Tudo sobre a árvore de cames do motor

Árvore de cames do motor

Para a operação estável do motor de combustão interna, cada parte desempenha uma função importante. Entre eles está uma árvore de cames. Considere qual é sua função, quais avarias ocorrem e em quais casos ela precisa ser substituída.

O que é uma árvore de cames

Nos motores de combustão interna com funcionamento a quatro tempos, a árvore de cames é um elemento integrante, sem o qual o ar fresco ou uma mistura de ar-combustível não entrará nos cilindros. Este é o eixo montado na cabeça do cilindro. É necessário para que as válvulas de admissão e escape abram em tempo hábil.

Cada árvore de cames possui cames (excêntricos em forma de gota) que pressionam o seguidor do pistão, abrindo o orifício correspondente na câmara do cilindro. Nos motores clássicos de quatro tempos, as árvores de cames são sempre utilizadas (pode haver duas, quatro ou uma).

Como funciona

Uma polia motriz (ou um asterisco, dependendo do tipo de comando de sincronização) é fixada na extremidade da árvore de cames. Uma correia (ou corrente, se houver um asterisco instalado) é colocada nela, a qual é conectada à polia ou roda dentada do virabrequim. Durante a rotação do virabrequim, o torque é fornecido ao acionamento do eixo-comando por meio de uma correia ou corrente, devido ao qual este eixo gira em sincronia com o virabrequim.

A seção transversal da árvore de cames mostra que os cames são em forma de gota. Quando o eixo de comando gira, a parte estendida do comando empurra o taco da válvula, abrindo a entrada ou saída. Quando as válvulas de admissão são abertas, o ar fresco ou uma mistura de ar-combustível entra no cilindro. Quando as válvulas de exaustão são abertas, os gases de exaustão são removidos do cilindro.

A característica de design do eixo de comando permite que você sempre abra / feche as válvulas no momento certo, garantindo uma distribuição eficiente de gás no motor. Portanto, esta parte é chamada de eixo de comando. Quando o torque do eixo é deslocado (por exemplo, quando a correia ou corrente é esticada), as válvulas não abrem de acordo com o curso realizado no cilindro, o que leva ao funcionamento instável do motor de combustão interna ou não permite que trabalhar em tudo.

Onde está localizado o eixo de comando?

A localização da árvore de cames depende das características de design do motor. Em algumas modificações, ele está localizado abaixo, sob o bloco de cilindros. As modificações nos motores são mais comuns, a árvore de cames está localizada na cabeça do cilindro (no topo do motor de combustão interna). No segundo caso, o reparo e ajuste do mecanismo de distribuição de gás é muito mais fácil do que no primeiro.

As modificações dos motores em forma de V são equipadas com uma correia dentada, que está localizada no colapso do bloco de cilindros, e às vezes um bloco separado é equipado com seu próprio mecanismo de distribuição de gás. A própria árvore de cames é fixada na carcaça com rolamentos, o que permite que ela gire constante e suavemente. Nos motores boxer (ou boxer), o projeto do motor de combustão interna não permite a instalação de uma árvore de cames. Neste caso, um mecanismo de distribuição de gás separado é instalado em cada lado, mas seu trabalho é sincronizado.

Funções da árvore de cames

Árvore de cames - Elemento de temporização (mecanismo de distribuição de gás). Ele determina a ordem dos ciclos do motor e sincroniza a abertura / fechamento das válvulas, que fornecem a mistura ar-combustível aos cilindros e esgotam os gases de escape.

O mecanismo de distribuição de gás funciona de acordo com o seguinte princípio. No momento da partida do motor, o motor de arranque aciona ossosth th. A árvore de cames é acionada por uma corrente, um cinto montado em uma polia ou em engrenagens da cambota (em muitos carros americanos antigos). A válvula de entrada se abre no cilindro e uma mistura de gasolina e ar entra na câmara de combustão. No mesmo momento, o sensor do eixo de manivela fornece um pulso à bobina de ignição. Isso gera uma descarga que vai para vela de ignição.

