Xupap là gì? Cấu tạo, hoạt động, phân biệt xupap nạp và xả

Xupap là một bộ phận quan trọng trong hệ thống động cơ ô tô, đảm nhiệm vai trò kiểm soát luồng khí nạp vào và khí thải ra trong quá trình hoạt động. Nếu xupap không hoạt động chính xác, hiệu suất động cơ sẽ giảm đáng kể, làm tăng mức tiêu hao nhiên liệu và gây hỏng hóc nghiêm trọng.

Xupap là gì?

Trong một động cơ đốt trong, xupap đóng vai trò là “cánh cửa” điều tiết dòng khí ra vào buồng đốt. Xupap hoạt động nhờ vào sự điều khiển của trục cam, đảm bảo quá trình nạp nhiên liệu và xả khí thải diễn ra theo đúng chu kỳ của động cơ. Nếu xupap bị hỏng hoặc không đóng kín, hiệu suất đốt cháy sẽ bị giảm, dẫn đến hao nhiên liệu và giảm công suất động cơ.

Chức năng chính của xupap trong hệ thống động cơ ô tô là kiểm soát luồng khí ra vào buồng đốt trong quá trình hoạt động của động cơ. Cụ thể hơn, có hai loại xupap với các chức năng riêng biệt:

Xupap nạp:

• Xupap nạp có nhiệm vụ kiểm soát lưu lượng hỗn hợp nhiên liệu và không khí (hoặc chỉ không khí đối với động cơ phun xăng trực tiếp) từ hệ thống nạp vào buồng đốt trong kỳ nạp của động cơ.
• Khi xupap nạp mở, hỗn hợp nhiên liệu và không khí được hút vào buồng đốt thông qua hành trình nạp. Sau khi kỳ nạp kết thúc, xupap nạp sẽ đóng kín để giữ áp suất trong buồng đốt trong các kỳ nén và nổ.

Xupap xả: Xupap xả có nhiệm vụ kiểm soát quá trình xả khí thải từ buồng đốt ra hệ thống xả. Khi xupap xả mở, khí thải cháy được đẩy ra khỏi buồng đốt trong suốt giai đoạn xả. Sau đó, xupap xả đóng lại để ngăn không cho khí thải trở lại buồng đốt trong giai đoạn nạp mới.

Cấu tạo của xupap trên xe ô tô

Xupap là một bộ phận nhỏ nhưng có thiết kế tinh vi để đảm bảo hoạt động hiệu quả trong điều kiện khắc nghiệt của động cơ. Ngoài việc tìm hiểu khái niệm của xupap, ta cùng tìm hiểu các bộ phận chính cấu tạo nên 1 xunap tiêu chuẩn:

Đầu xupap (Valve Head)

Đầu xupap (Valve Head) là phần nằm ở đầu xupap, phần này tiếp xúc trực tiếp với cửa nạp và cửa xả của buồng đốt. Khi xupap mở, đầu xupap tạo khoảng trống để luồng khí di chuyển vào hoặc ra khỏi xi lanh. Khi xupap đóng, đầu xupap cần đảm bảo độ kín tuyệt đối để giữ áp suất trong buồng đốt.

Thân xupap (Valve Stem)

Thân xupap có dạng hình trụ đặc, giúp dẫn hướng chuyển động lên xuống, đảm bảo độ kín khi đóng và mở xupap. Để giảm ma sát và chống mài mòn, thân xupap thường được phủ một lớp vật liệu chống ăn mòn như crome hoặc nitride.

Bao quanh thân xupap là những ống dẫn hướng xupap, có hình dạng trụ rỗng có nhiệm vụ giúp giữ xupap thẳng hàng, tránh rung lắc trong quá trình xe di chuyển và giảm hiện tượng mài mòn do ma sát liên tục.

Lò xo xupap (Valve Spring)

Lò xo xupap có là bộ phận giúp giữ xupap ở trạng thái đóng khi không có tác động từ trục cam. Khi lò xo bị yếu hoặc gãy, xupap có thể không đóng kín, khiến động cơ bị rung lắc hoặc tiêu hao nhiên liệu nhiều hơn.

Ống dẫn hướng xupap (Valve Guide)

Bộ phận này có nhiệm vụ định hướng chuyển động của xupap, giúp xupap di chuyển ổn định, tránh rung lắc. Nếu ống dẫn hướng bị mòn, xupap có thể bị lệch và gây ra hiện tượng mất áp suất buồng đốt.

