Xupap ô tô là gì? Tìm hiểu cấu tạo và nguyên lý hoạt động

Để xe ô tô vận hành hiệu quả, cần sự phối hợp nhịp nhàng giữa nhiều bộ phận trong động cơ. Trong đó, xupap giữ vai trò đặc biệt quan trọng, ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình trao đổi khí và luân chuyển nhiên liệu. Trong bài viết dưới đây, Phụ Tùng HQ sẽ cùng bạn tìm hiểu chi tiết về xupap ô tô – cấu tạo, chức năng và nguyên lý hoạt động.

Xupap xe ô tô là gì?

Xupap ô tô là bộ phận quan trọng trong hệ thống phối khí, đảm nhận vai trò kiểm soát quá trình trao đổi khí trong buồng đốt. Cụ thể, xupap đóng/mở đúng thời điểm để điều chỉnh lượng hỗn hợp xăng – không khí đi vào, và khí thải thoát ra khỏi buồng đốt.

Nhờ đó, quá trình cháy diễn ra hiệu quả, góp phần đảm bảo hiệu suất hoạt động của động cơ.

Chức năng của xupap ô tô

Xupap, với vai trò như những “cánh cửa điều tiết dòng khí”, giữ nhiệm vụ quan trọng trong quá trình nạp – xả của động cơ đốt trong. Dựa theo chức năng, xupap được chia thành hai loại chính: xupap nạp và xupap xả.

Xupap nạp

Xupap nạp được ví như một “cánh cửa đón khách”, có nhiệm vụ mở ra để đưa hỗn hợp nhiên liệu và không khí vào buồng đốt. Khi piston di chuyển xuống dưới và tạo ra vùng chân không trong xi lanh, xupap nạp sẽ mở ra, cho phép dòng khí tràn vào, chuẩn bị cho quá trình nén và đốt cháy.

Xupap xả

Ngược lại, xupap xả giống như một “cánh cửa thoát hiểm”. Sau khi quá trình cháy kết thúc và piston đi lên, áp suất khí thải sẽ đẩy xupap xả mở ra, giải phóng khí đã đốt ra khỏi buồng đốt qua đường ống xả. Quá trình này kết thúc chu trình làm việc, sẵn sàng cho chu trình tiếp theo của động cơ.

Cấu tạo của xupap xe ô tô

Cấu tạo của xupap bao gồm các phần chính như đầu (nấm xupap), thân, đuôi, lò xo và phần đệm – mỗi bộ phận đều đảm nhận chức năng riêng.

Đầu xupap có hình dạng giống cây nấm với phần bề mặt có thể phẳng, lồi hoặc lõm. Bộ phận này đảm nhiệm vai trò đóng/mở cửa nạp và xả khí trong buồng đốt.

Thân xupap là một trụ đặc giúp dẫn hướng chuyển động cho chính nó, đảm bảo đế và mặt xupap khít hoàn toàn. Ống dẫn hướng xupap, được đặt bao quanh thân, là một thanh trụ rỗng có tác dụng giữ cho xupap di chuyển thẳng hàng và tịnh tiến trong thân máy.

Một số loại xupap có thân rỗng chứa natri nhằm tăng khả năng tản nhiệt. Khi động cơ vận hành và xupap nóng lên, lượng natri bên trong sẽ hóa lỏng, giúp truyền nhiệt từ tán xuống thân, sau đó thoát ra ngoài qua ống dẫn hướng.

Để tăng khả năng dẫn nhiệt, một số loại xupap được thiết kế với thân rỗng, bên trong chứa chất natri chiếm khoảng 50–60% thể tích thân. Chất này có nhiệt độ nóng chảy khoảng 97–99°C, sẽ hóa lỏng khi xupap nóng lên trong quá trình đốt cháy. Khi ở trạng thái lỏng, natri giúp truyền nhiệt hiệu quả từ phần tán xupap xuống thân xupap, sau đó tản nhiệt ra ngoài thông qua ống dẫn hướng.

Đuôi xupap là bộ phận dùng để gắn kết lò xo xupap, thường được thiết kế với nhiều hình dạng khác nhau tùy thuộc vào cách ghép nối với đĩa lò xo. Một số thiết kế phổ biến bao gồm hình côn, rãnh vòng (để lắp móng hãm xupap) hoặc có lỗ để lắp chốt hãm cố định.

Lò xo xupap có nhiệm vụ tạo lực căng tác động theo hướng đóng xupap, đảm bảo quá trình đóng kín diễn ra đúng trong các kỳ nén và xả của buồng đốt động cơ.

Đệm xupap được lắp trong thân máy hoặc nắp xi lanh, đóng vai trò bịt kín buồng đốt khi xupap chuyển động tịnh tiến. Nhờ đó, áp suất trong buồng đốt được duy trì ở mức tối ưu, hỗ trợ quá trình đốt cháy nhiên liệu hiệu quả hơn.

Nguyên lý hoạt động của xupap ô tô

Xupap động cơ ô tô hoạt động trong môi trường có áp suất lớn và nhiệt độ cao, thường dao động trong khoảng 700–900°C, tùy thuộc vào loại nhiên liệu và đặc điểm của động cơ. Trong quá trình làm việc, xupap liên tục chịu va đập cơ học mạnh khi đóng và đồng thời bị ăn mòn hóa học do tiếp xúc trực tiếp với khí cháy. Vì vậy, vật liệu chế tạo xupap thường là thép chrome hoặc thép niken – những kim loại có độ bền cao và khả năng chịu nhiệt tốt.

Khi động cơ vận hành, trục khuỷu sẽ truyền động làm trục cam quay, vấu cam tác động vào con đội, đẩy đũa đẩy đi lên. Đũa đẩy tiếp tục tác động vào cò mổ, khiến cò mổ quay và đẩy xupap đi xuống – lúc này, xupap được mở ra để thực hiện quá trình nạp hoặc xả khí, trong khi lò xo xupap bị nén lại.

Khi trục cam quay qua khỏi điểm tác động, lực đàn hồi của lò xo sẽ khiến xupap tự động đóng lại và ép kín vào bệ đỡ. Các cơ cấu như cò mổ, đũa đẩy và con đội lúc này quay về vị trí ban đầu, chuẩn bị cho chu kỳ tiếp theo.

Trên đây là bài viết của Phụ Tùng HQ gửi đến bạn đọc thông tin về những vấn đề xoay quanh xupap ô tô. Hy vọng rằng những thông tin chúng tôi cung cấp sẽ giúp ích cho quý khách hàng trong quá trình vận hành và sử dụng ô tô.