مجموعة صمامات المحرك: أعراض الأعطال والاستبدال والصيانة

تنزيل هذا الدليل بصيغة PDF

في المركبات التجارية الثقيلة يعد رأس الأسطوانة المكان الذي يتنفس منه المحرك، أما الآلية التي تضبط هذا التنفس وتفتحه وتغلقه فهي مجموعة صمامات المحرك. ووراء الشكاوى المتكررة في الميدان مثل «فقد المحرك قدرته» و«يهتز في سرعة الخمول» و«انخفض الانضغاط» يكمن في أغلب الأحيان صمام متآكل، أو سطح لا يحكم الإغلاق في مقعده، أو خلوص صمامات اختل ضبطه. وإذا علمنا أن رأس القاطرة يقطع أكثر من 500 ألف كم، وأن المحرك يدور باستمرار في درجات حرارة وسرعات دوران عالية، أدركنا أن مجموعة الصمامات ورقائق الضبط أجزاء صامتة لكنها حاسمة في سلامة المحرك. ويشرح هذا الدليل بلغة الميدان وظيفة مجموعة الصمامات، وكيف تتعطل، وكيف يجري تشخيصها واستبدالها، وكيف تطيل عمرها الافتراضي.

ما هي مجموعة صمامات المحرك (مع رقائق الضبط)؟ وظيفتها ومبدأ عملها

مجموعة صمامات المحرك هي الآلية التي تتحكم في دخول الهواء/الوقود إلى غرفة الاحتراق وفي طرد الغازات المحترقة، وذلك بفتح مجاري السحب والعادم في رأس الأسطوانة وإغلاقها في الوقت الصحيح، وتتكون من الصمامات وما يحملها من نوابض وأدلة وموانع تسرب وأقراص تثبيت ورقائق ضبط.

يقوم مبدأ العمل في أساسه على التوقيت. إذ يستمد عمود الكامات حركته من عمود المرفق، وتنقل هذه الحركة إما بسلسلة التوقيت وإما بمجموعة تروس. ومع دوران العمود تضغط الكامات على ساق الصمام، سواء مباشرة أو عبر قضيب الدفع والذراع المتأرجح، فتدفع الصمام إلى الأسفل بعيدًا عن مقعده وتفتح المجرى. وبمجرد أن تتجاوز الكامة هذا الموضع يعيد نابض الصمام الصمام إلى مقعده، فينغلق المجرى بإحكام. وعندما يفتح صمام السحب يدخل الهواء النقي، وعندما يفتح صمام العادم تطرد الغازات المحترقة إلى الخارج. وفي محركات الديزل التجارية الثقيلة يوجد عادة 4 صمامات لكل أسطوانة (2 للسحب + 2 للعادم)، أي إن المحرك ذا 6 أسطوانات يضم 24 صمامًا.

والقياس الذي يجب الحفاظ عليه بدقة في هذا النظام هو خلوص صمامات المحرك (فرجة الصمامات). فكلما سخن المحرك تمدد المعدن. وإذا لم يترك أي خلوص، فلا يستطيع الصمام الساخن أن ينغلق تمامًا، فتتسرب الغازات من سطح الإحكام ويحترق الصمام؛ أما إذا بقي الخلوص أكبر من اللازم فتظهر الطقطقة وتأخر الفتح وفقدان القدرة. ولضبط هذا الخلوص بدقة تستخدم رقائق الضبط (رقائق الصمامات)؛ وهي أقراص فولاذية رقيقة بسماكات مختلفة توضع بين الكامة والصمام، فتضبط الخلوص بدقة تصل إلى مستوى الميكرون.

لكل جزء من أجزاء مجموعة الصمامات وظيفة مستقلة. فصمامات السحب والعادم تصنع من سبيكة مقاومة للحرارة والتآكل، وغالبًا ما يكون سطح الإحكام في صمامات العادم مكسوًا بسبيكة الستيلايت. ونابض الصمام الذي يبقي الصمام في وضع الإغلاق يمنع أيضًا «تعويم الصمام» عند سرعات الدوران العالية. وتتحرك ساق الصمام داخل دليل الصمام؛ إذ يمركز الدليل الساق ويحد من تسرب الزيت ومن التذبذب الجانبي. ويمنع مانع تسرب ساق الصمام تسرب الزيت على طول الدليل إلى غرفة الاحتراق. أما النابض فيثبت على الساق بواسطة قرص تثبيت النابض وأقفال الصمام (حلقات القفل).

