凸輪軸工作原理

凸輪軸的關鍵之處在于凸輪。當凸輪軸旋轉時，凸輪隨著活塞的運動會及時地打開/關閉進氣門和排氣門。因此，凸輪的形狀與發動機在不同轉速下的工作狀況有著直接的聯系。

為了理解其中的原因，讓我們先想象一下一個正在以極為緩慢的轉速運轉的發動機——10或20轉/分——在這種情況下，活塞需要幾秒鐘來完成一個運行周期。而在現實中，正常運轉的發動機可不能這么慢，但我們想象一下也無妨。在這樣慢的速度下，我們希望的凸輪形狀是：活塞開始向下運動進入進氣沖程（稱為上止點即TDC）時，進氣門打開。 活塞到底時，進氣門就會關閉。燃燒行程結束以后，排氣門在活塞到底（稱為下止點即BDC）時打開，在活塞的排氣沖程結束時關閉。只要發動機一直在這種非常緩慢的速度下運行，這種良好的工作狀態就會一直持續下去。 但是，如果在轉速增加的情況下會如何呢？讓我們來仔細地研究一下。在轉速為10-20轉/分的情況下運行良好的凸輪軸的構造，在轉速增加的情況下就不再適合了。發動機轉速達到4000轉/分時，氣門每分鐘要開閉2000次，即每秒33次。這樣，活塞的運動速度非常快，因而空氣/燃料混合氣進入氣缸的速度也非常快。

當進氣門打開，活塞開始它的進氣沖程時，空氣/燃料混合氣在進氣流通管中開始加速，準備進入氣缸。活塞在進氣沖程到底時，空氣/燃料混合氣將以很高的速度運動。如果進氣門突然關閉，所有空氣/燃料混合氣會因受阻而無法進入氣缸。通過延長進氣門開放的時間，當活塞開始壓縮行程時，高速運行的空氣/燃料混合氣的沖力會繼續迫使混合氣體進入氣缸。因此，發動機運轉得越快，空氣/燃料混合氣就運動得越快，我們希望進氣門打開的時間也就越長。在高轉速的情況下，我們也希望氣門的開口更大些，這一參數被稱為氣門升程，它由凸輪輪廓線決定。