一、凸轮轴在哪个位置?
凸轮轴在发动机中的安装位置主要有三种形式:下置、中置和顶置。
下置式与中置式:在较早的发动机设计中,凸轮轴位于曲轴箱侧面的下置式,或位于机体上部的中置式较为常见。这种布局中,凸轮轴距离气门较远,需要通过挺杆、推杆和摇臂等长距离传动部件来控制气门,结构复杂且往复运动质量大,不利于高转速运转。
顶置式(主流):现代轿车发动机普遍采用顶置式凸轮轴(OHC),即凸轮轴被安置在气缸盖顶部,直接位于气门上方。这种设计极大缩短了凸轮轴与气门之间的距离,省去了复杂的推杆机构,使发动机结构更紧凑,传动效率更高,也更适合高转速运行。顶置式凸轮轴又分为单顶置凸轮轴(SOHC)和双顶置凸轮轴(DOHC)。
二、凸轮轴是干什么的有什么用?
凸轮轴被誉为发动机的“指挥棒”,其核心作用是精准控制气门的开启与关闭,这是发动机实现完整工作循环(进气、压缩、做功、排气)的基础。
驱动气门:凸轮轴的主体是一根圆柱形棒体,其上铸有多个形状如鸡蛋的“凸轮”。当凸轮轴旋转时,凸轮的凸起部分会按照精确的时间节点挤压气门挺柱或摇臂,从而推动气门打开;凸轮转过凸起部分后,气门便在气门弹簧的作用下自动关闭。
协调正时:凸轮轴由发动机曲轴通过正时皮带或链条驱动,且两者转速比固定为2:1。这意味着曲轴每转两圈(完成一个完整工作循环),凸轮轴只转一圈,恰好完成一次进气门和排气门的开启与关闭,确保气门动作与活塞运动完美同步。
影响性能:凸轮的形状(即凸轮型线)直接决定了气门开启的时机、持续时间及升程大小。这些参数深刻影响着发动机在不同转速下的功率、扭矩输出以及运转的平顺性。例如,双顶置凸轮轴(DOHC)由于进排气门由两根凸轮轴分别控制,能实现更复杂的配气相位,有利于提升高转速下的动力表现。
三、不同类型凸轮轴的特点
单顶置凸轮轴(SOHC):一根凸轮轴同时控制进、排气门,结构简单,成本较低,在低转速时扭矩表现和燃油经济性较好,适合城市工况。
双顶置凸轮轴(DOHC):两根凸轮轴分别控制进、排气门,可布置更多气门(如每缸4气门或5气门),进排气效率高,高转速时功率强劲,是目前主流的技术方案。
四、常见故障与维护
凸轮轴工作环境严苛,需承受高速旋转和周期性冲击,其润滑主要依赖发动机的机油系统。常见的故障包括:
异常磨损:多由润滑不良、机油压力不足或油道堵塞引起,会导致异响、功率下降。
传感器故障:凸轮轴位置传感器故障会导致启动困难、加速无力、油耗增加。