L'albero a camme è fondamentale per la funzione di base di un motore. Composto da due parti distinte, le camme e l'albero, l'albero a camme è l'elemento che consente l'apertura delle valvole. Quando l'albero ruota, le camme a forma di uovo (o "lobi") spingono le valvole aperte in sincronia con l'ingranaggio dell'albero motore.
Nei moderni motori a camme in testa (OHC), l'albero a camme si trova nella testata. I motori Single OHC (SOHC) hanno una camma per bancata, solitamente montata tra gli steli delle valvole. I bilancieri trasmettono il movimento SOHC alle valvole. I motori Dual OHC (DOHC) hanno due camme per bancata, di solito direttamente sopra gli steli delle valvole, una per le valvole di aspirazione e una per le valvole di scarico. La forza viene trasmessa direttamente alla valvola. Un motore SOHC i4 (quattro cilindri) ha un albero a camme, mentre un motore SOHC V6 o V8 ne ha due. Un motore i4 DOHC ha due alberi a camme, mentre un motore V6 o V8 DOHC ha quattro alberi a camme. I motori a camme in testa hanno da tre a cinque valvole per cilindro, ma di solito due valvole di aspirazione e due valvole di scarico.
I motori più vecchi e alcuni motori "pushod" più recenti hanno un singolo albero a camme nel blocco cilindri. Le lunghe aste di spinta in metallo trasmettono il movimento dell'albero a camme ai bilancieri, che trasmettono quel movimento alle valvole. I motori pushrod di solito hanno due o tre valvole per cilindro, solitamente una valvola di aspirazione e una valvola di scarico.
Il tipico albero a camme è fresato da un grezzo in acciaio fuso di forma grezza. Alcuni alberi a camme ad alte prestazioni e personalizzati possono essere fresati da un solido blocco di acciaio.
Quando l'albero a camme ruota, i lobi delle camme si muovono su e giù. Nei motori DOHC, ogni rotazione fa sì che un singolo lobo della camma spinga la valvola verso il basso, aprendola nel cilindro. Allo stesso modo, nei motori SOHC e pushrod, il lobo della camma spinge sui bilancieri (o pushrod poi bilancieri), aprendo la valvola. Man mano che il lobo della camma ruota ulteriormente, la molla della valvola spinge la valvola a risalire, chiudendola.
L'albero a camme è solitamente collegato all'albero motore tramite una catena di distribuzione o una cinghia di distribuzione. In alcuni motori pushrod possono essere utilizzati anche ingranaggi di distribuzione. L'ingranaggio dell'albero a camme ha il doppio dei denti dell'ingranaggio dell'albero a gomiti, il che gli consente di ruotare a metà della velocità dell'albero a gomiti. L'albero a camme ha quattro corse distinte:aspirazione, compressione, potenza e scarico.
Gli alberi a camme comuni sono realizzati per adattarsi alle caratteristiche operative tipiche e possono accentuare l'efficienza di crociera in autostrada o la potenza di fascia bassa. Allo stesso modo, "sollevamento" della valvola si riferisce all'altezza del lobo rispetto al centro dell'albero, che determina fino a che punto si apre la valvola. Sugli alberi a camme fissi, questo non è regolabile, ma ci sono circostanze in cui il motore potrebbe "respirare" meglio se solo le valvole potessero aprirsi un po' di più. Inoltre, un albero a camme fisso potrebbe aprire la valvola di aspirazione 10° prima del PMS (BTDC) e chiuderla 5° dopo il punto morto inferiore (ABDC) e aprire la valvola di scarico 15° prima del punto morto inferiore (BBDC) e chiuderla di 5° ATDC. Questa viene definita durata di apertura della valvola. Funziona bene in media ma non eccelle in nessuna situazione di guida.
Il tempismo è importante. Le valvole devono aprirsi e chiudersi a intervalli specifici in relazione alla posizione del cilindro. Ad esempio, poiché il cilindro n. 1 sta arrivando al punto morto superiore (PMS) sulla corsa di scarico, l'albero a camme sta aprendo le valvole di aspirazione e chiudendo le valvole di scarico. Allo stesso tempo, il cilindro n. 3 potrebbe raggiungere il PMS durante la corsa di compressione, quindi l'albero a camme lascerebbe quelle valvole chiuse.
Gli alberi a camme dotati di fasatura variabile delle valvole (VVT) utilizzano attuatori idraulici per avanzare o ritardato fasatura delle valvole in relazione all'angolo dell'albero motore. VVT consente efficienza ad alta velocità o potenza a bassa velocità.
Utilizzando alberi a camme specializzati con alzata variabile della valvola (VVL) e solenoidi controllati da computer o attuatori idraulici, l'ECM può selezionare tra due alzata della valvola opzioni, a seconda della richiesta del conducente.
Sui veicoli con iniezione diretta di carburante, alcuni motori diesel e la maggior parte dei motori a iniezione diretta di benzina, la pompa del carburante ad alta pressione (HPFP) è azionato da un lobo su uno degli alberi a camme.
Poiché l'albero a camme è un solido componente in acciaio, non è soggetto a usura o rottura. Nella maggior parte dei motori, altre parti si usurano prima dell'albero a camme. Tuttavia, potrebbero verificarsi alcuni problemi comuni all'albero a camme.
Tutti e tre questi problemi sono causati dalla mancanza di una corretta manutenzione del motore. Prevenire i problemi dell'albero a camme sostituendo regolarmente l'olio motore con un olio di qualità, attenendosi alle raccomandazioni del produttore relative all'intervallo di cambio dell'olio, al tipo e alla viscosità dell'olio ed evitando il surriscaldamento del motore.
