每台内燃机的核心都是凸轮轴——一个作用至关重要却常被低估的部件。必须认识到，这一工程杰作直接影响着发动机的性能和效率。
凸轮轴的主要功能是调节发动机进排气门的开启与关闭。它通过旋转与正时的同步配合来实现。凸轮轴旋转时，每个桃尖——精心设计的凸起——与气门挺杆或推杆相互作用，精确控制气门开启的时机和持续时间。这种协调运作确保燃油在最佳时机进入燃烧室、废气在最佳时机排出，直接影响发动机的动力输出和燃油经济性。
凸轮轴在内燃机中的作用怎么强调都不为过。通过决定气门开启的时机，它在发动机的「呼吸」过程中扮演关键角色。这一过程的效率，决定了车辆是能在公路上轻快滑行，还是能爆发出强劲动力。
每个凸轮桃尖设计背后的创新，以及凸轮轴旋转的精准度，都凸显了现代汽车工程的复杂性。这些部件不知疲倦地默默工作，却是发动机利用燃料能量的根本所在。
既然您已经了解了凸轮轴的功能，接下来需要知道它们是如何工作的。让我们从基础讲起。
凸轮轴基础
任何凸轮轴的关键部件都是桃尖。凸轮轴旋转时，桃尖随活塞的运动节奏开启和关闭进排气门。事实证明，凸轮桃尖的形状与发动机在不同转速区间的表现之间存在直接关系。
要理解其中的原因，想象我们让发动机以极低转速运行——仅每分钟 10 或 20 转（RPM）——活塞需要一个循环需要几秒钟。现实中不可能让普通发动机以如此低速运转，但假设可以。在这种低速下，我们希望凸轮桃尖的形状满足：
- 当活塞在进气行程中刚开始向下运动（称为上止点，即 TDC）时，进气门开启；活塞到达下止点时，进气门关闭。
- 排气门在燃烧行程结束时、活塞到达下止点（BDC）的瞬间开启，并在活塞完成排气行程时关闭。
只要发动机一直以这种极低转速运行，这套配置就会工作得很好。但如果提高转速会怎样呢？我们来看看。
转速提高后，为 10-20 RPM 设计的凸轮轴配置就不再适用。如果发动机以 4,000 RPM 运转，气门每分钟要开启和关闭 2,000 次，即每秒钟 33 次。在这种转速下，活塞运动极快，涌入气缸的油气混合气也随之高速流动。
当进气门开启、活塞开始进气行程时，进气歧管中的油气混合气开始加速涌入气缸。到活塞到达进气行程底部时，混合气已高速流动。如果此时猛然关闭进气门，所有混合气都会停住而无法进入气缸。让进气门多开一会儿，高速混合气的动量就能在活塞开始压缩行程时继续把混合气压入气缸。因此发动机转速越高，混合气流速越快，我们就希望进气门开启时间越长；同时希望气门在高转速下开得更大——这个参数称为气门升程，由凸轮桃尖轮廓决定。
上面的动画展示了普通凸轮与性能凸轮在气门正时上的差异。注意性能凸轮上排气（红圈）和进气（蓝圈）循环的重叠要大得多。因此，使用这种凸轮的汽车在怠速时往往会运转得很不平稳。
任何凸轮轴都只在某一个发动机转速下达到最佳状态。在其他任何转速下，发动机都无法发挥全部潜力。因此，固定凸轮轴始终是一种折中方案。这正是汽车制造商开发出随转速变化而改变凸轮轮廓方案的原因。
发动机上的凸轮轴有几种不同的布置方式。我们来谈谈其中最常见的几种。您可能听过这些术语：
- 单顶置凸轮轴（SOHC）
- 双顶置凸轮轴（DOHC）
- 推杆
下一节我们将逐一介绍这些配置。
