凸輪軸的結(jié)構(gòu)及其作用

　　【太平洋汽車】凸輪軸的作用是一端作為軸承支撐點，另一端與驅(qū)動輪相連接。在直列式發(fā)動機中，一個凸輪都對應(yīng)一個氣門，V型發(fā)動機或水平對置式發(fā)動機則是每兩個氣門共享一個凸輪。

　　凸輪軸是發(fā)動機配氣機構(gòu)的重要組成部分。為了保證發(fā)動機工作時能夠定時吸入新鮮空氣，并及時將燃燒后的廢氣排出，凸輪軸負責驅(qū)動氣門按時開啟和關(guān)閉，有些凸輪軸還具有驅(qū)動分電器轉(zhuǎn)動的功能。轎車發(fā)動機的轉(zhuǎn)速很高，為了保證進排氣效率，氣門采用頂置設(shè)計，凸輪軸通過液壓挺桿等機構(gòu)驅(qū)動氣門動作。

　　凸輪軸的結(jié)構(gòu)雖然在四沖程發(fā)動機里，凸輪軸的轉(zhuǎn)速是曲軸轉(zhuǎn)速的一半，但是它的轉(zhuǎn)速依然很高，而且需要承受很大的轉(zhuǎn)矩，因此對凸輪軸的強度和可靠支撐方面的要求很高。凸輪軸的主體是1根與氣缸組長度相同的圓柱體，上面加工有若干個凸輪，凸輪軸的材質(zhì)一般是特種鑄鐵，有時也采用鍛剛和合金制造。大多數(shù)凸輪軸的內(nèi)部被制造成中空結(jié)構(gòu)，這不僅可以降低凸輪軸的質(zhì)量，同時也提高了凸輪軸承受載荷的能力。凸輪軸上還加工有潤滑油道，潤滑油由此經(jīng)過，為凸輪軸、搖臂軸以及搖臂等部件提供潤滑。圖1所示是三菱4G63 DOHC發(fā)動機使用的凸輪軸。

　　凸輪軸的布置方式凸輪軸按照布置位置可以分為下置凸輪軸、中置凸輪軸以及頂置凸輪軸3種（圖

　　2），這3種凸輪軸的布置方式各有特點。下圖示（左~右 下置凸輪軸 中置凸輪軸 頂置凸輪軸）。

　　（1） 下置凸輪軸和中置凸輪軸。下置凸輪軸和中置凸輪軸的布置方式相似。采用這2種布置方式的發(fā)動機低轉(zhuǎn)速時的性能比較好，結(jié)構(gòu)也比較簡單，易于維修，所以在以前很長的時間里一直被廣泛采用。目前已經(jīng)很少有轎車發(fā)動機使用下置凸輪軸和中置凸輪軸，因為在這2種布置方式中，凸輪軸與氣門之間的距離比較遠，需要較長的挺桿（圖

　　3）配合搖臂等輔助部件來驅(qū)動氣門，這就造成了發(fā)動機工作時的平順性不佳，而且配氣機構(gòu)工作時還容易產(chǎn)生噪聲。

　　在發(fā)動機高轉(zhuǎn)速工作時，較長的挺桿隨著凸輪軸運動時的性能比較差，挺桿在較大載荷的作用下就容易出現(xiàn)彎曲變形，嚴重時會導(dǎo)致氣門無法開啟等嚴重故障。

　　（2） 頂置凸輪軸（OHC）。大多數(shù)轎車發(fā)動機采用頂置凸輪軸設(shè)計。這是因為將凸輪軸設(shè)置在發(fā)動機的上方可以縮短凸輪軸與氣門之間的距離，省去了較長的氣門挺桿，簡化了配氣機構(gòu)，發(fā)動機的結(jié)構(gòu)可以設(shè)計得更加緊湊。頂置凸輪軸通過搖臂或液壓挺桿驅(qū)動氣門，因此提高了傳動效率并降低了工作噪聲。頂置凸輪軸也有一些缺點，這是因為雖然頂置凸輪軸與氣門之間的距離縮短了，但是凸輪軸與曲軸之間的距離卻增加了，因此凸輪軸與曲軸之間的傳動金屬鏈條或正時齒形膠帶的長度會增加，導(dǎo)致傳動機構(gòu)的設(shè)計比下置凸輪軸的傳動機構(gòu)復(fù)雜。

　　按照配氣機構(gòu)包括的凸輪軸數(shù)量，頂置凸輪軸可以分為單頂置凸輪軸（SOHC）和雙頂置凸輪軸（DOHC）。

（圖/文/攝：太平洋汽車 問答叫獸）