Trục cam và bánh răng trục cam là hai bộ phận quan trọng trong cơ cấu phối khí của động cơ ô tô, chịu trách nhiệm điều khiển quá trình đóng mở xupap đúng thời điểm. Sự đồng bộ giữa trục cam và trục khuỷu thông qua bộ truyền bánh răng hoặc xích cam giúp tối ưu hiệu suất nạp – xả của động cơ. Bài viết sẽ giúp bạn hiểu rõ kết cấu, nguyên lý hoạt động và các dạng truyền động thường gặp giữa trục cam và bánh răng trục cam trong động cơ hiện đại.
1. Trục cam
Chức năng chính của trục cam là mở xu-páp. Trục cam có hình dạng lệch tâm được gọi là vấu cam mở xu-páp chống lại lực của lò xo xu-páp. Lò xo xu-páp đóng xu-páp khi trục cam quay ra khỏi vấu.
Vấu trục cam thay đổi chuyển động quay (trục cam) thành chuyển động tuyến tính (xu-páp). Hình dạng hoặc đường viền cam là yếu tố chính quyết định đặc tính hoạt động của động cơ.
Trục cam được dẫn động bởi:
- Bánh răng ở phần cốt máy.
- Xích hoặt dây curoa dẫn động.
Dây đai cam Bánh răng hoặc đĩa xích trên trục cam có số răng hoặc rãnh gấp đôi so với bánh răng trên trục khuỷu. Điều này dẫn đến hai vòng quay trục khuỷu cho mỗi vòng quay của trục cam. Trục cam quay với một nửa tốc độ trục khuỷu trong tất cả các động cơ chu kỳ bốn thì.
Hình dạng vấu cam có khả năng kiểm soát nhiều hơn các đặc tính hoạt động của động cơ so với bất kỳ bộ phận động cơ đơn lẻ nào khác. Động cơ giống hệt nhau về mọi mặt ngoại trừ hình dạng vấu cam có thể có các đặc tính hoạt động và hiệu suất hoàn toàn khác nha.
Trục cam cũng có thể hoạt động như sau:
- Bơm nhiên liệu cơ học (động cơ được trang bị bộ chế hòa khí).
- Bơm dầu.
Có thể bạn quan tâm: Cảm biến vị trí trục cam: Cấu tạo, Công dụng & Nguyên lý hoạt động
2. Vị trí đặt trục cam
Có hai khu vực cơ bản mà trục cam có thể được đặt trong động cơ:
Trong khối động cơ:
Thiết kế này được gọi là thiết kế cam-in-block. Trục cam được hỗ trợ trong khối bằng ổ trục cam và được dẫn động bởi trục khuỷu bằng bánh răng hoặc đĩa xích và truyền động xích. Động cơ có cam nằm trong khối được gọi là động cơ thanh đẩy hoặc xu-páp trên cao (OHV).
Trên đầu qui-lát:
Trục cam trên đầu qui-lát được dẫn động từ trục khuỷu và nằm trong (các) đầu xi lanh. Sự sắp xếp này được gọi là thiết kế trục cam trên cao (OHC). Nếu có một trục cam trên cao duy nhất cho mỗi ngân hàng xi lanh, động cơ được phân loại là một trục trên cao duy nhất.
Thiết kế động cơ trục cam (SOHC). Nếu một động cơ sử dụng hai trục cam trên cao trên mỗi ngân hàng xi lanh, thì loại thiết kế động cơ này được gọi là trục cam kép trên cao (DOHC).
3. Thiết kế và chế tạo trục cam
Trục cam thường là một mảnh đúc từ gang lạnh cho nhiều động cơ sản xuất bao gồm:
- Vấu cam
- Ổ trục cam
- Các chi tiết để dẫn động
- Các loại cấu trúc trục cam khác bao gồm:
- Thép rèn (thường được sử dụng trong động cơ diesel).
- Thép được gia công từ phôi rắn
Trục cam composite, sử dụng trục hình ống nhẹ với các vấu thép cứng được ép trên trục các Sản xuất thực tế của các trục cam này liên quan đến việc đặt các vấu cam trên trục ống ở đúng vị trí. Sau đó, một quả bóng thép được kéo qua ống thép rỗng, mở rộng ống và khóa chắc chắn các thùy cam vào vị trí.
4. Ổ trục cam
Trên động cơ thanh đẩy, các ổ trục cam phải lớn hơn các vấu cam để trục cam có thể được lắp vào động cơ thông qua các ổ cam. Một số động cơ cam trên cao có nắp ổ trục trên ổ trục cam. Những cam này có thể có vấu cam lớn với các ổ trục nhỏ. Vòng bi cam trên một số động cơ ngày càng nhỏ hơn từ ổ trục phía trước ra phía sau. Các động cơ khác sử dụng cùng kích thước của ổ trục cam trên tất cả các ổ trục.
5. Độ cứng ổ trục cam
Trục cam ô tô đời củ được sử dụng với bộ nâng phẳng hoặc mặt lồi và được làm từ gang hợp kim cứng. Nó chống mài mòn và cung cấp sức mạnh cần thiết.
Độ cứng của trục cam khiến nó dễ bị sứt mẻ do tải cạnh hoặc xử lý bất cẩn. Trục cam bằng gang có độ cứng tương đương nhau. Nếu được nghiền lại, chúng nên được phủ lại bằng một lớp phủ phốt phát. Trục cam thép thường được chế tạo từ thép SAE 4160 hoặc 4180 và thường được làm cứng cảm ứng. Làm cứng cảm ứng.
Liên quan đến việc làm nóng trục cam thành màu đỏ trong điện trường (quá trình nóng xảy ra do cảm ứng điện). Trục cam được làm nóng sau đó được thả vào dầu. Làm mát nhanh chóng làm cứng bề mặt.