Quando uma faísca aparece, as duas válvulas no cilindro estão fechadas e a mistura de combustível é comprimida. Durante a ignição, a energia é gerada e o pistão se move para baixo. Então a cambota gira e coloca a árvore de cames em movimento. Nesse ponto, ele abre a válvula de escape através da qual os gases de escape do processo de combustão saem.

A árvore de cames sempre abre a válvula desejada por um período específico de tempo e a uma altura padrão. Devido à sua forma, esse elemento fornece um ciclo estável de troca de ciclos no motor.

Detalhes das fases de abertura e fechamento da válvula, bem como suas configurações, são mostrados neste vídeo:

Fases nas árvores de cames, que sobreposição deve ser definida? O que é "fase da árvore de cames"?

Dependendo da modificação do motor, um ou mais eixos de comando podem ser instalados nele. Na maioria dos veículos, esta peça está localizada na cabeça do cilindro. É acionado pela rotação do virabrequim. Esses dois elementos são conectados usando uma correia, corrente de distribuição ou engrenagem.

Na maioria das vezes, uma única árvore de cames é equipada com um motor em linha com uma disposição de cilindros em linha. A maioria desses motores possui duas válvulas por cilindro (uma entrada e uma saída). Também há modificações com três válvulas por cilindro (duas na entrada e uma na saída). Dois eixos são mais frequentemente equipados com motores nos quais 4 válvulas por cilindro. Nos motores de combustão interna opostos e em forma de V, também são instaladas duas árvores de cames.

Os motores com uma única árvore de cames têm um design simples, o que reduz o custo da unidade no processo de fabricação. Tais modificações são mais fáceis de manter. Eles são sempre instalados em carros econômicos.

Em modificações de motor mais caras, alguns fabricantes instalam um segundo eixo de comando de válvulas para reduzir a carga (em comparação com as opções de sincronização de eixo único) e, em alguns modelos de ICE, para fornecer uma mudança de fase na distribuição de gás. Na maioria das vezes, esse sistema é encontrado em carros que devem diferir nas características esportivas.

A árvore de cames sempre abre a válvula por um período específico de tempo. Para melhorar a eficiência do motor em velocidades mais altas, é necessário alterar esse intervalo (o motor precisa de mais ar). Porém, com a configuração padrão do mecanismo de distribuição de gás em rotações aumentadas do eixo de manivela, a válvula de entrada fecha antes que o volume desejado de ar entre na câmara.

Ao mesmo tempo, se você instalar uma árvore de cames esportivas (as câmeras abrem as válvulas de admissão por mais tempo e a uma altura diferente), em baixas rotações do motor, há uma alta probabilidade de que a válvula de admissão abra antes que a válvula de escape feche. Por esse motivo, parte da mistura cairá no sistema de escapamento. Como resultado, perda de energia em baixas velocidades e aumento da toxicidade do escapamento.

O esquema mais simples para obter esse efeito é instalar um eixo de comando com uma função de acionamento em um determinado ângulo em relação ao eixo de manivela. Este mecanismo permite o fechamento / abertura precoce e tardia das válvulas de admissão e escape. Em velocidades de até 3500, ele estará em uma posição e, quando esse limite for ultrapassado, o eixo gira um pouco.

Cada fabricante que equipa seus carros com tal sistema indica sua própria marcação na documentação técnica. Por exemplo, Honda especifica VTEC ou i-VTEC, Hyundai especifica CVVT, Fiat - MultiAir, Mazda - S-VT, BMW - VANOS, Audi - Valvelift, Volkswagen - VVT, etc.

Até o momento, para aumentar o desempenho das unidades de energia, estão sendo desenvolvidos sistemas de distribuição de gás eletromagnético e pneumático sem câmara. Até o momento, essas modificações são muito caras para fabricar e fazer manutenção, portanto ainda não estão instaladas nos carros de produção.