والجزء الذي يحدد خلوص الصمام هو رقاقة الضبط أو ضابط الخلوص الهيدروليكي. ففي الأنظمة العاملة برقائق الضبط يضبط الخلوص باختيار السماكة الصحيحة، أما في الأنظمة الهيدروليكية فيجري هذا الضبط تلقائيًا. أما الحلقة المحكمة التي يستقر عليها الصمام فهي مقعد الصمام، وتكون مثبتة بالكبس داخل رأس الأسطوانة.

الأنظمة الميكانيكية برقائق الضبط والأنظمة ذات ضوابط الخلوص الهيدروليكية

في محركات المركبات التجارية الثقيلة يدار الخلوص بطريقتين أساسيتين. ففي الأنظمة الميكانيكية العاملة برقائق الضبط يقاس الخلوص دوريًا ويضبط يدويًا بتركيب رقاقة ضبط بالسماكة الصحيحة. وهذا التصميم متين، ويعمل بأمان حتى تحت الأحمال الثقيلة، ويفضل في كثير من محركات الديزل الثقيلة الأوروبية المنشأ. أما في الأنظمة ذات ضوابط الخلوص الهيدروليكية (HLA) فإن ضغط زيت المحرك يلغي الخلوص تلقائيًا. ولا يحتاج هذا النظام إلى ضبط دوري، لكنه حساس لجودة الزيت ولضغطه.

الفرق بين صمام السحب وصمام العادم

صمام السحب أكبر قطرًا ويعمل في درجة حرارة أقل نسبيًا. أما صمام العادم فيصنع أصغر حجمًا لأنه يتعرض باستمرار للغازات المحترقة الساخنة، ويصنع من سبيكة أعلى مقاومة للحرارة؛ وفي بعض المحركات تكون ساقه مملوءة بالصوديوم الذي ينقل الحرارة. ولهذا تتآكل صمامات العادم ومقاعدها عادة بسرعة أكبر، وتعد من نقاط الفحص ذات الأولوية عند التشخيص.

مطابقة المركبة / المحرك (مرجع عام)

أعراض الأعطال والتشخيص

تتطور أعطال مجموعة الصمامات في الغالب ببطء. فيتراجع الأداء أولًا، ثم تظهر الأصوات، وينتهي الأمر في آخر المطاف بأضرار ميكانيكية جسيمة. ويربط الجدول التالي الشكوى الميدانية بالسبب المحتمل وبطريقة الفحص الصحيحة.

اختبار الانضغاط واختبار التسرب (Leak-Down)

هذان الاختباران هما العمود الفقري لتشخيص الصمامات. إذ يعطي اختبار الانضغاط ضغط كل أسطوانة بوحدة bar، ويشير الفرق الكبير بين الأسطوانات إلى الأسطوانة التي فيها المشكلة. أما اختبار التسرب فيتيح لك إدخال الهواء المضغوط إلى الأسطوانة والاستماع إلى موضع تسربه: فإذا خرج الهواء من مشعب السحب فالمشكلة في صمام السحب، وإذا خرج من العادم فالمشكلة في صمام العادم، وإذا خرج من علبة المرفق / فتحة عصا قياس الزيت فالمشكلة في حلقات المكبس / الأسطوانة. وهذا التمييز يربط العطل بموضعه الصحيح دون فك رأس الأسطوانة.

قياس خلوص الصمامات

في الأنظمة الميكانيكية يقاس الخلوص بشفرات مقياس الخلوص (فيلر) عند درجة الحرارة التي تحددها الشركة المصنعة للمحرك (والمحرك بارد في معظم الحالات) وعند زاوية عمود المرفق الصحيحة. وإذا كانت القيمة المقيسة خارج حدود التفاوت، تصحح باستبدال رقاقة الضبط. وقبل القياس تأكد من أن الصمام المعني في وضع الإغلاق التام (الدائرة الأساسية للكامة في الأعلى)؛ فالقياس المأخوذ في وضع خاطئ يفسد الضبط بأكمله.

الفحص البصري وفحص الأبعاد

عند فك رأس الأسطوانة يبحث عن آثار الاحتراق أو التعرية في رأس الصمام، والخدوش أو تغير اللون في الساق (دليل على السخونة الزائدة)، والتشققات أو الترهل في النابض، والتشوه البيضاوي في الدليل. ويقاس الخلوص بين ساق الصمام والدليل بساعة القياس؛ وتجاوز حدود التفاوت يعني تسرب الزيت وخللًا في استقرار الصمام في مقعده معًا.

