Đối với những người yêu thích và sử dụng ô tô, chắc hẳn không còn xa lạ gì với thuật ngữ “trục cam”. Đây là một bộ phận quan trọng của động cơ ô tô, có vai trò rất lớn trong việc điều khiển hoạt động của xupap và tối ưu hiệu suất cho động cơ. Trong bài viết này, chúng ta sẽ cùng tìm hiểu về trục cam ô tô, từ cấu tạo, nguyên lý hoạt động cho đến cách kiểm tra và ưu điểm của nó.
Trục cam ô tô là gì?
Trước khi đi vào chi tiết về cấu tạo và nguyên lý hoạt động của trục cam, chúng ta cần hiểu rõ khái niệm về bộ phận này. Trục cam (Camshaft) là một bộ phận được sử dụng để vận hành xupap giúp nạp và xả khí, tối ưu hiệu suất cho động cơ đốt trong. Nó có vai trò quan trọng trong việc kiểm soát thời điểm đánh lửa và phun nhiên liệu vào buồng đốt, ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng vận hành của xe.
Trục cam thường được lắp đặt ngay trên đỉnh động cơ và có thể được điều khiển bằng một trục đơn trên đỉnh (SOHC) hoặc một trục đôi trên đỉnh (DOHC) trên mỗi xi lanh. Trong những động cơ có 2 dãy xi lanh riêng biệt như động cơ V6, V8, có thể có đến 4 trục cam để điều khiển các xupap trên từng xi lanh.
Cấu tạo trục cam
Tùy vào thiết kế của động cơ mà vị trí hay hình dạng trục cam có thể khác nhau, nhưng về cơ bản, trục này có cấu tạo gồm 2 phần chính là cổ trục và vấu cam.
Cổ trục
Cổ trục là phần dài và thon của trục cam, được sử dụng để lắp ráp ổ đỡ. Thường được làm dưới dạng ổ trượt với lớp hợp kim đồng thanh hoặc hợp kim babit chống mòn. Kích thước cổ trục được tính toán sao cho có thể luồn trục qua các bạc lót của ổ đỡ một cách dễ dàng.
Vấu cam
Vấu cam là phần quan trọng nhất của trục cam, có hình dạng giống như một chiếc vòng cung. Nó được chế tạo từ thép phôi thanh hoặc đúc gang trắng để đảm bảo độ bền và chịu được áp lực cao khi hoạt động trong điều kiện môi trường khắc nghiệt.
Vấu cam có các rãnh và gờ nhỏ được thiết kế để điều khiển xupap mở và đóng theo thời gian và lượng khí cần thiết. Các rãnh này còn giúp tăng độ bám dính của dầu bôi trơn, giúp trục cam hoạt động mượt mà và bền bỉ hơn.
Nguyên lý dẫn động của trục cam
Để hiểu rõ hơn về nguyên lý hoạt động của trục cam, chúng ta cần tìm hiểu về hệ thống dẫn động của nó. Trong động cơ ô tô, trục cam được dẫn động bằng cách sử dụng bánh răng trục cam (Cam gear) và bánh răng đĩa (Crank gear).
Khi động cơ hoạt động, bánh răng đĩa sẽ quay và truyền lực cho bánh răng trục cam, từ đó làm cho trục cam quay theo một tốc độ nhất định. Tốc độ quay của trục cam phụ thuộc vào tốc độ quay của động cơ, do đó nó có thể điều chỉnh được bằng cách thay đổi số vòng quay của động cơ.
Cảm biến vị trí trục cam ô tô
Cảm biến vị trí trục cam (Camshaft position sensor) là một bộ phận quan trọng trong hệ thống điện tử của động cơ ô tô. Nó có vai trò giúp đo lường và gửi tín hiệu về vị trí và tốc độ quay của trục cam cho hệ thống điều khiển động cơ.
Phân loại, cấu tạo và chức năng cảm biến trục cam
Hiện nay, có 2 loại cảm biến trục cam được sử dụng phổ biến trên các xe hơi hiện đại là cảm biến từ (Magnetic sensor) và cảm biến áp suất (Pressure sensor).
