Nghe có vẻ khó tin khi một số bộ phận động cơ được chế tạo từ kim loại có tính nổ cao, đặt ngay trong khu vực nóng nhất dưới nắp ca-pô, nhưng lại đóng vai trò làm mát.
Tuy nhiên, đó chính là cơ chế hoạt động của loại van xả chứa natri đang được sử dụng rộng rãi trên các động cơ hiệu suất cao.
Van xả nằm trên nắp máy và vận hành nhờ trục cam, hoạt động đồng bộ với van nạp trong bốn kỳ của động cơ. Khi khí nạp đi vào buồng đốt, van nạp mở và van xả đóng. Trong hai kỳ nén và nổ, cả hai đều đóng. Đến kỳ thoát khí, van xả mở để đẩy khí thải ra ngoài.
Nhiệt độ trong buồng đốt có thể đạt từ 1.500 đến 3.000 độ F, khiến đầu van nạp và van xả tiếp xúc trực tiếp với môi trường cực nóng.
Van nạp được làm mát nhờ hỗn hợp không khí - nhiên liệu đi qua, nhưng van xả có thể hấp thụ lượng nhiệt lớn đến mức đủ để đốt cháy hỗn hợp này mà không cần bugi.
Tình trạng đánh lửa sớm do các điểm nóng như van xả quá nhiệt có thể xảy ra trong kỳ nén, khi piston đang di chuyển lên. Khi đó, piston đi lên sẽ gặp hiện tượng cháy nổ tự phát theo hướng ngược lại, tạo ra tiếng gõ và có thể dẫn đến hư hỏng nghiêm trọng.
Một trong những giải pháp phổ biến cho các động cơ hiệu suất cao nhằm giảm nguy cơ đánh lửa sớm là sử dụng van xả chứa natri.
Loại van này vẫn được sản xuất từ hợp kim chịu nhiệt giống van xả thông thường, nhưng phần thân và đôi khi cả phần đầu được đổ đầy natri ở dạng rắn.
Khi nhiệt độ trong buồng đốt tăng lên, natri vốn là chất dẫn nhiệt rất tốt sẽ hấp thụ nhiệt và nhanh chóng chuyển sang dạng lỏng nhờ điểm nóng chảy thấp.
Lúc này, lượng natri lỏng chuyển động liên tục bên trong thân van, đồng thời dẫn nhiệt từ đầu van ra thân van và sang ống dẫn hướng van. Tại đây, hệ thống làm mát của động cơ sẽ tản bớt lượng nhiệt này.
Mặc dù natri là nguyên tố rất phản ứng, điều khiến nhiều người lo ngại chủ yếu là phản ứng mạnh giữa natri và nước. Khi gặp nước, natri giải phóng hydro dễ cháy và có thể gây nổ do hiện tượng đẩy điện tử ở cấp độ nguyên tử.
Tuy nhiên, trong môi trường kín và khô hoàn toàn của van xả, natri không tiếp xúc với nước nên vẫn an toàn.
Ngoài khả năng làm mát hiệu quả, van xả chứa natri còn nhẹ hơn khoảng 10% so với van truyền thống. Sự giảm khối lượng dù nhỏ nhưng phù hợp với triết lý tối ưu từng gram trên các dòng xe theo đuổi hiệu suất cao.
