關於發動機凸輪軸
Содержание
發動機凸輪軸
為了使內燃機穩定運行，每個部分都起著重要的作用。 其中包括凸輪軸。 考慮它的功能，發生什麼故障以及在什麼情況下需要更換它。
什麼是凸輪軸
在四衝程類型的內燃機中，凸輪軸是一個整體元件，沒有它新鮮空氣或空氣燃料混合物將不會進入氣缸。 這是安裝在氣缸蓋中的軸。 需要及時打開進氣門和排氣門。
每個凸輪軸都有凸輪（水滴形偏心輪）壓在活塞從動件上，打開氣缸腔內的相應孔。 在經典的四衝程發動機中，總是使用凸輪軸（可以有兩個、四個或一個）。
的操作原理
驅動皮帶輪（或星號，取決於正時驅動的類型）從凸輪軸的末端固定。 皮帶（或鏈條，如果安裝了星號）放在上面，它連接到曲軸的皮帶輪或鏈輪。 在曲軸旋轉期間，扭矩通過皮帶或鏈條提供給凸輪軸驅動裝置，因此該軸與曲軸同步轉動。
凸輪軸的橫截面顯示其上的凸輪呈水滴狀。 當凸輪軸轉動時，凸輪的延伸部分推動氣門挺桿，打開入口或出口。 當進氣門打開時，新鮮空氣或空氣燃料混合物進入氣缸。 當排氣門打開時，廢氣從氣缸中排出。
凸輪軸的設計特點使您可以始終在正確的時間打開/關閉氣門，確保發動機中的有效氣體分配。 因此，這部分被稱為凸輪軸。 當軸扭矩發生偏移時（例如，當皮帶或鏈條被拉長時），氣門不會按照氣缸中執行的行程打開，從而導致內燃機運行不穩定或不允許它工作。
凸輪軸在哪裡？
凸輪軸的位置取決於電動機的設計特徵。 在某些修改中，它位於氣缸體下方。 發動機的改裝更為普遍，其凸輪軸位於氣缸蓋內（在內燃機頂部）。 在第二種情況下，氣體分配機構的維修和調節比第一種情況容易得多。
改型的V形發動機配備了正時皮帶，該皮帶位於氣缸體的塌陷中，有時一個單獨的氣缸體也配備有自己的氣體分配機構。 凸輪軸本身通過軸承固定在殼體中，從而使其能夠持續平穩地旋轉。 在水平對置發動機中，內燃機的設計不允許安裝一個凸輪軸。 在這種情況下，每側都安裝了一個單獨的氣體分配機構，但是它們的工作是同步的。
凸輪軸功能
凸輪軸是正時（氣體分配機構）的要素。 它確定發動機衝程的順序並同步氣門的打開/關閉，這些氣門將空氣燃料混合物供應到氣缸並排出廢氣。
氣體分配機構根據以下原理工作。 起動發動機時，起動器曲柄 曲柄軸... 凸輪軸由鏈條，曲軸皮帶輪上的皮帶或齒輪（在許多美國老式汽車中）驅動。 氣缸中的進氣門打開，汽油和空氣的混合物進入燃燒室。 同時，曲軸傳感器將脈衝發送到點火線圈。 在其中產生放電， 火花塞.
到火花出現時，氣缸中的兩個閥都關閉，燃油混合物被壓縮。 發生火災時，會產生能量，並且活塞會向下移動。 這就是曲軸旋轉並驅動凸輪軸的方式。 此刻，他打開了排氣門，燃燒過程中排出的氣體通過排氣門被釋放。
凸輪軸始終將正確的氣門打開一段時間並達到標準高度。 由於其形狀，該元件確保了電動機中周期的穩定週期。
在此視頻中顯示了有關打開和關閉閥門的階段及其設置的詳細信息：
根據發動機的修改，一個或多個凸輪軸可能位於其中。 在大多數車輛中，該零件位於氣缸蓋中。 它由曲軸的旋轉驅動。 這兩個元素使用皮帶，正時鏈條或齒輪系連接。
最經常地，一個凸輪軸配備有內聯佈置的氣缸的內燃機。 這些發動機中的大多數每個氣缸都有兩個氣門（一個進氣口和一個排氣口）。 還進行了修改，每個氣缸有三個閥（兩個用於進氣，一個用於排氣）。 每個氣缸具有4個氣門的發動機通常配備兩個軸。 在對置的V形內燃機中，還安裝了兩個凸輪軸。
具有單個正時軸的電動機具有簡單的設計，從而在製造過程中降低了單元的成本。 這些修改更易於維護。 它們始終安裝在廉價汽車上。
在更昂貴的發動機改裝上，一些製造商安裝了第二個凸輪軸以減少負載（與單軸正時選項相比），而在某些ICE型號中，則提供了氣體分配階段的轉變。 通常，在必須運動的汽車中會發現這種系統。