قراءات إضافية

للاطلاع على ملخص فني مبسط لهذا الموضوع، راجع المقالة المرجعية على ويكيبيديا. وتحقق دائمًا من القيم والإجراءات المحددة من خلال بيانات الخدمة الصادرة عن الشركة المصنعة للمركبة.

خطوات الاستبدال / التركيب

1. ابدأ العمل بتدوير المحرك حتى يصل مكبس الأسطوانة رقم 1 إلى النقطة الميتة العليا؛ وسجل علامات محاذاة سلسلة التوقيت / عمود الكامات، والتقط لها صورًا أيضًا.
2. عند فك المجموعة العلوية، انزع وصلات فلتر الهواء، وخطوط حواقن الوقود / شمعات التوهج، وغطاء الصمامات، ومشعب السحب العلوي إن وجد؛ وضع علامة على المسامير الملولبة واحدًا واحدًا.
3. لفك عمود الكامات / عمود الأذرع المتأرجحة، أرخ محامل الأذرع المتأرجحة أو محامل عمود الكامات بالترتيب الذي تحدده الشركة المصنعة وبشكل تدريجي، مع الانتباه إلى أن يتحرر الحمل المسبق للنوابض بشكل متوازن.
4. قبل الفك سجل سماكات رقائق الضبط الحالية والخلوصات التي قستها على مخطط للأسطوانات والصمامات؛ فهذا السجل سيكون مرجعك الأولي عند إجراء الضبط الجديد.
5. اضغط النابض بأداة ضغط نابض مناسبة، ثم انزع أقفال الصمام (حلقات القفل) بحذر. وضع القطع المفكوكة في أوعية منفصلة حسب ترتيب الأسطوانات.
6. أخرج الصمام من جهة غرفة الاحتراق، وانزع مانع تسرب الساق؛ واحرص في أثناء ذلك على عدم إتلاف فوهة الدليل وسطح الساق.
7. افحص مقعد الصمام وسطح الصمام؛ وعند الحاجة أجر تفريز مقعد الصمام أو تجليخه (التلبيس بالمعجون) في ورشة متخصصة. وتحقق من تلامس الإحكام للصمام الجديد باستخدام قلم تحديد أو صبغة.
8. ثبت مانع تسرب الصمام الجديد على الدليل بشكل مستقيم باستخدام أداة التركيب / جلبة الحماية. ثم ادهن الصمام بالزيت وضعه في مكانه، وركب النابض وقرص التثبيت، وثبت الأقفال في مواضعها؛ وتحقق بضربة خفيفة من أن الأقفال استقرت تمامًا.
9. اربط محامل عمود الكامات / الأذرع المتأرجحة بشكل تدريجي مع الالتزام بقيم عزم الربط والترتيب التي تحددها الشركة المصنعة. ثم أعد محاذاة علامات التوقيت.
10. لضبط خلوص الصمامات قس خلوص كل صمام. وبالنسبة للصمامات الواقعة خارج حدود التفاوت، اختر رقاقة ضبط بالسماكة الصحيحة وركبها، ثم تحقق بتكرار القياس.
11. ركب غطاء الصمامات بحشية جديدة، وأعد توصيل جميع الخطوط. شغل المحرك حتى يسخن، وافحص التسربات والأصوات؛ وبعد تجربة قيادة قصيرة تحقق من الخلوصات مرة أخرى.

نقاط يجب الانتباه إليها (الأخطاء الشائعة)

وهناك أخطاء شائعة أخرى في أثناء الفك والتركيب. ففي المحرك الذي يفك دون تسجيل علامات التوقيت، إذا اختلت محاذاة الكامات / سلسلة التوقيت نشأ خطر اصطدام الصمام بالمكبس (تحطم المحرك). والقفل غير المستقر تمامًا أو المثبت جزئيًا يقفز من مكانه أثناء عمل المحرك؛ فيسقط الصمام في غرفة الاحتراق ويحدث أضرارًا جسيمة. كذلك لا فائدة من الخلط بين الصمام القديم والجديد أو من تركيب الصمام دون تلبيس المقعد، لأن الصمام الجديد لا يستقر تمامًا في مقعد غير مجهز، فيستمر تسرب الانضغاط.

وإذا شدت محامل عمود الكامات بشكل غير منتظم دون الالتزام بعزم الربط والترتيب، فإن العمود يعلق أو ينثني، ويختل توقيت الصمامات. وفي التركيب غير النظيف، إذا تسربت برادة معدنية أو بقايا حشية إلى غرفة الاحتراق، يتضرر سطح الصمام من أول تشغيل. وحتى مع القطع البديلة لا يجوز البدء بالتركيب قبل التحقق من القطر وطول الساق؛ فالصمام ذو المقاس الخاطئ لا ينغلق ويؤدي إلى تلف المحرك.

