود و خروج هوا و دود ، از 2 سوپاپ استفاده می گردد که در مجموع 4 سوپاپ می شود . البته در برخی از خودروها 3 سوپاپ که به ترتیب 2 عدد برای ورود و یک عدد برای خروج و 5 سوپاپ که به ترتیب 3 عدد برای ورود و 2 عدد برای خروج نیز استفاده می گردد . در این نوع موتور ها بجای استفاده از یک میل سوپاپ برای سرسیلند ( خودروهایی که آرایش به غیر از خطی داشته باشند ، دارای 2 سر سیلندر و حتی 3 سر سیلندر نیز می باشند ) ، از 2 میل سوپاپ استفاده می گردد .
سیستم VVTI این سیستم ها بطور کلی بر مبنای عملکرد متغیر سوپاپ ها بنا نهاده شده است وتوسط خودروسازان مختلف با نام های متفاوتی خوانده می شود .
در موتورهای احتراق داخلی بهینه سازی جریان هوا داخل وخارج هر محفظه احتراق کلید بالابردن هر کارایی مییاشد. قدرت و صرفه جویی سوخت ( افزایش بازدهی ) و سایر پارامترهای اساسی همگی بستگی دارد به اینکه چگونه جریان هوای یک موتور داخل وخارج میشود.
در موتورهای چهارزمانه یک سوپاپ (یا بسته به طراحی چند سوپاپ) جهت وارد شدن وسوپاپی دیگر جهت خارج شدن اختصاص داده میشود . این سوپاپها توسط چرخش میل بادامک در لحظه خاصی باز وبسته میشوند بادامک ها را در موقعیت دقیقی نسبت به میل لنگ توسط تسمه زنجیر و دنده و ترکیبی از این دو قرار گرفته اند .
برجستگی¬های ماشینکاری شده روی میل بادامکها سوپاپ را در زمان معینی از سیکل کاری باز میکند و برای مدت مشخصی باز نگه میدارد وبه همین ترتیب آنرا در زمان مشخصی مبندد .
راه¬های دیگری برای کارکرد سوپاپ ها وجود دارد که شامل طرحهای سیستمهای متغیر بادی و الکترونیکی می¬باشد اما برای موتورهای با مصرف عمومی راه حلی ارزان و جامع مد نظر است.
بمدت چندین دهه موتورها یک ارتباط ثابتی بین میل لنگ و بادامکها داشتند که این به معنی است که بطور مثال در یک سیلند مشخص سوپاپ (های) ورودی دقیقا در یک نقطه مشخص از موقعیت پیستون باز میشد صرف نظر از اینکه موتور تند یا آرام کار میکند این سیستم ساده و با کارایی پایین است درتغییری که در این سیستم داده شد وسیستم های جدید بوجود آمد ، باز وبسته شدن سوپاپها در هر دور موتور و موقعیت دریچه گاز متفاوت است .
این سیستم که باعث این عمل میگردد را ، سیستم متغییر باز و بسته شدن سوپاپ ها مینامند . در این سیستم مدت زمانها یا به اصطلاح فنی زاوایای آوانس و ریتارد ، سوپاپها و همچنین زاویه باز شدن سوپاپ ها تغییر میماید .