凸輪軸始終將氣門打開一段時間。 為了提高較高轉速下的電動機效率，必須更改此間隔（發動機需要更多的空氣）。 但是，按照氣體分配機構的標准設置，在曲軸轉速提高時，進氣門會在所需的空氣進入腔室之前關閉。
同時，如果您安裝運動型凸輪軸（凸輪將進氣門打開的時間更長，並且到達不同的高度），則在發動機轉速較低時，即使在排氣門關閉之前，進氣門也很可能會打開。 因此，一些混合物將進入排氣系統。 結果是低速時功率損失，排放增加。
實現此效果的最簡單方案是將曲柄凸輪軸相對於曲軸成一定角度安裝。 該機構允許進氣門和排氣門的早晚關閉/打開。 轉速達到3500時，它將處於一個位置，當超過此閾值時，軸會旋轉一點。
每個為其汽車配備此類系統的製造商都會在技術文檔中註明自己的標記。 例如，本田指定VTEC或i-VTEC，現代指定CVVT，菲亞特-MultiAir，馬自達-S-VT，寶馬-VANOS，奧迪-Valvelift，大眾-VVT等。
迄今為止，為了提高動力裝置的性能，正在開發電磁和氣動無凸輪氣體分配系統。 儘管這樣的修改對於製造和維護來說是非常昂貴的，但是它們尚未安裝在量產車上。
除了分配發動機衝程外，該零件還驅動其他設備（取決於電動機的修改），例如油泵和燃油泵以及分配器軸。
凸輪軸設計
凸輪軸通過鍛造，整體鑄造，中空鑄造製造，最近出現了管狀修改。 改變創作技術的目的是減輕結構重量，以獲得最大的電動機效率。
凸輪軸以桿的形式製成，其上具有以下元件：
- 襪子。 這是製作鍵槽的軸的前部。 正時皮帶輪安裝在此處。 如果是鏈傳動，則在其位置安裝一個星號。 該部分從一端用螺栓固定。
- 大網膜的脖子。 油封上附有油封，以防止油脂從機械裝置中洩漏出來。
- 支撐脖子。 這種元件的數量取決於桿的長度。 支撐軸承安裝在其上，可減少桿旋轉過程中的摩擦力。 這些元件安裝在氣缸蓋的相應凹槽中。
- 攝像頭。 這些是冷凍液滴形式的突起。 在旋轉過程中，它們推動連接到搖臂的桿（或氣門挺桿本身）。 凸輪的數量取決於氣門的數量。 它們的大小和形狀會影響閥門打開的高度和持續時間。 尖端越尖，閥門關閉的速度越快。 相反，淺邊緣使閥門保持打開狀態。 凸輪軸越細，氣門降落的位置就越低，這將增加燃油量並加速排氣的排出。 氣門正時的類型取決於凸輪的形狀（窄-低速，寬-高速）。
- 石油渠道。 在軸的內部開有一個通孔，油通過該通孔供應到凸輪（每個凸輪都有一個小出口）。 這樣可以防止過早擦除推桿和凸輪平面上的磨損。
如果在發動機設計中使用單個凸輪軸，則要定位其中的凸輪，以使一組移動進氣門，而稍微偏移的一組移動排氣門。 配備有兩個進氣門和兩個排氣門的氣缸的發動機具有兩個凸輪軸。 在這種情況下，一個打開進氣門，另一個打開排氣出口。
類型
基本上，凸輪軸彼此之間沒有本質區別。 不同發動機的氣體分配機製完全不同。 例如，在ONS系統中，凸輪軸安裝在氣缸蓋內（缸體上方），直接驅動氣門（或通過推桿、液壓挺桿）。
在 OHV 型氣體分配機構中，凸輪軸位於氣缸體底部的曲軸旁邊，通過推桿驅動氣門。 根據正時的類型，每個氣缸組可以安裝一個或兩個凸輪軸在氣缸蓋中。
凸輪軸的不同之處在於凸輪的類型。 有些具有更細長的“水滴”，而另一些則相反，具有更細長的形狀。 這種設計提供了不同幅度的閥門運動（有些具有更長的打開間隔，而另一些則打開更長）。 凸輪軸的這些特徵通過改變 VTS 供應的扭矩和數量為調整髮動機提供了充足的機會。
在調整凸輪軸中有：
- 草根。 在較低的轉速下為電機提供最大扭矩，非常適合城市駕駛。
- 中下。 這是中低轉速之間的中庸之道。 該凸輪軸通常用於飆車機器。
