Hệ thống van là hệ thống cơ học điều khiển hoạt động của van nạp và van xả trong động cơ đốt trong. Van nạp điều khiển luồng hỗn hợp không khí/nhiên liệu (hoặc chỉ không khí đối với động cơ phun trực tiếp) vào buồng đốt, trong khi van xả điều khiển luồng khí thải đã qua sử dụng ra khỏi buồng đốt sau khi quá trình đốt cháy hoàn tất.
Layout
Bố trí hệ thống van phụ thuộc phần lớn vào vị trí của trục cam. Các cấu hình hệ thống van phổ biến cho động cơ piston, theo thứ tự từ cũ nhất đến mới nhất, là:
- Động cơ đầu phẳng (Flathead): Trục cam và van nằm trong khối động cơ bên dưới buồng đốt.
- Động cơ van trên cao – Overhead valve engine: Trục cam vẫn nằm trong khối, tuy nhiên các van nằm ở đầu xi lanh phía trên buồng đốt.
- Động cơ trục cam trên cao – Overhead camshaft engine: Các van và trục cam nằm ở đầu xi lanh phía trên buồng đốt.
Các thành phần
Hệ thống van bao gồm tất cả các bộ phận chịu trách nhiệm truyền chuyển động quay của trục cam vào việc đóng mở van nạp và van xả. Các bộ phận điển hình được liệt kê dưới đây theo thứ tự từ trục khuỷu đến các van.
Camshaft – Trục cam
Biên dạng thời gian và độ nâng của các sự kiện mở van được điều khiển bởi trục cam, thông qua việc sử dụng vấu được tạo hình cẩn thận trên trục quay. Trục cam được dẫn động bởi trục khuỷu và trong trường hợp động cơ bốn thì, nó quay với tốc độ bằng một nửa tốc độ trục khuỷu.
Chuyển động được truyền từ trục khuỷu sang trục cam phổ biến nhất bằng đai định thời bằng cao su, xích định thời bằng kim loại hoặc bộ bánh răng.
Pushrod – Cần đẩy
Cần đẩy là những thanh kim loại dài, mảnh được sử dụng trong động cơ có van trên cao để truyền chuyển động từ trục cam (nằm trong khối động cơ) đến các van (nằm ở đầu xi lanh). Đầu dưới của cần đẩy được lắp một cơ cấu nâng để trục cam tiếp xúc. Vấu trục cam di chuyển bộ nâng lên trên, làm di chuyển cần đẩy. Đầu trên của cần đẩy đẩy vào cánh tay đòn để mở van.
Rocker arm – Cò mổ
Tùy thuộc vào thiết kế được sử dụng, các van được kích hoạt bằng cò mổ/rocker arm, finger, hoặc bucket tappet. Động cơ van trên cao sử dụng rocker arm, được dẫn động gián tiếp từ bên dưới (thông qua cần đẩy) bởi vấu cam. Động cơ trục cam trên cao sử dụng finger, hoặc bucket tappet, được dẫn động trực tiếp từ phía trên bằng vấu cam.
Van
Hầu hết các động cơ hiện đại đều sử dụng van poppet (xupap), mặc dù van ống lót (sleeve valve), van trượt và van quay đôi khi cũng được sử dụng. Van poppet thường được mở bằng vấu trục cam hoặc tay đòn và đóng lại bằng lò xo cuộn gọi là lò xo van.
Hiện tượng phao van xảy ra khi lò xo van không thể kiểm soát quán tính của hệ thống van ở tốc độ động cơ cao (RPM).
