Chi tiết phần: Lắp ráp xi lanh van ô tô là gì?

Cấu tạo của cụm xi lanh van ô tô gồm những bộ phận cốt lõi nào và chức năng của từng bộ phận là gì?​

các lắp ráp xi lanh van ô tô là bộ phận cốt lõi của động cơ. Nó bao gồm nhiều bộ phận như khối xi lanh, nhóm van, nhóm truyền van, thành phần hệ thống làm mát và thành phần hệ thống bôi trơn. Sự phân công lao động rõ ràng và phối hợp chặt chẽ.​

Trước hết, khối xi lanh, là khung cơ bản của cụm lắp ráp, thường được đúc từ vật liệu hợp kim nhôm hoặc gang có độ bền cao, với các kết cấu chính như lỗ xi lanh, áo nước và kênh dẫn dầu bên trong. Lỗ khoan xi lanh là "rãnh" để piston chuyển động qua lại, cần được mài giũa cẩn thận để đảm bảo độ nhẵn và tròn của thành trong, đồng thời giảm tổn thất ma sát giữa piston và thành xi lanh; áo nước bao quanh lỗ xi ​​lanh và giao tiếp với hệ thống làm mát động cơ, đồng thời lấy đi một lượng lớn nhiệt sinh ra khi xi lanh hoạt động thông qua vòng tuần hoàn chất lỏng làm mát để ngăn xi lanh quá nóng; kênh dầu có nhiệm vụ vận chuyển dầu bôi trơn, cung cấp dầu bôi trơn cho các bộ phận chuyển động của xi lanh bên trong và giảm mài mòn.​

các second is the valve group, including intake valve, exhaust valve, valve seat, valve conduit, valve spring and valve oil seal, etc. The intake valve is responsible for opening the intake stroke to allow the combustible mixture (gasoline engine) or air (diesel engine) to enter the cylinder; the exhaust valve opens the exhaust stroke to discharge the combustion exhaust gas out of the cylinder. The valve seat is embedded on the cylinder block or cylinder head and cooperates with the valve seal to prevent gas leakage in the cylinder; the valve conduit provides guidance for valve movement to ensure the coaxiality of the valve opening and closing; the valve spring makes the valve tightly fit with the valve race through elastic force, achieving sealing, and at the same time offsetting the inertial force of the valve transmission group; the valve oil seal is placed on the valve stem to prevent engine oil from entering the combustion chamber and prevent mixture or exhaust gas from penetrateing into the oil passage.​

Tiếp theo là nhóm truyền động van, chủ yếu bao gồm trục cam, thanh đẩy, tay đòn và các bộ phận khác (các cấu trúc động cơ khác nhau có thể thay đổi một chút). Trục cam được thiết kế có biên dạng cam theo quy luật chu trình làm việc của động cơ. Nó điều khiển chuyển động quay qua trục khuỷu và sử dụng phần nhô ra của cam để đẩy cột nâng và thanh đẩy, từ đó dẫn động cánh tay đòn xoay quanh trục cánh tay đòn, cuối cùng thực hiện việc đóng mở van, kiểm soát chính xác thời gian mở, thời gian mở và độ nâng của van.​

Ngoài ra, cụm này còn tích hợp giao diện bơm nước của hệ thống làm mát, đế gắn bộ điều chỉnh nhiệt, bề mặt lắp bơm dầu, giao diện lọc dầu và các bộ phận khác của hệ thống bôi trơn để đảm bảo rằng hệ thống làm mát và bôi trơn có thể phục vụ hiệu quả cụm xi lanh van và toàn bộ động cơ.​

Làm thế nào để đạt được các chức năng cốt lõi của cụm xi lanh van ô tô trong quá trình vận hành động cơ?​

Khi động cơ hoạt động, lắp ráp xi lanh van ô tô xoay quanh chu trình bốn thì “hút-nén-làm-xả” và hoạt động phối hợp thông qua hoạt động phối hợp của nhiều bộ phận khác nhau để đạt được các chức năng cốt lõi như nạp khí, làm kín, tản nhiệt và bôi trơn, đảm bảo động cơ hoạt động hiệu quả và ổn định.​

Trong hành trình nạp, trục khuỷu dẫn động trục cam quay thông qua hệ thống định thời (như đai định thời, xích định thời). Khi phần cam nhô ra của trục cam đẩy cột nâng và cần đẩy, một đầu của tay cò mổ được đẩy lên, đầu kia ấn van nạp xuống làm cho van nạp mở ra nhờ lực đàn hồi của lò xo van. Lúc này, piston di chuyển xuống trong xi lanh, thể tích xi lanh tăng lên, áp suất âm được tạo ra và hỗn hợp dễ cháy bên ngoài hoặc không khí đi vào xi lanh thông qua đường nạp và van nạp đã mở, hoàn tất quá trình nạp.​

