رافعة هيدروليكية

الرافعة الهيدروليكية ، والمعروفة أيضًا باسم رافع الصمام الهيدروليكي أو مُعدِّل الخلوص الهيدروليكي ، هي جهاز يُستخدم للحفاظ على خلوص الصمامات صفرًا في محركات الاحتراق الداخلي . تتطلب رافعات الصمامات الصلبة التقليدية ضبطًا دوريًا للحفاظ على خلوص صغير بين الصمام وذراعه المتأرجح أو تابع الكامة . يمنع هذا الخلوص الأجزاء من الالتصاق عند تمددها بفعل حرارة المحرك، ولكنه قد يؤدي أيضًا إلى تشغيل صاخب وزيادة في التآكل نتيجة احتكاك الأجزاء ببعضها حتى تصل إلى درجة حرارة التشغيل. صُممت الرافعة الهيدروليكية للتعويض عن ذلك، مما يسمح لنظام الصمامات بالعمل بخلوص صفري عند جميع درجات حرارة التشغيل بمجرد أن يسخن الزيت، مما يؤدي إلى تشغيل أكثر هدوءًا، وعمر أطول للمحرك، والاستغناء عن الحاجة إلى الضبط الدوري لخلوص الصمامات. أثناء التشغيل، تمتلئ الرافعة بالزيت، مما يوفر مقاومة هيدروليكية للضغط، ويزيل "الارتخاء" (المعروف أيضًا باسم " الخلوص " ^{[ 1 ]} ) من النظام، ويخلق نظامًا فعالًا بدون أي تفاوت.

يقع رافع الصمام في محرك الاحتراق الداخلي بين عمود الكامات وكل صمام . رافع الصمام الصلب هو في الواقع فاصل معدني ينقل القوة والحركة من عمود الكامات إلى نظام الصمامات . أما رافع الصمام الهيدروليكي فهو عبارة عن أسطوانة فولاذية مجوفة تحتوي على مكبس داخلي. يُثبّت المكبس عند أقصى مدى لحركته بواسطة نابض قوي. يضغط عمود الكامات ذو الفصوص بشكل دوري على الرافع، الذي ينقل الحركة إلى صمام المحرك بإحدى طريقتين:

1. من خلال قضيب دفع يقوم بتشغيل الصمام عبر آلية هزازة (في محرك ذي صمامات علوية (OHV))؛
2. عن طريق الاتصال المباشر بساق الصمام أو ذراع التأرجح (في تكوين عمود الكامات العلوي (OHC)).

يُضخ الزيت تحت ضغط ثابت إلى رافع الصمام عبر قناة زيتية، من خلال ثقب صغير في جسمه. عندما يكون صمام المحرك مغلقًا (رافع الصمام في وضع محايد)، يكون رافع الصمام حرًا في الامتلاء بالزيت. عندما يدخل حدبة عمود الكامات مرحلة الرفع من شوطها، فإنها تضغط مكبس رافع الصمام، ويقوم صمام أحادي الاتجاه بإغلاق مدخل الزيت. الزيت شبه غير قابل للانضغاط، لذا فإن هذا الضغط العالي يجعل رافع الصمام صلبًا فعليًا خلال مرحلة الرفع.

عندما يتحرك فص عمود الكامات عبر قمته، يقل الحمل على مكبس الرافعة، ويعيد الزنبرك الداخلي المكبس إلى وضعه الطبيعي ليتمكن الرافعة من إعادة ملء الزيت. هذا المدى القصير لحركة مكبس الرافعة كافٍ للاستغناء عن الحاجة إلى ضبط الخلوص بشكل متكرر .

كان محرك كاديلاك V16 موديل 452 (1930) أول محرك مزود برافعات هيدروليكية . انتشرت الرافعات الهيدروليكية بشكل شبه كامل في السيارات المصممة في ثمانينيات القرن الماضي، لكن بعض السيارات الحديثة عادت إلى استخدام الرافعات الميكانيكية التقليدية. ورغم أن هذه الرافعات لا تعمل بهدوء تام ولا تخلو من الصيانة، إلا أنها أرخص. وتُستخدم الرافعات غير الهيدروليكية في معظم محركات الكامات العلوية الحديثة.

