一、凸轮轴的基础部件属性
1、凸轮轴是汽油、柴油发动机配气机构的核心运动部件,整体由优质合金铸铁锻造加工而成,轴体上按照特定相位分布着多个凸起的凸轮,每个凸轮对应控制一个进气门或者排气门的开闭动作,是发动机内部直接决定进排气效率的核心部件。
2、它的安装位置在发动机的气缸盖或者气缸体内部,由曲轴通过正时链条、正时皮带驱动,和曲轴保持精准的2:1转速传动比,曲轴每旋转两圈,凸轮轴精准旋转一圈,全程严格按照预设的相位节奏控制所有气门的开闭动作,是发动机配气系统的“指挥家”。
3、凸轮轴的加工精度要求极高,凸轮表面的形位公差必须控制在微米级,表面经过淬火硬化处理,硬度达到HRC55以上,才能长期承受气门挺柱的高频往复冲击,保证几十万公里的使用寿命,是发动机内部加工难度最高的核心部件之一。
二、凸轮轴在发动机中的核心作用
1、凸轮轴的核心作用是严格按照发动机的工作循环相位,精准控制每一个进气门和排气门的开启时刻、开启持续时间和最大开启升程,在正确的时间打开进气门,让新鲜的空气和燃油混合气充分进入气缸,在正确的时间打开排气门,把燃烧后的废气彻底排出气缸,完成整个配气过程。
2、它直接决定了发动机的配气正时,也就是行业内俗称的“点火正时”的核心组成部分,进排气门的开闭时刻完全由凸轮轴的凸轮相位决定,正时偏差哪怕只有几度,都会直接导致发动机动力大幅下降、油耗飙升,甚至出现气门和活塞相撞的严重机械事故。
3、凸轮轴的凸轮型线设计,直接决定了气门的运动规律,气门的开启速度、关闭速度、最大升程完全由凸轮的轮廓曲线决定,优秀的型线设计可以大幅提升进排气效率,让发动机的动力输出更强、油耗更低,是发动机性能调校的核心技术载体。
三、配气过程的完整运行逻辑
1、发动机的进气冲程,凸轮轴的进气凸轮凸起部分推动气门挺柱,把进气门精准打开,此时活塞从上止点向下运动,气缸内部形成负压,新鲜的油气混合气通过打开的进气门充分吸入气缸,进气门开启的持续时间和升程完全由凸轮型线决定。
2、发动机的排气冲程,凸轮轴的排气凸轮凸起部分推动排气门打开,此时活塞从下止点向上运动,把气缸内燃烧后的高压废气完全通过排气门推出气缸,彻底排空缸内的残余废气,为下一个工作循环做好准备。
3、在压缩冲程和做功冲程,进排气门都处于完全关闭的状态,此时凸轮的基圆部分和挺柱接触,气门在气门弹簧的作用下牢牢关闭,保证气缸的密封性,让压缩和做功过程可以正常进行,整个循环全程由凸轮轴精准控制,分毫不差。