| 轿车用发动机凸轮轴 |
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凸轮轴是发动机配气机构的重要组成部分。为了保证发动机工作时能够定时吸入新鲜空气，并及时将燃烧后的废气排出，凸轮轴负责驱动气门按时开启和关闭，有些凸轮轴还具有驱动分电器转动的功能。轿车发动机的转速很高，为了保证进排气效率，气门采用顶置设计，凸轮轴通过液压挺杆等机构驱动气门动作。 凸轮轴的结构 虽然在四冲程发动机里，凸轮轴的转速是曲轴转速的一半，但是它的转速依然很高，而且需要承受很大的转矩，因此对凸轮轴的强度和可靠支撑方面的要求很高。凸轮轴的主体是１根与气缸组长度相同的圆柱体，上面加工有若干个凸轮，凸轮轴的材质一般是特种铸铁，有时也采用锻刚和合金制造。大多数凸轮轴的内部被制造成中空结构，这不仅可以降低凸轮轴的质量，同时也提高了凸轮轴承受载荷的能力。凸轮轴上还加工有润滑油道，润滑油由此经过，为凸轮轴、摇臂轴以及摇臂等部件提供润滑。图１所示是三菱４Ｇ６３ ＤＯＨＣ发动机使用的凸轮轴。
图 1 4G63发动机的凸轮轴 凸轮轴的布置方式 凸轮轴按照布置位置可以分为下置凸轮轴、中置凸轮轴以及顶置凸轮轴３种（图２），这３种凸轮轴的布置方式各有特点。
（左～右 下置凸轮轴 中置凸轮轴 顶置凸轮轴） 图 2 凸轮轴的布置方式
图 3 较长的挺杆
（２）顶置凸轮轴（ＯＨＣ）。大多数轿车发动机采用顶置凸轮轴设计。这是因为将凸轮轴设置在发动机的上方可以缩短凸轮轴与气门之间的距离，省去了较长的气门挺杆，简化了配气机构，发动机的结构可以设计得更加紧凑。顶置凸轮轴通过摇臂或液压挺杆驱动气门，因此提高了传动效率并降低了工作噪声。顶置凸轮轴也有一些缺点，这是因为虽然顶置凸轮轴与气门之间的距离缩短了，但是凸轮轴与曲轴之间的距离却增加了，因此凸轮轴与曲轴之间的传动金属链条或正时齿形胶带的长度会增加，导致传动机构的设计比下置凸轮轴的传动机构复杂。 按照配气机构包括的凸轮轴数量，顶置凸轮轴可以分为单顶置凸轮轴（ＳＯＨＣ）和双顶置凸轮轴（ＤＯＨＣ）。 ①单顶置凸轮轴（图４）。进气门和排气门通过１根顶置凸轮轴驱动。因为进气门和排气门在进气道中所处位置不同，所以气门开启时刻的精确性会受到影响。
图 4 单顶置凸轮轴 ②双顶置凸轮轴（图５）。双顶置凸轮轴是从单顶置凸轮轴的基础上发展而来的。进气门和排气门各通过１根顶置凸轮轴驱动。因为可以将进气门和排气门分开来控制，所以气门的开启时刻可以控制得更加精确。对于每个气缸超过２个气门或Ｖ型气缸排列的发动机来说，采用双凸轮轴可以使配气机构变得相对简单，而且可以更好地控制气门的开启和关闭。
图 5 链条转动的双顶置凸轮轴 凸轮轴顶置使得凸轮轴和气门之间的距离变小了，所以传动用的摇臂可以制造得短而轻，甚至可以不用摇臂而直接利用凸轮轴驱动气门。此外，进气凸轮轴和排气凸轮轴分开后，加大了气门布置的自由度，火花塞可以很容易地布置在２个凸轮轴之间，即可以布置在燃烧室的中心位置上，这些特点使得双顶置凸轮轴更适用于高转速发动机。 |
