Nap xi lanh (tieng Anh: cylinder head), hay con goi nap may, nap quy lat (tu tieng Phap: culasse), la bo phan nam phia tren cac xi lanh tren đinh cua than may trong đong co đot trong. Nap xi lanh cung voi thanh xi lanh va đinh piston ket hop tao thanh buong đot va the tich lam viec cua đong co. Moi noi giua nap xi lanh va than đong co đuoc bit kin boi mieng đem nap may (head gasket). Trong hau het cac đong co, nap may co nhiem vu cung cap khong gian gan cac bo phan dan khi va nhien lieu vao xi lanh, đong thoi cho phep khi thai thoat ra ngoai. Nap xi lanh cung la noi đe lap xupap, bugi (o đong co xang), kim phun nhien lieu (o đong co diesel).


Tong quan = Cau tao =
Nap xi lanh la bo phan quan trong trong cau tao đong co đot trong. Nap xi lanh co hinh dang phuc tap do phu thuoc vao loai đong co va vi tri đat xupap. Đoi voi đong co su dung co cau xupap hong, cau tao nap xi lanh đon gian hon nhieu so voi nhung đong co dung xupap treo (nhu OHV hoac OHC).

Nap xi lanh co nhiem vu lam gia đo đe gan cac bo phan nhu co cau phan phoi khi, kim phun nhien lieu, truc cam (trong đong co truc cam tren đinh – OHV), ong dan huong xupap, đe xupap, co cau co hut va co xa. Ngoai ra, trong than cua nap xi lanh con co nhieu lo hoac vi tri đat đe lap cac bo phan nhu kim phun, voi phun, ong dan phun nhien lieu, ngan chua dung dich lam mat, khoang dan nhien lieu va dau boi tron. Nhung loai cam bien, nhu cam bien nhiet đo hoac cam bien vi tri cam, cung đuoc đat tai nap xi lanh.
Nap xi lanh can đuoc rap chat voi than may đe tao buong đot kin đong co, giup đong co duy tri ap suat nen va ap suat chay cao. Mac du be mat tiep xuc giua nap xi lanh va than may đuoc gia cong nhan, phang, va song song, tuy nhien, trong thuc te luon ton tai nhung điem khong phang tuyet đoi. Do vay, be mat noi giua nap xi lanh va than đong co đuoc bit kin boi đem nap may nho vao tinh deo va tinh đan hoi cua vat lieu đem nap may. Khi nap may đuoc siet chat voi than may, đem nap may chiu nen, be mat tiep xuc tao ma sat đu lon đe bit kin va chong lai tac đong cua ap suat khi chay trong xi lanh.
Đoi voi đong co diesel, do ty so nen cao hon nhieu so voi đong co xang, nen nap xi lanh co thiet ke chac chan hon, đong thoi phai dung co cau chot ngam đe đong chat nap may.