القيم الفنية ونقاط الفحص

القيم التالية نطاقات مرجعية نموذجية / عامة لمحركات الديزل التجارية الثقيلة. وتختلف القيمة الدقيقة من محرك لآخر؛ والمرجع دائمًا هو دليل خدمة OE.

وعزم ربط عناصر التثبيت لا يقل أهمية عن الخلوص. وقيم العزم التالية مرجع عام إرشادي؛ وللقيمة الفعلية راجع الدليل.

سجل قيمة انضغاط كل أسطوانة كتابيًا؛ فمتابعة الاتجاه من خلال السجلات أكثر قيمة من قياس لمرة واحدة. وابحث عن آثار الاحتراق أو التعرية على سطح الصمام، وعن تغير اللون في الساق الناتج عن الحرارة الزائدة، وعن التشققات في النابض. وتحقق باختبار الصبغة / قلم التحديد من أن تلامس الإحكام للصمام الجديد حلقة متصلة على امتداد 360°. وأثبت أرقام رقائق الضبط ومواضعها على المخطط، فهي مرجع للصيانة التالية.

الصيانة والعمر الافتراضي

يمكن لمجموعة صمامات تلقى صيانة صحيحة أن تعمل طوال عمر المحرك دون الحاجة إلى إصلاحات كبيرة. أما عند إهمالها فقد تمتد التكاليف إلى الإصلاح الشامل لرأس الأسطوانة. وفي الاستخدام التجاري الثقيل، العوامل الرئيسية التي تحدد العمر الافتراضي هي جودة الزيت، وإجراء صيانة الخلوص في موعدها، وحماية المحرك من السخونة الزائدة.

في الأنظمة الميكانيكية قس خلوص الصمامات على الفترات التي تحددها الشركة المصنعة، أي عادة بعد عدد معين من الكيلومترات أو ساعات التشغيل، وصححه برقائق الضبط عند الحاجة. ولا تستهن باختيار الزيت والفلتر؛ ففي الأنظمة ذات ضوابط الخلوص الهيدروليكية خصوصًا يؤثر ضغط الزيت ونظافته مباشرة في عمل الصمامات، لذا استخدم زيتًا باللزوجة المعتمدة. ولا تهمل صيانة نظام التبريد ومنظم الحرارة (ثرموستات)، لأن السخونة الزائدة المزمنة تحرق صمامات العادم بسرعة. كما تدخل جودة الوقود ودقة الحقن في الحساب، لأن الاحتراق الرديء وتأخر الحقن يسببان ترسبات وسخونة موضعية على سطح الصمام.

وتابع كذلك مانع تسرب الساق ودليل الصمام. فإذا كان استهلاك الزيت في ازدياد، فإن التدخل المبكر أقل تكلفة من الإصلاح الشامل لرأس الأسطوانة. وعندما يفتح رأس الأسطوانة للإصلاح الشامل، فإن تجديد موانع تسرب الصمامات والنوابض المتهالكة ورقائق الضبط كمجموعة واحدة، لا قطعة قطعة، أكثر أمانًا على المدى الطويل.

عندما تجرى صيانة مجموعة الصمامات «وفق برنامج محدد، لا عند ظهور العطل»، يحافظ على اقتصاد الوقود، ويتجنب الأعطال المفاجئة على الطريق والأضرار المكلفة في المحرك. فضبط بسيط للخلوص يكلف في أغلب الأحيان أقل بكثير من صمام عادم محترق.

الفئات ذات الصلة: صمام المحرك · رقاقة ضبط صمام المحرك · حشية غطاء صمامات المحرك · غطاء صمامات المحرك

أدلة فنية ذات صلة: مشعب العادم (قزوز): التشققات وتسرب الحشية والاستبدال · مجموعة رأس أسطوانة المحرك: أعراض الأعطال والاستبدال والصيانة · فرامل العادم / فرامل المحرك: أعراض الأعطال والاستبدال والصيانة · مبرد الزيت: أعراض الأعطال والاستبدال والصيانة · مجموعة حوض الزيت (كرتيل): أعراض الأعطال والاستبدال والصيانة

التطبيقات والتوافق: كتالوج توافق المركبات · كتالوج توافق المحركات

موضوع ذو صلة: عمود الكامات (الكامة)

الدليل الرئيسي: ما هو عمود المرفق (الكرنك)؟ وظيفته وأعراض أعطاله وصيانته