#头条创作挑战赛#
发动机凸轮轴
四冲程内燃机的一个工作周期内。需要完成吸气。压缩。做功和排气。其中压缩和做功需要保持气缸封闭。而吸气和排气则会用到进气门和排气门。如何精准控制气门的开闭。对于发动机的工作效率和燃油经济性有着很大的影响
所以汽车工程师就发明了凸轮轴。把很多凸轮放在一根轴上。根据工作次序和配气相位。旋转凸轮轴顶开气门。来实现气门的开闭控制。并保证气门有足够的升程
根据凸轮轴的布置方式。可以分为底置。中置和顶置3种。根据凸轮轴的数量。又可以分为单凸轮轴和双凸轮轴
底置凸轮轴的优点就是更加靠近曲轴端。可以采用齿轮驱动。但是凸轮和气门离得很远。控制链路较长。只能用于低转速的发动机
中置凸轮轴位于气缸的上部。减轻了配气机构的重量。也提升了结构强度
而顶置凸轮位于气缸盖上。最大的好处就是离气门更近。传动链路短。运动部件少。但是由于离曲轴端较远。需要采用链条传动。也就是我们常说的正时链条
目前绝大多数的家用车。都是采用顶置双凸轮轴的结构
单凸轮 VS 双凸轮
顶置双凸轮轴也被叫做DOHC。是指拥有2根凸轮轴。一根控制进气门。一根控制排气门
而顶置单凸轮轴简称SOHC。指进排气门由一根凸轮轴通过顶杆来控制
在早期。大部分汽车都是采用顶置单凸轮轴的结构。因为当时的发动机。每个气缸只有2个气门结构。1个进气门。1个排气门。通过把气门混合排列在一根凸轮轴上。就可以实现气门的控制
但是随着技术的发展。单个气缸的气门数量不断增加。很多发动机的开始采用3气门。4气门。甚至5气门的设计
这种多气门的结构。容易形成更加紧凑的燃烧环境。让油气混合物燃烧更加均匀。各个气门之间相互配合。让气门的开度可以减小。这样气门开闭的速度就会更快
原先的单凸轮轴想要满足这种设计思路。就会显得非常吃力。要么设计更加复杂的凸轮轴。要么改变发动机的配气机构。无论哪一种都非常困难
所以就有了双凸轮轴。把进气门和排气门分开来控制。利用最简单的加法。不仅满足了多气门的设计。还衍生出了很多气门技术
比如说可变气门正时。可变气门升程。阿特金森循环。米勒循环这些古老的循环技术得以重现。都是得益于凸轮轴精准的气门控制技术
小结
总的来说。单凸轮轴质量更小。低扭更强。但是高速功率低。振动大；双凸轮轴虽然质量更大。但是高速功率输出大。并且可以匹配更加先进的气门控制技术。这也是顶置双凸轮轴占据主流的原因
