可变配气定时机构为什么可以改善发动机的性能
可变配气定时机构为什么可以改善发动机的性能
09-12-02 &匿名提问
了解发动机之配气相位与气门间隙详解气门, 详解, 气相, 间隙, 发动机一、配气相位（配气定时）（1）定义：　　配气相位是用曲轴转角表示的进、排气门的开启时刻和开启延续时间，通常用环形图表示-配气相位图。（2）理论上的配气相位分析　　理论上讲进、压、功、排各占180°，也就是说进、排气门都是在上、下止点开闭，延续时间都是曲轴转角180°。但实际表明，简单配气相位对实际工作是很不适应的，它不能满足发动机对进、排气门的要求。　　　　原因：　　①气门的开、闭有个过程　　开启总是由小→大　　关闭总是由大→小　　②气体惯性的影响　　随着活塞的运动　　同样造成进气不足、排气不净　　③发动机速度的要求　　实际发动机曲轴转速很高，活塞每一行程历时都很短，当转速为5600r/min时一个行程只有60/（5600×2）=0.0054s，就是转速为 1500r/min，一个行程也只有0.02s，这样短的进气或排气过程，使发动机进气不足，排气不净。　　可见，理论上的配气相位不能满足发动机进饱排净的要求，那么，实际的配气相位又是怎样满足这个要求的呢？下面我们就进行分析。　　（3）实际的配气相位分析　　为了使进气充足，排气干净，除了从结构上进行改进外（如增大进、排气管道），还可以从配气相位上想点办法，气门能否早开晚闭，延长进、排气时间呢？　　①气门早开晚闭的可能从示功图中可以看出，活塞到达进气下止点时，由于进气吸力的存在，气缸内气体压力仍然低于大气压，在大气压的作用下仍能进气；另外，此时进气流还有较大的惯性。由此可见，进气门晚关可以增加进气量。　　进气门早开，可使进气一开始就有一个较大的通道面积，可增加进气量。　　在作功行程快要结束时，排气门打开，可以利用作功的余压使废气高速冲出气缸，排气量约占50%。排气门早开，势必造成功率损失，但因气压低，损失并不大，而早开可以减少排气所消耗的功，又有利于废气的排出，所以总功率仍是提高的。　　从示功图上还可以看出，活塞到达上止点时，气缸内废气压力仍然高于外界大气压，加之排气气流的惯性，排气门晚关可使废气排得更净一些。 　　由此可见，气门具有早开晚关的可能，那么气门早开晚关对发动机实际工作又有什么好处呢？　　进气门早开：增大了进气行程开始时气门的开启高度，减小进气阻力，增加进气量。　　进气门晚关：延长了进气时间，在大气压和气体惯性力的作用下，增加进气量。　　排气门早开：借助气缸内的高压自行排气，大大减小了排气阻力，使排气干净。　　排气门晚关：延长了排气时间，在废气压力和废气惯性力的作用下，使排气干净。　　②气门重叠　　由于进气门早开，排气门晚关，势必造成在同一时间内两个气门同时开启。把两个气门同时开启时间相当的曲轴转角叫作气门重叠角。在这段时间内，可燃混合气和废气是否会乱串呢？不会的，这是因为：a.进、排气流各自有自己的流动方向和流动惯性，而重叠时间又很短，不至于混乱，即吸入的可燃混合气不会随同废气排出，废气也不会经进气门倒流入进气管，而只能从排气门排出；b.进气门附近有降压作用，有利于进气。　　③进、排气门的实际开闭时刻和延续时间　　实际进气时刻和延续时间：在排气行程接近终了时，活塞到达上止点前，即曲轴转到离上止点还差一个角度α，进气门便开始开启，进气行程直到活塞越过下止点后β时，进气门才关闭。整个进气过程延续时间相当于曲轴转角180°+α+β。　　α-进气提前角一般α=10°～30° 　　β-进气延迟角一般β=40°～80° 　　所以进气过程曲轴转角为230°～290° 　　实际排气时刻和延续时间：同样，作功行程接近终了时，活塞在下止点前排气门便开始开启，提前开启的角度γ一般为40°～80°，活塞越过上止点后δ角排气门关闭，δ一般为10°～30°，整个排气过程相当曲轴转角180°+γ+δ。　　γ-排气提前角一般γ=40°～80° 　　δ-排气延迟角一般δ=10°～30° 　　所以排气过程曲轴转角为230°～290° 　　气门重叠角α+δ=20°～60°　　从上面的分析，可以看出实际配气相位和理论上的配气相位相差很大，实际配气相位，气门要早开晚关，主要是为了满足进气充足，排气干净的要求。但实际中，究竟气门什么时候开？什么时候关最好呢？这主要根据各种车型，经过实验的方法确定，由凸轮轴的形状、位置及配气机构来保证。二、可变配气定时机构　　采用可变配气定时机构可以改善发动机的性能。发动机转速不同，要求不同的配气定时。这是因为：当发动机转速改变时，由于进气流速和强制排气时期的废气流速也随之改变，因此在气门晚关期间利用气流惯性增加进气和促进排气的效果将会不同。例如，当发动机在低速运转时，气流惯性小，若此时配气定时保持不变，则部分进气将被活塞推出气缸，使进气量减少，气缸内残余废气将会增多。当发动机在高速运转时，气流惯性大，若此时增大进气迟后角和气门重叠角，则会增加进气量和减少残余废气量，使发动机的换气过程臻于完善。总之，四冲程发动机的配气定时应该是进气迟后角和气门重叠角随发动机转速的升高而加大。如果气门升程也能随发动机转速的升高而加大，则将更有利于获得良好的发动机高速性能。三、气门间隙（1）定义： 　　气门间隙是指气门完全关闭（凸轮的凸起部分不顶挺柱）时，气门杆尾端与摇臂或挺柱之间的间隙。（2）作用： 　　给热膨胀留有余地。 　　不同机型，气门间隙的大小不同，根据实验确定，一般冷态时，排气门间隙大于进气门间隙，进气门间隙约为0.25～0.3mm，排气门间隙约为0.3～0.35mm。 　　间隙过大：进、排气门开启迟后，缩短了进排气时间，降低了气门的开启高度，改变了正常的配气相位，使发动机因进气不足，排气不净而功率下降，此外，还使配气机构零件的撞击增加，磨损加快。 　　间隙过小：发动机工作后，零件受热膨胀，将气门推开，使气门关闭不严，造成漏气，功率下降，并使气门的密封表面严重积碳或烧坏，甚至气门撞击活塞。
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