凸轮轴(Camshaft)是车辆引擎中的重要部件，它的作用是控制进气门与排气门的开启和闭合，而气门保持规律性运动则直接关系到引擎动力的输出和运转特性，同时也是引擎工作稳定与否的关键部件，因此凸轮轴在整个引擎的设计中占有十分重要的地位。从形状来看，凸轮轴主体为圆柱形棒状造型，上有若干凸起且方向不同的凸轮用于驱动气门，其整体长度和气缸组尺寸相近。凸轮轴上凸出的凸轮侧面看上去类似鸡蛋，其作用就是在被曲轴带动旋转时控制气缸的进气与排气，因此凸轮的设计参数将直接影响到引擎的功率、扭矩输出，及运转平顺性。
按照配气机构设计的不同，凸轮轴可分为底置、中置和顶置式三种，其中底置式凸轮轴位于曲轴箱内，中置式凸轮轴位于机体上部，而顶置式凸轮轴则位于气缸盖上方的气门室内。早期，采用底置式凸轮轴的引擎最为常见，其进气和排气门位于引擎顶部，而凸轮轴则位于曲轴箱的侧面，通过如挺杆、推杆、摇臂等配气机构对气门进行控制。底置凸轮轴这种设计，往往是大排量、低转速、大扭矩输出的引擎采用，在一些美式肌肉车常用的大排量引擎中比较为常见，其优点是结构简单、可靠性高、成本低、引擎重心底等。但如今主流车型的引擎多采用的是顶置式凸轮轴设计，这种引擎结构中的凸轮轴离气门很近，不需要借助其他装置就能直接驱动气门，因此可以让气门的开闭动作更加迅速，可以满足高转速工作的需求。由于凸轮轴的转动需要曲轴带动，因此在凸轮轴和曲轴之间需要一个传动装置，常见的包括齿轮、链条，及齿形皮带这几种。一般来看，底置凸轮轴和中置凸轮轴多采用齿轮传动，顶置凸轮轴则会采用链条和齿形皮带作为传动方式，而驱动凸轮轴的链条和皮带，也就是我们常听到的正时链条和正时皮带。但需要注意的是，一般正时链条可以终身免维护，但正时皮带则需要按照公里数进行定期更换。
按照配气结构包含的凸轮轴数量可以分为两种，单顶置凸轮轴（Single overhead camshaft, SOHC）和双顶置凸轮轴（Double overhead camshafts, DOHC）。两者同为顶置凸轮轴设计，主要区别在于进气门和排气门是通过一根凸轮轴同时控制，还是分别通过两根凸轮轴来驱动。单顶置凸轮轴也就是通过一根凸轮轴来控制进气和排气门，对于直列型引擎来说只需一根，但如果是V形引擎，则需要两根凸轮轴分别安放两侧。单顶置凸轮结构最简单，需要往复运动的部件很少，因此相对来说能满足更高引擎转速的需求。在这种设计之下，凸轮轴能直接或通过摇臂来操控进气和排气门的开闭动作，在采用多气门设计的引擎中优点明显。不过单顶置凸轮轴的缺点，则是由于仅有单根凸轮轴驱动，因此进气门和排气门需要错开一定距离，在操作气门开闭时的精确性会受到一定影响。双顶置凸轮轴和单顶置凸轮轴主要区别，在于使用两根平行布局的两根凸轮轴来分别操作进气门和排气门，对应直列型和V型引擎则将拥有两根到四根不等的凸轮轴数量。相对于单顶置凸轮轴来说，双顶置凸轮轴的结构可以分别控制进气和排气门，因此其精确性和可控性更强。对于目前带有VVT的引擎来说，ECU可以根据实际工况分别针对进气和排气门的开启时间进行控制，因此引擎的输出功率和燃油经济性可以做到更好。此外，现在主流的车辆引擎大多采用了多气门，比如进气两个气门、排气两个气门这样的设计，在这种情况下就必须使用双顶置凸轮轴的设计。
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