Cấu tạo xupap, nguyên lý hoạt động và 3 hư hỏng thường gặp

Cấu tạo xupap và nguyên lý hoạt động của chúng là chủ đề được nhiều người quan tâm. Xupap giữ vai trò quan trọng đối với động cơ đốt trong với nhiệm vụ tạo đường cho dòng chảy khí di chuyển vào trong hoặc ra ngoài buồng đốt. Vì điều kiện làm việc khắc nghiệt nên xupap dễ gặp phải tình trạng hư hỏng. Khách hàng nên thường xuyên kiểm tra và điều chỉnh khe hở xupap sao cho phù hợp nhất để đảm bảo công suất cũng như tuổi thọ động cơ.

1. Xupap là gì?

Trước khi tìm hiểu về cấu tạo xupap, hãy cùng đến với khái niệm Xupap là gì? Xupap (hay còn được giới kỹ thuật gọi là “nấm”) là một loại van sử dụng trong cơ cấu phối khí của động cơ đốt trong, giữ vai trò kiểm soát lưu lượng của hỗn hợp khí cháy trong buồng đốt. Chúng có chức năng đóng và mở đường giúp tạo nên dòng chảy của hỗn hợp khí đốt vào buồng đốt hoặc đưa khí thải thoát ra ngoài.

Xupap là bộ phận quan trọng đối với động cơ đốt trong của các loại máy móc, phương tiện. Dựa vào nhiệm vụ làm việc, chúng được phân chia thành 2 loại: Xupap nạp (Intake Valve) và xupap xả (Exhast Valve). Đúng như tên gọi, xupap nạp có nhiệm vụ nạp hỗn hợp khí vào buồng đốt của động cơ, xupap xả có nhiệm vụ làm kín buồng đốt và đưa khí cả ra ngoài sau mỗi chu trình đốt cháy.

Xupap làm việc trong điều kiện khá khắc nghiệt. Do tiếp xúc trực tiếp với khí cháy nên các xupap chịu áp lực rất lớn và nhiệt độ cao, nhất là xupap xả. Ở động cơ xăng, nhiệt độ xupap xả có thể lên tới 800 - 850°C. Còn ở động cơ diesel, con số này có thể lên tới 500 - 600°C.

Bên cạnh đó, xupap còn phải đối mặt với nguy cơ ăn mòn cơ học bề mặt bởi vận tốc lưu động của môi chất qua xupap rất lớn, lên tới 400-600 m/s đối với xupap xả. Khi xupap đóng mở, đầu xupap va đập với đế khiến nấm dễ bị biến dạng, cong vênh hoặc mòn rỗ bề mặt.

2. Cấu tạo xupap

Cấu tạo xupap bao gồm 5 bộ phận chính: Đầu xupap (nấm xupap), thân xupap, đế xupap, ống dẫn hướng xupap và lò xo xupap. Mỗi bộ phận có chức năng, nhiệm vụ riêng. Cụ thể như sau:

2.1 Đầu xupap

Bộ phận này có nhiệm vụ kết hợp với đế xupap để đóng - mở cửa nạp - xả của buồng đốt động cơ. Nấm xupap được thiết kế bằng phẳng, lõm hoặc lồi tương ứng với những ưu, nhược điểm riêng biệt. Nấm bằng có thể sử dụng cho cả 2 loại xupap nạp và xả, nấm lõm dùng cho xupap nạp và nấm lồi dành cho xupap xả.

2.2 Đế xupap

Đây là bộ phận quan trọng trong cấu tạp xupap, có kết cấu khá đơn giản, có thể gắn đĩa giữ lò xo xupap. Đế xupap có nhiều thiết kế khác nhau tùy thuộc vào cách ghép đĩa lò xo xupap, như hình côn hoặc rãnh vòng để lắp với móng hãm xupap hoặc có lỗ để lắp chốt hãm.

Đế xupap nhận lực từ đòn mở hoặc con đội truyền đến, do đó, đòi hỏi phải có độ cứng để lâu mòn. Một số động cơ, đuôi xu páp còn lót thêm chụp bảo vệ ở bên ngoài.

2.3 Thân xupap

Thân xupap có dạng hình trụ đặc giúp dẫn hướng chuyển động cho xupap, đảm bảo đế và mặt xupap chồng khít với nhau. Nhiệm vụ chính của bộ phận này là dẫn hướng cho xupap hoạt động.

