Ngôn ngữ
Thời gian hoạt động của động cơ phụ thuộc vào một bộ phận mà hầu hết người lái xe không bao giờ nhìn thấy: trục cam. Cho dù đó là mở van nạp ở góc quay chính xác hay giữ ở tốc độ RPM cao được duy trì, trục cam FORD đặt ra tốc độ cho cách động cơ thở, hoạt động và tuổi thọ. Hướng dẫn này trình bày cách hoạt động của trục cam, cách chúng được chế tạo và cách chọn trục cam phù hợp để thay thế hoặc nâng cấp.
Trục cam FORD là một trục quay được trang bị các vấu được gia công chính xác để đẩy mở van nạp và van xả tại các điểm chính xác trong chu kỳ động cơ. Đây là chức năng cốt lõi của trục cam FORD: chuyển đổi chuyển động quay từ trục khuỷu, thông qua dây đai, xích hoặc bộ truyền động bánh răng, thành chuyển động van chính xác mà động cơ cần để chạy.
Hệ thống định thời trục cam của động cơ liên kết chuyển động quay của tay quay với vị trí van để các sự kiện nạp và xả diễn ra theo đúng trình tự, mỗi chu kỳ, ở mỗi vòng/phút. Mỗi hình dạng thùy xác định cơ chế điều chỉnh thời gian của van cho van tương ứng của nó - nó mở bao xa, mở bao lâu và đóng nhanh như thế nào. Cùng với nhau, các vấu này và phần cứng hỗ trợ của chúng tạo nên hoạt động của trục cam đốt trong, cuối cùng chi phối luồng không khí vào và ra khỏi xi lanh.
Trục cam FORD được sử dụng trong động cơ không chỉ đơn giản là mở van - nó còn ảnh hưởng đến chất lượng không tải, khả năng cung cấp điện và hành vi phát thải. Cùng với cần đẩy, tay cò mổ và lò xo van, trục cam là một trong những bộ phận truyền động van động cơ trung tâm và cách trục cam điều khiển thời điểm van động cơ trực tiếp định hình vai trò của trục cam trong hiệu suất động cơ Ford trên toàn bộ phạm vi hoạt động.
Thiết kế trục cam thay đổi tùy theo cách bố trí động cơ, mục đích lái xe và bộ phận đó là thiết bị nguyên bản hay bản nâng cấp hậu mãi.
| loại | Cấu hình | Mục đích điển hình |
| Trục cam trên cao (OHC) | Cam đơn trên mỗi đầu xi lanh | Van truyền động nhỏ gọn, hiệu quả |
| Trục cam đôi trên cao (DOHC) | Hai cam trên mỗi đầu xi lanh | Kiểm soát lượng khí nạp và khí thải riêng biệt |
| Hệ thống nâng trục cam thủy lực | Bộ nâng thủy lực giữa cam và van | Vận hành êm hơn, tự động giải phóng mặt bằng |
| Trục cam hiệu suất (hậu mãi) | Hồ sơ thời lượng và mức tăng tùy chỉnh | Tăng luồng không khí và công suất đầu ra |
| Trục cam thay thế OEM | Thông số kỹ thuật phù hợp với nhà máy | Thay thế trực tiếp, tương tự |
Các loại trục cam của Ford và sự khác biệt giữa chúng chủ yếu liên quan đến cách tách và kiểm soát lượng khí nạp và khí thải. Khi so sánh trục cam DOHC và SOHC, bố trí DOHC sử dụng hai trục cho thời gian nạp và xả độc lập, trong khi các thiết kế trên cao duy nhất quản lý cả hai bằng một trục và cách bố trí rocker đơn giản hơn. Sự khác biệt giữa trục cam hiệu suất và trục cam OEM tập trung vào cấu hình thùy: Các bộ phận OEM ưu tiên độ êm ái và tuổi thọ, trong khi hiệu suất mài đổi một số cách xử lý ở tốc độ RPM thấp để có nhịp thở ở tốc độ RPM cao hơn.
Trục cam xuất hiện trên toàn bộ dòng động cơ của Ford, từ động cơ tăng áp tập trung vào hiệu suất cho đến động cơ diesel hạng nặng hơn.
Các ứng dụng trục cam của động cơ Ford trong động cơ EcoBoost dựa vào dung sai chặt chẽ hơn để hỗ trợ phản ứng tăng áp turbo, trong khi việc sử dụng trục cam trong động cơ diesel và xăng của Ford khác nhau chủ yếu ở hình dạng thùy và độ bền vật liệu. Việc sử dụng trục cam trong dòng động cơ Ford cuối cùng phụ thuộc vào sự cân bằng mà một chiếc xe nhất định cần giữa tính tiết kiệm, mô-men xoắn và độ bền lâu dài.
