Nokka-akseli: Miten se toimii ja mitä et tiennyt siitä?

Camshaft
Julkaistu klo
Käännetty alkuperäisestä (lähde: autoride.co)

Nokka-akseli on akseli, joka avaa polttomoottorin imu- ja pakoventtiilit mahdollistaen siten sylinterien täytön tai tyhjennyksen. Nokka-akseli on pyörivä vipu, jossa nokat sijaitsevat.

Nokka-akselin nokkien lukumäärä riippuu sylinterien lukumäärästä yhdellä moottorin rivillä ja venttiilien lukumäärästä sylinteriä kohti.

Sisältö

Nokka-akselin toiminta pähkinänkuoressa

Nokat ovat munanmuotoisia ja niitä käännetään eri suuntiin kunkin sylinterin venttiilin ajoituksen edellyttämällä tavalla. Nelitahtimoottoreissa venttiili avautuu vain kerran kahden kampiakselin kierroksen aikana.

Tämä tarkoittaa, että jos kampiakseli pyörii nopeudella 2000 kierrosta minuutissa, nokka-akseli pyörii vain 1000 kertaa minuutissa.

Nokka-akselin komponentit

Camshaft

Nokka-akseli koostuu useista avainkomponenteista, mukaan lukien:

  • Nokkakeilat: Nämä munanmuotoiset ulkonemat säätelevät venttiilien ajoitusta painamalla nostimia tai keinuja, jotka avaavat venttiilit.
  • Nokka-akselin laakerit: Näiden laakerien ansiosta nokka-akseli pyörii tasaisesti moottorilohkossa tai sylinterikannessa.
  • Nokka-akselin nivelet: nivelet toimivat nokka-akselin laakereiden tukipisteinä.
  • Vaihteisto tai jakoketju: Tämä yhdistää nokka-akselin kampiakseliin, minkä ansiosta ne synkronoidaan oikein.

Nokka-akselien tyypit

Nokka-akseleita on kolmea päätyyppiä, joista jokaisella on ainutlaatuiset ominaisuudet:

  • Litteät nokka-akselit: Näissä nokka-akseleissa käytetään tasaista pintaa nokka-akselissa, joka koskettaa nokkakeilaa. Litteät nokka-akselit ovat yleensä edullisempia, mutta niillä voi olla rajoitettu suorituskykypotentiaali niiden alhaisemman nostokyvyn vuoksi.
  • Rulan nokka-akselit: Rullan nokka-akseleissa on nostimessa oleva rullalaakeri, joka on kosketuksissa nokkakehän kanssa, mikä vähentää kitkaa ja mahdollistaa korkeammat nosto- ja kestoprofiilit. Nämä nokka-akselit tarjoavat paremman suorituskyvyn, mutta ovat kalliimpia.
  • Nokka-akselit, joissa on muuttuva venttiiliajoitus (VVT): VVT-nokka-akselit (muuttuva venttiiliajoitus) mahdollistavat tasaisen venttiilin ajoituksen säätämisen, mikä takaa paremman suorituskyvyn ja tehokkuuden useissa eri tilanteissa. vallankumoukset.

Venttiilien avaaminen ja sulkeminen

Animation showing continuous rotating cams

Venttiilin toiminnalle tärkeintä on kuinka paljon venttiili on auki ja kuinka kauan se on auki. Jos haluamme puristaa moottorista mahdollisimman paljon tehoa, meidän on saatava mahdollisimman paljon polttoainetta ja ilmaseosta sylinteriin. Siksi imuventtiilit tulee avata mahdollisimman paljon ja mahdollisimman pitkään.

Kuitenkin myös pakoventtiilejä tulee avata mahdollisimman paljon ja mahdollisimman pitkään, jotta sylinteristä pääsee mahdollisimman paljon pakokaasuja ulos. Nokka ei kosketa venttiilin hankaa, kun venttiili on kiinni. Jos nokka-akseli pyörii, nokka alkaa ajaa venttiilin nostoa vasten, työntää venttiilin jousta ja aiheuttaa venttiilin avautumisen.

Jos nokka työntää venttiilinnostinta maksimiin, se saa venttiilin avautumaan maksimaalisesti. Nokan yläosan (korkeimman osan) korkeus määrää venttiilin suurimman noston. Venttiilin maksimiiskulla on oltava tietty raja. Muuten venttiili ja mäntä voisivat kohdata, mikä johtaa moottorin tuhoutumiseen.

Nokka-akselin nokan muoto määrää venttiilin nopeuden ja avautumisajan. Pyöreämmän muotoisia nokkeja kutsutaan teräviksi nokkaiksi ja mahdollistavat siten venttiilin aukioloajan pidempään.

Mielenkiintoisia faktoja nokka-akselista

  • Historiallinen alkuperä: Nokka-akselin idea juontaa juurensa muinaisista sivilisaatioista, jolloin vesikäyttöisiä nokka-akseleita käytettiin erilaisissa koneissa. Nokka-akselien käyttö polttomoottoreissa alkoi 1800-luvun lopulla.
  • Vaikutus moottorin ääneen: Tehokkaiden moottoreiden erottuva ääni johtuu usein aggressiivisista nokka-akseliprofiileista, mikä johtaa ainutlaatuiseen pakokaasuun venttiilien ajoituksen ansiosta.
  • Kaksi nokka-akselia: Suorituskykyisissä moottoreissa käytetään usein DOHC-rakennetta, joka mahdollistaa paremman venttiilin ajoituksen ohjauksen ja suuremman tehon.
DOHC cylinder head with intake camshaft highlighted in blue

Nokka-akselin UKK

K: Mistä tiedän, onko nokka-akselini kulunut tai vaurioitunut?

Vastaus: Kuluneen tai vaurioituneen nokka-akselin oireita voivat olla moottorin heikentynyt teho, liiallinen venttiiliketjun melu tai huonompi polttoainetalous. On tärkeää tarkastaa venttiilisarja perusteellisesti ja tarvittaessa kääntyä ammattimekaanikon puoleen diagnostiikkaa varten.

K: Onko aggressiivisemmalla profiililla varustettu nokka-akseli aina parempi suorituskyvyn kannalta?

Vastaus: Ei välttämättä. Vaikka aggressiiviset nokka-akseliprofiilit voivat lisätä tehoa suurilla kierroksilla, alhainen vääntömomentti ja ajettavuus voivat kärsiä. Ihanteellinen nokka-akselin valinta riippuu moottorin käyttötarkoituksesta ja halutusta tehoalueesta.

K: Miten muuttuva venttiilin ajoitus (VVT) vaikuttaa nokka-akselin suorituskykyyn?

Vastaus: VVT-järjestelmien avulla venttiilien ajoitusta voidaan säätää jatkuvasti, mikä parantaa suorituskykyä ja tehokkuutta laajalla kierroslukualueella. Tämä tekniikka mahdollistaa venttiilien tarkemman ohjauksen sekä tehon ja vääntömomentin optimoinnin ajo-ominaisuuksista ja polttoaineenkulutuksesta tinkimättä.

Johtopäätös

Nokka-akselilla on keskeinen rooli polttomoottorin toiminnassa, koska se ohjaa venttiilien avautumista ja sulkeutumista, jotka päästävät ilma-polttoaineseoksen pääsyn polttokammioon ja pakokaasuihin.