Sau khi bước vào hành trình nén, trục cam tiếp tục quay, phần nhô ra của cam tách ra khỏi cột đẩy, lò xo van trở lại biến dạng, van nạp bị kéo và đóng lại. Đồng thời, van xả luôn đóng, piston di chuyển lên trên, nén hỗn hợp trong xi lanh, làm tăng áp suất và nhiệt độ của hỗn hợp, chuẩn bị cho công việc đốt tiếp theo. Trong quá trình này, việc bịt kín giữa đế van và van là rất quan trọng. Nếu gioăng kém sẽ khiến hỗn hợp bị rò rỉ, giảm áp suất nén, ảnh hưởng đến công suất động cơ và khả năng tiết kiệm nhiên liệu.​

Trong quá trình làm việc, bugi (động cơ xăng) đốt cháy hỗn hợp nén, hoặc động cơ diesel phun diesel vào xi lanh có nhiệt độ và áp suất cao thông qua kim phun nhiên liệu, tự đốt cháy, tạo ra lực nổ cực lớn đẩy piston chuyển động đi xuống, làm trục khuỷu quay và phát ra công suất. Lúc này, khối xi lanh của xi lanh van cần chịu được áp suất đốt rất lớn, vật liệu có độ bền cao và kết cấu ổn định đảm bảo khối xi lanh không bị biến dạng hoặc hư hỏng; chất làm mát trong áo nước sẽ tiếp tục lưu thông, nhanh chóng lấy đi nhiệt sinh ra do quá trình đốt cháy và ngăn chặn khối xi lanh và van bị hỏng do nhiệt độ cao.​

Trong giai đoạn hành trình xả, trục cam dẫn động van xả mở lại và piston di chuyển lên trên, xả khí thải đốt ra khỏi xi lanh thông qua van xả và đường xả. Thời điểm đóng mở van xả cần phải được kiểm soát chính xác, điều này không chỉ đảm bảo khí thải được xả hết mà còn tránh sự can thiệp chồng chéo vào quá trình nạp. Trong toàn bộ chu trình làm việc, hệ thống bôi trơn vận chuyển dầu bôi trơn đến các bộ phận chuyển động như trục cam, trụ đẩy, tay đòn qua đường dẫn dầu, tạo thành màng dầu để giảm ma sát, mài mòn giữa các bộ phận. Đồng thời, dầu bôi trơn còn có thể hỗ trợ tản nhiệt và kéo dài tuổi thọ của các bộ phận.​

Sự khác biệt trong cụm xi lanh van ở các loại động cơ khác nhau (như xăng/diesel, hút khí tự nhiên/tăng áp) là gì?​

Các loại động cơ khác nhau có sự khác biệt rõ ràng về thiết kế kết cấu, lựa chọn vật liệu và thông số thành phần do nguyên lý làm việc, phương pháp đốt và yêu cầu hiệu suất khác nhau để thích ứng với đặc tính của động cơ.​

Khi so sánh giữa động cơ xăng và động cơ diesel, điều đầu tiên phải kể đến là sự khác biệt về thiết kế độ bền xi-lanh. Động cơ diesel áp dụng quá trình đốt cháy do nén và áp suất đốt tối đa trong xi lanh có thể đạt tới 12-20MPa, cao hơn nhiều so với 6-12MPa của động cơ xăng. Do đó, khối xi lanh van của động cơ diesel thường sử dụng thiết kế có độ dày thành dày hơn hoặc được làm bằng gang kem cường độ cao để tăng cường khả năng chống áp suất và biến dạng của xi lanh; trong khi khối xi lanh động cơ xăng có thể được làm bằng hợp kim nhôm nhẹ, giúp giảm trọng lượng tổng thể của động cơ mà vẫn đảm bảo độ bền. Thứ hai là sự khác biệt về thông số nhóm van. Van nạp của động cơ diesel thường lớn hơn động cơ xăng để đáp ứng nhu cầu về lượng nạp lớn (tỷ lệ không khí-nhiên liệu của động cơ diesel cao hơn); van xả cần có khả năng chịu nhiệt độ cao mạnh hơn, vì nhiệt độ đốt diesel cao hơn nên nhiệt độ khí thải có thể đạt tới 600-800oC. Một số van xả động cơ diesel sẽ được làm bằng vật liệu composite lưỡng kim (như đầu là hợp kim chịu nhiệt) để nâng cao khả năng chịu nhiệt.​

Xét về sự khác biệt giữa động cơ hút khí tự nhiên và động cơ tăng áp, cốt lõi nằm ở thiết kế làm kín xi-lanh và tản nhiệt. Động cơ tăng áp tăng áp suất nạp lên 0,15-0,3MPa (hoặc thậm chí cao hơn) thông qua bộ tăng áp, áp suất cháy và nhiệt độ trong xi-lanh cũng tăng theo. Do đó, các yêu cầu bịt kín của cụm xi lanh van của nó chặt chẽ hơn: đế van và van có độ chính xác khớp chính xác hơn, và lớp phủ laser và các quy trình khác thường được sử dụng để tăng cường khả năng chống mài mòn của bề mặt bịt kín; phốt dầu van phải được làm bằng vật liệu fluoroelastic chịu được áp suất cao và nhiệt độ cao để tránh rò rỉ dầu. Đồng thời, thiết kế áo nước xi lanh của động cơ tăng áp phức tạp hơn, điều này sẽ làm tăng số lượng kênh nước làm mát hoặc mở rộng diện tích mặt cắt ngang của kênh nước. Một số cũng sẽ áp dụng cấu trúc bịt kín nhiều lớp trên bề mặt khớp của đầu xi lanh để tăng cường hiệu quả tản nhiệt và tránh biến dạng xi lanh hoặc mài mòn van do nhiệt độ cao. Ngoài ra, thiết kế biên dạng cam trục cam của nhóm truyền động van của động cơ tăng áp được cải tiến hơn, đồng thời thời gian nâng và mở van dài hơn để phù hợp với lượng nạp lớn do bộ siêu nạp mang lại và cải thiện công suất đầu ra của động cơ.​

