Arborele cu came

    Arborele cu came este organul mecanismului de distribuție care comandă deschiderea supapelor din poziția închisă, până la deschiderea maximă. De asemenea controlează așezarea supapei pe sediu în faza de închidere. Arborele cu came, în funcție de tipul sistemului de distribuție, este amplast în blocul motor sau în chiulasă, paralel cu arborele cotit.

Arbore cu came motor 6.2 V8 (Cadillac CTS-V)

Foto: Arbore cu came motor 6.2 V8 (Cadillac CTS-V)
Sursa: GM

    Arborele cu came este o piesă unitară, cu geometrie complexă, ce conține came de admisie și de evacuare. Decalajul unghiulare între came depinde de ordinea de aprinderea a cilindrilor. La motoarele cu 4 supape pe cilindru, DOHC, sunt doi arbori cu came, unul pentru supapele de admisie iar cel de-al doilea pentru supapele de evacuare.

Chiulasă cu doi arbori cu came motor Ecotec 2.0 L4 16V DI Turbo

Foto: Chiulasă cu doi arbori cu came motor Ecotec 2.0 L4 16V DI Turbo
Sursa: GM

    În timpul funcționării motorului, în timpul deschiderii supapelor, se trasmit forțe care solicită arborele cu came la încovoiere. Solicitarea de înconvoiere poate provoca dezaxarea arborelui cu came în raport cu supapele, ceea ce produce defecțiuni grave ale sistemului de distribuție.

    Pentru a asigura rigiditatea arborelui cu came acesta se sprijină pe chiulasă (sau pe blocul motor) prin intermediul unor fusuri. În locașurile fiecărui fus sunt prevăzute orificii prin care este adus uleiul sub presiune din sistemul de ungere.

Arbore cu came motor Ford 5.8 V8

Foto: Arbore cu came motor Ford 5.8 V8

  1. fus
  2. camă
  3. roată dințată

    Arborele cu came este antrenat de arborele cotit prin intermediul unei curele dințate sau a unui lanț metalic. Este deosebit de important ca mișcarea arborelui cu came să fie sincronizată cu cea a arborelui cotit pentru a deschide supapele la momentul corect, în funcție de poziția pistonului din cilindru.

    În funcție de motor, pe lângă acționarea supapelor, arborele cu came are prevăzut și o roată dințată care are rolul de a antrena arborele de intrare al pompei de ulei. La motoarele mai vechi, prin aceeași roată dințată se antrena și distribuitorul sistemului de aprindere precum și pompa de benzină mecanică (Dacia 1310).

Sistem de injecție directă de benzină

Foto: Sistem de injecție directă de benzină
Sursa: Bosch

  1. arbore cu came
  2. pompă de benzină de înaltă presiune
  3. rampă de combustibil
  4. injector
  5. piston
  6. calculator de injecție

    La motoarele pe benzină cu injecție directă, pompa de benzină de înaltă presiune este de asemenea acționată de arborele cu came. Pe acesta este prevazut rotor cu rectangular, cu vârfurile rotunjite. În acest mod la fiecare rotație completă a arborelui cu came, pompa de injecție are 4 faze de ridicare a presiunii.

    La motoarele termice în patru timpi un ciclu motor complet se face la fiecare două rotații complete ale arborelui cotit (720°). Pe durata unui ciclu complet supapele trebuie să se deschidă o singură dată, la admisie și la evacuare. Din acest motiv viteza de rotație (turația) arborelui cu came este la jumătate față de turația motorului (arborelui cotit).

Turație arbore cu came

    Arborele cu came se fabrică din oțel aliat sau fontă aliată, prin forjare, turnare sau strujire din bare de oțel. Camele și fusurile sunt supuse unor tratamente termice de călire pentru creșterea rezistenței mecanice.

    Camele sunt prelucrate direct în materialul arborelui. Acestea transformă mișcarea de rotație în mișcare de translație alternativă. Înălțimea și viteza de deschidere a supapelor depind de profilul camei.

