凸輪軸應用

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凸輪軸應用------頂置凸輪軸

B94611019 沈君恆

汽車發動機是由曲柄連杆機構，配氣機構，冷卻系統，燃油系統，潤滑系統，電氣系統和機體等組成，大大小小零件有近千個，它們之中最具有代表性的就是凸輪軸了。在現代轎車的技術規格表上，經常可以看見 凸輪軸這個名詞出現在發動機性能欄裡。

　　凸輪軸是屬於發動機的配氣機構，配氣機構是保證發動機在工作中定時將新鮮的可燃混合氣充入氣缸，並及時將燃燒後的廢氣排出氣缸的機構。

　　它由進氣門，排氣門，氣門挺杆，挺柱，搖臂，凸輪軸等組成，其中凸輪軸因其橫截面形狀近似桃子，又稱桃子軸或偏心軸，是配氣機構中的驅動件，專門驅動氣門按時開啟和關閉。各種車型發動機的凸輪軸的架構大同小異，主要差別在於安裝的位置，凸輪的數目和形狀尺寸不盡相同，特別是凸輪軸的安裝位置，被列為區別發動機構造和性能的重要標誌。目前發動機的凸輪安裝位置分為下置，中置，頂置三種形式。

　　轎車發動機由於轉速較快，每分鐘轉速達5000轉以上，為保證進排氣效率，都採用進氣門和排氣門倒掛的形式，即頂置式氣門裝置，這種裝置都適合用凸輪軸的三種安裝形式。

　　如果採用下置式或者中置式的凸輪軸，由於氣門與凸輪軸的距離較遠需要氣門挺杆和挺柱等輔助零件，造成氣門傳動機件較多，架構複雜，發動機體積大，而且在高速運轉下還容易產生噪聲，而採用頂置式凸輪軸則可以改變這種現象。

　　現代車一般都採用了頂置式凸輪軸，將凸輪軸配置在發動機的上方，縮短了凸輪軸與氣門之間的距離，省略了氣門的挺杆和挺柱，簡化了凸輪軸到氣門之間的傳動機構，將發動機的架構變得更加緊湊。更重要的是，這種安裝模式可以減少整個系統往復運動的質量，提升了傳動效率。

　　任何事物都有其兩面性，頂置凸輪軸一方面縮短了與氣門的距離，另一方面卻拉大了凸輪軸與曲軸之間的距離。由於凸輪軸是由曲軸帶動的，因此兩者之間一拉開距離就必須要用鏈條及鏈輪做轉動，架構比下置式凸輪軸的齒輪嚙合傳動複雜得多。儘管如此，人們衡量利弊還是喜歡採用頂置式凸輪軸。

　　頂置式凸輪軸有多種驅動氣門的形式，有用搖臂過渡驅動式，也有直接驅動式，其中直接驅動式對凸輪軸和氣門彈簧的設計要求相對較低，往復運動的慣量最少，特別適用於高速運轉的轎車發動機上。另外，近年在高速轎車發動機上還廣泛採用齒形皮帶來代替傳動鏈，這種皮帶是用氯丁橡膠製作，混有玻璃纖維和尼龍織物以增加強度。採用齒形皮帶代替傳動鏈，可以減少噪聲，減輕架構質量的降低成本。

　　轎車發動機按照頂置凸輪軸的數目，分為單頂置凸輪軸和雙頂置凸輪軸，由於中高檔轎車發動機一般是多氣門及V型氣缸排列，需採用雙凸輪軸分別控制進排氣門，因此雙頂置凸輪軸被不少名牌發動機所採用。由於凸輪軸的安裝模式直接涉及到整台發動機的構造和性能，因此，頂置凸輪軸也和多氣門一樣，被視為衡量轎車發動機的一項重要的標誌，列入了轎車技術規格表中。

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