= Vat lieu =
Nap may thuong đuoc lam bang gang hoac hop kim nhom, giong nhu than may va cacte. Viec lua chon vat lieu đe san xuat nap xi lanh tuy vao nhieu yeu to nhu dung dich lam mat (von co tinh an mon), luu luong va đo nhot cua dau nhon, muc đich su dung đong co (quyet đinh đen ap suat va nhiet đo van hanh), va yeu cau ve trong luong cua đong co. Gang la vat lieu truyen thong dung san xuat nap xi lanh do co uu điem đo ben, kha nang chiu mai mon cao, de san xuat, de gia cong, tinh chiu nhiet tot. Tuy nhien, nhieu loai vat lieu moi đuoc su dung đe lam nap may nho vao tinh chat nhe, đo ben cao, it yeu cau bao tri thuong xuyen, đong thoi tang hieu qua tiet kiem nhien lieu.
Hop kim nhom, ngoai tinh chat nhe, con co uu điem la co tinh dan nhiet cao, giup nhiet đo đuoc phan bo đeu tren toan bo nap xi lanh khi đong co hoat đong. Đong thoi, đieu nay cung giup tang ty so nen đong co len mot it ma khong gay ra hien tuong kich no (knocking). O cac loai đong co lam mat bang khong khi, nap xi lanh bang hop kim nhom thuong đuoc dung ket hop voi than may va cacte, von lam bang gang, đe tang hieu qua truyen nhiet. O nhung đong co co nap xi lanh bang nhom, nhiet đo xupap co the giam đen 200 °F (93 °C), giup giam sai lech khe ho nhiet cua xupap va tang đo ben xupap cung nhu toan đong co.
Vat lieu nhom co mot so nhuoc điem so voi gang khi dung lam vat lieu nap xi lanh. Hop kim nhom đat tien hon gang, de bi cong venh va nut khi bi qua nhiet, đong thoi neu dau nhon cu ban se gay mai mon do ma sat voi be mat nhom. Nap may su dung hop kim co ham luong nhom cao cung de bi an mon đien hoa hon so voi gang. He so gian no nhiet cua nhom cao hon gang tu 4 đen 7 lan, dan đen viec chon lua vat lieu đem nap may va tinh toan co cau siet nap may kho khan hon.
Ngoai hai vat lieu pho bien tren, nap xi lanh o mot so đong co diesel hien đai co the đuoc lam bang gang graphit ngan (compacted graphite iron) hay con goi la "gang graphit thieu ket" (sintered graphite). Nap may lam bang gang graphit CGI co cung trong luong voi hop kim nhom nhung lai co đo ben va đo cung cao hon thep.


Đong co xupap hong O đong co nap xi lanh phang (flathead engine), cac bo phan cua co cau phan phoi khi đeu đuoc chua trong than đong co va co the su dung 'nap loi', ve co ban la mot tam kim loai đon gian đuoc bat vit vao nap xi lanh.
Do co cau xupap hong giu tat ca cac bo phan chuyen đong trong than đong co, no co uu điem banh rang dan đong truc cam nho va do đo it chiu tac đong cua su gian no nhiet trong khoi xi lanh, giup phu hop cho nhung đong co kich thuoc lon. Neu su dung bo truyen đong xich đe dan đong truc cam o co cau phoi khi truc cam tren đinh, chieu dai xich tang them co the gay ra su co do mon va truot xich neu khong đuoc bao duong thuong xuyen.
Đong co nap phang truoc đay đuoc su dung khi tinh chat nhien lieu đon gian, chi so octan con thap va do đo yeu cau ty so nen thap. Đieu nay lam cho thiet ke buong đot cua xi lanh đong co it quan trong hon va khong can thiet ke cac cua (nap/xa) va luong hoa khi qua chi tiet. Mot kho khan gap phai vao thoi điem nay la ty so nen thap cung co nghia la ty le gian no thap trong hanh trinh cong suat cua piston. Khi thai do đo co nhiet đo rat cao (cao hon so voi đong co hien đai); đieu nay dan đen su co van xa thuong xuyen bi chay.
Mot cai tien lon đoi voi đong co nap phang la su ra đoi cua thiet ke đau 'nap xi lanh dong xoay' (turbulent head) phat minh boi Harry Ricardo. Đieu nay lam giam khong gian ben trong buong đot va cac cua nap–xa, nhung cac đuong dan luong khi chay ben trong nap xi lanh đuoc tinh toan chi tiet hon, thiet ke nay cho phep dong ra–vao buong đot hieu qua hon. Quan trong nhat, no đa su dung dong chay roi cua luong khi chay trong khoang nap may đe hoa tron hon hop nhien lieu va khong khi. Đieu nay tu no cho phep ty so nen cao hon va đong co hoat đong hieu qua hon.
Gioi han ve hieu suat cua đong co xupap hong khong phai la luu luong dong khi đi qua cac xupap, ma la hinh dang cua buong đot. Voi đong co toc đo cao va ty so nen cao, viec nay dan đen qua trinh đot chay dien ra khong hoan toan va co hieu qua thap. Hinh dang cua mot buong đot cua co cau xupap hong von co chieu ngang rong hon đuong kinh xi lanh đe đen vi tri nap xupap. Buong đot cua đong co xupap hong khong thuan loi, de gay ra hien tuong kich no. Đieu nay trai nguoc voi kich thuoc ly tuong cho qua trinh đot va ty so nen cao la the tich nho va chieu cao thap. Do đo, o cac đong co hien đai va hieu suat cao, cac xupap đuoc thiet ke gan vao trung tam cua buong đot. Ngoai ra, dien tich thoat nhiet cua buong đot o đong co xupap đat lon, lam giam he so nap đay cua đong co.