Phớt dầu xupap (Valve Stem Seal)

Phớt dầu giúp ngăn chặn việc dầu bôi trơn lọt vào buồng đốt. Nếu bộ phận này bị rách hoặc cứng, lúc đó dầu sẽ bị hút vào buồng đốt, gây khói xanh ở ống xả và làm xe bị hao dầu nhanh chóng.

Đế xupap (Valve Seat)

Đế xupap là một vòng kim loại được ép chặt vào đầu xi lanh, tạo thành bề mặt tiếp xúc kín khít với đầu xupap khi van đóng. Đế xupap giúp đảm bảo áp suất trong buồng đốt không bị rò rỉ và chịu được nhiệt độ cao trong quá trình đốt cháy nhiên liệu.

Nguyên lý hoạt động của xupap trong động cơ

Xupap trong động cơ ô tô hoạt động dựa trên sự điều khiển của trục cam, cơ cấu này được dẫn động trực tiếp từ trục khuỷu tới xupap. Khi trục cam quay, vấu cam sẽ tác động vào con đội, khiến cò mổ nâng lên, từ đó đẩy xupap mở và tạo đường dẫn cho khí nạp hoặc khí xả đi qua. Khi vấu cam tiếp tục quay qua điểm tác động, lò xo xupap đàn hồi trở lại, đưa xupap về trạng thái đóng kín.

• Quá trình nạp: Khi piston di chuyển từ điểm chết trên xuống điểm chết dưới, thể tích bên trong xi lanh mở rộng, tạo ra sự chênh lệch áp suất. Lúc này, xupap nạp mở, cho phép hỗn hợp không khí và nhiên liệu đi vào xi lanh. Trong quá trình này, xupap xả đóng kín để đảm bảo không có sự thất thoát khí.
• Quá trình nén: Sau khi kết thúc quá trình nạp, xupap nạp đóng lại, tạo điều kiện cho piston di chuyển từ điểm chết dưới lên điểm chết trên. Sự nén chặt hỗn hợp nhiên liệu trong không gian giới hạn giúp tăng áp suất và nhiệt độ, đưa hỗn hợp vào trạng thái lý tưởng để cháy khi bugi đánh lửa. Trong suốt giai đoạn này, cả xupap nạp và xupap xả đều đóng để đảm bảo áp suất không bị rò rỉ.
• Quá trình nổ: Khi piston đạt đến điểm chết trên, bugi đánh lửa kích hoạt quá trình đốt cháy hỗn hợp nhiên liệu. Áp suất sinh ra từ quá trình cháy tăng đột ngột, đẩy piston từ điểm chết trên xuống điểm chết dưới với lực mạnh mẽ. Trong quá trình này, cả xupap nạp và xupap xả tiếp tục đóng, giữ áp suất tối đa để sinh công hiệu quả nhất.
• Quá trình xả: Sau khi hoàn tất kỳ nổ, piston di chuyển từ điểm chết dưới lên điểm chết trên, tạo áp lực đẩy khí thải ra khỏi buồng đốt. Lúc này, xupap xả mở, giúp khí cháy thoát ra ngoài qua hệ thống ống xả, trong khi xupap nạp vẫn đóng để ngăn hỗn hợp mới đi vào.

Như vậy, xupap hoạt động theo chu trình khép kín, đóng/mở đồng bộ theo từng kỳ của động cơ, được kiểm soát chính xác bởi trục cam, giúp tối ưu hóa quá trình đốt cháy và duy trì hiệu suất vận hành ổn định.

Sự khác biệt giữa xupap nạp và xupap xả

Trong động cơ đốt trong, xupap hút (xupap nạp) và xupap xả đóng vai trò quan trọng trong việc kiểm soát luồng khí ra vào buồng đốt. Mặc dù hoạt động theo cùng một nguyên lý, hai loại xupap này có một số điểm khác biệt quan trọng về chức năng, cấu tạo và điều kiện làm việc.

Bảng so sánh sự khác nhau xupap nạp và xupap xả:

Tiêu chí	Xupap hút (xupap nạp)	Xupap xả
Chức năng	Mở để đưa hỗn hợp không khí và nhiên liệu vào buồng đốt	Mở để khí thải thoát ra khỏi buồng đốt sau quá trình cháy
Thời điểm mở	Trong kỳ nạp, khi piston di chuyển xuống điểm chết dưới	Trong kỳ xả, khi piston di chuyển lên điểm chết trên
Kích thước	Lớn hơn xupap xả để tối ưu hóa lượng khí nạp vào	Nhỏ hơn xupap hút để tăng tốc độ thoát khí thải
Nhiệt độ làm việc	Khoảng 300 – 500°C, thấp hơn do chỉ tiếp xúc với khí nạp	Khoảng 700 – 900°C, cao hơn do tiếp xúc với khí thải nóng
Chất liệu	Làm từ thép hợp kim nhẹ để giảm trọng lượng	Làm từ hợp kim chịu nhiệt cao như niken, chrome hoặc titan
Mức độ chịu tải	Chịu áp suất thấp hơn xupap xả	Chịu áp suất cao hơn do tiếp xúc với khí cháy
Hình dạng	Thường có đầu lồi để tối ưu hóa luồng khí vào	Thường có đầu phẳng để đảm bảo độ bền dưới nhiệt độ cao

3 lỗi hư hỏng xupap thường gặp phải và cách xử lý

Xupap hoạt động trong môi trường có nhiệt độ cao và thường xuyên phải đối mặt với mài mòn từ các tác nhân hóa học lẫn cơ học, do đó không tránh khỏi một số lỗi phát sinh trong quá trình hoạt động. Dưới đây là 3 lỗi thường gặp nhất của xupap và cách xử lý triệt để:

• Lỗi xupap bị hở: Lỗi này thường phát sinh khi phần côn đầu của xupap bị nứt hoặc mòn do việc tiếp xúc với nhiệt độ cao liên tục khiến nó cháy rỗ. Ngoài ra, việc thân xupap bị bụi than bám dính và cong, vênh, mòn mỗi khi va đập trong quá trình đóng mở cũng góp phần gây ra tình trạng hở. Quý khách hãy căn chỉnh lại lò xo trong khe hở và vệ sinh sạch sẽ bề mặt các bộ phận liên quan như thân xupap và lò xo để khắc phục triệt để.
• Lỗi xupap bị cháy: Khi lượng nhiên liệu cung cấp vào buồng đốt không đủ trong kỳ cháy khiến nhiệt độ bên trong tăng quá cao, từ đó gây ra hiện tượng cháy bề mặt trên xupap. Hãy điều chỉnh lượng nhiên liệu nạp sao cho phù hợp với điều kiện hoạt động, thường xuyên kiểm tra nguyên liệu trong bình chứa.
• Lỗi xupap bị kẹt hoặc treo: Tình trạng kẹt treo thường xảy ra khi khoảng cách giữa thân xupap và ống dẫn hướng bị tăng, tạo điều kiện cho bụi than và cặn bẩn lọt vào, làm cản trở chuyển động của xupap. Bên cạnh đó, sự biến dạng của bộ phận bên trong có thể làm cho đường tân đế không ăn khớp với ống dẫn hướng. Vệ sinh định kỳ dây dẫn và lò xo, đồng thời thay thế các bộ phận bị mòn hay hư hỏng nếu cần thiết để khắc phục triệt để hiện tượng kẹt treo và kẹt.

Gợi ý địa điểm mua bán, sửa chữa thay thế xupap chất lượng

Tại Phụ Tùng Đức Anh, bạn có thể tìm thấy xupap cho nhiều dòng xe như Mercedes-Benz, BMW, Audi và nhiều thương hiệu khác. Sản phẩm được chọn lọc từ các nhà sản xuất uy tín, giúp xe vận hành ổn định và kéo dài tuổi thọ động cơ.

Khi mua xupap cũng như các phụ tùng ô tô khác tại Phụ Tùng Đức Anh, bạn sẽ nhận được những lợi ích sau:

• Chất lượng đảm bảo: Sản phẩm được nhập khẩu từ các nhà sản xuất uy tín, đảm bảo độ bền, hiệu suất và an toàn.
• Đầy đủ chủng loại: Cung cấp đa dạng các loại xupap như xupap trục khuỷu, xupap bơm nước, xupap máy nén điều hòa, xupap trợ lực lái…
• Giá cả cạnh tranh: Đảm bảo giá hợp lý, phù hợp với ngân sách của khách hàng.
• Tư vấn chuyên nghiệp: Đội ngũ kỹ thuật giàu kinh nghiệm sẽ hỗ trợ bạn chọn đúng loại xupap phù hợp với dòng xe của mình.
• Giao hàng nhanh chóng: Hỗ trợ vận chuyển trên toàn quốc, đảm bảo sản phẩm đến tay khách hàng trong thời gian sớm nhất.

Liên hệ ngay để được tư vấn và báo giá: Zalo/Hotline: 0979722210. Phụ Tùng Đức Anh sẵn sàng đồng hành cùng bạn trên mọi chặng đường.