- 馬。 在帶有這種凸輪軸的電機中，最大扭矩可在最大轉速下獲得，這對汽車的最大速度（在高速公路上行駛）具有積極影響。
除了運動型凸輪軸外，還有一些改裝可以打開兩組氣門（在適當的時候同時打開進氣門和排氣門）。 為此，凸輪軸上使用了兩個凸輪組。 DOHC 正時系統具有單獨的進氣和排氣凸輪軸。
凸輪軸傳感器負責什麼？
在帶有化油器的發動機中，分配器連接到凸輪軸，分配器確定在第一個氣缸中執行哪個階段-進氣或排氣。
噴射內燃發動機中沒有分配器，因此凸輪軸位置傳感器負責確定第一個氣缸的相位。 它的任務與曲軸傳感器的功能不同。 正時軸旋轉一整圈後，曲軸將繞軸旋轉兩次。
DPKV固定第一個氣缸的活塞的TDC並產生脈衝以形成火花塞的放電。 DPRV向ECU發送信號，您需要在什麼時候向第一個氣缸供應燃料和火花。 剩餘汽缸中的循環根據發動機設計交替發生。
凸輪軸傳感器由磁鐵和半導體組成。 傳感器安裝區域的正時軸上有一個基準（小金屬齒）。 在旋轉過程中，該元件經過傳感器，由於該元件中的磁場被關閉，因此產生了一個脈衝，該脈衝傳到了ECU。
電子控制單元記錄脈衝頻率。 當在第一個氣缸中供應和點燃混合氣時，他將由他們引導。 如果安裝兩個軸（一個用於進氣沖程，另一個用於排氣），則將在每個軸上安裝一個傳感器。
如果傳感器發生故障會怎樣？ 該視頻專門討論此問題：
如果發動機配備了可變氣門正時系統，則ECU從脈衝頻率確定何時需要延遲氣門的打開/關閉。 在這種情況下，發動機將配備一個附加裝置-移相器（或液壓離合器），該裝置可轉動凸輪軸以改變打開時間。 如果霍爾傳感器（或凸輪軸）有故障，則氣門正時不會改變。
柴油發動機中DPRV的工作原理不同於汽油類似物中的應用。 在這種情況下，它在壓縮燃料混合物時將所有活塞的位置固定在上止點。 這使得可以更精確地確定凸輪軸相對於曲軸的位置，這穩定了柴油機的運行並使其更容易啟動。
附加的參考標記已添加到此類傳感器的設計中，其在母盤上的位置對應於單獨氣缸中特定閥門的傾斜度。 此類元件的設備可能會有所不同，具體取決於不同製造商的專有開發。
發動機中凸輪軸的放置類型
根據發動機的類型，它可以包含一個，兩個或什至四個氣體分配軸。 為了更容易確定正時類型，汽缸蓋罩上貼有以下標記：
- SOHC。 這將是一個直列或V形發動機，每個氣缸兩個或三個氣門。 在其中，凸輪軸將為每行一個。 在其桿上有控制進氣相位的凸輪，略微偏移的凸輪是排氣相位的原因。 對於V形發動機，將有兩個這樣的軸（每排氣缸一個）或一個（放置在兩排之間的外傾角中）。
- DOHC。 該系統與前一個系統的不同之處在於，每個氣缸排都有兩個凸輪軸。 在這種情況下，它們各自負責一個單獨的階段：一個階段負責入口，另一個階段負責釋放。 單排電動機上將有兩個定時軸，V型軸上將有四個。 該技術可以減少軸上的負載，從而增加其資源。
氣體分配機制在豎井放置方面也有所不同：
- 側面（或底部）（OHV 或“Pusher”發動機）。 這是化油器發動機中使用的一項舊技術。 這種類型的優點之一是運動元件（直接位於發動機曲軸箱中）易於潤滑。 主要缺點是維護和更換複雜。 在這種情況下，凸輪壓在搖桿推動器上，並將運動傳遞給閥門本身。 這種對電機的修改在高速下是無效的，因為它們包含大量的閥門開啟時間控制。 由於慣性增加，氣門正時的準確性受到影響。
- 最高（OHC）。 這種定時設計用於現代電動機。 本機易於維護和修理。 缺點之一是複雜的潤滑系統。 油泵必須產生穩定的壓力，因此，有必要密切監視機油和濾清器的更換間隔（在確定此類工作的時間表時，應告知要注意的內容） 這裡）。 這種佈置允許使用更少的附加部件。 在這種情況下，凸輪直接作用在氣門挺桿上。
如何找到凸輪軸缺陷