Định thời van chính xác nhất quán từ chu kỳ này sang chu kỳ khác, không bị trôi khi động cơ nóng lên.
Độ ổn định RPM cao giúp điều khiển van chính xác dưới tải trọng liên tục.
Bề mặt trục cam chống mài mòn được giữ nguyên hình dạng qua nhiều năm tiếp xúc với bộ nâng hoặc bộ phận dẫn hướng.
Góp phần điều chỉnh động cơ tiết kiệm nhiên liệu bằng cách hỗ trợ thời gian đốt sạch, có thể dự đoán được.
Trục cam ảnh hưởng như thế nào đến hiệu suất động cơ phụ thuộc vào mức độ trung thực của nó trong việc tái tạo lực nâng và thông số thời gian được thiết kế trên toàn bộ phạm vi hoạt động của động cơ. Tầm quan trọng của độ chính xác về thời gian trục cam trong động cơ Ford thể hiện rõ ràng nhất ở vòng tua máy cao, trong đó ngay cả những sai lệch nhỏ cũng có thể ảnh hưởng đến việc cung cấp điện và lượng khí thải. Lợi ích về hiệu suất của trục cam nâng cấp thường xuất hiện dưới dạng phản ứng ga được cải thiện và luồng không khí phía trên, mặc dù những lợi ích này chỉ giữ được nếu tối ưu hóa hiệu suất động cơ cũng tính đến các bộ phận hỗ trợ như lò xo van và bộ nâng.
Lựa chọn vật liệu - quá trình trục cam bằng thép rèn bắt đầu bằng thép phôi được chọn để có độ bền và khả năng chống mỏi.
Đúc thay thế — Sản xuất trục cam đúc sử dụng sắt đúc cho các ứng dụng có ứng suất thấp hơn với chi phí giảm.
Gia công hồ sơ — Cấu hình cam gia công CNC định hình từng thùy để đạt được thông số kỹ thuật về độ nâng và thời gian chính xác.
Xử lý nhiệt - Quá trình xử lý nhiệt trục cam trải qua quá trình khóa độ cứng và độ ổn định kích thước.
Hoàn thiện bề mặt - các vấu cam làm cứng bề mặt được xử lý cuối cùng để chống mài mòn lâu dài.
Cách chế tạo trục cam của Ford thường tuân theo trình tự tương tự, cho dù bộ phận đó được rèn để có độ bền hay được đúc để tiết kiệm chi phí. Quá trình sản xuất trục cam ô tô chú trọng nhiều đến độ chính xác về kích thước, vì ngay cả những lỗi biên dạng nhỏ cũng có thể dẫn đến độ lệch thời gian có thể đo lường được. Xử lý nhiệt trong sản xuất trục cam là điều cho phép một hình dạng thép hoặc sắt tương đối đơn giản có thể tồn tại sau hàng triệu lần tác động của van tốc độ cao mà không bị mất hình dạng.
Trục cam hiếm khi bị hỏng mà không có cảnh báo. Việc nắm bắt các triệu chứng ban đầu sẽ ngăn chặn một vấn đề nhỏ biến thành việc xây dựng lại toàn bộ động cơ.
Sự hao mòn trục cam thường phát triển dần dần, thường liên quan đến chất lượng dầu và khoảng thời gian thay dầu hơn là một sự kiện đột ngột. Tiếng ồn tích tắc của động cơ từ khu vực trục cam là một trong những dấu hiệu cảnh báo sớm phổ biến nhất, thường liên quan đến khe hở của bộ nâng hoặc độ mòn bề mặt của vấu. Lỗi bôi trơn bằng dầu trong động cơ sẽ đẩy nhanh quá trình này một cách nhanh chóng, vì các vấu trục cam phụ thuộc vào màng dầu không đổi để ngăn chặn sự tiếp xúc giữa kim loại với kim loại.