Além da distribuição dos ciclos do motor, esta peça aciona equipamentos adicionais (dependendo da modificação do motor), por exemplo, bombas de óleo e combustível, além de um eixo distribuidor.

Design da árvore de cames

As árvores de cames são fabricadas por forjamento, fundição sólida, fundição oca e modificações tubulares recentemente surgidas. O objetivo de alterar a tecnologia de criação é facilitar o projeto para obter a máxima eficiência do motor.

A árvore de cames é feita sob a forma de uma haste na qual existem tais elementos:

• Meia. Essa é a frente do eixo em que a chaveta é feita. A polia da correia dentada está instalada aqui. No caso de uma unidade de corrente, um asterisco é instalado em seu lugar. Esta peça é fixada com um parafuso final.
• Pescoço de um epiploon. Um vedante de óleo é anexado a ele, impedindo o vazamento de lubrificante do mecanismo.
• Pescoço de apoio. O número de tais elementos depende do comprimento da haste. Os rolamentos de suporte são montados neles, o que reduz a força de atrito durante a rotação da haste. Esses elementos são instalados nas ranhuras correspondentes na cabeça do cilindro.
• Cams. Estas são saliências na forma de uma gota congelada. Durante a rotação, eles empurram a haste presa ao braço oscilante (ou ao próprio empurrador da válvula). O número de excêntricos depende do número de válvulas. Seu tamanho e forma afetam a altura e a duração da abertura da válvula. Quanto mais nítido o pico, mais rápida a válvula se fecha. E vice-versa - uma borda suave mantém ligeiramente a válvula aberta. Quanto mais fino o eixo do came, mais baixa será a válvula, o que aumentará o volume de combustível e acelerará a exaustão dos gases de escape. De acordo com a forma dos excêntricos, é determinado o tipo de fases de distribuição de gás (estreito - em rotações baixas, largo - em alto). 
• Canais de petróleo. Um orifício de passagem é feito dentro do eixo, através do qual o óleo é fornecido aos excêntricos (cada um tem uma pequena saída). Isso evita o apagamento prematuro das hastes do empurrador e a produção nos planos do came.

Se um único eixo de cames for usado no projeto do motor, os cames nele serão dispostos de modo que um conjunto mova as válvulas de entrada e um conjunto ligeiramente inclinado - o escapamento. Nos motores, cujos cilindros estão equipados com duas válvulas para entrada e duas para escape, dois eixos de comando de válvulas estão instalados. Nesse caso, uma abre as válvulas de entrada e a outra abre os gases de escape.

tipos

Basicamente, as árvores de cames não são fundamentalmente diferentes umas das outras. Os mecanismos de distribuição de gás diferem radicalmente em motores diferentes. Por exemplo, em sistemas ONS, a árvore de cames é instalada na cabeça do cilindro (acima do bloco) e aciona diretamente as válvulas (ou por meio de empurradores, elevadores hidráulicos).

Em mecanismos de distribuição de gás do tipo OHV, o eixo de comando está localizado próximo ao virabrequim na parte inferior do bloco de cilindros e as válvulas são acionadas por hastes de haste. Dependendo do tipo de sincronização, uma ou duas árvores de cames por banco de cilindros podem ser instaladas na cabeça do cilindro.

As árvores de cames diferem entre si no tipo de cames. Alguns apresentam "gotas" mais alongadas, enquanto outros, ao contrário, apresentam uma forma menos alongada. Este projeto fornece uma amplitude diferente de movimento da válvula (algumas têm um intervalo de abertura mais longo, enquanto outras abrem mais). Essas características das árvores de cames oferecem amplas oportunidades para ajustar os motores, alterando o torque e a quantidade da alimentação do VTS.

