Penjelasan Lengkap Tentang Camshaft Mesin Mobil

Teknisimobil.com – Salam Teknisi Mobil Indonesia, apa kabar kalian semua hari ini? Semoga semua baik-baik saja dan tetap semangat menjalani aktivitas sepanjang hari ini pada bengkelnya masing-masing. Bahasan singkat kita kali ini adalah tentang Penjelasan Lengkap Tentang Camshaft Mesin Mobil. Berikut bahasan selengkapnya.

Penjelasan Lengkap Tentang Camshaft Mesin Mobil

Camshaft (lihat gambar berikut) memiliki cam untuk setiap katup buang dan masuk. Setiap cam memiliki lobus yang mengontrol pembukaan katup. Ketinggian lobus sebanding dengan jumlah katup yang akan terbuka. Camshaft pada mesin lama memiliki eksentrik untuk mengoperasikan pompa bahan bakar dan roda gigi untuk menggerakkan distributor dan pompa oli. Beberapa mesin diesel memiliki cam lobes untuk injektor bahan bakar, pompa injeksi bahan bakar, dan / atau katup start udara. Camshaft pas dengan lubang di atas poros engkol. Lubang berada di tengah blok atau sedikit ke satu sisi, kecuali mesin memiliki camshaft di atas kepala silinder. Banyak poros bubungan (camshaft) berbahan besi atau baja; lainnya adalah unit baja tempa. Untuk mengurangi berat dan menambah kekuatan, camshaft di banyak mesin model akhir adalah tabung baja dengan lobus yang dilas padanya.

Pada mesin OHV, lobus camshaft bekerja dengan pengangkat, pushrod, dan lengan ayun (rocker arm) untuk membuka katup. Saat cam lobe berputar, ia mendorong pengangkat, yang menggerakkan pushrod dan salah satu ujung lengan ayun ke atas. Karena lengan ayun adalah tuas, saat ujung itu naik, yang lain bergerak ke bawah. Tindakan ini menekan katup untuk membukanya. Saat cam terus berputar, pegas katup menutup katup sambil mempertahankan kontak antara katup dan lengan ayun, dengan demikian menjaga pushrod dan pengangkat tetap bersentuhan dengan cam yang berputar.

Mesin OHC mungkin memiliki poros bubungan terpisah untuk katup masuk dan keluar. Saat camshafts ini berputar, lobus langsung membuka katup atau membukanya secara tidak langsung dengan pengikut cam, lengan ayun, atau tapet tipe ember. Penutupan katup masih menjadi tanggung jawab pegas katup. Servis ke camshaft di mesin OHC biasanya merupakan bagian dari prosedur rekondisi kepala silinder mesin.

Sebuah camshaft digerakkan oleh poros engkol dengan setengah kecepatannya. Ini dicapai melalui penggunaan roda gigi penggerak poros bubungan atau sproket penggerak yang dua kali lebih besar dari sproket poros engkol. Selama satu putaran penuh camshaft, katup masuk dan keluar membuka dan menutup sekali. Untuk menyinkronkan pembukaan dan penutupan katup dengan posisi dan pergerakan piston, poros bubungan diatur waktunya ke poros engkol.

Dalam diagram timing katup (perhatikan gambar berikut) aksi katup ditunjukkan dalam kaitannya dengan rotasi poros engkol. Katup masuk mulai terbuka pada 21 derajat BTDC (sebelum titik mati bawah) dan tetap terbuka sampai melewati 51 derajat melewati BDC (titik mati bawah). Jumlah derajat antara pembukaan dan penutupan katup disebut waktu durasi katup masuk (252 derajat). Langkah buang dimulai pada 57 derajat sebelum BDC dan berlanjut hingga 15 derajat ATDC (setelah titik mati atas). Total durasi katup buang adalah 252 derajat. Spesifikasi camshaft yang digunakan pada gambar menunjukkan durasi intake valve sama dengan knalpot. Ini tipikal; Namun, beberapa camshafts dirancang dengan durasi yang berbeda untuk katup masuk dan keluar. Camshaft ini disebut cam pola ganda. Desain mesin yang berbeda memerlukan waktu buka dan tutup katup yang berbeda. Sebab, setiap desain mesin memiliki camshaft yang unik.