Hư hỏng vấu cam do lỗi bôi trơn hoặc nhiễm bẩn mảnh vụn thường biểu hiện dưới dạng không tải không đều hoặc công suất giảm ở các phạm vi RPM cụ thể. Các triệu chứng sai lệch thời gian - bao gồm chạy giật, đánh lửa sai hoặc đèn kiểm tra động cơ - cho thấy trục cam hoặc bộ phận dẫn động đã dịch chuyển ra khỏi vị trí chính xác của nó. Các dấu hiệu trục cam bị hỏng trên động cơ Ford thường kết hợp nhiều hơn một trong các triệu chứng này cùng một lúc, đó là lý do tại sao nguyên nhân gây mòn trục cam trong động cơ cần được tìm hiểu trước khi chẩn đoán chính xác điểm hỏng hóc. Các triệu chứng và chẩn đoán lỗi trục cam thường bắt đầu bằng việc kiểm tra vật lý các vấu và bộ phận truyền động khi các dấu hiệu này xuất hiện.
Làm thế nào để chọn một Trục cam Ford để thay thế bắt đầu bằng việc xác nhận xem mục tiêu là khôi phục hoạt động tồn kho hay theo đuổi sản lượng nhiều hơn. Hướng dẫn lựa chọn trục cam hiệu suất cho động cơ Ford thường sẽ cân nhắc lực nâng và thời gian so với khả năng lái, vì cấu hình mạnh mẽ hơn sẽ chuyển đổi chế độ chạy không tải mượt mà để có luồng không khí có tốc độ RPM cao hơn. Về câu hỏi giữa OEM và trục cam hậu mãi, cái nào tốt hơn hoàn toàn phụ thuộc vào mục đích sử dụng - OEM dành cho việc lái xe hàng ngày có thể dự đoán được, thị trường hậu mãi khi mục tiêu hiệu suất cụ thể biện minh cho sự đánh đổi.
Các giá trị so sánh độ nâng trục cam và thời gian vừa phải, được điều chỉnh để có mômen xoắn rộng và không tải mượt mà.
Ưu tiên mô-men xoắn của động cơ hơn mã lực tối đa, mang lại khả năng lái xe hàng ngày.
Thời gian dài hơn và lực nâng cao hơn, một phần của hầu hết các dòng sản phẩm phụ tùng sửa đổi động cơ hậu mãi.
Chuyển nâng cấp hiệu suất thời gian van sang mã lực RPM cao hơn.
Sự khác biệt giữa trục cam cổ điển và hiệu suất chủ yếu thể hiện ở thời gian van mở và động cơ cần quay cao bao nhiêu trước khi cấu hình hoạt động có lợi cho người lái. Cách trục cam hiệu suất cải thiện mã lực phụ thuộc vào việc cho phép nhiều luồng không khí hơn ở vòng tua máy cao hơn, thường phải trả giá bằng một số mô-men xoắn ở mức thấp. Cấu hình trục cam dành cho xe đua sẽ đẩy hoạt động mua bán này đi xa hơn và việc nâng cấp trục cam cho động cơ Ford phải luôn được lựa chọn phù hợp với trường hợp sử dụng thực tế của xe thay vì chỉ dựa vào số thông số kỹ thuật.
Thiết kế trục cam đang dần chuyển sang các hệ thống điều chỉnh hoạt động của van trong thời gian thực thay vì dựa vào một biên dạng thùy cố định duy nhất.
Tương lai của công nghệ trục cam trong động cơ Ford hướng tới sự tích hợp chặt chẽ hơn giữa thời gian cơ học và điều khiển điện tử thay vì thay thế toàn bộ trục cam. Hệ thống VVT và cải tiến trục cam đã kết hợp hai phương pháp này, điều chỉnh góc pha mà không loại bỏ vấu vật lý. Liệu trục cam có được thay thế bằng van điện tử hay không vẫn còn bỏ ngỏ, nhưng hiện tại, hệ thống cơ-điện tử hybrid là con đường thực tế hơn về phía trước.
 |  |
Một bộ phận động cơ quay với các vấu được gia công chính xác để mở và đóng van nạp và xả theo trình tự đã định sẵn.
Nó chuyển đổi chuyển động quay từ trục khuỷu thành chuyển động van được định thời gian chính xác cho mỗi xi lanh.
Với việc thay dầu thường xuyên và bôi trơn thích hợp, trục cam được thiết kế để duy trì tuổi thọ hữu ích của động cơ.
Bôi trơn kém, dầu bị ô nhiễm và bộ phận nâng hoặc bộ phận dẫn động bị mòn là những nguyên nhân phổ biến nhất.
Có, trục cam bị mòn hoặc lệch có thể gây ra hiện tượng mất điện, chạy không tải chậm và đánh lửa sai.
Trục cam OEM khôi phục hoạt động của nhà máy, trong khi trục cam hiệu suất sử dụng cấu hình đã sửa đổi để tăng luồng khí và công suất.
35018102000203