Trục cam làm gì?

Trục cam rất quan trọng đối với chức năng cơ bản của động cơ. Bao gồm hai phần riêng biệt là cam và trục, trục cam là bộ phận giúp van có thể mở. Khi trục quay, các cam hình trứng (hoặc "thùy") đẩy các van mở đồng bộ với bánh răng trục khuỷu.

Xác định trục cam

Trong các động cơ cam trên cao (OHC) hiện đại, trục cam nằm trong đầu xi lanh. Động cơ OHC đơn (SOHC) có một cam trên mỗi dải, thường được gắn giữa các thân van. Cánh tay rocker truyền chuyển động SOHC đến các van. Động cơ OHC kép (DOHC) có hai cam trên mỗi ngân hàng, thường trực tiếp trên thân van, một cho van nạp và một cho van xả. Lực được truyền trực tiếp đến van. Động cơ i4 (bốn xi-lanh) SOHC có một trục cam, trong khi động cơ V6 hoặc V8 SOHC có hai trục. Động cơ i4 DOHC có hai trục cam, trong khi động cơ V6 hoặc V8 DOHC có bốn trục cam. Động cơ cam trên có ba đến năm van trên mỗi xi lanh, nhưng thường là hai van nạp và hai van xả.

Các động cơ cũ hơn và một số động cơ “đẩy” mới hơn có một trục cam duy nhất trong khối xi lanh. Các thanh đẩy dài bằng kim loại truyền chuyển động của trục cam đến các tay gạt, truyền chuyển động đó đến các van. Động cơ đẩy thường có hai hoặc ba van trên mỗi xi lanh, thường là một van nạp và một van xả.

Trục cam điển hình được đúc từ một phôi thép đúc thô. Một số trục cam hiệu suất và tùy chỉnh có thể được đúc từ một khối thép đặc.

Cách thức hoạt động của trục cam

Khi trục cam quay, các thùy cam di chuyển lên và xuống. Trong động cơ DOHC, mỗi vòng quay gây ra một thùy cam đẩy van xuống, mở nó vào xi lanh. Tương tự, trong động cơ SOHC và động cơ đẩy, thùy cam đẩy lên tay lái (hoặc cần đẩy then tay vặn), mở van. Khi thùy cam quay thêm, lò xo van sẽ ép van quay trở lại và đóng nó lại.

Trục cam thường được nối với trục khuỷu bằng xích định thời hoặc đai định thời. Trong một số động cơ đẩy, bánh răng định thời cũng có thể được sử dụng. Bánh răng trục cam có số răng nhiều gấp đôi so với bánh răng trục khuỷu, cho phép nó quay với tốc độ bằng một nửa tốc độ của trục khuỷu. Trục cam có bốn hành trình riêng biệt:hút, nén, công suất và xả.

Trục cam thông thường được chế tạo để phù hợp với các đặc tính vận hành điển hình và có thể làm nổi bật hiệu quả di chuyển trên đường cao tốc hoặc công suất thấp. Tương tự, "lực nâng" của van đề cập đến chiều cao của ống so với tâm của trục, xác định mức độ mở của van. Trên trục cam cố định, điều này không thể điều chỉnh được, nhưng có những trường hợp mà tại đó động cơ có thể "thở" tốt hơn nếu các van có thể mở thêm một chút. Ngoài ra, một trục cam cố định có thể mở van nạp 10 ° trước TDC (BTDC) và đóng nó 5 ° sau tâm chết đáy (ABDC) và mở van xả 15 ° trước tâm chết dưới (BBDC) và đóng nó 5 ° ATDC. Đây được gọi là thời gian mở van. Điều này hoạt động tốt trung bình nhưng không xuất sắc trong bất kỳ tình huống lái xe nào.

Các chức năng trục cam chuyên dụng

Thời gian là quan trọng. Các van phải mở và đóng ở những khoảng thời gian cụ thể liên quan đến vị trí xi lanh. Ví dụ, khi xi lanh số 1 sắp tới tâm điểm chết trên (TDC) trên hành trình xả, trục cam đang mở van nạp và đóng van xả. Đồng thời, xi lanh số 3 có thể đạt TDC trên hành trình nén, vì vậy trục cam sẽ đóng các van đó.

Trục cam được trang bị van biến thiên (VVT) sử dụng bộ truyền động thủy lực để tiến hoặc làm chậm lại thời gian của van liên quan đến góc trục khuỷu. VVT cho phép hiệu quả tốc độ cao hoặc tốc độ thấp.

Sử dụng trục cam nâng van biến thiên (VVL) chuyên dụng và bộ điều khiển bằng máy tính hoặc bộ truyền động thủy lực, ECM có thể lựa chọn giữa hai lực nâng van tùy chọn, tùy thuộc vào nhu cầu của người lái xe.

Trên các phương tiện có hệ thống phun nhiên liệu trực tiếp, một số động cơ diesel và hầu hết các động cơ phun xăng trực tiếp, bơm nhiên liệu áp suất cao (HPFP) được dẫn động bởi một thùy trên một trong các trục cam.

Các sự cố trục cam thường gặp

Bởi vì trục cam là một thành phần thép rắn, nó không dễ bị mài mòn hoặc gãy. Trong hầu hết các động cơ, các bộ phận khác sẽ bị mòn trước trục cam. Tuy nhiên, có một số vấn đề trục cam phổ biến có thể phát sinh.

• Thùy Cam bị mòn (còn được gọi là "bị xóa sổ" hoặc "bị bong tróc") đề cập đến các thùy cam đã bị mòn. Các thùy cam bị mòn sẽ không mở van nhiều như dự định, dẫn đến hiệu suất động cơ kém và đánh lửa xi lanh. Nếu điều này ảnh hưởng đến HPFP, áp suất nhiên liệu không đủ sẽ dẫn đến lượng khí thải cao hơn và bắn nhầm ngẫu nhiên.
• Dụng cụ nâng bị mòn không đề cập đến vấn đề trục cam độc quyền, nhưng có thể được dẫn động bởi trục cam. Một bộ nâng bị mòn sẽ không nâng van lên nhiều như khi được tăng cường, nếu có và thường nghe thấy tiếng lạch cạch hoặc tiếng gõ trong nắp van.
• Trục cam bị hỏng đề cập đến sự thất bại thảm hại của trục cam. Đây có thể là lỗi sản xuất hoặc do trục cam bị kẹt. Trong động cơ đẩy, một trục cam bị hỏng có thể làm hỏng đáng kể các thanh kết nối, khối xi lanh, piston hoặc trục khuỷu. Trong các động cơ bị nhiễu, trục cam bị gãy có thể làm hỏng đầu xi lanh, van hoặc piston.

Cả ba vấn đề này đều do thiếu bảo dưỡng động cơ đúng cách. Ngăn ngừa các sự cố trục cam bằng cách thay dầu động cơ thường xuyên với loại dầu chất lượng, tuân thủ các khuyến nghị của nhà sản xuất về khoảng thời gian thay dầu, loại dầu và độ nhớt của dầu, và tránh hiện tượng quá nhiệt của động cơ.