Diagram pembukaan katup

Diagram pembukaan katup.

Desain sebenarnya dari poros bubungan dan lobus bervariasi dengan jenis pengangkat atau pengikut yang digunakan di mesin. Ada empat jenis pengangkat: nonroller solid, nonroller hidrolik, roller solid, dan roller hidrolik. Camshafts yang dirancang untuk cam nonroller padat dan hidrolik sering disebut cam “flat-tappet”. Sebuah camshaft harus disesuaikan dengan jenis pengangkat yang didesain.

Terminologi Camshaft

Banyak istilah berbeda yang digunakan untuk menentukan spesifikasi camshaft. Bentuk sebenarnya dari cam lobe disebut profil cam. Profil menentukan durasi dan daya angkat yang disediakan oleh poros bubungan. Tumpang tindih katup dikendalikan oleh penempatan lobus pada poros bubungan.

Durasi camshaft adalah berapa lama cam menahan katup agar tetap terbuka. Ini dinyatakan dalam derajat poros engkol. Lebar lobus menentukan durasi camshaft. Lift adalah jarak lobe menggerakkan pengangkat atau pengikut untuk membuka katup. Pengangkatan maksimum ditentukan oleh ketinggian lobus. Katup terbuka penuh hanya jika pengangkat berada di atas lobus. Pengangkatan poros bubungan tidak selalu menunjukkan seberapa jauh katup terbuka. Lengan ayun meningkatkan jumlah bukaan katup yang sebenarnya.

Kedua katup terbuka sedikit di akhir langkah buang dan awal langkah masuk; ini disebut tumpang tindih katup (valve overlap). Tumpang tindih sangat penting untuk pemulungan gas buang. Poros bubungan dengan tumpang tindih yang panjang membantu mengosongkan silinder pada kecepatan engine tinggi untuk meningkatkan efisiensi. Namun, karena kedua katup terbuka untuk waktu yang lebih lama, tekanan silinder rpm rendah cenderung turun. Karena jumlah tumpang tindih berpengaruh pada tekanan silinder, ini mempengaruhi efisiensi mesin secara keseluruhan dan emisi gas buang. Tumpang tindih katup juga membantu memasukkan campuran masukan ke dalam silinder. Saat gas buang keluar dari silinder, ada tekanan rendah di dalam silinder. Tekanan rendah ini menyebabkan tekanan atmosfir mendorong muatan intake ke dalam silinder. Tumpang tindih yang lebih sedikit menghasilkan lebih banyak tekanan dalam silinder pada kecepatan rendah, menghasilkan lebih banyak torsi pada kecepatan rendah.

Lobe Terminology Istilah lain digunakan untuk mendeskripsikan profil camshaft:

  • Lingkaran Dasar — ​​Lingkaran dasar adalah cam tanpa lobusnya. Ini juga merupakan bagian dari cam tempat penyesuaian katup dilakukan.
  • Hidung — ‘Hidung’ adalah bagian tertinggi dari cam lobe yang diukur dari lingkaran dasar. Titik ini memberikan jumlah maksimum lift.
  • Ramp (Flank) — Ramp adalah sisi dari cam lobe yang terletak di antara nose dan lingkaran dasar. Ramp di satu sisi untuk pembukaan katup dan sisi lainnya untuk menutup katup. Seberapa cepat katup akan membuka dan menutup tergantung pada kecuraman ramp.
  • Jarak Bebas Ramp — Jarak bebas ramp berada di bagian paling awal atau akhir dari jalur pembukaan dan penutupan. Jarak bebas ramp bukaan menghilangkan kekenduran pada rangkaian katup sebelum memberikan tekanan pada per katup untuk membuka katup. Jarak bebas ramp penutupan memulihkan jarak bebas tersebut. Jarak bebas ramp ini penting untuk ketahanan rangkaian katup.
  • Pemisahan lobus — Pemisahan lobus adalah sudut yang dibentuk oleh garis tengah lobus intake dan exhaust. Sudut ini diukur pada poros bubungan dan peringkat derajat mencerminkan sudut pada poros bubungan dan tidak ada hubungannya dengan rotasi poros engkol. Jika titik angkat maksimum lobus masuk dan keluar berjarak 105 derajat, poros bubungan memiliki sudut pemisahan lobus 105 derajat. Sudut pemisah lobus berhubungan langsung dengan jumlah tumpang tindih. Semakin besar atau lebar pemisahannya, semakin sedikit tumpang tindih yang terjadi.

