O eixo de comando é fundamental para o funcionamento básico de um motor. Composto por duas partes distintas, as câmeras e o eixo, a árvore de cames é o elemento que permite a abertura das válvulas. Conforme o eixo gira, os cames em forma de ovo (ou "lóbulos") empurram as válvulas abertas em sincronia com a engrenagem do virabrequim.
Identificando a árvore de cames
Nos motores modernos de came suspenso (OHC), o eixo de cames está localizado na cabeça do cilindro. Os motores OHC simples (SOHC) têm um came por banco, geralmente montado entre as hastes das válvulas. Os balancins transmitem o movimento SOHC às válvulas. Os motores Dual OHC (DOHC) têm dois cames por banco, geralmente diretamente sobre as hastes das válvulas, um para as válvulas de admissão e outro para as válvulas de escape. A força é transmitida diretamente para a válvula. Um motor SOHC i4 (quatro cilindros) tem uma árvore de cames, enquanto um motor SOHC V6 ou V8 tem duas. Um motor i4 DOHC tem duas árvores de cames, enquanto um motor V6 ou V8 DOHC tem quatro árvores de cames. Os motores de came suspenso têm de três a cinco válvulas por cilindro, mas geralmente duas válvulas de admissão e duas válvulas de escape.
Motores mais antigos e alguns mais novos Motores “pushrod” tem uma única árvore de cames no bloco de cilindros. Longas hastes de metal transmitem o movimento do eixo de comando aos balancins, que transmitem esse movimento às válvulas. Os motores pushrod geralmente têm duas ou três válvulas por cilindro, geralmente uma válvula de admissão e uma válvula de escape.
A árvore de cames típica é fresada a partir de uma peça em bruto de aço fundido. Alguns eixos de comando de desempenho e personalizados podem ser fresados a partir de um bloco de aço sólido.
Como funcionam os eixos de comando
Conforme o eixo de comando gira, os lóbulos do came se movem para cima e para baixo. Em motores DOHC, cada rotação faz com que um único lóbulo de came empurre a válvula para baixo, abrindo-a no cilindro. Da mesma forma, em motores SOHC e pushrod, o lóbulo do came empurra os balancins (ou pushrods então balancins), abrindo a válvula. Conforme o lóbulo do came gira mais, a mola da válvula força a válvula de volta para cima, fechando-a.
O eixo de comando é geralmente conectado ao virabrequim usando um corrente ou correia dentada. Em alguns motores pushrod, engrenagens de sincronização também podem ser usadas. A engrenagem do eixo de comando tem duas vezes mais dentes que a engrenagem do virabrequim, o que permite que ela gire à metade da velocidade do virabrequim. A árvore de cames tem quatro cursos distintos: admissão, compressão, potência e escape.
Os eixos de comando comuns são feitos para corresponder às características típicas de operação e podem acentuar a eficiência de cruzeiro em rodovias ou a potência de baixo custo. Da mesma forma, a "elevação" da válvula se refere à altura do lóbulo em relação ao centro do eixo, o que determina o quanto a válvula abre. Em eixos de comando fixos, isso não é ajustável, mas há circunstâncias em que o motor poderia “respirar” melhor se apenas as válvulas pudessem abrir um pouco mais. Além disso, um eixo de comando fixo pode abrir a válvula de admissão 10 ° antes do TDC (BTDC) e fechá-la 5 ° após o fundo ponto morto (ABDC) e abra a válvula de escape 15 ° antes do ponto morto inferior (BBDC) e feche-a 5 ° ATDC. Isso é conhecido como duração de abertura da válvula. Isso funciona bem na média mas não se destaca em nenhuma situação de direção.
Funções especializadas de árvore de cames
O tempo é importante. As válvulas devem abrir e fechar em intervalos específicos em relação à posição do cilindro. Por exemplo, conforme o cilindro nº 1 está chegando ao ponto morto superior (TDC) no curso de exaustão, o eixo de comando está abrindo as válvulas de admissão e fechando as válvulas de exaustão. Ao mesmo tempo, o cilindro nº 3 pode estar atingindo o PMS no curso de compressão, de modo que o eixo de comando deixaria essas válvulas fechadas.
As árvores de cames equipadas com válvula de distribuição variável (VVT) usam atuadores hidráulicos para avançar ou retardar temporização da válvula em relação ao ângulo do virabrequim. VVT permite eficiência de alta velocidade ou energia de baixa velocidade.
Usando árvores de cames de elevação de válvula variável especializada (VVL) e solenóides controlados por computador ou atuadores hidráulicos, o ECM pode selecionar entre dois levantamento de válvula opções, dependendo da demanda do motorista.
Em veículos com injeção direta de combustível, alguns motores a diesel e a maioria dos motores de injeção direta a gasolina, o bomba de combustível de alta pressão (HPFP) é acionado por um lóbulo em uma das árvores de cames.
Problemas comuns de árvore de cames
Como o eixo de comando é um componente de aço sólido, ele não está sujeito a desgaste ou quebra. Na maioria dos motores, outras peças se desgastam antes do eixo de comando. Ainda assim, existem alguns problemas comuns do eixo de comando de válvulas que podem surgir.
- Worn Cam Lobes (também chamado de “apagado” ou “açoitado”) refere-se a lóbulos de came que foram desgastados. Lóbulos de came gastos não abrem as válvulas tanto quanto pretendido, levando a um desempenho ruim do motor e falha de ignição do cilindro. Se isso afetar o HPFP, pressão de combustível insuficiente levará a emissões mais altas e falha de ignição aleatória.
- Levantadores usados não se referem a um problema exclusivo da árvore de cames, mas podem ser acionados pela árvore de cames. Um levantador desgastado não levanta a válvula tanto quanto com intenção, se é que o faz, e é normalmente ouvido como um fazendo barulho ou batendo na tampa da válvula.
- Árvore de cames quebrada refere-se a falha catastrófica da árvore de cames. Pode ser um defeito de fabricação ou ser causado pelo travamento do eixo de comando. Em motores pushrod, uma árvore de cames quebrada pode danificar significativamente as bielas, o bloco de cilindros, os pistões ou o virabrequim. Em motores de interferência, uma árvore de cames quebrada pode danificar a cabeça do cilindro, válvulas ou pistões.
Todos os três problemas são causados pela falta de manutenção adequada do motor. Evite problemas no eixo de comando, obtendo trocas regulares de óleo do motor com um óleo de qualidade, aderindo ao fabricante recomendações sobre o intervalo de troca de óleo, tipo de óleo e viscosidade do óleo, e evitar motor superaquecimento.