Entre os eixos de comando de ajuste estão:

1. Grassroots. Fornece ao motor torque máximo em rotações mais baixas, o que é ótimo para dirigir na cidade.
2. Meio inferior. Esta é a média de ouro entre rotações baixas e médias. Esta árvore de cames é freqüentemente usada em máquinas de corrida de arrancada.
3. Cavalo. Em motores com essas árvores de cames, o torque máximo está disponível nas rotações máximas, o que tem um efeito positivo na velocidade máxima do carro (para dirigir em rodovias).

Além das árvores de cames esportivas, também existem modificações que abrem os dois grupos de válvulas (tanto as válvulas de admissão quanto as de escape no momento apropriado). Para isso, são usados ​​dois grupos de cames na árvore de cames. Os sistemas de distribuição DOHC têm árvores de cames de admissão e escape individuais.

O que é o sensor da árvore de cames responsável por

Nos motores com um carburador, um distribuidor é conectado ao eixo de comando de válvulas, que determina qual fase é executada no primeiro cilindro - entrada ou saída.

Não há distribuidor no ICE de injeção; portanto, o sensor de posição da árvore de cames é responsável por determinar as fases do primeiro cilindro. Sua tarefa não é idêntica à funcionalidade do sensor do eixo de manivela. Para uma volta completa da correia dentada, o eixo de manivela girará em torno de seu eixo duas vezes.

O DPKV fixa o TDC do pistão do primeiro cilindro e impulsiona a formação de uma descarga para a vela de ignição. O DPRV emite um sinal para o computador, em que momento você precisa aplicar combustível e uma faísca ao primeiro cilindro. Os ciclos nos cilindros restantes ocorrem alternadamente, dependendo do design do motor.

O sensor da árvore de cames consiste em um ímã e um semicondutor. Há um ponto de referência (pequeno dente de metal) no eixo de distribuição na área em que o sensor está instalado. Durante a rotação, esse elemento passa pelo sensor, devido ao qual o campo magnético nele se fecha e é gerado um pulso que vai para o computador.

A unidade de controle eletrônico captura a velocidade dos pulsos. Segundo eles, ele é guiado quando está no primeiro cilindro a fornecer e inflamar a mistura de combustível. No caso de instalação de dois eixos (um por curso de admissão e outro - escape), serão instalados no sensor em cada um deles.

O que acontece se o sensor falhar? Este vídeo é dedicado a este problema:

SENSOR DE FASE POR QUE PRECISA DE SINAIS DE SUA FALHA DPRV

Se o motor estiver equipado com um sistema de temporização de válvula variável, o computador determinará a frequência de pulso do atraso de abertura / fechamento da válvula a partir da frequência de pulso. Nesse caso, o motor será equipado com um dispositivo adicional - um câmbio de fase (ou uma embreagem hidráulica), que aciona a árvore de cames para alterar o tempo de abertura. Se o sensor Hall (ou árvore de cames) estiver com defeito, o tempo da válvula não será alterado.

O princípio de operação do DPRV em motores a diesel difere do uso em análogos de gasolina. Nesse caso, ele fixa a posição de todos os pistões no ponto morto superior no momento da compressão da mistura de combustível. Isso permite determinar com mais precisão a posição da árvore de cames em relação à cambota, o que estabiliza a operação do motor a diesel e facilita o seu lançamento.

Sensores adicionais foram adicionados ao projeto de tais sensores, cuja posição no disco mestre corresponde à inclinação de uma válvula específica em um cilindro separado. O dispositivo de tais elementos pode diferir dependendo dos desenvolvimentos proprietários de diferentes fabricantes.

Tipos de posicionamento da árvore de cames no motor

Dependendo do tipo de motor, ele pode conter um, dois ou até quatro eixos de um mecanismo de distribuição de gás. Para facilitar a determinação do tipo de tempo, as seguintes marcações são aplicadas à tampa da cabeça do cilindro:

• SOHC. Será um motor em linha ou em forma de V com duas ou três válvulas por cilindro. Nela, a árvore de cames será uma em fila. No seu núcleo existem cames que controlam a fase de admissão e são levemente deslocados - responsáveis ​​pela fase de exaustão. No caso de motores fabricados na forma de V, haverá dois eixos (um por fila de cilindros) ou um (colocado na curvatura entre as fileiras).