Mekanisme Timing

Camshaft dan crankshaft harus selalu berada pada posisi relatif yang sama satu sama lain. Mereka juga harus sejajar satu sama lain. Penjajaran awalnya diatur dengan tanda yang cocok pada roda gigi untuk kedua poros; ini disebut tanda waktu. Berikut ini adalah konfigurasi dasar untuk menggerakkan camshaft.

Belt Drive – Sprocket pada crankshaft dan camshaft dihubungkan oleh sabuk neoprena kontinu. Belt memiliki gigi internal berbentuk persegi yang terhubung dengan gigi pada sprocket. Timing belt diperkuat dengan nilon atau fiberglass untuk memberinya kekuatan dan mencegah peregangan. Konfigurasi penggerak ini terbatas pada mesin OHC. Sebagian besar teknisi mengganti timing belt setiap kali telah dilepas.

Chain Drive – Sprocket pada camshaft dan crankshaft dihubungkan oleh rantai kontinu. Sproket pada poros engkol terbuat dari baja. Sproket pada poros bubungan terbuat dari baja pada aplikasi tugas berat. Saat operasi yang tenang menjadi tujuan, sproket aluminium dengan gigi nilon digunakan. Hampir semua mesin OHV menggunakan sistem penggerak rantai. Penggerak rantai juga digunakan pada banyak mesin OHC, terutama DOHC. Seringkali banyak rantai digunakan dan diatur dengan cara yang rumit. Kebanyakan penggerak rantai memiliki penegang rantai untuk menjaga kekencangan yang tepat dan bantalan peredam yang berbeda untuk mengurangi kebisingan rantai.

Gear Drive – Sebuah roda gigi pada poros engkol menyambung langsung dengan roda gigi pada poros bubungan. Roda gigi poros engkol biasanya terbuat dari besi atau baja. Roda gigi poros bubungan terbuat dari baja pada aplikasi tugas berat, atau aluminium atau serat tekan saat pengoperasian yang tenang merupakan pertimbangan utama. Roda gigi berbentuk heliks. Roda gigi heliks kuat dan cenderung mendorong poros bubungan ke belakang untuk membantu mencegahnya keluar dari blok silinder.

Tensioner – Ada tensioner pada rantai dan penggerak sabuk. Tensioner dapat dibebani pegas dan / atau dioperasikan secara hidrolik. Tujuannya adalah untuk menjaga sabuk atau rantai di bawah tegangan/tensioner yang tepat saat dipakai dan meregang. Semua sabuk dan rantai memiliki sisi penggerak atau tegangan dan sisi kendur. Sisi tegangan adalah sisi yang selalu ditarik. Tensioner diposisikan di sisi kendur dan menekan sabuk atau rantai.

Variable Valve Timing – Sebelumnya, variabel intake dan exhaust timing hanya dapat dilakukan dengan overhead cam. Daimler Chrysler menjadi pabrikan pertama yang memproduksi mesin cam-in-block dengan kontrol independen exhaust camshaft timing. Sistem ini diperkenalkan pada mesin 8,4 liter Dodge Viper SRT10 2008. Ini adalah mesin yang dilengkapi pushrod produksi pertama dengan timing katup variabel sejati (VVT). Sistem VVT secara elektronik menyesuaikan tumpang tindih katup dengan mengubah waktu buka katup buang sebagai respons terhadap kecepatan dan beban engine. Sistem ini memberikan peningkatan tenaga kuda dan torsi. Ini juga mengurangi konsumsi bahan bakar dan emisi gas buang.

Sistem VVT ini menggunakan camshaft dan phaser khusus. Phaser dipasang di ujung camshaft. Di dalam phaser ada baling-baling yang bergerak di dalam rongga tetap di dalam hub tertutup. Pergerakan baling-baling dikendalikan oleh tekanan oli. Tekanan oli yang diterapkan dikontrol oleh modul kontrol powertrain (PCM). PCM mengirimkan sinyal ke solenoida untuk memindahkan spul katup yang mengatur aliran oli ke rongga faser. Saat tekanan oli yang diterapkan meningkat, baling-baling bergerak melawan tekanan pegas. Setiap baling-baling dapat berputar total 22,5 derajat di dalam ruangannya.

