O que é uma árvore de cames em carros? Bem, É um eixo em um carro projetado exatamente com cames (lóbulos) que estão configurados para controlar o tempo da operação da válvula em um motor. Estamos falando de aço endurecido, liga de ferro fundido, ou aço de tarugos, com esses materiais escolhidos para suportar as temperaturas mais extremas, até 500 graus Fahrenheit. As câmeras são usinadas para uma forma para maximizar o fluxo de ar e a entrega de combustível, mas perfiladas para a velocidade e os requisitos de desempenho específicos do motor.
Um exemplo é um mecanismo de alto desempenho com lóbulos de came que elevam 0.5 polegadas para fluxo de ar. Em motores de quatro tempos, A árvore de cames está ligada ao eixo de manivela por uma correia ou corrente do manivela; Eles giram na metade da velocidade do eixo de manivela para que as válvulas se abrem e fechem em marcha com os pistões. A sincronização ajuda a manter ciclos precisos de combustão para obter energia precisa, eficiência, e emissões.
O papel da árvore de cames em um motor
Em um motor, A árvore de cames abre e fecha as válvulas controladas pelos lóbulos de came, empurrando um levantador de válvula ou balanário e permitindo que a ação por molas faça o fechamento. Ele sincroniza com o eixo de manivela através de uma correia ou cadeia, mantendo um 2:1 razão de velocidade em motores de quatro tempos, Portanto, as válvulas se abrem e fecham no momento exato. Por exemplo, Mantém a válvula aberta um pouco além do centro morto inferior durante o golpe de admissão para que em rpm mais altos, O momento da mistura de combustível aéreo é utilizado. Otimizar o tempo da válvula é fundamental para o desempenho.
Esta é uma conversão de movimento rotacional em movimento linear da válvula. Combustão ineficiente - que reduz a potência e aumenta o consumo de combustível - pode ser trazido por uma árvore de cames mal cronometrada. Adicionalmente, no final da cauda, Existem hidrocarbonetos não queimados que disparam se a sobreposição da válvula não for executada muito bem. Por isso, O design do eixo de cames afeta o que é uma árvore de cames em carros atingindo em termos de poder, eficiência de combustível, e conformidade ambiental.
Componentes de uma árvore de cames
- Cames (Lóbulos): Elevação da válvula de controle, duração, e se sobreponha ao fluxo de ar.
- Seguidor de came: Transforma o movimento do lobo em força linear, Diminuição do desgaste da superfície endurecida.
- Eixo de transmissão: Para sincronizar a rotação do eixo de manivela, usa um cinto de dente ou corrente.
- Rolamentos: Diminui o movimento e o atrito axiais e radiais sob cargas altas.
- Roda dentada de corrente: Governa o tempo da came-crank, bem como a expansão e vibrações térmicas.
Tipos de eixos de cames
Tipos baseados em levantadores
Um design mais antigo, As eixas de cames planas são mais silenciosas, mais acessível, e mais simples, Mas eles dependem de levantadores hidráulicos e requerem alterações regulares de óleo do motor para ajudar a prevenir o desgaste. Por exemplo, Eles deslizam um pouco mais, mas exigem uma invasão completa para impedir a falha do lobo do came. Por outro lado, As eixos de cames do rolo usam um seguidor rolante para diminuir o contato metal-metal. A elevação dos perfis de came torna possíveis os modernos motores de rpm modernos e permite um elevador de válvula mais alto. Mais notavelmente, As árvores de cames de rolos melhoram a eficiência em motores de alto desempenho.
Tipos baseados em forma
Barril (cilíndrico) As árvores de cames fornecem movimento rotativo constante e são ótimos dispositivos de automação industrial. Em sistemas de velocidade variável, As trilhas dinâmicas de seguidores de came empregam placas de contorno especiais para árvores de cames radiais que permitem aceleração suave. Para as árvores de cames conjugadas, Sistema de rolos duplos’ reduz a vibração e ajuda a ruído aplicações sensíveis. As eixos de cames esféricos fornecem precisão incomparável quando o movimento de vários eixos é necessário em motores. Dicas nítidas, bases planas, As árvores de cames de cunha são apropriadas para movimento intermitente na atuação da válvula automotiva.
Configurações da árvore de cames
Cam de cabeça única única (Sohc) Os projetos fornecem melhor uso do espaço colocando uma câmera por cabeça em motores compactos de quatro cilindros. No entanto, Muitos motores excedem 7,000 RPM, exigindo mais ingestão de ar, o que significa 4+ válvulas por cilindro e, eventualmente, Use came duplo no alto (Dohc) configurações. Mesmo enquanto os motores de pushrod usam eixos de cames no bloco, Suas rotas de admissão mais curtas fornecem saídas pesadas de torque, Como os motores da série LS da GM. Consequentemente, Ele se concentra na diversidade do que é uma árvore de cames nos carros e como isso afeta a engenharia de desempenho.
Características de desempenho
- Duração: A duração aumenta a alta potência de rpm, mas reduz o torque de baixo de ponta devido a sobreposição.
- Elevador: Alto elevador aumenta o fluxo de ar, mas precisa de molas de válvula mais fortes para evitar flutuar em velocidades.
- Tempo: Timing avançado para torque de baixo custo, retardado para maior poder de rpm.
- Ângulo de separação do lobo (LSA): Um ângulo de separação mais amplo do lobo melhora a estabilidade ociosa, mas restringe a banda de força. Por outro lado, LSA mais rígido afia o torque de gama média.
Tempo variável da válvula (Vvt)
Isso significa que sistemas VVT, como o VTEC da Honda, e os perfis de came 3D da Ferrari, alteram o tempo da válvula para que possa ser otimizado para o desempenho do motor sobre as faixas de RPM. Com vTec, As válvulas ficam abertas por mais tempo em alta velocidade para aumentar o fluxo de ar, E para fazer isso, Use lóbulos de came extras que abrem hidraulicamente, Enquanto a árvore de cames da Ferrari muda lateralmente em um perfil tridimensional para corresponder às condições de carga para o turno. Essa flexibilidade permite que o torque seja adquirido em baixa rpm e ajuda a criar cavalos de potência em alta rpm, o que não é possível com as árvores de cames fixas para reduzir o desempenho.
Livre de árvores de cames, Motores sem cames com válvulas controladas por solenóides permitem variabilidade de tempo infinita e eliminar perdas parasitárias; Eles agem válvulas eletronicamente. Tais novidades confirmam “O que é uma árvore de cames em carros” em uma nova forma: muito mais eficiente e poderoso do que antes.
Falhas e sintomas comuns da árvore de cames
Sinais de falha no eixo de cames
- Verifique a luz do motor ilumina.
- Infar ou estalando a partir do tubo de escape ou ingestão.
- Tocar ou bater o ruído da extremidade superior do motor.
- Incêndio de ignição do cilindro morto.
- Perda de energia ou desempenho do motor.
- Illing e estagnação áspera.
- Menor eficiência de combustível.
- Códigos de falha de ignição do cilindro.
- Aumento de emissões de gás.
- Partículas de metal em óleo do motor.
Causas de falha no eixo de cames
- Lubrificação insuficiente ou baixos níveis de petróleo.
- Desgaste em lóbulos ou periódicos de came.
- Sobrecarga de molas de válvula.
- Defeitos de fabricação ou material de baixa qualidade.
- Falha na correia/corrente do tempo.
- Detritos estrangeiros ou contaminação no óleo do motor.
- Instalação inadequada ou desalinhamento.
- Excesso de gatilho de calor do motor do motor.
- Longa operação de alta rpm.
- Manutenção inadequada e trocas de óleo.
Reparando ou substituindo uma árvore de cames
Alguns problemas da árvore de cames podem ser reparados com soldagem ou por usinagem de precisão, como adicionar um material endurecido a um lobo gasto e moer para as especificações de fábrica. É útil para pequenas áreas de desgaste, mas impraticável para árvores de cames dobradas ou com pontuação profundamente. Por exemplo, As tolerâncias nas árvores de cames modernas às vezes requerem acabamentos superficiais menos que 0.02 microns, o que é impossível recuperar.
No outro extremo do espectro, A substituição é a melhor solução final para danos, como lóbulos fraturados ou desgaste excessivo associado à fome de óleo. O que é uma árvore de cames em carros sem operação precisa? Um quebrado é uma possibilidade para o contato da válvula do pistão do qual seu motor nunca se recuperará. O custo de uma árvore de cames pode ser $200-$500, No entanto, pode facilmente exceder $1,000 Devido ao fato de a árvore de cames ter que ser desmontada, cronometrado, e o trem da válvula remonta pelo trabalho.
Ainda deixava qualquer dúvida em mente sobre o que é uma árvore de cames em carros? Contato Shanentech.
