Arborele cu came este esențial pentru funcția de bază a unui motor. Compus din două părți distincte, camele iar arborele, arborele cu came este elementul care permite deschiderea supapelor. Pe măsură ce arborele se rotește, camele (sau „lobii”) în formă de ou împing supapele deschise în sincron cu angrenajul arborelui cotit.
Identificarea arborelui cu came
La motoarele moderne cu came deasupra capului (OHC), arborele cu came este situat în chiulasa. Motoarele single OHC (SOHC) au o camă pe bancă, de obicei montată între tijele supapelor. Brațele culbutoare transmit mișcarea SOHC către supape. Motoarele duble OHC (DOHC) au două came pe banc, de obicei direct peste tijele supapelor, una pentru supapele de admisie și una pentru supapele de evacuare. Forța este transmisă direct la supapă. Un motor i4 (cu patru cilindri) SOHC are un arbore cu came, în timp ce un motor V6 sau V8 SOHC are două. Un motor i4 DOHC are doi arbori cu came, în timp ce un motor V6 sau V8 DOHC are patru arbori cu came. Motoarele cu came deasupra capului au trei până la cinci supape pe cilindru, dar de obicei două supape de admisie și două supape de evacuare.
Motoare mai vechi și câteva mai noi motoare „împingătoare”. au un singur arbore cu came în blocul cilindrilor. Tijele metalice lungi transmit mișcarea arborelui cu came la culbutorii, care transmit acea mișcare supapelor. Motoarele cu tijă de împingere au de obicei două sau trei supape pe cilindru, de obicei o supapă de admisie și o supapă de evacuare.
Arborele cu came tipic este frezat dintr-un semifabricat din oțel turnat brut. Unii arbori cu came de performanță și personalizat pot fi frezați dintr-un bloc solid de oțel.
Cum funcționează arborii cu came
Pe măsură ce arborele cu came se rotește, lobii camei se deplasează în sus și în jos. La motoarele DOHC, fiecare rotație face ca un singur lob de came să împingă supapa în jos, deschizând-o în cilindru. În mod similar, la motoarele SOHC și cu tije de împingere, lobul camei împinge culbutorii (sau tijele de împingere atunci culbutori), deschiderea supapei. Pe măsură ce lobul camei se rotește și mai mult, arcul supapei forțează supapa înapoi, închizând-o.
Arborele cu came este de obicei conectat la arborele cotit folosind a lanț de distribuție sau curea de distribuție. La unele motoare cu tije de împingere, pot fi utilizate și angrenaje de sincronizare. Angrenajul arborelui cu came are de două ori mai mulți dinți decât angrenajul arborelui cotit, ceea ce îi permite să se rotească la jumătate din viteza arborelui cotit. Arborele cu came are patru curse distincte: admisie, compresie, putere și evacuare.
Arborii cu came obișnuiți sunt fabricați pentru a se potrivi cu caracteristicile de funcționare tipice și pot accentua eficiența de croazieră pe autostradă sau puterea la nivel scăzut. În mod similar, „ridicarea” supapei se referă la înălțimea lobului în raport cu centrul arborelui, care determină cât de departe se deschide supapa. La arborii cu came fixe, acest lucru nu este reglabil, dar există circumstanțe în care motorul ar putea „respira” mai bine dacă supapele s-ar putea deschide puțin mai mult. De asemenea, un arbore cu came fix ar putea deschide supapa de admisie cu 10° înainte de PMS (BTDC) și să o închidă cu 5° după fund. punctul mort (ABDC) și deschideți supapa de evacuare cu 15° înainte de punctul mort inferior (BBDC) și închideți-o la 5° ATDC. Aceasta se numește durata de deschidere a supapei. Acest lucru funcționează bine in medie dar nu excelează în nicio situație de conducere.
Funcții specializate ale arborelui cu came
Timpul este important. Supapele trebuie să se deschidă și să se închidă la intervale specifice în raport cu poziția cilindrului. De exemplu, pe măsură ce cilindrul #1 ajunge în punctul mort superior (PMS) pe cursa de evacuare, arborele cu came deschide supapele de admisie și închide supapele de evacuare. În același timp, cilindrul #3 ar putea atinge PMS pe cursa de compresie, astfel încât arborele cu came ar lăsa supapele închise.
Arborii cu came echipați cu sincronizare variabilă a supapelor (VVT) folosesc actuatoare hidraulice pentru avans sau întârzia sincronizarea supapelor în raport cu unghiul arborelui cotit. VVT permite eficiență de mare viteză sau putere de viteză mică.
Folosind arbori cu came specializați cu ridicare variabilă a supapelor (VVL) și solenoizi controlați de computer sau actuatoare hidraulice, ECM poate selecta între două ridicarea supapei opțiuni, în funcție de cererea șoferului.
La vehiculele cu injecție directă de combustibil, unele motoare diesel și majoritatea motoarelor cu injecție directă pe benzină, pompa de combustibil de inalta presiune (HPFP) este antrenat de un lob de pe unul dintre arborii cu came.
Probleme comune la arborele cu came
Deoarece arborele cu came este o componentă solidă din oțel, nu este predispus la uzură sau rupere. La majoritatea motoarelor, alte piese se vor uza înaintea arborelui cu came. Totuși, există câteva probleme comune ale arborelui cu came care pot apărea.
- Cam Lobi uzați (numit și „șters” sau „flagged”) se referă la lobii camei care au fost uzați. Lobii de came uzați nu vor deschide supapele atât de mult cum s-a prevăzut, ceea ce duce la performanțe slabe ale motorului și la aprinderea greșită a cilindrului. Dacă acest lucru afectează HPFP, presiunea insuficientă a combustibilului va duce la emisii mai mari și la rateuri aleatorii.
- Liftori uzați nu se referă la o problemă exclusivă a arborelui cu came, dar poate fi antrenat de arborele cu came. Un dispozitiv de ridicare uzat nu va ridica supapa la fel de mult cum s-a prevăzut, dacă este deloc, și este de obicei auzit ca un zăngănit sau ciocănit în capacul supapei.
- Arborele cu came spart se referă la defectarea catastrofală a arborelui cu came. Acesta poate fi un defect de fabricație sau poate fi cauzat de blocarea arborelui cu came. La motoarele cu tijă de împingere, un arbore cu came spart poate deteriora semnificativ bielele, blocul cilindrilor, pistoanele sau arborele cotit. La motoarele cu interferență, un arbore cu came spart poate deteriora chiulasa, supapele sau pistoanele.
Toate aceste trei probleme sunt cauzate de lipsa întreținerea corespunzătoare a motorului. Preveniți problemele cu arborele cu came prin schimbarea regulată a uleiului de motor cu un ulei de calitate, respectând producătorul recomandări privind intervalul de schimbare a uleiului, tipul de ulei și vâscozitatea uleiului și evitarea motorului supraîncălzire.