Camshaft sebenarnya adalah dua camshafts: poros dalam dan poros tipe tabung berlubang luar. Ini adalah camshaft di dalam camshaft. Lobus buang dipasang ke poros luar dan intake disematkan ke poros bubungan dalam melalui slot di tabung luar (lihat gambar berikut). Pin pengunci melewati slot dan didorong melalui rakitan lobus bubungan masuk. Lobus knalpot ditekan ke posisinya di poros luar yang berlubang.

Camshaft

Konstruksi dasar camshaft di dalam camshaft yang digunakan untuk timing katup variabel pada mesin OHV.

Hub phaser cocok dengan roda gigi eksternal yang digerakkan, melalui rantai, oleh poros engkol. Baling-baling tersebut terhubung ke tabung luar dan hub. Saat baling-baling berputar, posisi lobus buang, dalam hubungannya dengan lobus masuk, berubah. Jumlah pergerakan lobus knalpot dibatasi oleh ukuran rongga oli dan slot di tabung luar.

Meskipun dimungkinkan untuk mengontrol katup masuk dan keluar dengan sistem VVT ini, Chrysler memilih untuk hanya mengubah waktu katup buang. Tujuannya adalah untuk meningkatkan tenaga kuda tanpa menyebabkan idle yang kasar dan emisi tinggi. Dengan mengontrol timing katup buang, Chrysler dapat menggunakan profil camshaft berperforma tinggi tanpa memengaruhi operasi kecepatan rendah.

Mesin Tanpa Camshaft – Dalam waktu dekat, mesin siklus empat langkah tidak akan memiliki poros bubungan. Dalam mesin tanpa cam, katup dibuka dan ditutup secara elektronik atau dengan perangkat elektrohidraulik. Sistem elektrohidraulik menggunakan medan elektromagnetik untuk mengontrol solenoida hidraulik. Teknologi tanpa cam akan memungkinkan kontrol total atas pengangkatan, durasi, dan tumpang tindih katup. Ini akan membuat mesin jauh lebih efisien, dan akan ada lebih sedikit kehilangan tenaga mesin karena gesekan. Mesin konvensional kehilangan banyak tenaga melalui poros bubungan dan roda gigi penggerak serta rantai atau timing beltnya. Dikatakan bahwa teknologi ini akan meningkatkan penghematan bahan bakar sekitar 20% dan memberikan torsi kecepatan rendah hampir 20% lebih banyak.

Pengangkat Katup/Valve Lifters

Pengangkat katup, terkadang disebut pengikut bubungan atau tappet, mengikuti kontur atau bentuk lobus bubungan. Pengangkat bersifat mekanis (padat) atau hidrolik. Pengangkat katup padat menyediakan koneksi yang kokoh antara camshaft dan katup. Pengangkat katup hidraulik menyediakan koneksi yang sama tetapi menggunakan oli mesin untuk meredam guncangan yang diakibatkan oleh pergerakan rangkaian katup.

Pengangkat hidrolik dirancang untuk secara otomatis mengkompensasi efek suhu mesin. Perubahan suhu menyebabkan komponen rangkaian katup mengembang dan berkontraksi. Pengangkat hidrolik secara otomatis menjaga koneksi langsung antara bagian rangkaian katup.

Pengangkat padat tidak memiliki fitur bawaan ini dan membutuhkan jarak bebas antara bagian-bagian rangkaian katup. Jarak bebas ini memungkinkan ekspansi komponen saat mesin menjadi panas. Penyesuaian berkala dari izin ini harus dilakukan. Jarak bebas yang berlebihan dapat menyebabkan bunyi klik. Bunyi klik ini juga merupakan indikasi benturan bagian rangkaian katup satu sama lain, yang mengakibatkan berkurangnya umur poros bubungan dan pengangkat.

