改装速读 · 凸轮轴 | 提升动力，不可忽略的改装部位

Author / 蟹爪朝天

《改装速读》系列旨在帮助新手玩家初步接触改装。

在这个系列中，我们会简单的介绍一些常见的部件及改装方案。考虑到文章定位及篇幅限制，如果你对这些部件或改装知识有兴趣，欢迎阅读《酷乐改装百科》系列。

其中有更多更深入更系统的讲解。

《改装速读》Vol.4

凸轮轴改装

对于自吸引擎来说，除了进排气外，更换更利于进排气的凸轮轴是个提升动力的好选择。

更好的换气带来更高的VE，也就是更好的马力和高转速表现。

想要扩展最高转速的话，也最好是将凸轮轴和进排气一起更换。换凸轮轴的缺点主要是：怠速需要提高、低转速的动力性会有损失。

凸轮轴的作用是控制进、排气门的开关曲线的形状。

安装在凸轮轴上的正时盘的作用是控制控制进、排气门打开的时刻。有了打开时刻和打开后的曲线，进、排气门的高度就能和曲轴角度完全对应了。即：活塞高度和进、排气门的高度是对应的（这里的曲轴角度应以720°为一周期）。

如图，凸轮在转动的时候，凸起会顶住气门顶杯及气门杆。

凸起越远离轴心，气门开度就越大。所以凸起的形状就是气门开闭曲线的形状，凸起的最大高度就是气门的最大开度。

改装凸轮轴的最大高度通常比原厂凸轮轴更高。

从开始打开的时刻到打开到最大的时刻之间，打开高度和时间的关系曲线是由凸起的形状决定的。

窄瘦的凸起总体打开量（曲线下的面积）较小，宽胖的凸起总体打开量（曲线下的面积）较大。为了追求高转速的动力，有些偏重赛用的凸轮轴并不适合平时的街道驾驶。

为了让废气在高转速非常短的气门开启时段内尽可能交换干净，除了增加开口大小（气门高度、增大气门尺寸、改变气门边缘形状等）外，还可以让气门开启的时段变长。

于是，很多改装凸轮套件是带有比原厂更大的气门重叠角的。即：进、排气门同时处于打开状态的时段更长。这样的目的是提高高转速时的换气效率，或者说是VE。

在更换凸轮轴的同时，可以将气门弹簧和弹簧底座也一起更换。

原厂弹簧可能承受不住高凸轮带来的更大的压缩量，也可能无法在高转速工况下保持稳定的弹性。弹簧寿命也可能在更大的压缩量和更转速的作用下变的非常短。

气门系统的损坏非常可能带来气门杆弯曲或折断，掉入缸内的问题，进而导致气门和活塞的撞击。活塞卡死，炸缸等问题也就随之而来了。所以建议将弹簧、缸盖螺栓等必要的部件同时进行更换。如果气门油封已有较长的使用时间了，也一起更换掉比较稳妥。

进气和排气凸轮的开启时长一般来说是相等或接近的，但对于使用了较小涡轮较高增压值的引擎来说，过长的排气时长不一定是好事。

这是因为较大的涡轮背压可能导致废气的返回。

所以涡轮引擎的凸轮轴一般是进气轴比排气轴的开打度数更大些。较大的重叠角对于涡轮来说，也不一定是好事。

凸轮轴涉及到了引擎最核心的换气问题，更换时候需要对转速、进排气、空燃比等数据进行非常仔细的测算，ECU也需要非常仔细的调整。

建议找位对于你这款引擎有专门经验的的技师进行改装。

在确定使用某个型号的凸轮轴前，应该检查其开度曲线是否符合自己的驾驶习惯，并和技师交流相应的ECU策略，以确定是否能接近自己的改装预期。

如：怠速、大致油耗、最高转速、动力特性等。

设计凸轮轴的用意

凸轮轴是活塞发动机里的一个部件。

它的作用是控制气门的开启和闭合动作。虽然在四冲程发动机里凸轮轴的转速是曲轴的一半，不过通常它的转速依然很高，而且需要承受很大的扭矩。

因此设计中对凸轮轴在强度和支撑方面的要求很高，其材质一般是特种铸铁，偶尔也有采用锻件的。由于气门运动规律关系到一台发动机的动力和运转特性，因此凸轮轴设计在发动机的设计过程中占据着十分重要的地位。

改装高角度凸轮轴

什么是高角度凸轮轴

只有超过280度的凸轮轴，才算是真正意义上的高角度凸轮轴。那么高角度凸轮轴的作用是什么呢？高角度凸轮轴上的凸起部位的设计与原厂不同，它的工作角度和扬程都有所增加。

工作角度的增加使它在自转280度后才能使气门完成一次开合过程，效果是气门的开启时间相比原厂来说有所增加。扬程增加的效果是气门上下的行程或者说是开度得到提高。

简单的来讲，气门的开启时间和行程的增加，就意味着发动机进气量的增加和排气效率的提高，而进气量的提高也就意味着发动机的马力将有所提高。

从它的原理不难看出，这一设计是专门针对发动机的高转速。

当发动机在高转速工作时，它的威力才可以得到完全的发挥，那种猛烈的提速感，只有用过的人才能够真真切切的体会到。

说到提升引擎高转区间的进气量，必须是高角度凸轮轴。或许有的人会不明白，气门升程加大了，不是应该全段的进气排气效率都会提高的吗？

这就涉及到一个叫充气效率的概念了。

简单来说，就好像你用吸管喝饮料，“牛饮”的时候肯定是巴不得插一根珍珠奶茶专用的粗吸管到饮料杯里去狂吸一口，这就好比引擎高转速全负载时的状况。

但如果你由于某种原因而要慢慢喝慢慢吸呢，管径较小的吸管反而吸取的效率更高，这就好比我们平时开车较常用的低转速低负载的情况。

气门开度越大开启时间越长，只有在活塞运动速度足够快的时候才会有较高的吸气效率（因吸气效率是由进气道与气缸内的气压差决定的，如果充气太快，气压差会缩小得比较快，空气流速就会减慢）。

另一方面，气门开度大时间长，这时候进排气气门重叠开启时，废气倒灌进气道的情况就会加剧，令压缩时气缸内的废气残余量过高，低转速时引擎运转会不稳定。

这也是为什么大多数的高转赛车引擎，其怠速都要比民用引擎为高的一个原因（其他的主要原因是其曲柄连杆系统以及飞轮都极轻，转动惯性较小，只能在高速旋转时才可以维持稳定的速度）。

凸轮轴是在曲轴输出轴带动下推动气门进行进排气操作的重要部件，四行程引擎的曲轴每转动720度，便完成进气、压缩、燃烧、排气四行程的循环，而凸轮轴在曲轴的带动下准确完成开启关闭气门的动作，这一过程即为气门正时。

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