Trong sử dụng hàng ngày, làm thế nào để xác định cụm xi lanh van ô tô có bị lỗi hay không và cách bảo dưỡng như thế nào?​

Trong quá trình sử dụng hàng ngày, có thể sử dụng trạng thái vận hành động cơ, lời nhắc của thiết bị và kiểm tra vật lý để xác định xem cụm xi lanh van của xe có bị lỗi hay không. Đồng thời, cần tiến hành bảo trì có mục tiêu thường xuyên để kéo dài tuổi thọ sử dụng.​

Về nhận định lỗi, trước tiên hãy chú ý đến tiếng động cơ đang chạy: nếu có tiếng kêu “da da da da da” bất thường thì có thể khe hở van quá lớn (nhóm truyền động van bị mòn) hoặc lò xo van bị đứt dẫn đến khi van di chuyển phát ra âm thanh va chạm; nếu có hiện tượng "rò rỉ không khí" (tương tự như tiếng còi) thì có thể van và bệ van bị bịt kín kém, hỗn hợp hoặc khí thải bị rò rỉ. Thứ hai, quan sát những thay đổi về hiệu suất của động cơ: Nếu công suất giảm đáng kể và khả năng tăng tốc yếu thì có thể do van nạp mở không đủ (mòn trục cam), hoặc van xả không đóng chặt dẫn đến khí thải chảy ngược; nếu mức tiêu hao nhiên liệu tăng đáng kể có thể do độ kín van kém và áp suất nén giảm, động cơ cần tiêu hao nhiều nhiên liệu hơn để duy trì công suất. Ngoài ra, cũng có thể phán đoán qua việc kiểm tra dầu động cơ và nước làm mát: Nếu nước làm mát bị lẫn vào dầu động cơ (dầu có màu trắng đục) thì có thể áo nước xi lanh bị hỏng và nước làm mát lọt vào rãnh dẫn dầu; Nếu dầu động cơ (vết dầu trên bề mặt chất làm mát) xuất hiện trong chất làm mát, có thể phớt dầu ống dẫn van bị hỏng và dầu động cơ lọt vào áo nước. Những tình huống này cho thấy cụm xi lanh van đã bị hỏng nghiêm trọng và cần được sửa chữa ngay lập tức.​

Về vấn đề bảo dưỡng, việc đầu tiên cần làm là thay dầu máy và lọc dầu thường xuyên. Chất lượng và độ sạch của dầu động cơ ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả bôi trơn của các bộ phận cụm truyền động van. Nên thay dầu có dấu hiệu thích ứng sau mỗi 5.000-10.000 km theo yêu cầu của sách hướng dẫn sử dụng xe để tránh làm trầm trọng thêm tình trạng hao mòn linh kiện do dầu động cơ bị xuống cấp. Thứ hai, độ hở của van cần được kiểm tra thường xuyên. Sau khi động cơ hoạt động một thời gian, các bộ phận của cụm truyền động van sẽ bị mòn khiến khe hở van lớn hơn. Nó cần được phát hiện và điều chỉnh bằng thước đo cảm biến (một số động cơ sử dụng cột đẩy thủy lực, có thể tự động bù khe hở mà không cần điều chỉnh thủ công). Thông thường, nó được kiểm tra sau mỗi 30.000-60.000 km. Ngoài ra, hãy chú ý đến việc bảo dưỡng hệ thống làm mát động cơ, thường xuyên thay nước làm mát (2-3 năm một lần hoặc 40.000-60.000 km), làm sạch cặn trong bình chứa nước và áo nước, đảm bảo sự lưu thông chất lỏng làm mát không bị cản trở và tránh xi-lanh quá nóng; đồng thời kiểm tra độ kín của hệ thống làm mát để tránh rò rỉ nước làm mát gây ra nhiệt độ xi lanh bất thường. Đối với những xe có tuổi thọ sử dụng lâu hơn cũng cần thường xuyên kiểm tra xem phớt dầu van có bị lão hóa hay không. Nếu dầu động cơ bị tiêu hao quá nhanh (thường được gọi là "dầu động cơ cháy") và khói xanh thoát ra từ ống xả thì phải thay phớt dầu van kịp thời để ngăn dầu động cơ lọt vào buồng đốt và ảnh hưởng đến hiệu suất động cơ.