Thân xupap hoạt động trong điều kiện nhiệt độ cao, lại khó bôi trơn nên chúng nhanh bị mài mòn. Để thân xupap truyền nhiệt tốt và không bị bó kẹt trong ống dẫn hướng, người ta thường lắp ống dẫn hướng cao lên gần sát đầu xupap và làm nhỏ đường kính phần thân gần với đầu xupap. Ở một số động cơ, thân xupap xả được khoan rỗng để chứa dung dịch natri thu nhiệt làm giúp xupap nguội nhanh.

2.4 Ống dẫn hướng xupap

Ống dẫn hướng xupap thường được làm bằng vật liệu gang chắc chắn, kết hợp với bộ phận thân trong cấu tạo xupap để dẫn hướng chuyển động. Bề mặt tiếp xúc của ống dẫn hướng và thân xupáp được bôi trơn bằng dầu động cơ.

2.5 Lò xo xupap

Lò xo xupap là loại lò xo trụ, có sức căng tác dụng theo hướng đóng xupap. Để ngăn ngừa hiện tượng dao động cộng hưởng của xupap khi động cơ chạy với tốc độ cao, người ta sử dụng lò xo có bước không đồng đều hoặc hai lò xo cho mỗi xupáp.

3. Nguyên lý hoạt động của xupap

Bên cạnh cấu tạo xupap thì nguyên lý hoạt động của chúng cũng là điều mà khách hàng nên tìm hiểu. Một cách tổng quát, xupap hoạt động đóng mở dựa theo các chu kỳ của động cơ.

Đối với động cơ đốt trong 4 kỳ, chúng hoạt động theo nguyên lý như sau:

• Kỳ nạp: Khi piston di chuyển từ điểm chết trên đến điểm chết dưới, các xupap nạp sẽ mở và xupap xả đóng lại giúp hỗn hợp khí - nhiên liệu vào trong buồng đốt.
• Kỳ nén: Piston di chuyển từ điểm chết dưới đến điểm chết trên, toàn bộ xupap nạp và xupap xả cùng lúc đóng lại để hỗn hợp khí - nhiên liệu được nén lại trong buồng đốt, tạo hỗn hợp cháy tốt nhất.
• Kỳ cháy: Khi sự cháy diễn ra, piston chịu nén và di chuyển từ điểm chết trên xuống điểm chết dưới trong khi cả 2 xupap cùng đóng. Điều này giúp cho sự cháy sinh công tạo lực truyền cho động cơ.
• Kỳ xả: Tại kỳ xả, đường đi của piston tương tự như ở kỳ nén khi đẩy từ điểm chết dưới tới điểm chết trên. Lúc này, xupap thải được mở để đẩy khí thải ra ngoài. Sau đó, xuppap xả sẽ đóng lại và lặp lại chu kỳ tiếp đó.

Do đó, nếu xupap đóng không kín thì buồng đốt sẽ hở, dẫn đến tình trạng không đảm bảo áp suất tiêu chuẩn cho sự đốt cháy và sinh công cho động cơ.

4. Những hư hỏng thường gặp đối với xupap và cách xử lý

Như quý khách hàng đã biết, xupap làm việc trong điều kiện nhiệt độ cao, dễ bị mài mòn cơ học và hóa học. Vì vậy, chúng dễ gặp phải tình trạng hỏng hóc. Một số hiện tượng phổ biến có thể kể đến như sau:

4.1 Hiện tượng hở xupap

Hở xupap có thể do nhiều nguyên nhân khác nhau như côn đầu xupap bị rạn nứt, mòn, cháy rỗ hay bám bụi than,… Phần thân xupap bị cong, mòn hay gỉ sét do lâu ngày không sử dụng, đế xupap do va đập với đầu xupap phục vụ quá trình đóng/mở đường khí bị cong vênh, mòn,…

Để khắc phục hiện tượng này, khách hàng có thể thực hiện căn chỉnh lại khe hở xupap theo hướng dẫn chi tiết mà chúng tôi sẽ trình bày ở phần tiếp theo trong bài viết này.