Pengangkat nonroller berputar di lubangnya. Area kontak antara cam lobe dan pengangkat adalah salah satu area dengan tekanan tertinggi di mesin. Rotasi pengangkat menempatkan tekanan ini di area yang berbeda di bagian bawah pengangkat dan mencegah keausan yang berlebihan. Cam lobus digiling dengan sedikit lancip (lihat gambar berikut ini), kira-kira 0,001 inci (0,254 mm). Diameter lingkaran dasar lobus depan berbeda dengan diameter bagian belakang lobus. Kecepatan di mana pengangkat berputar di lubangnya tergantung pada jumlah lancip. Antarmuka pengangkat dan lobe taper juga mencegah camshaft bergerak ke depan atau belakang saat mesin bekerja.

Tappet

Lobus camshaft meruncing untuk menyebabkan pengangkat berputar

Roller Lifters – Dalam upaya untuk mengurangi gesekan pengangkat yang bergesekan dengan lobus cam – dan kehilangan daya yang dihasilkan – pabrikan sering menggunakan pengangkat tipe roller. Roller lifter (lihat gambar berikut) memiliki roller di ujung camshaft pengangkat. Rol bertindak sebagai roda dan memungkinkan pengangkat mengikuti kontur lobus bubungan dengan sedikit gesekan. Pengangkat berguling di sepanjang permukaan lobus daripada bergesekan dengannya. Pengangkat roller mungkin padat atau hidrolik. Bagian hidrolik dari pengangkat roller bekerja dengan cara yang sama seperti tappet hidrolik datar.

Tappet roller

Roller juga memungkinkan pengangkat mengikuti desain cam lobe agresif yang memberikan lebih banyak daya angkat pada durasi tertentu daripada tappet datar (perhatikan gambar berikut).

Roller lifter vs tapped

Roller lifter mampu mengikuti desain cam lobe yang sangat agresif yang memberikan daya angkat lebih pada durasi tertentu daripada tappet datar.

Lobus pada roller camshaft memiliki landai yang lebih curam dan hidung yang tumpul. Jika lobus yang sama digunakan dengan tapet datar, tepi pengangkat akan menyentuh lobus. Hal ini akan menyebabkan kerusakan serius pada pengangkat dan cam lobe (gambar berikut). Keuntungan lain dari roller lifter adalah selama tidak rusak, mereka dapat digunakan kembali pada roller camshaft yang berbeda.

Lobus pada roller camshaft dapat menahan katup terbuka lebih lama pada lift yang lebih tinggi. Jika lobus yang sama digunakan dengan tapet datar, tepi pengangkat akan menyentuh lobus.

Lobus pada roller camshaft dapat menahan katup terbuka lebih lama pada lift yang lebih tinggi. Jika lobus yang sama digunakan dengan tapet datar, tepi pengangkat akan menyentuh lobus.

Roller lifters tidak boleh dan tidak boleh berputar di lubangnya. Oleh karena itu, lobus pada roller camshafts tidak meruncing. Untuk mencegah pengangkat berputar, sepasang pengangkat dapat dihubungkan dengan sebuah bar. Bar mencegah pengangkat berputar tetapi memungkinkan setiap pengangkat untuk bergerak ke atas dan ke bawah secara terpisah. Beberapa produsen tidak menggunakan batang pengikat; sebaliknya, mereka menggunakan perlengkapan khusus yang dipasang di blok untuk mencegah rotasi pengangkat.

Karena lobus camshaft tidak meruncing, roller cam akan cenderung berjalan ke arah depan atau belakang blok mesin. Jalan bubungan dapat menyebabkan sejumlah masalah pada pengangkat dan poros bubungan. Untuk mencegah masalah ini, washer dorong atau tombol cam dipasang di ujung camshaft. Ini menjaga camshaft pada posisi yang benar di bawah pengangkat.

Pengoperasian Pengangkat Katup Hidraulik – Pengangkat hidraulik memiliki plunger, katup pengukur oli, dudukan pushrod, pegas katup periksa, dan pegas balik plunger yang ditempatkan dalam badan besi yang diperkeras.