Đong co xupap treo O đong co su dung co cau phoi khi xupap treo (OHV), nap xi lanh chua xupap va bugi, cung voi cac ong dan hoac 'cua' (port) cho hoa khi vao va khi chay thai ra. Xupap đuoc đieu khien boi truc cam. Truc cam đuoc đat ben trong khoi xi lanh, truyen đong đen xupap thong qua co cau đua đay va co mo đuoc đat trong nap xi lanh.
O đong co su dung co cau phoi khi truc cam tren đinh (OHC), nap xi lanh chua xupap va bugi, va đuong dan khi vao / xa giong nhu đong co OHV, nhung truc cam bay gio đuoc đat truc tiep trong nap xi lanh. Truc cam co the đuoc đat o vi tri trung tam giua moi hang lech nhau cua xupap nap va xupap xa, đong thoi van su dung cac co mo (nhung khong su dung đua đay nhu o đong co OHV) hoac truc cam co the đuoc đat ngay tren cac xupap (giup loai bo co mo va su dung cac con đoi xupap dang gau muc (bucket tappet).


Bo tri So luong nap xi lanh trong đong co phu thuoc vao cau hinh đong co. Hau het tat ca cac đong co xi lanh thang hang ngay nay su dung mot nap xi lanh duy nhat cho tat ca cac xi lanh. Đong co V co hai nap xi lanh, moi nap xi lanh gan o hai đau chu 'V'. Đoi voi mot so đong co V co goc chu V hep, chang han nhu o đong co Volkswagen VR6, goc giua cac day xi lanh hep đen muc co the chi can mot nap xi lanh đe dung chung cho hai day xi lanh. Đong co phang (ve co ban la đong co V, trong đo goc giua hai day xi lanh la 180°) co hai nap xi lanh. Hau het cac đong co huong tam đeu co mot nap may cho moi xi lanh, mac du nap may o loai đong co nay thuong co dang khoi lien (monobloc) trong đo phan nap may cung voi xi lanh cau tao thanh mot khoi. Thiet ke nay pho bien o xe may va cac thanh phan nap / xi lanh nhu vay đuoc goi la 'loc may' (barrel).
Mot so đong co, đac biet la đong co diesel cong suat trung binh va lon đuoc che tao cho cac muc đich cong nghiep, hang hai, lam may phat đien va đong co đau keo hang nang (xe tai lon, đau may, thiet bi hang nang, v.v...) co nap xi lanh rieng cho tung xi lanh. Đieu nay lam giam chi phi sua chua vi neu mot nap may hong duy nhat tren mot xi lanh đon co the de dang đuoc thay the, thay vi neu thay mot nap xi lanh lon dung chung se đat hon nhieu. Thiet ke nap xi lanh đon nay cung cho phep cac nha san xuat đong co de dang san xuat nhom cac đong co co cach bo tri voi so xi lanh khac nhau ma khong can phai thiet ke nap xi lanh moi hoan toan.
Thiet ke cua nap xi lanh rat quan trong đoi voi cong suat va hieu nang cua đong co đot trong, vi hinh dang cua buong đot, co gop hut va xa (va o muc đo thap hon la ong xa) quyet đinh mot phan chinh cua hieu suat nap khi (Volumetric efficiency) va ty so nen cua đong co.


Hinh anh Xem them Nap xi lanh dong chay cheo (Crossflow cylinder head)
Nap xi lanh noi (Junk head)
Nap đong co mono (Monobloc head)


Tham khao Lien ket ngoai Tu lieu lien quan toi Cylinder heads tai Wikimedia Commons
FORD DuraTec Engine 3D Simulation(18)