4.2 Hiện tượng cháy xupap

Nguyên nhân khiến xupap bị cháy là do khi đến kỳ cháy, lượng nhiên liệu nạp vào không đủ. Để có thể khắc phục, khách hàng nên điều chỉnh sao cho lượng xăng nạp vào vừa đủ để không tiêu tốn nhiều nhiên liệu mà cũng không khiến xupap bị cháy.

4.3 Xupap bị kẹt treo

Nguyên nhân dẫn đến hiện tượng này là do khe hở giữa thân xupap và ống dẫn hướng quá lớn khiến than bụi lọt vào làm kẹt xupap, hoặc bộ phận thân trong cấu tạo xupap bị cong khiến đường tân đế và ống dẫn hướng lệch nhau. Để khắc phục tình trạng này, quý khách hàng nên kiểm tra vệ sinh xupap định kỳ, hoặc thay thế cặp xupap - ống dẫn hướng nếu cần thiết.

5. Phương pháp điều chỉnh khe hở xupap

Xupap là một trong những bộ phận rất quan trọng trong quá trình hoạt động của động cơ đốt trong. Chính vì thế, khi bộ phận này gặp vấn đề dù nặng hay nhẹ đều ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình hoạt động của khối động cơ. Khe hở xupap bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ và hoạt động tiếp xúc với khí cháy khiến công suất bị ảnh hưởng, mức tiêu hao nhiên liệu tăng lên, giảm tuổi thọ động cơ.

Chính vì vậy, việc điều chỉnh khe hở xupap nên được thực hiện thường xuyên và liên tục để đảm bảo bố trí cấu tạo xupap cũng như đảm bảo khe hở xupap luôn ở mức phù hợp. Để căn chỉnh bộ phận này, khách hàng thực hiện theo các thao tác:

• Bước 1: Đầu tiên, khách hàng cần xác định vị trí của xupap nạp và xả.
• Bước 2: Quay trục khuỷu để piston xi lanh ở điểm chết trên. Đây là vị trí mà cơ cấu truyền lực và piston cách xa trục khuỷu nhất, hoặc giữ cho con đội xoay tự do và điểm chết trên ở trên puly hoặc ở bánh đà. Ở thời điểm này xupap đóng kín và tiến hành điều chỉnh khe hở nhiệt cho cả 2 xupap.
• Bước 3: Dùng cờ lê nới lỏng đai ốc vít điều chỉnh hoặc đai ốc hãm của con đội.
• Bước 4: Đo khe hở giữa đế xupap với đầu xuppa (đối với xupap treo) hoặc đầu bu lông điều chỉnh của con đội ( đối với xupap đặt).
• Bước 5: Dùng tuốc nơ vít vặn vít điều chỉnh đầu đòn mở hoặc dùng cờ lê dẹt vặn bu lông để xe dịch căn lá cho đến khi nhận thấy chúng vừa khít.
• Bước 6: Giữ tuốc nơ vít hoặc bulông điều chỉnh và dùng cờ lê vặn chặt đai ốc hãm lại. Tại bước này, khách hàng nên chú ý không để cho vít hay bu lông xoay khi vặn đai ốc hãm.
• Bước 7: Chia dấu ở bánh đà hoặc puly sao cho góc lệch công tác của các máy theo thứ tự nổ của động cơ.
• Bước 8: Quay trục khuỷu cho dấu thứ 2 trùng với dấu ở trên thân máy.
• Bước 9: Điều chỉnh 2 xupap của xi lanh kế tiếp theo thứ tự nổ của động cơ như ở bước 3, bước 4, bước 5 và bước 6.
• Bước 10: Thực hiện tương tự như ở bước 8 và bước 9 để điều chỉnh khe hở nhiệt cho các xi lanh còn lại đến khi hoàn tất.

Trên đây là bài viết “Cấu tạo xupap, nguyên lý hoạt động và 3 hư hỏng thường gặp”. Mong rằng những thông tin mà chúng tôi cung cấp ở trên sẽ giúp ích cho quý khách hàng. Xupap là chi tiết không thể thiếu trong động cơ đốt trong của các loại phương tiện như ô tô, xe tải, xe nâng hàng,… Nếu có nhu cầu tìm hiểu thêm thông tin về xupap nói riêng và động cơ xe nâng hàng, xe nâng hàng giá rẻ nói chung, quý khách vui lòng liên hệ 0975 645 225 để được tư vấn tận tình, chi tiết.