Eixo de cames NewCams

O que faz um eixo de cames?

Conteúdo

1.	O que faz um eixo de cames?
2.	Configurações da árvore de cames
3.	Temporização variável da válvula

O que faz um eixo de cames?

No intrincado mundo da engenharia automotiva, o eixo de cames desempenha um papel fundamental na funcionalidade e eficiência de um motor. A pergunta "O que faz um eixo de cames?" revela a complexidade e inovação por trás dos motores de combustão interna. Este componente é essencial para controlar as válvulas de admissão e escape do motor, orquestrando o tempo preciso necessário para um desempenho ideal.

Ao converter o movimento rotacional em movimento linear, o eixo de cames garante que a entrada de combustível e a expulsão do escape ocorram nos momentos certos. Através da compreensão da função do eixo de cames, ganha-se uma visão sobre a notável engenharia que alimenta veículos em todo o mundo.

1. O que faz um eixo de cames?

No coração de cada motor de combustão está o eixo de cames, um componente cujo papel é crucial, mas muitas vezes subestimado. É essencial reconhecer que esse gênio da engenharia influencia diretamente o desempenho e a eficiência de um motor.

A principal função do eixo de cames é regular a abertura e o fechamento das válvulas de admissão e escape do motor. Fá-lo através de uma dança sincronizada de rotação e timing. À medida que o eixo de cames gira, cada lóbulo do eixo de cames - uma protrusão meticulosamente projetada - interage com elevadores de válvulas ou empurradores para controlar com precisão o tempo e a duração que as válvulas permanecem abertas. Esta operação harmoniosa garante que o combustível possa entrar na câmara de combustão e o escape possa sair nos momentos ideais, impactando diretamente a potência do motor e a economia de combustível.

O papel do eixo de cames em um motor de combustão não pode ser exagerado. Ao ditar o tempo das aberturas das válvulas, desempenha um papel fundamental no processo de respiração do motor. A eficiência deste processo é o que permite a um veículo deslizar sem esforço na estrada ou rugir para a vida com energia.

A inovação por trás do design de cada eixo de cames e a precisão com que o eixo de cames gira ressaltam a complexidade da moderna engenharia automotiva.Esses componentes funcionam incansavelmente e invisível, mas são fundamentais para a capacidade do motor de aproveitar a energia do combustível.

Agora que você tem uma compreensão da função do eixo de cames, é importante saber como eles funcionam.

Noções Básicas da Eixo de Cams

As partes chave de qualquer eixo de cames são os lóbulos. À medida que o eixo de cames gira, os lóbulos abrem e fecham as válvulas de admissão e escape a tempo com o movimento do pistão. Acontece que há uma relação direta entre a forma dos lóbulos de came e a maneira como o motor executa em diferentes faixas de velocidade.

Para entender por que isso é o caso, imagine que estamos rodando um motor extremamente lentamente - a apenas 10 ou 20 rotações por minuto (RPM) - de modo que o pistão leva alguns segundos para completar um ciclo. Seria impossível rodar um motor normal tão devagar, mas imaginemos que poderíamos. A esta velocidade lenta, gostaríamos que os lóbulos da câmara fossem moldados de modo que:

·	Assim como o pistão começa a se mover para baixo no curso de admissão (chamado de centro morto superior, ou TDC), a válvula de admissão abriria. A válvula de admissão fecharia à medida que o pistão se afundava.
·	A válvula de escape abriria à direita quando o pistão se afundava (chamado centro morto inferior, ou BDC) no final do curso de combustão, e fecharia à medida que o pistão completa o curso de exaustão.

Esta configuração funcionaria muito bem para o motor, desde que funcionasse a esta velocidade muito lenta. Mas o que acontece se você aumentar o RPM? Vamos descobrir.

