认识凸轮轴

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认识凸轮轴

编辑日期：2025-12-26

认识凸轮轴

凸轮轴

从科学角度来讲，核心就是曲线下的面积。就像那门你不想上（或干脆躲掉）的微积分课一样，发动机里的凸轮轴，基本遵循着同样的数学规律。为了让更多空气进入发动机，凸轮轴被设计成特定的型面（曲线），为气门提供精确的升程。

所以本期内容，我们就来深入聊聊硬核的发动机理论，钻研凸轮轴的基础知识。我们越清楚这些参数如何影响发动机，就越能选出最合适的凸轮轴。坐稳了，凸轮轴"黑话"马上开始。

升程

凸轮轴最基本的作用之一，就是把旋转运动转化为直线运动，也就是升程。
以常见的雪佛兰 V8 为例，它有 16 个凸轮凸角（进气、排气各 8 个），每个都被加工成偏心形状，让挺柱能在基圆上方上下运动。
凸轮把挺柱顶起的高度，叫作凸轮升程。
而凸轮轴产品册里通常标注的，是气门总升程，计算公式为：气门升程 = 凸轮升程 × 摇臂比
大多数小排量发动机的标准摇臂比为 1.5:1。
举例：
凸轮升程 9.398 毫米 × 1.5 = 气门升程 14.097 毫米

如果换上更高摇臂比的摇臂，就能在不换凸轮的情况下增加气门升程和一定的持续角。
同样是 9.398 毫米凸轮升程，搭配 1.7:1 摇臂比：9.398 毫米 × 1.7 = 15.9766 毫米总升程
这两组升程数值已经接近平底挺柱高性能小排量雪佛兰的上限，但这套数学计算逻辑适用于所有发动机。

持续角（配气相位）

凸轮轴持续角

凸轮轴持续角（Duration）是指：凸轮凸角将挺柱顶离基圆的过程中，曲轴转过的角度，单位为曲轴角度（°）。

用曲轴角度计量，是为了方便对凸轮轴进行定角校验，确保它在发动机内位置准确。

由于很难精确判定凸角刚开始顶起挺柱的临界点，因此凸轮行业统一采用0.050 英寸升程作为标准测量点。

举例：

Howards Cams 小排量液压平底挺柱大扭矩凸轮轴（型号 112021，雪佛兰用）：

·	在 0.050 英寸凸角升程下测量：进气 222° / 排气 232°
·	厂家标称持续角：288° / 302°

一般来说：

·	更大的持续角对高转速发动机有利，能让气流有更多时间进出气缸；
·	但对低转速发动机不利，气门开启时间过长会导致气缸泵气压力损失。

气门开启与关闭时刻

·	进气开启（IO）：通常在上止点前（BTDC）
·	进气关闭（IC）：通常在下止点后（ABDC）
·	排气开启（EO）：通常在下止点前（BBDC）
·	排气关闭（EC）：通常在上止点后（ATDC）

这些角度可以通过凸轮轴定角实测，或直接查阅随凸轮附带的凸轮参数卡。

持续角计算方法

已知气门开、关角度时，可用下式计算持续角：

持续角 = 开启角度 + 180° + 关闭角度

示例：

进气在 0.050 英寸升程时：

·	开启：2° BTDC
·	关闭：40° ABDC

持续角 = 2 + 180 + 40 = 222°

排气侧计算方法相同。

挺柱

凸轮轴挺柱（也叫随动件 / 从动件）主要分为四类：

·	液压平底挺柱
·	机械平底挺柱
·	液压滚轮挺柱
·	机械滚轮挺柱

液压平底挺柱

这是最常用的类型，优点是运转安静，适配从原厂到高性能的绝大多数凸轮型面，最高转速可达约 6500 转。

合格的液压挺柱调好后基本不用再调，因为内部带油压控制的柱塞，靠机油压力自动保持预紧度。

机械（实心）挺柱

多用于极高转速场景，通常可达 8000 转及以上。虽然也带油孔润滑，但属于纯机械结构。

为补偿发动机热胀冷缩，摇臂处需预留气门间隙，并且需要定期调整气门。

滚轮挺柱

挺柱底部带有小滚轮，能适配更激进的凸轮型面，在相同持续角下实现更大升程，同时降低摩擦。

滚轮挺柱同样分液压和机械两种，有多款高性能型面可选，但安装成本通常高于平底挺柱。

单顶置与双顶置凸轮轴

	如果你看过新凸轮轴附带的凸轮参数卡，
	就会发现有些凸轮进气、排气参数完全相同（单顶置），
	有些则不一样（双顶置）。
	双顶置凸轮轴通常会给排气侧更大的持续角，
	用来改善原本排气道效率一般的气缸盖排气性能。

进气中心线

凸轮的中心线参数用于确定凸角在凸轮轴上以及装入发动机后的实际位置。
多数凸轮厂家都会标注一个进气中心线数值，指的是1 缸活塞上止点对应的进气凸角中心线角度（以曲轴角度计）。
这个数值可以在凸轮装入发动机后，通过定角校准进行调整。
移动凸轮轴位置会同时改变四个气门的开启 / 关闭时刻，其中最重要的通常是进气门关闭时刻。
·提前凸轮轴：进气门关闭更早
→ 提升低速扭矩，但会牺牲高速动力

夹角

	凸角分离角（LSA）指进气与排气凸角中心线之间的夹角，
	单位是凸轮轴角度，而非曲轴角度。
	这是一个关键参数，因为它直接决定了进排气重叠角的大小。
	与进气中心线不同，凸角分离角只能在凸轮轴加工磨削时确定，后期无法更改。

总结

选择最合适的凸轮轴取决于大量条件：

日常代步用车，适合持续角更短、升程适中的凸轮轴。

NewCams 等厂商可以提供详细选配帮助，根据你的日常驾驶或赛事用途匹配最佳凸轮。

如果你想要性能更激进的凸轮，切记要让发动机其他部分和整车配置与之匹配，

包括：变速箱类型、车重、变矩器失速转速、压缩比、气缸盖等，这些只是最基础的部分。

本节仅介绍了凸轮轴的基础知识。

想了解更多，可访问凸轮厂商官网（如 www.camshaft.cc），上面有大量不断更新的专业资料和技术内容。

凸轮轴基础入门看似复杂，但仔细看完这些内容后，你会发现自己已经掌握了很多实用知识，足以帮你为发动机选出最合适的凸轮轴。