Cảm biến từ
Cảm biến từ hoạt động dựa trên nguyên lý từ tính. Khi trục cam quay, nó sẽ tạo ra một dòng điện xoay chiều, từ đó cảm biến sẽ gửi tín hiệu về cho hệ thống điều khiển động cơ. Cảm biến từ có cấu tạo đơn giản và độ chính xác cao, do đó được sử dụng phổ biến trên các loại động cơ.
Cảm biến áp suất
Cảm biến áp suất hoạt động dựa trên nguyên lý áp suất khí nén. Khi trục cam quay, nó sẽ tạo ra một áp suất khí nén trong ống dẫn, từ đó cảm biến sẽ đo lường và gửi tín hiệu về cho hệ thống điều khiển động cơ. Cảm biến áp suất có độ chính xác cao hơn so với cảm biến từ, nhưng cũng đòi hỏi chi phí sản xuất và lắp đặt cao hơn.
Nguyên lý hoạt động của cảm biến trục cam
Khi trục cam quay, cảm biến sẽ gửi tín hiệu về cho hệ thống điều khiển động cơ, từ đó hệ thống sẽ tính toán và điều chỉnh thời điểm đánh lửa và phun nhiên liệu vào buồng đốt. Điều này giúp tối ưu hoá hiệu suất vận hành và tiết kiệm nhiên liệu cho xe.
Kiểm tra trục cam ô tô
Để đảm bảo trục cam hoạt động tốt và an toàn cho động cơ, chúng ta cần thường xuyên kiểm tra và bảo dưỡng nó. Dưới đây là một số phương pháp kiểm tra trục cam ô tô:
- Kiểm tra lượng dầu bôi trơn: Trục cam cần được bôi trơn đầy đủ để đảm bảo hoạt động mượt mà và bền bỉ. Chúng ta có thể kiểm tra lượng dầu bôi trơn bằng cách sử dụng que đo dầu hoặc theo hướng dẫn của nhà sản xuất.
- Kiểm tra độ lệch của trục cam: Nếu trục cam bị lệch, nó có thể gây ra các vấn đề về hiệu suất và an toàn cho động cơ. Chúng ta có thể kiểm tra độ lệch bằng cách sử dụng máy đo độ lệch hoặc mang xe đến các trung tâm sửa chữa uy tín để kiểm tra.
- Kiểm tra độ bền của trục cam: Trục cam phải làm việc với cường độ cao trong điều kiện môi trường khắc nghiệt, do đó chúng ta cần kiểm tra độ bền của nó thường xuyên. Nếu phát hiện ra có dấu hiệu mòn hoặc hư hỏng, chúng ta cần thay thế ngay lập tức để tránh gây hại cho động cơ.
Ưu điểm của trục cam ô tô
Trục cam là một bộ phận quan trọng và có vai trò rất lớn trong hoạt động của động cơ ô tô. Vì vậy, nó cũng mang lại nhiều ưu điểm cho xe hơi như:
- Tối ưu hoá hiệu suất vận hành: Trục cam giúp điều khiển thời điểm đánh lửa và phun nhiên liệu vào buồng đốt, từ đó tối ưu hoá hiệu suất vận hành của động cơ.
- Tiết kiệm nhiên liệu: Khi hoạt động hiệu quả, động cơ sẽ tiêu thụ ít nhiên liệu hơn, giúp tiết kiệm chi phí vận hành cho người sử dụng.
- Độ bền cao: Trục cam được chế tạo từ các vật liệu có độ bền cao như thép phôi thanh hay đúc gang trắng, giúp nó có thể hoạt động trong điều kiện môi trường khắc nghiệt mà không bị hư hỏng.
- Độ chính xác cao: Các rãnh và gờ nhỏ trên vấu cam được thiết kế rất tỉ mỉ, giúp trục cam hoạt động chính xác và mượt mà.
Kết luận
Trục cam là một bộ phận quan trọng của động cơ ô tô, có vai trò rất lớn trong việc tối ưu hiệu suất vận hành và tiết kiệm nhiên liệu cho xe. Với cấu tạo đơn giản nhưng đầy tính chuyên môn, trục cam đã và đang được sử dụng rộng rãi trên các loại động cơ hiện đại. Chính vì vậy, việc hiểu rõ về cấu tạo và nguyên lý hoạt động của trục cam sẽ giúp chúng ta có thể kiểm tra và bảo dưỡng nó một cách hiệu quả, từ đó đảm bảo an toàn và hiệu suất cho xe hơi.