凸轮轴工作原理

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1、凸轮轴工作原理如果您读过汽车发动机工作原理一文，就会知道气门。空气/燃料混合气进入发动机和废气排出发动机都要通过气门。当凸轮轴旋转时，凸轮轴用凸角（凸轮）推动气门使其打开，气门弹簧则负责把气门推回到关闭位置。这是一个项非常重要的工作，能对发动机在不同转速下的性能产生巨大的影响.在本文中，您可以了解到凸轮轴是如何影响发动机性能的。我们提供了一些精致的动画，向您演示不同构造的发动机（例如单顶置凸轮轴和双顶置凸轮轴（DOHC））的实际工作情况。之后我们来了解一些汽车所采用的调整凸轮轴的巧妙方式，这些方式使凸轮轴能更有效地处理不同的发动机转速。凸轮轴的关键之处在于凸轮。当凸轮轴旋转时，凸轮随着

2、活塞的运动会及时地打开/关闭进气门和排气门。因此，凸轮的形状与发动机在不同转速下的工作状况有着直接的联系。为了理解其中的原因，让我们先想象一下一个正在以极为缓慢的转速运转的发动机——10或20转/分——在这种情况下，活塞需要几秒钟来完成一个运行周期。而在现实中，正常运转的发动机可不能这么慢，但我们想象一下也无妨。在这样慢的速度下，我们希望的凸轮形状是：·活塞开始向下运动进入进气冲程（称为上止点即TDC）时，进气门打开。活塞到底时，进气门就会关闭。·燃烧行程结束以后，排气门在活塞到底（称为下止点即BDC）时打开，在活塞的排气冲程结束时关闭。只要发动机一直在这种非常缓慢的速度下运行，这种良

3、好的工作状态就会一直持续下去。但是，如果在转速增加的情况下会如何呢？让我们来仔细地研究一下。在转速为10-20转/分的情况下运行良好的凸轮轴的构造，在转速增加的情况下就不再适合了。发动机转速达到4000转/分时，气门每分钟要开闭2000次，即每秒33次。这样，活塞的运动速度非常快，因而空气/燃料混合气进入气缸的速度也非常快。当进气门打开，活塞开始它的进气冲程时，空气/燃料混合气在进气流通管中开始加速，准备进入气缸。活塞在进气冲程到底时，空气/燃料混合气将以很高的速度运动。如果进气门突然关闭，所有空气/燃料混合气会因受阻而无法进入气缸。通过延长进气门开放的时间，当活塞开始压缩行程时，高速

4、运行的空气/燃料混合气的冲力会继续迫使混合气体进入气缸。因此，发动机运转得越快，空气/燃料混合气就运动得越快，我们希望进气门打开的时间也就越长。在高转速的情况下，我们也希望气门的开口更大些，这一参数被称为气门升程，它由凸轮轮廓线决定。下面的动画将演示常规运转的凸轮和推动气门的凸轮在气门正时方面的不同之处。注意看，推动气门的凸轮的排气（红圈）和进气（蓝圈）的周期有更多的重叠之处。正因如此，装有这种凸轮的汽车在空转情况下震颤感更强。两种不同的凸轮轮廓线：按一下播放键下的按钮即可以在两个凸轮间进行切换。圆圈表明气门打开的持续时间，蓝色代表进气，红色代表排气。气门重叠（进气门和排气阀同时打开）

5、的情况在每个动画的开头都突出显示出来。任何既定的凸轮轴只会在发动机以某个特定转速运转时达到完美的运行状态。当以其他转速运转时，发动机的性能就会降低。因此，固定的凸轮轴始终不是最佳之选。这就是为什么众多汽车制造商相继制定开发计划，研制可变的凸轮轮廓线来适应发动机转速的变化。在发动机中有几种不同的凸轮轴配置方式可供采用。接下来，我们了解一些最常见的方式。您可能曾经听说过下列术语：·单顶置凸轮轴（SOHC）·双顶置凸轮轴（DOHC）·推杆让我们先来看看单顶置凸轮轴。单顶置凸轮轴这种设计的特点在于发动机的每个气缸头上只有一个凸轮。因此，直列式4缸或直列式6缸发动机只有一个凸轮；而V-6或V-8

6、发动机有两个凸轮（每个气缸头各一个)。按下凸轮驱动摇臂并开启气门，弹簧的作用是使气门回到关闭位置。这些弹簧必须十分强劲，因为在发动机高速运转时，气门按下的速度很快，并且气门正是通过弹簧与摇臂相连的。如果弹簧不够强劲，气门可能会脱离摇臂并被猛地吸回。这种糟糕的情况将对凸轮和摇臂造成更多的磨损。单顶置凸轮轴单顶置和双顶置凸轮发动机上，凸轮由凸轮轴通过皮带或链条驱动，分别称为正时皮带或正时链条。这些皮带和链条需要定期更换或调整。如果正时皮带断裂，凸轮会停止旋转，活塞也会撞到开着的气门上。活塞撞击气门造成的损害上图为活塞撞击开着的气门时的情形。双顶置凸轮轴双顶置凸轮发动机每个气缸头有两个凸轮，

7、所以直列发动机有两个凸轮，而V型发动机有四个。通常来讲，在每个气缸有四个或更多气门的发动机上使用双顶置凸轮轴，因为一个凸轮轴上无法安装足够的凸轮来驱动所有的气门。之所以采用双顶置凸轮轴是为了满足更多进气门和排气门的需要。更多的气门意味着进气和排气更顺畅，因为有更多的开孔供气体流动。发动机的功率也随之增加。之所以采用双顶置凸轮轴是为了满足更多进气门和排气门的需要。更多的气门意味着进气和排气更顺畅，因为有更多的开孔供气体流动，发动机的功率也随之增加