Εκκεντροφόρος άξονας (camshaft)

Ο εκκεντροφόρος άξονας είναι ένα από τα καθοριστικά εξαρτήματα του τετράχρονου κινητήρα, ένας περιστρεφόμενος άξονας εφοδιασμένος με προσεκτικά διαμορφωμένα έκκεντρα που σπρώχνουν τις βαλβίδες να ανοίξουν ακριβώς τη σωστή στιγμή κάθε κύκλου καύσης. Η αποστολή του είναι να συντονίζει την αναπνοή του κινητήρα, εισάγοντας φρέσκο αέρα ή μείγμα αέρα-καυσίμου στους κυλίνδρους και απελευθερώνοντας στη συνέχεια τα καυσαέρια, όλα σε απόλυτο συγχρονισμό με τα έμβολα που ανεβοκατεβαίνουν. Χωρίς αυτή τη χρονισμένη ενορχήστρωση οι βαλβίδες και τα έμβολα δεν θα είχαν καμία σταθερή σχέση, και ο κινητήρας απλώς δεν θα μπορούσε να λειτουργήσει.

Μηχανικά, ο εκκεντροφόρος άξονας κινείται από τον στροφαλοφόρο και περιστρέφεται με ακριβώς τις μισές στροφές του κινητήρα, επειδή κάθε βαλβίδα χρειάζεται να ανοίγει μόνο μία φορά σε κάθε δύο περιστροφές του στροφαλοφόρου σε έναν τετράχρονο κύκλο. Καθώς ο άξονας περιστρέφεται, κάθε έκκεντρο σε σχήμα αυγού πιέζει έναν ωστήρα, ένα ωστικό κομβίο ή έναν κωπαστήρα, που με τη σειρά του σπρώχνει τη βαλβίδα προς τα κάτω ενάντια σε ένα δυνατό ελατήριο επαναφοράς· μόλις το έκκεντρο περάσει, το ελατήριο κλείνει απότομα τη βαλβίδα. Η ίδια η κίνηση προέρχεται από έναν ιμάντα χρονισμού, μια αλυσίδα ή ένα σύνολο γραναζιών που κρατά τον εκκεντροφόρο και τον στροφαλοφόρο κλειδωμένους σε συγχρονισμό, και οποιαδήποτε ολίσθηση αυτής της σύνδεσης αποσυντονίζει ολόκληρο τον κινητήρα.

Το ακριβές σχήμα κάθε έκκεντρου — το προφίλ του — επηρεάζει βαθιά τον τρόπο με τον οποίο αποδίδει ο κινητήρας. Ένα ήπιο έκκεντρο που ανοίγει τη βαλβίδα μέτρια και για λίγο ευνοεί ισχυρή ροπή στις χαμηλές στροφές και ομαλή, οικονομική λειτουργία, ενώ ένα επιθετικό προφίλ που ανοίγει τη βαλβίδα περισσότερο και την κρατά ανοιχτή για μεγαλύτερο διάστημα αφήνει τον κινητήρα να αναπνέει βαθιά στις υψηλές στροφές, θυσιάζοντας την ελαστικότητα στις χαμηλές για χάρη της ισχύος στην κορυφή. Αυτή είναι η ουσία του σχεδιασμού του εκκεντροφόρου, και οι τιθασευτές κινητήρων εδώ και καιρό αλλάζουν εκκεντροφόρους για να αναδιαμορφώσουν τον χαρακτήρα ενός κινητήρα ανάλογα με τη χρήση σε αγώνες ή στον δρόμο.

Οι κινητήρες διαμορφώνονται με έναν ή δύο εκκεντροφόρους ανά σειρά κυλίνδρων. Μια διάταξη με έναν επικεφαλής εκκεντροφόρο, με τη συντομογραφία SOHC, χρησιμοποιεί έναν άξονα για να λειτουργεί τόσο τις βαλβίδες εισαγωγής όσο και τις βαλβίδες εξαγωγής, ενώ ένας διπλός επικεφαλής εκκεντροφόρος, ή DOHC, αφιερώνει έναν άξονα σε καθεμία, επιτρέποντας περισσότερες βαλβίδες ανά κύλινδρο και ελεύθερη αναπνοή στις υψηλές στροφές. Πολλοί σύγχρονοι κινητήρες προσθέτουν μεταβλητό χρονισμό βαλβίδων, ο οποίος μπορεί να προπορεύσει ή να καθυστερήσει τη φάση του εκκεντροφόρου σε σχέση με τον στροφαλοφόρο, διευρύνοντας το χρήσιμο εύρος στροφών ώστε ένας κινητήρας να είναι τόσο πειθήνιος στις χαμηλές στροφές όσο και ζωηρός όταν πιεστεί.

Στην πράξη ο εκκεντροφόρος είναι ένα ανθεκτικό, μακρόβιο εξάρτημα, αλλά τα μέρη που τον κινούν και τον ακολουθούν αξίζουν προσοχή. Ένας φθαρμένος ιμάντας χρονισμού που σπάει μπορεί να αφήσει τις βαλβίδες να συγκρουστούν με τα έμβολα σε έναν κινητήρα διαπλοκής, προκαλώντας σοβαρές ζημιές, γι' αυτό και η προγραμματισμένη αντικατάσταση του ιμάντα είναι κρίσιμη. Οι ωστήρες, τα υδραυλικά κομβία και οι ενεργοποιητές μεταβλητού χρονισμού μπορούν επίσης να φθαρούν ή να βουλώσουν από υποβαθμισμένο λάδι, οπότε το καθαρό λάδι σωστού τύπου είναι η καλύτερη προστασία του εκκεντροφόρου ενάντια στην πρόωρη φθορά και στην απώλεια του ακριβούς χρονισμού των βαλβίδων.