(News.oto-hui.com) – Trên thực tế, xupap xả chứa đầy Natri đã xuất hiện từ rất sớm, nó tồn tại trên động cơ máy bay Pegasus vào năm 1936. Chúng cũng có mặt trên một số tàu thuyền vào năm 1948 và thậm chí còn xuất hiện trên nhiều xe Alfa Romeo và Ferrari vào những năm 1960. Thế nhưng, ta lại gần như không còn thấy loại xupap xả chứa Natri xuất hiện ở ô tô hiện đại ngày nay mặc dù chúng đem lại lợi ích khá nhiều?
1. Công dụng của xupap xả chứa Natri:
Đối với động cơ, nhiệt độ là một yếu tố vô cùng quan trọng, chỉ một sai sót nhỏ trong quá trình làm mát động cơ cũng dẫn đến các vấn đề về kích nổ hoặc đánh lửa sớm và hậu quả của nó có thể dẫn đến hư hỏng động cơ. Nhiệt độ làm việc thông thường của một động cơ là 80 đến 92 độ C.
Để duy trì nhiệt độ làm việc lý tưởng thì người ta thường bố trí các đường nước làm mát đi đến các bộ phận của động cơ để làm mát. Khi chất làm mát nóng lên sẽ được đưa về bộ tản nhiệt để lưu thông trở lại.
Chất làm mát sẽ len lõi qua hầu hết các thành phần cốt lõi của động cơ ngoại trừ hai xupap nạp xả. Điều này có vẻ kỳ quặc vì cả hai xupap đều phải nhúng vào phần nóng nhất của động cơ một lần trong mỗi chu kỳ. Nhưng sự thật thì ở thân xupap vẫn làm mát được do nhiệt từ thân xupap truyền qua ống dẫn hướng, rồi qua nắp máy (nơi nước làm mát sẽ đi qua).
Tất nhiên hiệu quả của nó sẽ không đáng kể vì rất ít khí làm mát phần nấm xupap – nơi được đậy trực tiếp vào bên trong buồng đốt.
Tuy nhiên, có một điều đáng chú ý ở đây đó là ở xupap nạp vì được làm mát từ trên xuống dưới nên nhờ không khí nạp mới vào động cơ ở mỗi chu kỳ. Do đó việc làm mát cho xupap nạp có thể không quá quan trọng.
Ngược lại, xupap xả sẽ liên tục chịu cả nhiệt độ từ luồng khí thải cực nóng (khoảng 850 độ C) khi khí thải được thải ra vào cuối mỗi chu kỳ. Xupap xả thường bắt đầu ‘đỏ’ khi nhiệt độ xupap vượt quá 750 độ C. Và khi đầu xupap xả nóng thì sẽ gây ra tiếng nổ động cơ.
Hơn nữa, những xupap được làm từ vật liệu có độ chịu nhiệt cao nhưng lại có giá cắt cổ và tất nhiên là người ta không có hy vọng nhìn thấy những thành phần chất lượng cao như vậy trên một chiếc ô tô phổ thông.
Chính vì lí do đó, trong năm 2018, Kia đã sử dụng một loại xupap poppet được sản xuất bởi TRW Engine Components trong Stinger GT. Xupap này trông hoàn toàn giống một xupap bình thường nhưng điều khác biệt ở đây là nó được đúc rỗng bên trong và bên trong một nữa của xupap xả chứa natri đặc.
2. Tại sao lại là Natri mà không phải là chất khác?
Natri là một chất có nhiệt độ nóng chảy là 98 độ C và nhiệt độ sôi rất cao, khoảng 883 độ C. Khi đầu xupap nóng lên, natri bên trong chuyển sang chất lỏng, và di chuyển theo chuyển động tuần hoàn của van. Do có tính dẫn nhiệt cao, natri thu nhiệt từ đầu xupap truyền dọc theo thân xupap đến đuôi xupap.
Và như được nói ở trên, chúng sẽ được làm mát nhờ nước làm mát thông qua ống dẫn hướng. Do đó, nhiệt độ xupap xả sẽ được làm mát đáng kể và hầu như loại bỏ khả năng gây kích nổ hoặc đánh lửa sớm.
Hình dưới là một ví dụ về xupap của động cơ chiếc Stinger GT, nhiệt độ của đầu xupap được quan sát đã giảm mạnh.
3. Nhược điểm của xupap xả chứa Natri:
Hiện nay, động cơ trang bị xupap xả chứa Natri đã không còn là điều mới mẻ. Chúng không được đưa vào ứng dụng nhiều vì có rất nhiều nguyên nhân xấu ảnh hưởng đến động cơ.
Tuy Natri không phải là vật liệu đắt tiền và nó rất phổ biến nhưng việc chế tạo xupap rỗng. Nhưng việc chế tạo xupap chứa natri lại phức tạp hơn so với việc chế tạo xupap đặc.
Đối với động cơ ngày nay, yêu cầu công suất ngày càng cao nên các bộ phận của động cơ mà xupap làm việc trong môi trường chịu va đập mạnh, sẽ thường xuyên tiếp xúc với áp suất và nhiệt độ cao. Do đó, chúng phải yêu cầu về độ cứng vững của xupap cũng tăng cao.
Hơn thế nữa, ngày nay có một phương pháp được các nhà sản xuất ưa chuộng hơn là chế tạo nấm xupap bằng thép hợp kim, có khả năng chịu nhiệt cao chứa các thành phần như silic, manga, crom,… còn thân xupap do được giải nhiệt kịp thời nên chỉ làm bằng thép thông thường và hàn lại với nhau.
Cuối cùng, do những bất lợi như vậy mà xupap xả chứa Natri với mục đích giải nhiệt cho nấm xupap đã không còn được sử dụng nhiều ngày nay.
Bài viết liên quan:
- Xupap động cơ ô tô – Những điều phải biết
- Dấu hiệu hư hỏng của phốt ghít xupap và bạc xéc măng
- Phân tích cơ cấu phân phối khí xupap đặt và xupap treo
