Khám phá trục cò mổ trong động cơ

Một số cấu hình trục cò mổ khác nhau đã được sử dụng trong những năm qua, và ngày nay nhiều loại có sẵn cho từng động cơ.

Tất cả động cơ xăng OHV đều có một trục cam trong ruột của các khối xi-lanh và kết hợp với cần đẩy để kích hoạt cò mổ. Đổi lại, những trục cò mổ cho phép van nạp cũng như xả đóng mở dễ dàng. Cùng tìm hiểu về vai trò và hoạt động của trục cò mổ.
Trục cò mổ trong hệ thống truyền động van
Bạn có thể hình dung hoạt động của hệ thống truyền động van trong quá trình vận hành của động cơ như sau. Trục cam thường được điều khiển bằng một dây truyền từ trục khuỷu động cơ. Các vấu cam có hình dạng cụ thể (cấu hình) để giúp xác định đặc tính của động cơ.

Các loại vấu cam trên trục cam.

Đó là lý do tại sao động cơ xe đua có thể hoạt động ở tốc độ cao hơn và phát huy công suất hiệu quả hơn động cơ thông thường. Những cấu hình đối xứng tỏa tròn hoặc hình dáng cầu lồi bằng cách nào đó sẽ biến đổi chuyển động ở van thành dạng tuyến tính.
Để đạt được điều này, một thanh đẩy xu-páp (cơ khí hoặc thủy lực, dạng dẹt hay con lăn) được đặt trên đầu mỗi vấu cam. Thanh đẩy di chuyển lên xuống trên các vấu cam và do đó, trục cam biến đổi trong khối xi-lanh. Mỗi thanh ứng với một cần đẩy từ khu vực ống trục cam của khối xi-lanh tới phần trên của đầu xi-lanh. Khi được đặt vào vị trí theo thứ tự tương ứng với thanh đẩy xu-páp, cần đẩy sẽ di chuyển lên xuống theo các vấu cam.
Ở phía trên của đầu xi-lanh trong động cơ OHV V8 là các van được xếp thành hàng, thông thường là 8 van cho mỗi đầu. Hoạt động đóng mở các van và biến đổi chuyển động lên xuống của cần đẩy sẽ cần đến một số dạng cơ cấu đòn bẩy. Một trong số cơ cấu đòn bẩy đó là trục cò mổ.
Tỷ lệ cò mổ
Hiệu quả đòn bẩy của trục cò mổ (hay số lượng cần đẩy mà cò mổ có thể chuyển đổi tới hệ thống truyền động van) được xác định bằng thông số tỷ lệ cò mổ. Khi cò mổ được thiết kế và hoạt động, di chuyển cần đẩy càng gần với điểm tựa hoặc khu vực trục xoay sẽ làm tăng tỷ lệ cò mổ.
Tỷ lệ cò mổ liên quan đến mức độ dịch chuyển của trục cò mổ về phía van so với phía cần đẩy. Giả sử mọi thứ đều vận hành hợp lý, cò mổ tỷ lệ 1:5:1 sẽ dịch chuyển van 1,5 lần khoảng nâng của trục cam. Nếu trục cam nâng lên 4 cm, nhân với 1,5, bạn sẽ có khoảng dịch chuyển thực tế của van là 6 cm.
Tương tự với cùng khoảng nâng 4 cm, tỷ lệ cò mổ 11 cho thấy van đã dịch chuyển 6,4 cm. Về cơ bản, tăng tỷ lệ cò mổ cũng giống như tăng lực nâng của trục cam với cùng một mức độ. Mở cả hai van rộng hơn thông thường đem lại lợi ích cho các bộ phận sử dụng điện bởi động cơ có khả năng lưu thông và xả nhiều không khí hơn.
Ví dụ với khối động cơ Chevrolet dạng nhỏ thông thường, tỷ lệ cò mổ lý thuyết là 1:5:1. Nếu tỷ lệ đó được thay đổi thành 11 có nghĩa rằng khoảng nâng xu-páp tăng lên. Khi tăng khe hở van có nghĩa là tỷ lệ cò mổ cao hơn thông thường sẽ giúp van mở nhanh hơn và đóng nhẹ nhàng hơn sau đó.
Tuy nhiên, một số điều kiện cân bằng cần được đảm bảo. Nhíp xe, cuộn dây kích từ cần được kiểm tra. Mức độ tăng và giảm tốc độ nhanh chóng tạo ra bởi tỷ lệ cò mổ cao có thể gây nên những bất ổn nhất định trong bộ truyền động van, do đó có thể dẫn tới trượt van.
Cấu hình cò mổ
Một số cấu hình trục cò mổ khác nhau đã được sử dụng trong những năm qua, và ngày nay nhiều loại có sẵn cho từng động cơ. Có loại cò mổ bằng thép dập khuôn mà khi hoạt động sẽ trượt phần mũi trên bề mặt thân van. Có loại cò mổ con lăn với phần đầu cùng trụ được làm thành dạng bánh lăn. Cũng có loại cò mổ là sự kết hợp của hai thiết kế trên.

Hình dáng cơ bản của cò mổ.

Trục cò mổ với một đầu là con lăn cung cấp nhiều lợi thế hơn loại bằng thép dập khuôn hoặc đúc liền khối. Thay vì trượt qua phía trên xu-páp trong hoạt động cọ xát kim loại với kim loại, đầu lăn nhẹ nhàng chuyển động qua phần đầu xu-páp bằng bánh lăn. Hiệu quả đạt được là giảm thiểu lực ma sát tại mũi van và tăng tuổi thọ ống kềm xu-páp.

Cò mổ có một đầu dạng con lăn.

Một rắc rối thường gặp với cò mổ dập khuôn thông thường là trụ hoặc gối cam. Khi tốc độ động cơ tăng lên, cò mổ quay vòng với cường độ cao. Trong điều kiện này, rất khó khăn để duy trì một lượng dầu bôi trơn nhất định giữa thân cò mổ và các trụ. Trong quá trình quay, dầu văng ra khỏi lỗ cần đẩy và bắn khắp mọi nơi. Trong một trục cò mổ, ổ bi đũa được sử dụng thay cho trụ bởi chuyển động xoay của ổ bi tạo ra ít ma sát và nhiệt lượng hơn so với chuyển động trượt thông thường.
AT