Punctele extreme ale profilului camei

Foto: Punctele extreme ale profilului camei

PMI – punctul mort interior
A – deschiderea supapei de evacuare
B – deschidera supapei de admisie
C – închiderea supapei de evacuare
D – închiderea supapei de admisie

    Ambele came sunt decalate unghiular în raport cu PMI (punctul mort interior) al motorului. Supapa de admisie se deschide cu avans, înainte ca pistonul să ajungă la PMI iar supapa de evacuare se închide cu întârziere, după ce pistonl a trecut de PMI.

    Profilul camei trebuie să îndeplinească mai multe condiții în ceea ce privește legea de ridicare a supapei. Este de dorit ca supapele să se deschidă/închidă în cel mai scurt timp posibil, să rămână în poziția de deschidere maximă cât mai mult timp și în același timp mișcarea să se facă lin și fără șocuri.

Elementele geometrice ale camei

Foto: Elementele geometrice ale camei

αL – unghiul de separație al lobilor
αS – unghiul de suprapunere al lobilor
hAD – înălțimea de ridicare a supapei de admisie
hEV – înălțimea de ridicare a supapei de evacuare

    La motoarele cu distribuție fixă avansul și întârzierea deschiderii supapelor sunt constante, indiferent de punctul de funcționare al motorului. Din acest motiv trebuie făcut un compromis între consum de combustibil, funcționare stabilă la turații mici și performanțe dinamice.

    Tabelele de mai jos sintetizează influențele asupra funcționării motorului la modificarea poziției arborelui cu came în raport cu o poziție nominală:

Efectele modificării fazelor de distribuție
Creșterea avansului Creșterea întârzierii
Supapa de admisie este deschisă mai devreme Supapa de admisie se închide mai târziu
Admisia aerului începe mai devreme Admisia aerului începe mai târziu
Crește cuplul motor la turații joase (datorită umplerii mai bune cu aer) Se mărește turația maximă a motorului (putere mai mare la turații mari)

 Animație arbore cu came

Foto: Animație arbore cu came
Sursa: Wikimedia Commons

Efectele modificării unghiul de separație al lobilor (αL)
Reducerea αL Creșterea αL
Cuplul motor maxim se obține la turații mai joase Crește cuplul motor la turații mari
Crește cuplul motor maxim Scade cuplul motor maxim
Banda de putere este îngustată Banda de putere se lărgește
Presiunea în cilindru este mărită Presiunea în cilindru este redusă
Crește probabilitatea de detonație Scade probabilitatea de detonație
Faza de comprimare durează mai mult Faza de comprimare durează mai puțin
Comprimarea efectivă a aerului crește Comprimarea efectivă a aerului scade
Depresiunea la ralanti este redusă Depresiunea la ralanti este mărită
Stabilitatea regimului ralanti este deteriorată Stabilitatea regimului ralanti este îmbunătățită
Crește efectul de recirculare internă a gazelor de evacuare Scade efectul de recirculare internă a gazelor de evacuare

    La un sistem de distribuție fix unghiul camelor (avansul/întârzierea deschiderii supapelor) se poate optimiza pentru turații mici sau pentru turații mari, nu pentru ambele în același timp.

    Sistemele de distribuție variabilă (MultiAir, Valvetronic & VANOS, VTEC, VarioCam, etc.) elimină acest dezavantaj prin modificarea fazelor de deschidere și/sau a înălțimii de ridicare a supapelor în funcție de punctul de funcționare al motorului termic.

Pentru a comenta articolul trebuie să vă înregistrați!

Comentarii

Don
Luni, 08 Mai 2017 Votează 5 / 5Votează 5 / 5Votează 5 / 5Votează 5 / 5Votează 5 / 5
alexbt777
Duminică, 14 Iulie 2013 Votează 5 / 5Votează 5 / 5Votează 5 / 5Votează 5 / 5Votează 5 / 5
crass
Joi, 27 Iunie 2013 Votează 5 / 5Votează 5 / 5Votează 5 / 5Votează 5 / 5Votează 5 / 5

Login

Logo motorul anului