发动机配气相位

第二节配气相位主讲人熊建国第二节配气相位复习旧课导入新课配气相位的意义配气相位的定义进气门的配气相位排气门的配气相位及气门的叠开配气相位的变化和影响可变配气相位介绍复习旧课配气机构的组成：正时齿轮、凸轮轴、气门挺柱、推杆、摇臂总成、气门、气门弹簧等。配气机构的功用：按发动机各缸的工作过程和顺序，定时开启和关闭进排气门，保证及时吸进充足的空气和或混合气，及时排出废气，并保证足够的密封性，以保证发动机的正常运转。导入新课在前述四冲程发动机的简单工作循环中，为了方便，曾把进、排气过程都看做是在活塞的一个冲程内即曲轴转180°完成的，也即气门开关时刻是在活塞的上下止点处。但实际情况并非如此。由于发动机转速很高，一个冲程的时间极短，例如上海桑塔纳轿车发动机，在最大功率时的转速为5600r／min，一个冲程历时仅为60／(5600×2)二0.0054s,再加上用凸轮驱动气门开启需要一个过程，气门全开的时间就更短了，这样短的时间难以做到进气充分，排气干净配气相位的意义为了改善换气过程,提高发动机性能，实际发动机的气门开启和关闭并不恰好在活塞的上下止点，而是适当地提前和滞后，以延长进、排气的时间。也就是说，气门开启过程中曲轴转角都大于180°。配气相位的定义用曲轴转角表示的进、排气门开闭时刻和开启持续时间，称为配气相位。配气相位图进气门的配气相位1．进气提前角从进气门开始开启到上止点所对应的曲轴转角称为进气提前角(或早开角)，用α表示。一般为10°～30°。2．进气迟后角从下止点到进气门关闭所对应的曲轴转角称为进气迟后角(或晚关角)，用β表示，β一般为40°～80°。进气门开启持续时间内的曲轴转角，即进气持续角为。α+180﹢β。。二、排气门的配气相位1．排气提前角从排气门开始开启到下止点所对应的曲轴转角称为排气提前角(或早开角)，用γ表示，γ一般为40°～80°。2．排气迟后角从上止点到排气门关闭所对应的曲轴转角称为排气迟后角(或晚关角)，用δ表示。δ一般为10°～30°.3.排气门开启持续时间内的曲轴转角，即排气持续角为γ+180+δ。三、气门的叠开由于进气门早开和排气门晚关，就出现了一段进、排气门同时开启的现象，称为气门叠开。同时开启的角度，即进气门早开角与排气门晚关角的和(α+δ)，称为气门叠开角。几种车型的配气相位配气相位的变化和影响一发动机通过一段时间的使用，由于磨损、维修调整的不当，配气相位会发生变化，将会造成进气不足，汽缸内废气含量大大增加，造成发动机功率下降，机体温度升高。在配气相位的四个角中，进气迟后角的大小，对发动机性能的影响最大。配气相位的变化和影响二发动机当配气相位变迟后，影响发动机性能最大的进气迟后角变大，而这正是高速时所要求的，所以对高速稍有利而低速性能变坏；反之，配气相位变早时，进气迟后角变小对低速稍有利而高速性能变坏。发动机对配气相位的要求同一台发动机转速不同也应有不同的配气相位，转速愈高，提前角和迟后角也应愈大，然而这在结构上很难满足。现在都是按发动机的性能要求，通过试验来确定某一常用转速下较合适的配气相位，自然它也就只能对这一转速最为有利。如何解决这个问题呢？可变配气相位常见的双气门机构与四气门机构的气门正时主要是考虑发动机的有效功率、转矩尽可能增大，但在发动机怠速运行时，动力性就会急剧下降，燃料经济性会变得很差。为了避免这些缺点，有些汽车近年来采用一种可变配气相位勺气门升程电子控制(VTEC)机构(如本田汽车)来控制进气时间与进气量，从而使发动机产生不同的输出功率。1．结构装有VTEC机构的发动机每个气缸和常规的高速发动机一样都配置有二个进气门和排气门。不过，它的两个进气门有主次之分，即主进气门和次进气门。每个进气门均由单独的凸轮通过摇臂来驱动。驱动主、次进气门的凸轮分别叫。与主、次凸轮。与进气门接触的摇臂分别叫主、次摇臂。主、次摇臂之间设有一个特它不与任何气门直接接触。二个摇臂并列在一起，均可在摇臂轴上转动。在主摇臂、次摇臂和中间摇臂相对应的凸轮轴上铸有三个不同升程的凸轮，称为主凸轮、次凸轮和中间凸轮。中间凸轮的升程最大，它是按发动机双进双排气门工作最佳输出功率的要求而设计的，主凸轮刊程小于中间凸轮，它是按发动机低速工作时单气门开闭要求设汁的．次凸轮的升程最小，最高处只是稍微高于基圆，其作用只是在发动机怠速运行时，通过次摇臂稍微打开次气门，以免燃油集聚在次进气门口。中间摇臂的一端和中间凸轮接触，另—’端在低速时可自由活动。三个摇臂在靠近气门一端均有一个油缸孔。油缸孔中都安置有靠油压控制的活塞，它们依次为正时活塞、主同步活塞、中间同步活塞和次同步活塞。2．工作原理VTEC机构是采用一根凸轮轴上设计两种(高速型和低速型)不同配气定时和气门升程的凸轮，利用液压进行切换的装置。高低速的切换是根据发动机转速、负荷、水温及车速进行检出，由ECU进行计算处理后将信号输出给电磁阀来控制油压进行切换VTEC不工作时，正时活塞和主同步活塞位于主摇臂缸内，和中间摇臂等宽的中间同步活塞位于中间摇臂油缸内，次同步活塞和弹簧一起则位于次摇臂油缸内。正时活塞的一端和压油道相通，液压油来自工作油泵，油道的开启由ECU通过VTEC电磁阀控制。在发动机低速运行时(如图)ECU无指令，油道内无油压，活塞位于各自的油缸内，因此各个摇臂均独自上下运动。于是主摇臂紧随主凸轮开闭主进气门，以供给低速运行时发动机所需混合气，次凸轮则迫使次摇臂微微起伏，微微开闭次进气门，中间摇臂虽然随着中间凸轮大幅度运动，但是它对于任何气门不起作用。此时发动机处于单进双排工作状态，吸人的混台气不到高速时的一半。由于仍然是所有气缸参与工作，所以运转十分平顺均衡。而当发动机高速运行时(如图3--44)，即发动机转速在2300r／min—2500r/min、车速在5km/h以上时，水温在—5º以上时，发动机负荷到达一定程度时，发动机控制电脑ECU就会向VTEC电磁阀供电以开启工作油道，于是工作油道中的压力油就推动活塞移动，压缩弹簧、这样主摇臂、中间摇臂和次摇臂就被主同步活塞、中间同步活塞和次同步活塞串联为一体，成为一个同步活动的纽合摇臂。由于中间凸轮的升程大于另两个凸轮，而且凸轮角度提前，故组合摇臂随中间摇臂一起受中间凸轮驱动，主、次气门都大幅度地同步开闭，因此配气相位变化了，吸入的混合气量增多了，满足了发动机全功率时的进气要求。