Saat pengangkat bertumpu pada lingkaran dasar bubungan, katup ditutup dan pengangkat mempertahankan jarak nol di rangkaian katup. Oli diumpankan ke pengangkat melalui lubang umpan di lubangnya. Tekanan oli memaksa check valve pengangkat tertutup untuk menjaga oli tetap di dalam pengangkat. Ini membentuk koneksi yang kaku antara pengangkat dan pushrod. Ketika ada beberapa jarak bebas pada rangkaian katup, pegas antara badan pengangkat dan pengangkat mendorong pendorong ke atas untuk menghilangkan jarak tersebut. Saat cam lobe berputar dan membuka katup, lubang umpan oli pengangkat menjauh dari umpan oli di lubang pengangkat. Oli baru tidak bisa masuk ke pengangkat. Upaya untuk membuka katup sedikit mendorong pendorong pengangkat ke bawah. Ini memungkinkan sedikit oli bocor; ini disebut kebocoran. Saat pengangkat kembali ke dasar cam, oli dapat kembali mengisi pengangkat (gambar berikut).

Pengangkat katup hidrolik

Pengangkat katup hidrolik.

Jika pengangkat hidrolik tidak dapat bocor atau tidak terisi oli, maka akan terdengar suara bising dari mesin.

Camshaft Bearing/Bantalan Camshaft

Camshaft didukung oleh beberapa bantalan, atau bushing atau bearing. Bantalan poros bubungan OHV adalah bantalan biasa satu bagian yang ditekan ke dalam lubang poros bubungan (lihat gambar). Bantalannya terbuat dari aluminium atau baja dengan lapisan babbitt. Babbitt adalah bahan licin lembut yang sebagian besar terbuat dari timah dan tembaga. Paduan aluminium biasanya ditemukan pada mesin model akhir. Bantalan aluminium memiliki masa pakai yang lebih lama karena lebih keras daripada babbitt, tetapi lebih rentan terhadap kerusakan akibat kotoran dan pelumasan yang buruk.

Camshaft OHC mungkin didukung oleh bantalan biasa terpisah. Bantalan split ini mirip dengan bantalan batang utama dan penghubung. Bantalan poros bubungan biasanya diganti selama pembangunan kembali mesin. Bantalan lama harus diinspeksi dari tanda-tanda keausan yang tidak biasa yang mungkin mengindikasikan masalah pelurusan pelumas atau lubang.

Poros Penyeimbang/Balance Shaft

Banyak mesin model akhir memiliki satu atau lebih poros keseimbangan (diam) untuk memperlancar pengoperasian mesin. Poros engkol mesin adalah salah satu sumber utama getaran mesin karena pada dasarnya tidak seimbang. Poros keseimbangan dirancang untuk menghilangkan getaran ini.

Poros keseimbangan memiliki bobot penyeimbang yang dirancang untuk mencerminkan lemparan poros engkol. Bobot ini diposisikan ke sisi berlawanan dari bobot poros engkol dan diputar ke arah yang berlawanan dengan poros engkol. Saat mesin berputar, bobot yang berlawanan saling meniadakan getaran. Poros penyeimbang berputar dua kali lebih cepat dari poros engkol dan disinkronkan atau diatur waktunya dengan putaran poros engkol. Jika poros penyeimbang tidak diatur waktunya ke poros engkol, mesin dapat bergetar lebih dari yang seharusnya tanpa poros penyeimbang.

Poros penyeimbang terletak di blok mesin di satu sisi poros engkol, di lubang poros bubungan, atau di rakitan terpisah yang dibaut ke blok mesin (gambar berikut).

Poros penyeimbang

Poros penyeimbang.

Poros penyeimbang diperiksa dan diservis sebagai bagian dari rekondisi atau pembuatan blok pendek. Jurnal dan bantalan poros perlu diperiksa keausan, kerusakan, dan jarak oli yang tepat. Periksa baut untuk rumahan. Jika rusak, gantilah. Gunakan jangka sorong untuk mengukur panjang baut dari tempat duduknya sampai ujungnya. Bandingkan panjang dengan spesifikasinya. Jika bautnya terlalu panjang, gantilah. Rantai penggerak untuk poros juga harus diperiksa peregangannya. Ini dilakukan dengan menarik kedua ujung rantai dan mengukur panjangnya. Jika panjangnya lebih besar dari spesifikasi, rantai harus diganti.

No Comments

Leave a Reply

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan. Ruas yang wajib ditandai *


Translate »