乗用車のカムシャフトアプリケーションの仕組み: SOHC、DOHC、および調達ガイド

乗用車の 4 気筒 DOHC エンジンは、16 個のバルブをそれぞれ 6,000 rpm で 1 秒あたり約 40 回開きますが、これらの動作を制御するカムシャフトは、バルブトレインの中で最も理解されていない部品の 1 つです。アフターマーケットの供給プログラムでも生産プログラムでも同様に、カムシャフトの選択によって、アイドル状態の品質、燃費、排出ガスの挙動、および最大トルクがどこに到達するかが決まります。 Anhui KORBOR Machinery Co., Ltd. は 1999 年以来継続的にカムシャフトを製造しており、800 を超える乗用車用カムシャフトモデルをカタログに掲載しています。

乗用車エンジンにおけるカムシャフトの役割

カムシャフトは、クランクシャフトの回転を正確なタイミングでバルブの開閉に変換し、すべての 4 ストローク乗用車エンジンのちょうど半分のエンジン速度で変換します。

クランクシャフトは、2:1 の比率に設定されたタイミングチェーン、ベルト、またはギアを介してカムシャフトを駆動します。シャフト上の各ローブがフォロア、バケット、またはロッカーアームを押してバルブをシートから持ち上げます。ローブの形状とシャフト上の角度位置は、あらゆる用途で重要な 3 つの数値、揚力、持続時間、ローブの中心線を定義します。これらのいずれかを変更すると、トルク曲線が異なる回転数範囲に移動します。

コアの定義カムシャフトは、偏心した硬化ローブを備えた回転シャフトで、回転運動をピストンの位置と同期して直線運動に変換することにより、吸気バルブと排気バルブの開きを調整および制御します。

2:1 カム対クランク速度比

2 DOHC4気筒のカムシャフト

16 バルブはこれら 2 つのシャフトによって制御されます

220-300 一般的に宣伝されている摂取期間（度単位）

エンジンのアーキテクチャがカムシャフトの用途をどのように定義するか

乗用車のカムシャフトの数、位置、機能はエンジンのアーキテクチャによって決まり、レイアウトごとにその部品に対するさまざまなアプリケーション要件が作成されます。

シングルオーバーヘッドカムシャフト (SOHC) エンジンは、シリンダーバンクごとに 1 つのカムシャフトを使用して、吸気バルブと排気バルブの両方を動作させます。デュアルオーバーヘッドカムシャフト (DOHC) エンジンは、機能ごとに別個のカムシャフトを使用するため、独立したバルブタイミングとより高い rpm での動作が可能になります。古いカムインブロック (OHV) 設計では、シリンダーブロック内に単一のカムシャフトが配置され、プッシュロッドとロッカーアームを介してバルブを駆動します。各ファミリーには、異なるローブプロファイル、ジャーナル、および潤滑要件があります。

乗用車エンジン構造によるカムシャフトの応用
エンジンのアーキテクチャ	バンクごとのカムシャフト	バルブの作動	一般的な乗用車の用途
SOHC	1	ダイレクトアクチュエーションまたはロッカーアーム	エントリーレベルおよび中型インラインエンジン
DOHC	2	バケットまたはローラーフォロア	最新のガソリン乗用車
カムインブロック（OHV）	1、ブロック内	プッシュロッドとロッカーアーム	従来の小排気量および V8 プラットフォーム

実際的なルール: エンジンファミリは別のエンジンファミリと交換できません。 DOHC インテークカムシャフトは SOHC ヘッドに取り付けることができないため、バッチ注文の前にすべての部品番号を元のエンジンコードと照合して検証する必要があります。

サプライヤーにとって、結果は明白です。モデルの対象範囲は 3 つのアーキテクチャすべてに拡張する必要があります。 KORBOR は、ヨーロッパ、アジア、北米の乗用車プラットフォーム用のカムシャフトをリストしています。欧州乗用車のカムシャフトをカバーその地域で最も一般的な小型および中型のエンジンファミリにまたがります。

材料と熱処理: 乗用車の義務に求められるもの

乗用車のカムシャフトは、フォロワーに対する高い周期的接触応力下で動作するため、他の設計要素よりも先に材料グレードと熱処理によって耐用年数が決まります。

3 つの材料ファミリーが乗用車の生産を支配しています。冷却鋳鉄は、鋳造中に硬くて耐摩耗性のローブ表面を直接形成するため、大量生産では最もコスト効率の高い選択肢となります。球状または延性のある鋳鉄は、靭性と耐衝撃性を高めます。合金鋼は通常浸炭されてから硬化され、高出力エンジンやターボチャージャー付きエンジンなど、接触応力が最も高い場所に指定されます。

一般的な乗用車用カムシャフト材質の表面硬度

浸炭合金鋼 600HB

高周波焼き入れ球状鉄 500HB

冷やし鋳鉄 450HB

焼入れパーライト球状鉄 300HB

熱処理により、最終的なローブの硬度が制御されます。浸炭処理により、合金鋼に炭素が豊富なケースが追加されます。高周波焼入れと火炎焼入れは鉄にも同様の効果をもたらし、窒化処理により窒素が添加され、薄くて非常に硬い表面層が生成されます。焼入れ後に焼戻しを行うことで内部応力を緩和します。これらのサイクルは、ほとんどのバッチ品質の問題が発生する場所であり、問題が防止される場所でもあります。

の下で IATF 16949 ゼロ欠陥品質システム , KORBOR は、すべてのバッチにわたって同じ熱処理プロセスウィンドウを維持しながら、年間 230 万本以上のカムシャフトを出荷しています。

パフォーマンスアプリケーション: プロファイルをエンジンに適合させる

乗用車のカムシャフトの性能選択は、ローブプロファイルとエンジンの排気量、圧縮比、および目的の rpm 帯域との間のトレードオフとなるため、何よりもまず動作範囲に合わせてプロファイルを選択する必要があります。

3 つのアプリケーションクラスは、OEM 同等の交換品、マイルドなストリートパフォーマンス、およびターボチャージャ搭載ビルドのほとんどの乗用車作業をカバーします。 OEM と同等のプロファイルは、工場出荷時のアイドル品質、排出ガス校正、およびローエンドトルクを保持します。マイルドなストリートプロファイルは、ドライバビリティを損なうほどパワーバンドを移動させることなく、持続時間とリフトを追加します。ターボチャージャー付きビルドは、チャージの戻りを減らすためにオーバーラップ制御と排気側のタイミングに重点を置いています。

全体的な宣伝数値だけでなく、0.050 インチのリフトで宣伝されている持続時間を確認してください。
吸気ローブと排気ローブの中心線はオーバーラップウィンドウを設定するため、個別に確認します。
フルリフト時とオーバーラップ位置でのバルブとピストンのクリアランスを確認します。
バルブスプリング圧力を新しいローブの加速度に合わせます。

強制誘導エンジンにより、アプリケーションがより具体的になります。 VW ターボエンジンでは、ブースト下で吸気プロファイルと排気プロファイルの挙動が異なるため、カムシャフトはターボチャージャーを考慮して選択する必要があります。 KORBOR がプロデュース VWターボエンジンのカムシャフト交換 制御されたプロファイルのアップグレードを可能にしながら、工場出荷時のタイミング基準を保持します。