Trục cam ô tô là gì? Cấu tạo và nguyên lý trục cam xe ô tô

Trục cam ô tô là một bộ phận quan trọng trong hệ thống phối khí của động cơ đốt trong, có nhiệm vụ tối ưu hóa hiệu năng của động cơ. Trong bài viết này, hãy cùng Phụ Tùng HQ tìm hiểu về trục cam cũng như cấu tạo và vị trí của bộ phận này trên hệ thống phối khí nhé!

Trục cam ô tô là gì?

Trục cam là một bộ phận cơ học trong hệ thống phân phối khí của động cơ đốt trong. Nhiệm vụ của nó là nhận năng lượng từ trục khuỷu thông qua bánh răng, dây đai cam hoặc xích cam để tạo ra chuyển động quay. Nhờ các vấu cam được thiết kế trên trục, nó thực hiện việc đóng mở các xupap nạp và xả. 

Trục cam đóng vai trò quan trọng trong việc điều khiển hoạt động của xupap, giúp tối ưu hóa hiệu suất động cơ bằng cách mở xupap nạp trong kỳ hút, mở xupap xả trong kỳ xả và đóng cả hai xupap trong các giai đoạn còn lại của chu trình hoạt động.

Cấu tạo của trục cam

Cấu tạo chi tiết của trục cam trong động cơ đốt trong bao gồm các bộ phận chính như sau:

Trong động cơ đốt trong có pittông, trục cam đóng vai trò vận hành việc đóng mở các xupap. Trục cam là một thanh hình trụ chạy dọc theo chiều dài của dãy xi-lanh, trên đó có các thùy (hay còn gọi là vấu cam) nhô ra. Mỗi vấu cam chịu trách nhiệm điều khiển một xu páp (van). Khi trục cam quay, các vấu cam sẽ tỳ vào đỉnh xu páp hoặc thông qua một số cơ cấu trung gian để ấn vào thân xupap, làm cho các van nạp hoặc xả mở ra tại đỉnh xi-lanh.

Ngoài ra, trên trục cam còn có các gối đỡ thân trục cam. Gối đỡ này được thiết kế với các lỗ thông dầu bôi trơn và được đặt trên nắp máy (nắp quy lát) thông qua các miếng bạc trục cam có lỗ dầu để hỗ trợ việc bôi trơn và giữ thân trục cam.

Mối quan hệ giữa trục cam và trục khuỷu là vô cùng quan trọng. Vì các van nạp và xả kiểm soát lưu lượng hỗn hợp khí/nhiên liệu và khí thải, chúng cần được mở và đóng chính xác theo hành trình di chuyển của pit-tông. Trục cam được kết nối với trục khuỷu thông qua cơ cấu bánh răng, hoặc gián tiếp qua đai định thời (đai cam) hoặc xích định thời (xích cam). Cơ cấu này đảm bảo thời điểm hoạt động chính xác giữa trục cam và trục khuỷu.

Các bộ phận chính của trục cam:

1. Trục chính: Là bộ phận giữ và kết nối tất cả các chi tiết khác trên trục cam. Trục có khả năng chịu tải mỏi cao trong suốt quá trình động cơ hoạt động.
2. Vòng bi: Giúp cố định trục cam ở vị trí chính xác và giảm thiểu ma sát trong quá trình hoạt động. Vòng bi được cấp dầu liên tục để bôi trơn trục cam.
3. Thùy (vấu cam): Là bộ phận trực tiếp đảm nhiệm nhiệm vụ đóng mở các van nạp và xả khí.
4. Đĩa xích hoặc đĩa đai cam: Gắn ở một đầu của trục cam. Bộ phận này kết hợp với đĩa xích hoặc puli trên trục khuỷu cùng với xích cam hoặc đai cam để duy trì sự đồng bộ về thời điểm hoạt động giữa trục cam và trục khuỷu.

Nhờ các bộ phận trên, trục cam đảm bảo hoạt động chính xác, hiệu quả của hệ thống phân phối khí trong động cơ đốt trong.

Vị trí của trục cam

Vị trí của trục cam trên ô tô không cố định và có sự khác nhau tùy vào từng loại xe. Cảm biến vị trí của trục cam thường được lắp đặt tại các vị trí như cạnh dàn cò hoặc trên nắp dàn cò. Trong các động cơ xăng hiện đại, trục cam thường được bố trí ở đỉnh xi-lanh và nắp hộp chứa.

Dựa vào vị trí lắp đặt, trục cam có thể vận hành trực tiếp các van hoặc thông qua cơ cấu trung gian như cần đẩy và thanh lắc. Cơ chế này giúp quá trình vận hành trở nên đơn giản, hạn chế sự cố, nhưng điều kiện quan trọng là trục cam phải được đặt ở đầu các xi-lanh.

Hiện nay, trong các động cơ xăng hiện đại, kiểu hệ thống cam trên đỉnh (trục cam nằm trên đỉnh dãy xi-lanh) rất phổ biến nhờ khả năng hoạt động hiệu quả và tối ưu hơn.

Nguyên lý hoạt động của trục cam

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

Dẫn động trục cam bằng bộ truyền bánh răng

Khi khoảng cách giữa trục cam và trục khuỷu không quá lớn, bộ truyền bánh răng thường được sử dụng để dẫn động trục cam. Trong cơ cấu này, trục cam quay ngược chiều với trục khuỷu. 

Ưu điểm của phương pháp này là bộ bánh răng có cấu tạo đơn giản, hiệu suất truyền động cao, độ bền tốt và tuổi thọ lâu dài. Tuy nhiên, nhược điểm là bị hạn chế trong cách bố trí cơ cấu truyền động và dễ gây ra tiếng ồn lớn khi hoạt động.

Dẫn động trục cam bằng bộ truyền xích

Khi trục cam và trục khuỷu có khoảng cách lớn hơn, bộ truyền xích sẽ được sử dụng. Trong cơ cấu này, đĩa xích truyền lực từ trục khuỷu sang trục cam, và cả hai trục sẽ quay cùng chiều. Để đảm bảo xích không bị lỏng, cần có bộ căng xích, vì nếu xích lỏng, năng lượng sẽ không truyền hiệu quả giữa hai trục.

Ưu điểm của loại dẫn động trục cam này là gọn nhẹ, phù hợp cho việc truyền động ở khoảng cách trục lớn. Tuy nhiên, nhược điểm lớn nhất của kiểu truyền động này là dễ bị rung động và phát ra tiếng ồn lớn khi tải thay đổi.

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

Cơ cấu này thường được sử dụng khi trục cam được lắp trên cao. Để đảm bảo dây đai luôn có độ căng ổn định, cần trang bị bộ căng dây đai cam. Dẫn động trục cam loại này vận hành êm ái, không cần bôi trơn, không cần điều chỉnh độ căng trong quá trình sử dụng. 

Chi phí thay thế dây đai cam cũng thấp hơn so với dây xích hoặc bánh răng nhưng độ bền và tuổi thọ của dây đai cam thấp hơn so với các phương pháp truyền động khác.

Trên đây là bài viết của Phụ Tùng HQ về những thông tin chi tiết về trục cam ô tô cũng như cấu tạo và nguyên lý hoạt động của loại phụ tùng này. Hy vọng bài viết đã mang lại cho bạn đọc những thông tin hữu ích về trục cam ô tô.