讓引擎呼吸的重重機關

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2017.02.05　作者：OPTION 　

要進氣排氣得有氣門，那進排氣口的門怎麼開？其實很簡單，一個剖面蛋形的凸輪，一個氣門桿，桿內套彈簧，稱為氣門彈簧，以保持氣門處於關閉狀態，統稱「氣門系統」。凸輪能讓氣門桿開啟必然少不了運動形式的轉換，而它的迴轉中心點到外緣間的距離不相等，便是開門的重點，還是很難理解？簡單的說凸輪銜接氣門桿後端，當它迴轉至凸出部分壓迫氣門桿後端時，氣門就開啟。因此，凸輪直接壓迫氣門桿的方式稱「直動式」，也有透過槓桿原理壓迫氣門方式的稱「搖臂式」。凸輪受力面積大，剛性要足之外，曲面的設計也是工程師早期主要研究的項目，這關乎馬力的大小。

左起SOHC的凸輪要用搖臂同時控制進排氣門桿，是無法應付太多氣門的原因; 右邊的DOHC採用分工制，讓凸輪的負荷減少很多，直接推氣門桿使引擎轉速可以提高不少，也是引擎的現今主流。

汽缸蓋有OHV（Over Head Valve）和OHC（Over Head Camshaft）兩種氣門系統。OHV的氣門位於汽缸蓋上頭，凸輪軸設計在引擎本體側邊，藉由凸輪推動推桿，搖臂就開啟氣門。而OHC因凸輪軸位於上位而得名，經皮帶或鏈條帶動齒輪。其中一支凸輪軸的稱為單頂凸輪軸SOHC（Single Over Head Camshaft），兩支凸輪軸的稱為雙頂凸輪軸DOHC（Double Over Head Camshaft），也是我們常聽到的單凸/雙凸引擎。

早期的汽車引擎都使用OHV，但零件繁多，傳遞力量不直接，難以在高轉速時精準的控制氣門，動能損失比較大，不適合高轉速引擎。

單凸引擎利用搖臂驅動氣門桿，但搖臂在高轉速時易受慣性力影響而運作不帶動順，加上氣門開啟的角度小影響進排氣，火星塞必須設計成傾斜式。而雙凸引擎則用直動汽門桿，簡單的機構讓進排氣效率較高，火星塞呈垂直形式，有助於快速燃燒。至於哪個好呢？得看車廠想設計怎樣的車子。單凸引擎小適合安裝在引擎室不大的小車，但轉速通常不高，適合設計小排氣量引擎，也較省油。而雙凸分別控制進排氣，能應付多氣門排氣量大的引擎，廣大被可變氣門正時的機構（如本田的VTEC/i-VTEC）採用。