• DOHC. Este sistema difere do anterior pela presença de duas árvores de cames em uma linha de cilindros. Nesse caso, cada um deles será responsável por uma fase separada: uma para a entrada e a outra para a saída. Haverá dois eixos de temporização nos motores de uma carreira e quatro nos veios em V. Essa tecnologia permite reduzir a carga no eixo, o que aumenta seus recursos.

Os mecanismos de distribuição de gás também diferem na localização dos eixos:

• Lateral (ou inferior) (motor OHV ou “Pusher”). Esta é uma tecnologia antiga que era usada em motores de carburador. Entre as vantagens desse tipo está a facilidade de lubrificação dos elementos móveis (localizados diretamente no cárter do motor). A principal desvantagem é a complexidade da manutenção e substituição. Nesse caso, os cames pressionam os empurradores dos balancins e transmitem o movimento para a própria válvula. Tais modificações de motores são ineficazes em altas velocidades, pois contêm um grande número de controles de temporização de abertura de válvulas. Devido ao aumento da inércia, a precisão do tempo da válvula é prejudicada.

• Superior (OHC). Esse design de temporização é usado em motores modernos. Esta unidade é mais fácil de manter e reparar. Uma das desvantagens é o complexo sistema de lubrificação. A bomba de óleo deve criar uma pressão estável; portanto, é necessário monitorar de perto os intervalos para trocar o óleo e o filtro (o que focar ao determinar o cronograma de tal trabalho é descrito aqui) Esse dispositivo permite o uso de menos peças adicionais. Nesse caso, os excêntricos atuam diretamente nos seguidores da válvula.

Como detectar um defeito na árvore de cames

A principal razão para a falha da árvore de cames é a falta de óleo. Pode ocorrer devido a problemas status do filtro ou óleo inadequado para este motor (por quais parâmetros o lubrificante selecionado, leia artigo separado) Se você observar os intervalos de manutenção, o eixo de distribuição durará tanto quanto o motor inteiro.

Problemas comuns na árvore de cames

Devido ao desgaste natural das peças e à supervisão do motorista, pode ocorrer o seguinte mau funcionamento do eixo da árvore de cames.

• Falha nas peças conectadas - engrenagem, correia ou corrente de distribuição. Nesse caso, o eixo se torna inutilizável e precisa ser substituído.
• Arranhando os pescoços de apoio e exercitando-se nas excêntricas. Aparas e ranhuras aparecem devido a cargas excessivas, por exemplo, como resultado de um ajuste inadequado da válvula. Durante a rotação, o aumento da força de atrito entre os came e os empurradores cria um aquecimento adicional do conjunto, destruindo o filme de óleo.

• Vazamento da vedação de óleo. Isso ocorre como resultado do tempo de inatividade prolongado do motor. Com o tempo, o selo de borracha perde sua elasticidade.
• Deformação do eixo. Devido ao superaquecimento do motor, o elemento metálico pode dobrar sob carga pesada. Esse mau funcionamento é detectado pelo aparecimento de vibração adicional no motor. Normalmente, esse problema não dura muito tempo - devido a forte agitação, as peças adjacentes falham rapidamente e o motor precisa ser enviado para revisão.
• Instalação incorreta. Isso por si só não é um mau funcionamento, mas devido à não conformidade com os padrões para apertar parafusos e ajustar as fases, o motor de combustão interna rapidamente se tornará inútil e precisará ser "capitalizado".
• A qualidade do material pode causar danos ao próprio eixo; portanto, ao escolher uma nova árvore de cames, é importante prestar atenção não apenas ao seu preço, mas também à reputação do fabricante.