بما أن العملية برمتها تُفعَّل بضغط الزيت الهيدروليكي عند بدء تشغيل المحرك، فلا حاجة للصيانة أو الضبط. ومن المزايا الأخرى انخفاض تكلفة التشغيل، إذ لا حاجة للصيانة أو الرسوم المرتبطة بصيانة الصمامات . عادةً ما تدوم الصمامات الهيدروليكية طوال عمر المحرك دون أي متطلبات صيانة.

توجد عدة مشاكل محتملة في رافعات الصمامات الهيدروليكية. في كثير من الأحيان، يصدر نظام الصمامات صوت طقطقة عالٍ عند بدء التشغيل نتيجة لتسرب الزيت من الرافعات أثناء توقف السيارة. لا تُعد هذه مشكلة خطيرة طالما يختفي الصوت في غضون دقيقتين؛ وعادةً ما يستمر لثانية أو ثانيتين فقط. أما الطقطقة المستمرة فقد تشير إلى انسداد في مجرى الزيت، أو إلى تلف إحدى الرافعات أو أكثر نتيجة التآكل وعدم قدرتها على فتح الصمام بالكامل. في هذه الحالة الأخيرة، يجب استبدال الرافعة المتضررة.

تتطلب الصمامات الهيدروليكية تصميمًا أكثر تعقيدًا وتكلفةً لرأس الأسطوانة . يفضل عدد من مصنعي السيارات الصغيرة استخدام رافعات الصمامات الصلبة نظرًا لانخفاض تكلفة تصميمها وإنتاجها مقارنةً بالصمامات الهيدروليكية.

بشكل عام، تتأثر الصمامات الهيدروليكية بجودة زيت المحرك وعدد مرات تغييره، إذ قد تتسبب رواسب الكربون والشوائب في انسداد الصمامات أو قنوات الزيت، مما يُفقد ضبط الخلوص فعاليته. ويؤثر ذلك سلبًا، خاصةً على عمود الكامات والصمامات نتيجة التآكل المفرط في حال عدم ضبط الخلوص بشكل صحيح. وكما ذُكر، يمكن تجنب ذلك باستخدام زيت المحرك الموصى به من قِبل الشركة المصنعة، والالتزام بفترات تغيير الزيت المحددة.

من الخرافات الشائعة أن رافع الصمام قد يتمدد في بعض الحالات، مما يؤدي إلى انخفاض خلوص الصمام. في الواقع، لا تستطيع مضخة زيت المحرك توليد ضغط كافٍ لإحداث هذا التمدد. تكمن المشكلة في ضعف نوابض الصمامات، مما يسمح بحركة الصمام بحرية عند سرعات المحرك العالية. تحاول أذرع الصمامات استيعاب ما تعتبره خلوصًا إضافيًا. ومع استمرار هذه السرعة، يستمر رافع الصمام في التمدد حتى يُمنع الصمام من إغلاق مقعده. لذا، فإن صيانة نوابض الصمامات للحفاظ على قوتها المناسبة أمر بالغ الأهمية لتجنب تلف المحرك.

يمكن أن تتسبب الرافعات الهيدروليكية أيضًا في حدوث "ارتداد الصمام" أو "رفرفة" عند عدد دورات مرتفع في الدقيقة، وهو أمر غير مرغوب فيه للاستخدامات عالية الأداء.

يجب تفريغ رافعات الصمامات الهيدروليكية المستعملة من الزيت قبل تركيبها، لمنعها من إبقاء الصمامات مفتوحة عند بدء التشغيل، مما قد يتسبب في تلف نظام الصمامات / المكابس . ويمكن القيام بذلك بسهولة عن طريق ضغطها في ملزمة. سيرتفع ضغط الزيت بسرعة عند بدء التشغيل، وستضبط الرافعات نفسها على الارتفاع المناسب.