凸輪軸失效的主要原因是缺油。 可能由於不良而引起 過濾狀態 或該電機不適合使用的機油（對於選擇了哪些參數的潤滑劑，請閱讀 單獨的文章）。 如果遵循保養間隔，則正時軸的使用壽命將與整個發動機一樣長。
典型的凸輪軸問題
由於零件的自然磨損和駕駛者的疏忽，可能會發生氣體分配器軸的以下故障。
- 附件損壞-驅動齒輪，皮帶或正時鏈條。 在這種情況下，軸將無法使用，必須更換。
- 軸承軸頸上卡住，凸輪上磨損。 切屑和凹槽是由過大的負載引起的，例如閥門調整不正確。 在旋轉過程中，凸輪和挺桿之間增加的摩擦力會增加組件的熱量，從而破壞油膜。
- 油封洩漏。 這是由於電動機的停機時間延長導致的。 隨著時間的流逝，橡膠密封件失去其彈性。
- 軸變形。 由於電機過熱，金屬元件可能在重負載下彎曲。 發動機中會出現額外的振動，從而表明這種故障。 通常，這種問題不會持續很長時間-由於強烈的晃動，相鄰零件將迅速失效，並且需要將電動機送去進行大修。
- 安裝不正確。 本身並不是故障，但是由於不遵守擰緊螺栓和調整相位的規範，內燃機將很快變得不可用，並且需要“大寫”。
- 材料質量差會導致軸本身損壞，因此，在選擇新的凸輪軸時，不僅要注意其價格，而且還要注意製造商的聲譽，這一點很重要。
如何從視覺上確定凸輪磨損-如視頻所示：
一些駕駛者試圖通過打磨損壞的區域或安裝其他襯套來修復某些正時軸故障。 這樣的維修工作毫無意義，因為在進行維修時，不可能獲得使設備平穩運行所需的精度。 如果凸輪軸出現問題，專家建議立即更換新的凸輪軸。
如何選擇凸輪軸
必鬚根據更換原因選擇新的凸輪軸：
- 用新零件更換損壞的零件。 在這種情況下，將選擇類似的模型而不是失敗的模型。
- 發動機現代化。 對於跑車，特殊的凸輪軸與可變氣門正時系統結合使用。 例如，通過安裝非標準凸輪軸通過調整相位來增加功率，還可以升級用於日常駕駛的電動機。 如果沒有從事此類工作的經驗，則最好將其委託給專業人員。
當為特定發動機選擇非標準的凸輪軸時，您應該關注什麼？ 主要參數是凸輪外傾角，最大氣門升程和重疊角。
有關這些指標如何影響發動機性能的信息，請參見以下視頻：
新凸輪軸的成本
與完整的發動機大修相比，更換凸輪軸的成本可忽略不計。 例如，家用車的新軸成本約為25美元。 在一些工廠中，為了調節氣門正時，需要花費70美元。 對於電動機以及零件的大修，您將必須支付約250美元（這是在車庫維修站中）。
如您所見，最好按時進行維護，不要使電動機承受過多的負載。 然後他將為他的主人服務多年。
首選哪個品牌
凸輪軸的工作資源直接取決於製造商在製造此零件時使用的優質材料。 軟金屬會磨損更多，並且過熱的金屬會破裂。
最高質量和最可靠的選擇是OEM公司。 這是一家各種原始設備的製造商，其產品可能會以不同的品牌名稱出售，但是文檔會指出該零件是OEM。
在該製造商的產品中，您可以找到任何汽車的零件。 誠然，與特定品牌的類似產品相比，這種凸輪軸的成本將非常昂貴。
如果您需要使用更便宜的凸輪軸，那麼一個不錯的選擇是：
- 德國品牌Ruville；
- 捷克製造商ET Engineteam；
- 英國品牌AE；
- 西班牙公司Ajusa。
從列出的製造商那裡選擇凸輪軸的缺點是，在許多情況下，它們不會為特定型號製造零件。 在這種情況下，您將需要購買原件或與受信任的特納公司聯繫。
問題與解答：
曲軸和凸輪軸如何工作？ 曲軸通過推動氣缸中的活塞來工作。 正時凸輪軸通過皮帶連接到它。 曲軸旋轉兩圈，凸輪軸旋轉一圈。
曲軸和凸輪軸有什麼區別？ 旋轉的曲軸驅動飛輪旋轉（然後扭矩傳遞到變速器和驅動輪）。 凸輪軸按時打開/關閉氣門。
凸輪軸的類型有哪些？ 有草根、騎行、調音和運動凸輪軸。 它們在驅動閥門的凸輪的數量和形狀上有所不同。