Como determinar visualmente o desgaste da câmera - mostrado no vídeo:

Desgaste da árvore de cames - como identificar visualmente?

Alguns motoristas tentam eliminar algumas avarias do eixo de sincronização polindo áreas danificadas ou instalando revestimentos adicionais. Esse trabalho de reparo não faz sentido porque, quando são executados, é impossível obter a precisão necessária para o bom funcionamento da unidade. No caso de um problema com a árvore de cames, os especialistas recomendam substituí-la imediatamente por uma nova.

Como escolher uma árvore de cames

O novo eixo de comando de válvulas deve ser selecionado com base no motivo da substituição:

• Substituindo uma peça danificada por uma nova. Nesse caso, em vez de um modelo com falha, um modelo semelhante é selecionado.
• Modernização do motor. Para carros esportivos, árvores de cames especiais são usadas em conjunto com um sistema de distribuição de válvulas variável. Motores para a condução cotidiana também estão sendo atualizados, por exemplo, aumentando a potência ajustando as fases instalando árvores de cames personalizadas. Se não houver experiência na realização de tal trabalho, é melhor confiá-lo a profissionais.

Em que devo me concentrar ao escolher um eixo de comando personalizado para um mecanismo específico? O parâmetro principal é a curvatura da came, elevação máxima da válvula e ângulo de sobreposição.

Para ver como esses indicadores afetam o desempenho do mecanismo, consulte o seguinte vídeo:

Como escolher uma árvore de cames (parte 1)

O custo de uma nova árvore de cames

Comparado com a revisão de todo o motor, o custo de substituição do eixo de comando é insignificante. Por exemplo, um novo eixo para um carro doméstico custa cerca de US $ 25. Para o ajuste do tempo da válvula em algumas oficinas, serão necessários 70 cu Para reparos importantes do motor, além de peças de reposição, você terá que pagar cerca de US $ 250 (e isso está nas estações de serviço da garagem).

Como você pode ver, é melhor realizar a manutenção no prazo e não expor o motor a cargas excessivas. Então ele servirá ao seu mestre por muitos anos.

A quais marcas dar preferência

O recurso de trabalho do eixo de comando depende diretamente de como o material de alta qualidade o fabricante usa ao criar esta peça. O metal macio se desgastará mais e o metal superaquecido pode estourar.

A opção mais confiável e de mais alta qualidade é a empresa OEM. Este é um fabricante de vários equipamentos originais, cujos produtos podem ser vendidos com marcas diferentes, mas a documentação indicará que a peça é OEM.

Dentre os produtos deste fabricante, você encontra peças para qualquer carro. É verdade que o custo de tal árvore de cames será muito caro em comparação com análogos de marcas específicas.

Se você precisar usar um eixo de comando de válvulas mais barato, uma boa opção é:

• Marca alemã Ruville;
• Fabricante tcheco ET Engineteam;
• Marca britânica AE;
• Empresa espanhola Ajusa.

As desvantagens ao escolher uma árvore de cames dos fabricantes listados é que, em muitos casos, eles não criam peças para um modelo específico. Nesse caso, você precisará comprar o original ou entrar em contato com um vendedor de confiança.

Perguntas e Respostas:

Como funcionam a cambota e a árvore de cames? O virabrequim funciona empurrando o pistão nos cilindros. Um eixo de comando de sincronização é conectado a ele por meio de uma correia. Para duas revoluções do virabrequim, ocorre uma rotação do eixo de comando.

Qual é a diferença entre um virabrequim e um eixo de comando? O virabrequim, girando, faz o volante girar (então o torque vai para a transmissão e para as rodas motrizes). A árvore de cames abre / fecha a válvula de distribuição.

Quais são os tipos de árvores de cames? Existem árvores de cames de base, equitação, ajuste e esportes. Eles diferem no número e no formato dos cames que acionam as válvulas.