3.7 气门和气门正时

Valve and Valve Timing

进气门为什么比排气门大？

气门由凸轮负责压开，气门弹簧负责关闭。当需要吸混合气进入气缸时，进气门便会打开；当需要排出燃烧后的废气时，排气门便会打开。

因为进气是被“吸”进去的，而排气是被“推”出去的，所以进气比排气更困难，而且进气越多，燃烧得越好，发动机的性能也越好。因此，一般都将进气门设计得比排气门大，以降低进气难度，提高进气量。有的干脆多设计一个进气门，这才有了3气门（2进1排）和5气门（3进2排）设计。

气门数为什么不能太多？

多气门发动机具有高转速、高效率的优点。由于气门较多，高转速时进排气效果较好，且火花塞放在中央可提高压缩比，因此发动机性能也较好。但是，多气门设计较复杂，气门驱动方式、燃烧室构造和火花塞位置都要精密安排，而且制造成本高，工艺要求先进，维修也较困难，其带来的效果并不是特别明显，或者说有点不太划算。因此，现在基本放弃每缸5气门设计，而采用更为流行的每缸4气门设计。

为什么说凸轮轴像是指挥棒？

凸轮轴是一根可以不断旋转的金属杆，具有控制进气门和排气门开启和关闭的功能，它就像是配气和正时机构的指挥棒。

在凸轮轴上，有数个圆盘形的凸轮。当凸轮轴旋转时，凸轮便会依序下压而使气门运动，使发动机产生四行程循环运动。同时，通过灵活控制凸轮轴的运行，还可调节气门的升程和正时，从而提高发动机的性能。

什么是顶置凸轮轴和双顶置凸轮轴？

如果凸轮轴位于气缸的顶部，就称为顶置凸轮轴（Over Head Camshaft，简称OHC）。

如果在顶部只有一根凸轮轴同时负责进气门和排气门的开关，则称为单顶置凸轮轴（Single Over Head Camshaft，简称SOHC）。

如果在顶部有两根凸轮轴分别负责进气门和排气门的开关，则称为双顶置凸轮轴（Double Over Head Camshaft，简称DOHC）

对于SOHC，一根凸轮轴为了控制分布在左右两边的进气门和排气门，必须使用摇臂间接地操纵气门的开启，它不能灵活地控制气门的开启，也对燃烧室的形状有影响。

DOHC有两根凸轮轴：一根专门控制进气门，另一根专门控制排气门。这种设计不仅增大了进气门面积，改善了燃烧室形状，而且提高了气门运动速度，非常适合高速汽车使用。

为什么发动机需要正时？

在进气、压缩、做功和排气四个行程中，曲轴要转两周，而进气门或排气门只动作一次。由此可知，凸轮轴的转速必须是曲轴转速的一半，才能上下合拍，也就是达到正时。因此，凸轮轴齿（带）轮齿数是曲轴齿（带）轮齿数的两倍，以使它的转速慢下一半来。