( ) - Lượt xem: 1109

Trục cam là gì?

Trục cam là một bộ phận cơ học phân phối khí trong động cơ đốt trong, có vai trò nhận năng lượng từ trục khuỷu thông qua bánh răng, dây đai cam hoặc xích cam tạo thành chuyển động quay để đóng, mở các xu páp nạp và xả thông qua các vấu cam được thiết kế trên nó. Đây là bộ phận quan trọng dùng để vận hành xu páp, giúp tăng khả năng tối ưu hóa hiệu suất của động thông qua việc mở xu páp nạp trong kỳ hút, mở xu páp xả trong kỳ xả và đóng cả hai xu páp trong thời gian còn lại.

Trục cam là bộ phận cơ học phân phối khí trong động cơ đốt trong (Nguồn: Sưu tầm)

Cấu tạo của trục cam

Cấu tạo chi tiết của trục cam gồm các bộ phận như sau:

Trong các động cơ đốt trong có pit tông, trục cam được sử dụng để vận hành đóng mở xú páp. Bộ phận này gồm có một thanh có dạng hình trụ chạy theo chiều dài của dãy xi lanh với một số thùy (vấu) hình thuôn nhô ra từ nó gọi là vấu cam. Một vấu cam sẽ phụ trách một xu páp (một van). Các vấu cam khi quay sẽ tỳ vào  đỉnh xu páp và và ấn vào thân xu páp di chuyển làm mở van nạp/xả tại đỉnh xi lanh, hoặc thông qua một số cơ cấu trung gian để ấn vào xu páp khi trục cam quay. Ngoài ra trên trục cam còn một số gối đỡ thân trục cam có lỗ thông với đường dầu bôi trơn, gối đỡ này để đỡ thân trục cam nằm trên nắp máy (nắp quy lát) thông qua các miếng bạc có lỗ dầu gọi là bạc trục cam.

Giữa sự quay của trục cam và vòng quay của trục khuỷu là mối quan hệ có tầm quan trọng rất lớn. Vì các van kiểm soát lưu lượng của hỗn hợp khí/nhiên liệu nạp vào và khí thải, nên chúng phải được mở và đóng vào đúng thời điểm phù hợp trong hành trình của pit tông. Chính vì vậy, thông qua cơ cấu bánh răng, trục cam được kết nối trực tiếp với trục khuỷu hoặc gián tiếp thông qua một đai hoặc xích gọi là đai định thời (đai cam) hoặc xích đinh thời (xích cam).

• Trục: Hỗ trợ giữ tất cả các bộ phận khác trong trục cam, có khả năng chịu tải mỏi cao khi động cơ vận hành.
• Vòng bi: Bộ phận quan trọng giúp giữ trục ở vị trí chính xác, hạn chế tổn thất gây ra bởi ma sát trong quá trình hoạt động. Một đầu của vòng bi được cấp dầu để thay dầu liên tục cho trục cam.
• Thùy hay vấu cam: Bộ phận này có nhiệm vụ đóng mở các van nạp và xả khí.
• Chúng được gắn trên nắp trước để theo dõi chính xác các khe hở chiều.
• Đĩa xích hay đĩa đai cam: Đây là bộ phận được gắn vào một đầu của trục cam trong động cơ đốt trong. Đĩa xích hay puli đai cam kết hợp với đĩa xích hoặc puli cam trên trục khuỷu và xích cam hoặc đai cam (đai định thời) giúp duy trì hoạt động đúng thời điểm giữa trục cam và trục khuỷu.

Cấu tạo chi tiết của trục cam (Nguồn: Sưu tầm)

Vị trí của trục cam

Vị trí trục cam ô tô không cố định, tùy vào từng loại xe mà cảm biến vị trí của bộ phận này khác nhau. Cảm biến này có thể lắp đặt ngay cạnh dàn cò hoặc trên nắp dàn cò. Trong các động cơ xăng hiện đại, trục cam thường được lắp đặt ở đỉnh xi lanh và nắp hộp chứa.

Tùy vào vị trí lắp đặt mà trục cam có thể vận hành trực tiếp các van hoặc thông qua liên kết giữa cần đẩy và thanh lắc. Cơ chế vận hành này giúp người dùng dễ dàng thao tác và ít xảy ra sự cố hơn, nhưng với điều kiện trục cam phải nằm ở đầu của các xi lanh. 

Hiện nay trong các động cơ xăng hiện đại, hệ thống cam trên đỉnh, nơi trục cam nằm trên đỉnh dãy xi lanh, khá phổ biến.

Nguyên lý hoạt động của trục cam

Đối với mỗi kiểu bố trí thì trục cam sẽ tương ứng với mỗi kiểu dẫn động khác nhau. Dưới đây 3 loại dẫn động trục cam phổ biến nhất:

Dẫn động trục cam bằng bộ truyền bánh răng

Nếu giữa trục cam và trục khuỷu có khoảng cách thì bộ truyền động bánh răng được sử dụng để dẫn động trục. Trong trường hợp này, chiều quay trục cam ngược lại với chiều quay của trục khuỷu.

Phương pháp dẫn động trục cam bằng bộ truyền bánh răng có nhiều ưu điểm như: cấu tạo đơn giản, hiệu suất và độ bền rất cao, tuổi thọ lâu dài. Tuy nhiên cũng có nhiều hạn chế trong cách bố trí truyền động và gây ra tiếng ồn to.

Dẫn động trục cam ô tô bằng bộ truyền xích

Khi giữa trục cam và trục khuỷu tồn tại một khoảng cách đáng kể, trục cam được dẫn động thông qua bộ truyền xích. Khi đó, một đĩa xích sẽ truyền lực từ trục khuỷu sang trục cam và cả hai đều quay cùng chiều. Nếu áp dụng phương pháp này, bạn cần có bộ căng xích để tránh tình trạng xích bị lỏng. Bởi vì, khi xích lỏng lẻo năng lượng sẽ không được truyền từ trục khuỷu sang trục cam.

Ưu điểm của dẫn động trục cam này là gọn nhẹ, dễ dàng truyền động ở khoảng cách trục lớn. Nhược điểm của kiểu truyền động này là dễ bị rung động và gây ra tiếng ồn lớn khi thay đổi tải.

Dẫn động trục cam bằng dây đai cam (bộ truyền đai)

Cơ cấu truyền động bằng dây đai cam thường dùng trong trường hợp trục cam lắp trên cao, cần có bộ căng dây để đảm bảo dây có độ căng khi sử dụng. Ưu điểm của kiểu dẫn động trục cam bằng dây đai cam là hoạt động khá êm, không cần điều chỉnh độ căng, không cần bôi trơn. Ngoài ra, chi phí mua dây đai cam cũng thấp hơn so với dây xích hay bánh răng nhưng độ bền và tuổi thọ lại ngắn hơn.