Quando você aumenta a RPM, a configuração de 10 a 20 RPM para o eixo de cames não funciona bem. Se o motor estiver funcionando a 4.000 RPM, as válvulas estão abrindo e fechando 2.000 vezes a cada minuto, ou 33 vezes a cada segundo. A essas velocidades, o pistão está se movendo muito rapidamente, então a mistura ar/combustível correndo para o cilindro está se movendo muito rapidamente também.

Quando a válvula de admissão abre e o pistão inicia seu curso de admissão, a mistura ar/combustível no corredor de admissão começa a acelerar para o cilindro. Quando o pistão atinge a parte inferior de seu curso de admissão, o ar/combustível está se movendo a uma velocidade bastante alta. Se fechássemos a válvula de admissão, todo aquele ar/combustível pararia e não entraria no cilindro. Ao deixar a válvula de admissão aberta um pouco mais, o momento do ar/combustível em movimento rápido continua a forçar o ar/combustível para dentro do cilindro à medida que o pistão inicia seu curso de compressão. Assim, quanto mais rápido o motor vai, mais rápido o ar/combustível se move, e mais tempo queremos que a válvula de admissão permaneça aberta. Também queremos que a válvula abra mais a velocidades mais altas - este parâmetro, chamado elevador da válvula, é regido pelo perfil do lobo da câmara.

A animação acima mostra como uma cam regular e uma cam de desempenho têm diferentes temporizações de válvula. Observe que os ciclos de escape (círculo vermelho) e admissão (círculo azul) se sobrepõem muito mais na câmara de desempenho. Devido a isso, carros com este tipo de câmera tendem a correr muito grosseiramente em marcha lenta.

Qualquer eixo de cames dado será perfeito apenas a uma velocidade do motor. A cada outra velocidade do motor, o motor não vai funcionar em todo o seu potencial. Um eixo de cames fixo é, portanto, sempre um compromisso. É por isso que as montadoras desenvolveram esquemas para variar o perfil de came conforme a velocidade do motor muda.

Existem vários arranjos diferentes de eixos de cames nos motores. Vamos falar sobre alguns dos mais comuns. Você provavelmente já ouviu a terminologia:

·	Câmara aérea única (SOHC)
·	Câmara de came dupla (DOHC)
·	Pushrod

	Na próxima seção, veremos cada uma dessas configurações.

2. Configuração da Eixo de Cams

Câmara aérea única

Este arranjo denota um motor com uma came por cabeça. Então, se for um motor inline de 4 cilindros ou inline de 6 cilindros, terá um cam; se for um V-6 ou V-8, terá duas câmaras (uma para cada cabeça).

A câmara actua braços rocker que pressionam para baixo as válvulas, abrindo-as. As molas devolvem as válvulas à sua posição fechada. Estas molas têm que ser muito fortes porque em altas velocidades do motor, as válvulas são empurradas para baixo muito rapidamente, e são as molas que mantêm as válvulas em contato com os braços rocker. Se as molas não fossem fortes o suficiente, as válvulas poderiam sair dos braços rocker e quebrar de volta. Esta é uma situação indesejável que resultaria em desgaste extra nas câmeras e braços rocker.

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Em motores de came aéreo simples e duplo, as cames são acionadas pelo virabrequim, através de uma correia ou corrente chamada correia dentada ou corrente dentada. Essas correias e correntes precisam ser substituídas ou ajustadas em intervalos regulares. Se uma correia de temporização quebrar, a came vai parar de girar e o pistão pode bater nas válvulas abertas.

Câmara aérea dupla

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Um motor de came duplo overhead tem duas cames por cabeça. Os motores inline têm duas câmaras, e os motores V têm quatro. Normalmente, câmeras aéreas duplas são usadas em motores com quatro ou mais válvulas por cilindro - um único eixo de cames simplesmente não pode caber lobos de came suficientes para acionar todas essas válvulas.

A principal razão para usar câmaras aéreas duplas é permitir mais válvulas de admissão e escape. Mais válvulas significa que os gases de admissão e escape podem fluir mais livremente porque há mais aberturas para eles fluir. Isto aumenta a potência do motor.

