可变气门装置的作用和优势

2023-06-28 理论教育版权反馈

【摘要】：进气凸轮轴的转动决定进气门的开闭正时。图5-11a所示为进气凸轮轴向延迟或提前方向移动时进气门相对于曲轴角度的相位变化曲线。可变凸轮相位方式仅改变进气凸轮轴的相位，最近为了大气门重叠自由度的需要和高性能低燃油消耗量，连同排气凸轮轴也做成相位可变方式。

气门开闭正时（Valve timing）是为了完全排出气缸内的燃烧气体，并吸入燃料空气混合气（或空气）的进气门和排气门的打开和关闭时期。如果气门开闭时间一定不变，则因气门重叠量和气缸内残留废气的影响下，不能良好地进行气体交换过程。

可变气门开闭正时可以随运行条件执行最佳控制，不仅提高容积效率，增加发动机的转矩和输出功率，还可以减少废气的排放量和燃油消耗量，提高低速运行条件下的运行性能。气门开闭正时的变量为进气门/排气门的开闭时期可变控制和气门升程的可变控制，有很多种类型。

1.可变凸轮相位式

进气门/排气门的凸轮轴由曲轴通过正时带或正时链条驱动。因此曲轴和凸轮轴的相对位置非常重要。进气凸轮轴的转动决定进气门的开闭正时。可变凸轮相位方式是，为了控制曲轴与进气凸轮轴相位不一致，移动进气凸轮轴中心角的比较简单的构造。因此，这种类型在气门开度和气门升程量不变的情况下仅改变气门的开闭时期。图5-11a所示为进气凸轮轴向延迟或提前方向移动时进气门相对于曲轴角度的相位变化曲线。在图中曲线2为标准状态。

图5-11 可变气门装置

①低速区间：在发动机低速（<2000r/min）状态，如图5-11a所示的曲线1延迟进气门的打开时期，减少气门重叠量，以减少逆流的废气量，获得稳定的燃烧。在无负荷（怠速）运行条件下，会更加延迟。

②高速区间：在发动机高速（>5000r/min）状态，因进气、排气时间短，为了提高容积效率，如图曲线3提前进气门的打开时期，延迟关闭时期。进气凸轮轴正时提前会增大气门重叠量，因而残留废气量增多，这会降低燃烧最高温度，进而减少有害气体氮氧化物（NO_x）的生成量。通过加大节气门开度不仅补偿了因残留废气的增多导致的负面影响，还因减少节气门的节流损失，进而降低燃料消耗量。

可变凸轮相位方式仅改变进气凸轮轴的相位，最近为了大气门重叠自由度的需要和高性能低燃油消耗量，连同排气凸轮轴也做成相位可变方式。

2.可变凸轮升程式

可变凸轮升程方式配备分别适合于低速、中速和高速的两个凸轮（凸轮凸起轮廓），并根据运行条件利用油压在两个气门机构之间互相转换的方式。此方法因使用了不同的凸轮，所以可以同时改变气门开闭正时和气门升程。通常，第一凸轮在低速和中速条件下使用，缩短气门开闭时期和减小气门升程；第二凸轮在高速和高负荷条件下使用，加长气门开闭时期和增大气门升程。如图5-11b所示为可变凸轮升程方式曲线。

①低速-中速区间：在低速和中速运行条件下，控制气门开闭时间短，气门升程小。通过增加进气门的空气流速，汽油直喷系统可以提高气缸内空气的转动强度，尤其在部分负荷运行条件下可以形成良好的混合气。

②高速区间：因在高速运行条件下需要较大的转矩，故需要最大充气效率。为此，加大气门升程，以增大气门打开截面积，增加气缸内空气（或混合气）进入量，并降低泵气损失。

可变气门装置的作用和优势

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