LÒ XO XUPAP

Lò xo xupap là gì?

Lò xo (les resorts – tiếng Pháp) xupap là một dạng lò xo xoắn được dùng để đóng xupap và duy trì độ kín của buồng đốt bằng cách ép xupap về phía bệ xupap. Nó “tích lũy” năng lượng trong quá trình co lại và “giải phóng” khi giãn ra. Lò xo nằm trong cơ cấu xupap bao gồm xupap, lò xo, cò mổ (có thể có hoặc không) và trục cam; có rất nhiều loại, hình dạng và kích thước khác nhau.

Hiện tượng cộng hưởng của lò xo

Cộng hưởng xảy ra khi lò xo rung lên và xuống ở tần số cao, chuyển động này độc lập với chuyển động của toàn cơ cấu xupap. Nguyên nhân là do tần số dao động riêng của lò xo trùng với tốc độ quay (đặc biệt) của động cơ, lúc này dao động của lò xo vượt trên mức bình thường và vượt qua giới hạn mỏi của vật liệu làm lò xo, lò xo có thể bị gãy! Nó tương tự như việc đu võng vậy, khi võng chuyển động ổn định bạn chỉ cần tác động lực nhỏ đúng thời điểm thì có thể làm võng đu đưa rất mạnh.

Để hạn chế việc này, lò xo nhiều bước xoắn được sử dụng (thông thường là 2 bước) trên một số đời xe. Khi bước xoắn thay đổi sẽ làm độ cứng thay đổi, từ đó làm tần số dao động riêng của lò xo không ổn định và hiện tượng cộng hưởng sẽ được hạn chế rất nhiều.

Hiện tượng xupap “nảy” (valve float)

Trong cơ chế hoạt động của cơ cấu xupap, trục cam sẽ tác động vào cò mổ để đẩy xupap xuống (trục cam sẽ tác động trực tiếp vào xupap ở một số dòng xe), lò xo sẽ có nhiêm vụ kéo xupap lên. Khi ở vòng tua thấp, lò xo có thể dễ dàng “theo” được những chuyển động này, nhưng ở vòng tua cao, lò xo có thể không “theo” được. Hiện tượng xupap “nảy” là hiện tượng xuất hiện những chuyển động không mong muốn của lò xo và xupap, nó có thể làm giảm hiệu suất của động cơ, tăng lượng khí thải, làm hỏng lò xo, gây ra va đập giữa piston và xupap.

Một số giải pháp được đưa ra để khắc phục vấn đề này như: sử dụng vật liệu nhẹ như Titan hay thay đổi cấu trúc để làm xupap nhẹ hơn; tăng số lượng xupap trong mỗi xylanh để từng xupap sẽ nhẹ hơn nhưng vẫn đảm bảo lưu lượng khí; lò xo khí; hay thường gặp nhất là việc sử dụng 2 lò xo…

Việc sử dụng 2 lò xo sẽ đảm bảo độ cứng mà không làm chiều cao của lò xo tăng lên (chiều cao lò xo tăng lên sẽ kéo theo rất nhiều thứ bị…to lên, việc này có lẽ là không tốt cho thể tích cũng như khối lượng của động cơ). Khi sử dụng 2 lò xo, bạn sẽ quan sát thấy chiều xoắn của chúng sẽ ngược chiều để đảm bảo chúng không kẹt vào nhau khi hoạt động.

Lưu ý khi thao tác với lò xo xupap

Khi lắp lò xo với nhiều bước xoắn, bạn sẽ được khuyến cáo rằng đặt lò xo như sau.

Điều này là do phần có bước xoắn nhỏ sẽ có khối lượng lớn hơn phần có bước xoắn lớn, khi đặt xuống dưới nó sẽ hạn chế được những chuyển động quán tính do khối lượng gây ra.

Thêm nữa, bạn cũng có thể quan sát ở lò xo giảm xóc sau, phần có bước xoắn nhỏ hơn được đặt ở phía trên, gần khung xe. Vì phần nhẹ hơn sẽ chuyển động nhiều hơn (phần lò xo có bước lớn), và điều này sẽ hạn chế được rung động không mong muốn.