Trục cam cũng có thể được làm cứng bằng cách sử dụng các phương pháp sau.
- Thấm nitơ lỏng, cứng đến 0,001 đến 0,0015 in.
- Thấm nitơ khí, cứng đến 0,004 đến 0,006 in. độ cứng trục cam điển hình phải là 42 đến 60 trên thang Rockwell.
- Nếu độ cứng bên ngoài này bị mòn, các vấu của trục cam dễ bị mòn cho đến khi chúng gần như tròn hoàn toàn.
6. Bôi trơn trục cam
Một số động cơ chuyển dầu bôi trơn từ catte dầu chính đến trục khuỷu xung quanh ổ trục cam hoặc xung quanh bên ngoài ổ trục cam.
Khe hở ổ cam là rất quan trọng trong các động cơ này. Nếu khe hở quá lớn, dầu sẽ bị rò rỉ ra ngoài và ổ trục khuỷu sẽ không nhận đủ dầu.
Các động cơ khác sử dụng các lỗ khoan trên ổ trục cam để đo dầu bôi trơn đến tay đòn trên cao.
Dầu đi đến tay đòn mỗi khi các lỗ thẳng hàng giữa lối đi của ống dẫn dầu ổ trục và lối thoát ra của tay bập bênh.
7. Ổ đĩa trục cam
Bánh răng trục khuỷu hoặc đĩa xích dẫn động trục cam thường được làm bằng sắt thiêu kết. Khi bánh răng được sử dụng trên trục cam, răng phải được làm từ vật liệu mềm giúp giảm tiếng ồn.
Thông thường, toàn bộ bánh răng được làm bằng nhôm hoặc sợi, đặc biệt là ở các động cơ cũ hơn. Khi sử dụng xích và đĩa xích, đĩa xích trục cam có thể được làm bằng sắt hoặc nó có thể có trục nhôm với răng nylon để giảm tiếng ồn.
Các bánh răng cam hoặc đĩa xích được khóa vào trục cam của chúng để chúng chỉ có thể được lắp đặt ở một vị trí. Các bánh răng và đĩa xích sau đó được trùng dấu với nhau bằng các dấu trên răng bánh răng hoặc liên kết xích.
Tuy nhiên, một số động cơ sử dụng vòng dung sai để khóa đĩa xích truyền động vào trục cam như động cơ V-8 mô-đun của Ford. Trong các động cơ này, không nên tháo đĩa xích truyền động ra khỏi trục cam trừ khi thực hiện các công việc sửa chữa đại tu động cơ theo đúng tài liệu.
Khi các dấu trục khuỷu và trục cam được canh đúng cách, các vấu cam được trùng dấu với các dấu trục khuỷu của mỗi xi lanh để các xu-páp sẽ đóng mở chính xác so với vị trí pít-tông.
8. Chốt khóa và bu-lông cố định ổ đĩa trục cam
Một số loại bánh răng cam được trang bị một chốt khóa hoặt bu-lông cố định giữa ổ bánh răng cam và trục cam. Khi lắp đặt chúng, hãy đảm bảo rằng chốt được căn chỉnh chính xác với lỗ trên trục cam để tránh việc khi động cơ hoạt động ổ tục cam sẽ bị chạy và bị lệch. Nếu không làm như vậy sẽ dẫn đến sự cố đối với động cơ.
Khi thay thế ổ đĩa trục cam, cũng được khuyến nghị mạnh mẽ nên thay thế luôn gioăng trục cam để bảo vệ kết nối giữa trục cam và đầu xi lanh.
Bu-lông trung tâm:
Khi thay thế cụm bánh răng trục cam, bu-long trung tâm cũng nên được thay thế, vì bu-lông này bị biến dạng dẽo khi lực siết được áp dụng và một số động cơ sẽ không sử dụng chốt khóa cố định bánh răng trục cam mà sử dụng trực tiếp bu-lông trung tâm để cố định bánh răng trục cam với trục cam bằng lực xiết khá lớn, lực siết này sẽ khác nhau tùy thuộc vào nhà sản xuất xe và phải được tuân thủ mọi lúc. Vì vậy, việc tái sử dụng vít là không nên.
Nút đậy bu-lông ổ đĩa trục cam:
Khi thay thế bộ ổ đĩa trục cam, cũng nên thay thế nút đậy, cái này niêm phong bu-lông bắt cố định ổ đĩa trục cam tránh hiện tượng bu-lông ổ đĩa trục cam sẽ bị nới dần ra bên ngoài do xe hoạt động khoản thời gian dài. Nó được lắp với một vòng đệm cao su làm kính tránh để chảy dầu ra ngoài, có thể bị hư hỏng khi mở ra, nên khuyến nghị nên thay thế.
Trên đây là toàn bộ thông tin về chủ đề kết cấu trục cam và bánh răng trục cam trên động cơ ô tô mà trung tâm VATC muốn gửi đến bạn. Hy vọng bài viết này sẽ bổ ích và hữu dụng với bạn.
Nếu bạn có đang đam mê hoặc muốn tìm hiểu về các khóa học trong ngành ô tô thì liên hệ ngay với trung tâm VATC theo thông tin dưới đây để được tư vấn chi tiết nhất nhé!
Trung Tâm Huấn Luyện Kỹ Thuật Ô Tô Việt Nam – VATC
- Địa chỉ: Số 4-6, Đường số 4, Phường Hiệp Bình Phước, Thành Phố Thủ Đức, Thành phố Hồ Chí Minh
- Điện thoại: 0945711717
- Email: info@oto.edu.vn
Xem thêm:
