Cum funcționează arborele cu came

  • Vova Krasen
  • 0
  • 5101
  • 609
Arborele cu came (faceți clic pe imagine pentru a vedea animația). Vezi poze cu motoarele auto.

Dacă ați citit articolul Cum funcționează motoarele auto, știți despre supapele care permit amestecul aer / combustibil în motor și evacuarea evacuării din motor. Arborele cu came utilizează lobi (numiți cams) care apasă împotriva supapelor pentru a le deschide pe măsură ce arborele cu came se rotește; arcurile de pe valve le readuc în poziția lor închisă. Aceasta este o muncă critică și poate avea un impact mare asupra performanței unui motor la viteze diferite. Pe pagina următoare a acestui articol puteți vedea animația pe care am creat-o pentru a vă arăta cu adevărat diferența dintre un arbore cu came performant și unul standard.

În acest articol, veți afla cum afectează arborele cu came performanțele motorului. Avem câteva animații grozave care vă arată cât de diferite aspecte ale motorului cameră deasupra unică (SOHC) și cameră dublă deasupra capului (DOHC), funcționează cu adevărat. Și apoi vom parcurge câteva dintre modalitățile corecte prin care unele mașini reglează arborele cu came, astfel încât acesta să poată gestiona mai rapid viteze diferite ale motorului.

Să începem cu elementele de bază.

Bazele arborelui cu came

Piesele cheie ale oricărui arbore cu came sunt lobi. Pe măsură ce arborele cu came se învârte, lobii se deschid și închid valvulele de admisie și evacuare în timp cu mișcarea pistonului. Se dovedește că există o relație directă între forma lobilor camei și modul în care motorul funcționează în diferite trepte de turație.

Pentru a înțelege de ce este cazul, imaginați-vă că rulăm un motor extrem de lent - la doar 10 sau 20 de rotații pe minut (RPM) - astfel încât este nevoie de piston câteva secunde pentru a finaliza un ciclu. Ar fi imposibil să funcționezi lent un motor normal, dar să ne imaginăm că am putea. La această viteză lentă, am dori ca lobii cu came să fie formați astfel încât:

  • La fel cum pistonul începe să se deplaseze în jos în cursa de admisie (numit centru mort superior, sau TDC), se va deschide supapa de admisie. Supapa de admisie s-ar închide chiar pe măsură ce pistoanele se scurg.
  • Supapa de evacuare s-ar deschide chiar pe măsură ce fundul pistonului iese afară (numit centru mort inferior, sau BDC) la sfârșitul cursei de ardere și s-ar închide pe măsură ce pistonul completează cursa de evacuare.

Această configurație ar funcționa foarte bine pentru motor, atâta timp cât a rulat la această viteză foarte lentă. Dar ce se întâmplă dacă crești RPM? Să aflăm.

Când creșteți RPM, configurația de 10 - 20 RPM pentru arborele cu came nu funcționează bine. Dacă motorul funcționează la 4.000 RPM, supapele se deschid și se închid de 2.000 de ori în fiecare minut, sau de 33 de ori în fiecare secundă. La aceste viteze, pistonul se mișcă foarte repede, astfel încât amestecul de aer / combustibil care se grăbește în cilindru se mișcă foarte repede.

Când valva de admisie se deschide și pistonul începe cursa de admisie, amestecul aer / combustibil din alergătorul de admisie începe să se accelereze în cilindru. În momentul în care pistonul atinge partea inferioară a cursei de admisie, aerul / combustibilul se deplasează cu o viteză destul de mare. Dacă ar fi să închidem supapa de admisie, tot aerul / combustibilul s-ar opri și nu ar intra în cilindru. Lăsând valva de admisie deschisă mai mult, impulsul aerului / combustibilului în mișcare rapidă continuă să forțeze aer / combustibil în cilindru în timp ce pistonul începe cursa de compresie. Deci, cu cât motorul merge mai repede, cu atât aerul / combustibilul se mișcă mai repede și cu cât dorim ca robinetul de admisie să rămână deschis. De asemenea, dorim ca robinetul să se deschidă mai larg la viteze mai mari - acest parametru, numit ridicare supapă, este guvernată de profilul lobului camei.

Animația de mai jos arată cum a camă obișnuită și a cameră performantă au sincronizare diferită a supapei. Observați că ciclurile de evacuare (cerc roșu) și admisie (cerc albastru) se suprapun mult mai mult pe camera performantă. Din această cauză, mașinile cu acest tip de came tind să funcționeze aproximativ la ralanti.

Acest conținut nu este compatibil pe acest dispozitiv.

Două profiluri de came diferite: Faceți clic pe butonul de sub butonul de redare pentru a comuta între came. Cercurile arată cât timp robinetele rămân deschise, albastru pentru admisie, roșu pentru evacuare. Suprapunerea supapei (când ambele valve de admisie și evacuare sunt deschise în același timp) este evidențiată la începutul fiecărei animații.

Orice arbore cu came dat va fi perfect doar la o turație a motorului. La orice altă turație a motorului, motorul nu își va îndeplini potențialul. A arbore cu came fix este, așadar, întotdeauna un compromis. Acesta este motivul pentru care producătorii de automobile au dezvoltat scheme de modificare a profilului camei pe măsură ce viteza motorului se schimbă.

Există mai multe aranjamente diferite de arbori cu came pe motoare. Vom vorbi despre unele dintre cele mai comune. Probabil ați auzit terminologia:

  • Cameră single deasupra capului (SOHC)
  • Cameră dublă deasupra capului (DOHC)
  • Tijă de împingere

În secțiunea următoare, vom analiza fiecare dintre aceste configurații.

Daune de la un piston care lovește o supapă

Cameră single deasupra capului

Acest aranjament indică un motor cu o cameră pe cap. Deci, dacă este un motor cu 4 cilindri sau 6 cilindri inline, va avea o camă; dacă este un V-6 sau un V-8, acesta va avea două came (una pentru fiecare cap).

Camă acționează brațele basculante care apasă în jos pe valve, deschizându-le. Springs readuceți supapele în poziția închisă. Aceste arcuri trebuie să fie foarte puternice, deoarece la viteze mari ale motorului, supapele sunt împinse în jos foarte repede și arcurile care mențin supapele în contact cu brațele basculante. În cazul în care arcurile nu ar fi suficient de puternice, supapele s-ar putea îndepărta de brațele basculante și se vor returna. Aceasta este o situație nedorită, care ar duce la o uzură suplimentară a came și brațelor basculante.

Acest conținut nu este compatibil pe acest dispozitiv.

O singură cameră aeriană

La motoarele cu cameră aeriană unică și dublă, came sunt conduse de arborele cotit, prin intermediul unei centuri sau lanț numit curea de distribuție sau lanț de sincronizare. Aceste curele și lanțuri trebuie înlocuite sau reglate la intervale regulate. Dacă o curea de sincronizare se rupe, came se va opri din spinning și pistonul ar putea lovi supapele deschise.

Imaginea de mai sus arată ce se poate întâmpla când un piston lovește o supapă deschisă.

Cameră dublă deasupra capului

Un motor dublu cu cameră aeriană are două came pe cap. Deci motoarele inline au două came, iar motoarele V au patru. De obicei, camerele aeriene duble sunt folosite la motoarele cu patru sau mai multe supape pe cilindru - un singur arbore cu came pur și simplu nu poate încadra suficient lobi pentru came pentru a acționa toate aceste valve.

Motivul principal pentru a utiliza came duble de sus este de a permite mai multe supape de admisie și evacuare. Mai multe supape înseamnă că gazele de admisie și de evacuare pot curge mai liber, deoarece există mai multe deschideri prin care pot trece. Aceasta crește puterea motorului.

Configurația finală în care vom intra în acest articol este motorul pushrod.

Un motor pushrod

Motoare Pushrod

La fel ca motoarele SOHC și DOHC, supapele dintr-un motor pushrod sunt amplasate în cap, deasupra cilindrului. Diferența cheie este că arborele cu came de pe un motor pushrod se află în blocul motor, mai degrabă decât în ​​cap.

Cama acționează tije lungi care urcă prin bloc și în cap pentru a muta balansoarele. Aceste tije lungi adaugă masă sistemului, ceea ce crește sarcina pe arcurile supapei. Aceasta poate limita viteza motoarelor pushrod; arborele cu came deasupra capului, care elimină sistemul de împingere din sistem, este una dintre tehnologiile motorului care a făcut posibilă o viteză mai mare a motorului.

Acest conținut nu este compatibil pe acest dispozitiv.

Un motor pushrod

Arborele cu came într-un motor cu impulsuri este adesea condus de angrenaje sau un lanț scurt. Angrenajele sunt, în general, mai puțin predispuse la rupere decât motoarele cu curea, care se găsesc adesea în motoarele cu came aeriene.

Un lucru important în proiectarea sistemelor de arbori cu came este variarea sincronizării fiecărei supape. În secțiunea următoare vom analiza sincronizarea supapei.

Sistemul de came variabil folosit pe unele Ferraris

-Există câteva moduri inedite prin care producătorii de automobile variază sincronizarea supapei. Un singur sistem folosit pe unele motoare Honda se numește VTEC.

VTEC (Controlul electronic al temporizării și al supapei variabile) este un sistem electronic și mecanic în unele motoare Honda, care permite motorului să aibă mai multe arbori cu came. Motoarele VTEC au un camă de admisie suplimentară cu propriul balansier, care urmează această camă. Profilul de pe această camă menține robinetul de admisie deschis mai mult decât celălalt profil al camei. La viteze mici ale motorului, acest balansoar nu este conectat la nicio supapă. La viteze mari ale motorului, un piston blochează balansoarea suplimentară pe cele două balansoare care controlează cele două supape de admisie.

Unele mașini folosesc un dispozitiv care poate avansați sincronizarea supapei. Acest lucru nu menține robinetele deschise mai mult; în schimb, le deschide mai târziu și le închide mai târziu. Aceasta se face prin rotirea arborelui cu came înainte cu câteva grade. Dacă supapele de admisie se deschid în mod normal la 10 grade înaintea centrului mort superior (TDC) și se închid la 190 de grade după TDC, durata totală este de 200 de grade. Timpul de deschidere și închidere poate fi schimbat folosind un mecanism care rotește camul înainte un pic în timp ce se rotește. Deci robinetul s-ar putea deschide la 10 grade după TDC și s-ar putea închide la 210 grade după TDC. Închiderea robinetului cu 20 de grade mai târziu este bună, dar ar fi mai bine să putem crește durata ca robinetul de admisie să fie deschis.

Ferrari are un mod curat de a face acest lucru. Arborele cu came pe unele motoare Ferrari sunt tăiate cu un profil tridimensional care variază de-a lungul lobului camei. La un capăt al lobului camei este cel mai puțin agresiv profil al camei, iar la celălalt capăt este cel mai agresiv. Forma camei îmbină fără probleme aceste două profiluri. Un mecanism poate glisa întregul arbore cu came lateral, astfel încât supapa să cupleze diferite părți ale camei. Arborele se învârte în continuare la fel ca un arbore cu came obișnuit - dar prin alunecarea treptată a arborelui cu came lateral pe măsură ce viteza și încărcarea motorului cresc, temporizarea supapei poate fi optimizată.

Câțiva producători de motoare experimentează sisteme care ar permite o variabilitate infinită a temporizării valvei. De exemplu, imaginați-vă că fiecare supapă avea un solenoid care ar putea deschide și închide valva folosind controlul computerului, mai degrabă decât să se bazeze pe un arbore cu came. Cu acest tip de sistem, veți obține performanțe maxime ale motorului la fiecare RPM. Ceva de așteptat cu nerăbdare în viitor ...

Pentru mai multe informații despre arbori cu came, cronometrarea supapei și subiecte conexe, consultați linkurile de pe pagina următoare.

Articole similare

  • Testul arborelui cu came
  • Testul motorului
  • -Cum funcționează motoarele auto
  • Cum funcționează Rapoartele
  • Ce face sistemul VTEC într-un motor Honda?
  • Există o diferență între configurațiile motorului inline și V?

Mai multe legături grozave

  • Tutorial de sincronizare a supapei
  • Instrucțiuni de instalare a arborelui cu came
  • Intervalele de înlocuire a curelei de distribuție și desemnarea interferenței
  • Animarea arborelui cu came
  • Animarea cu arborele cu came rocker

-




Nimeni nu a comentat acest articol încă.

Cele mai interesante articole despre secrete și descoperiri. O mulțime de informații utile despre tot
Articole despre știință, spațiu, tehnologie, sănătate, mediu, cultură și istorie. Explicați mii de subiecte pentru a ști cum funcționează totul