A configuração final que vamos abordar neste artigo é o motor pushrod.

Motores empurradores

Como os motores SOHC e DOHC, as válvulas de um motor pushrod estão localizadas na cabeça, acima do cilindro. A principal diferença é que o eixo de cames em um motor pushrod está dentro do bloco do motor, em vez de na cabeça.

A câmara actua hastes longas que vão para cima através do bloco e para dentro da cabeça para mover os rockers. Estas hastes longas adicionam massa ao sistema, o que aumenta a carga nas molas da válvula. Isso pode limitar a velocidade dos motores de pressão; o eixo de cames superior, que elimina o empurrão do sistema, é uma das tecnologias do motor que possibilitou maiores velocidades do motor.

Um Motor Pushrod

O eixo de cames em um motor pushrod é frequentemente conduzido por engrenagens ou uma corrente curta. Os acionamentos de engrenagens são geralmente menos propensos a ruptura do que os acionamentos de correia, que são frequentemente encontrados em motores de came aéreo.

Uma grande coisa na concepção de sistemas de eixo de cames é variar o tempo de cada válvula. Vamos ver o tempo da válvula na próxima secção.

3. Regulação Variável da Válvula

Há um par de maneiras novas pelas quais os fabricantes de automóveis variam o sincronismo da válvula. Um sistema utilizado em alguns motores Honda é chamado VTEC.

VTEC (Variable Valve Timing and Lift Electronic Control) é um sistema eletrônico e mecânico em alguns motores Honda que permite que o motor tenha múltiplos eixos de cames. Os motores VTEC têm uma câmara de admissão extra com o seu próprio rocker, que segue esta câmara. O perfil desta câmara mantém a válvula de admissão aberta por mais tempo do que o outro perfil da câmara. Em baixas velocidades do motor, este balancim não está conectado a nenhuma válvula. Em altas velocidades do motor, um pistão bloqueia o balancim extra para os dois balancins que controlam as duas válvulas de admissão.

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Alguns carros usam um dispositivo que pode avançar o sincronismo da válvula. Isso não mantém as válvulas abertas por mais tempo; em vez disso, abre-os mais tarde e fecha-os mais tarde. Isso é feito girando o eixo de cames à frente alguns graus. Se as válvulas de admissão normalmente abrem a 10 graus antes do centro morto superior (TDC) e fecham a 190 graus após TDC, a duração total é de 200 graus. Os tempos de abertura e fechamento podem ser alterados usando um mecanismo que gira um pouco a came à frente enquanto gira. Assim, a válvula pode abrir a 10 graus após TDC e fechar a 210 graus após TDC. Fechar a válvula 20 graus depois é bom, mas seria melhor poder aumentar a duração que a válvula de admissão está aberta.

Ferrari tem uma maneira muito legal de fazer isso. Os eixos de cames em alguns motores Ferrari são cortados com um perfil tridimensional que varia ao longo do comprimento do lobo de came. Em uma extremidade do lobo da câmara está o perfil de câmara menos agressivo, e na outra extremidade é o mais agressivo. A forma da câmara combina suavemente estes dois perfis juntos. Um mecanismo pode deslizar todo o eixo de cames lateralmente para que a válvula engate diferentes partes da came. O eixo ainda gira como um eixo de cames regular -- mas deslizando gradualmente o eixo de cames lateralmente à medida que a velocidade do motor e a carga aumentam, o sincronismo da válvula pode ser otimizado.

Vários fabricantes de motores estão experimentando sistemas que permitiriam infinita variabilidade no sincronismo das válvulas. Por exemplo, imagine que cada válvula tivesse um solenóide que pudesse abrir e fechar a válvula usando controle de computador, em vez de depender de um eixo de cames. Com este tipo de sistema, você obteria o máximo desempenho do motor a cada RPM. Algo para esperar no futuro...