发动机构造与维修中的常见汽车发动机配气相位参数

2023-08-23 理论教育版权反馈

【摘要】：以曲轴转角表示的进、排气门开闭时刻及其开启的持续时间称为配气相位[图3.2、]。从进气门开启到活塞处于上止点所对应的曲轴转角称为进气提前角，用α表示。合理的配气相位由制造厂家根据发动机的性能要求，通过反复试验来确定的。表3.2所列为常见汽车发动机的配气相位参数。

以曲轴转角表示的进、排气门开闭时刻及其开启的持续时间称为配气相位[图3.2（a）、（b）]。通常用环形图表示配气相位图[图3.2（c）]。

pagenumber_ebook=84,pagenumber_book=75

图3.2　配气相位图

（a）进气门配气相位；（b）排气门配气相相位；（c）配气相位图

1．理论上的配气相位分析

在前述四行程发动机的工作原理时，为了便于理论分析，认为进气门在活塞处于上止点时开启，活塞运动到下止点时关闭；排气门在活塞处于下止点时开启，活塞运动到上止点时关闭。进、排气过程分别在活塞的一个行程内完成，即进气时间和排气时间各占180°曲轴转角。但由于发动机的实际转速很高，活塞每一行程所用时间极短（如桑塔纳AJR发动机，转速在5600r/min时，一个行程历时仅为0.0054s），这样短时间的进气或排气过程，导致发动机进气不充分，排气不彻底，使发动机的功率下降。

2．实际的配气相位分析

现代汽车发动机为了使进气充足，排气干净，除了从结构上进行改进外（如增大进、排气管道），气门的实际开启和关闭时刻并不恰好是活塞处在上、下止点的时刻，而是适当提前开启、延迟关闭，使气门持续开启过程对应的曲轴转角大于180°，以延长进、排气的时间，改善进、排气状况，以提高发动机的动力性。

（1）进气门配气相位

① 进气提前角。在排气行程接近终了，活塞到达上止点之前，进气门便开始开启。从进气门开启到活塞处于上止点所对应的曲轴转角称为进气提前角，用α表示。进气提前角一般为10°～30°。

进气门提前开启，是为了保证进气行程开始时进气门能有较大的开度，以获得较大的进气通道截面，减小进气阻力，使进气顺畅。

② 进气迟后角。在进气行程活塞到达下止点过后，活塞重又上行一段后进气门才关闭。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，用β表示。进气迟后角一般为40°～60°。

进气门迟后关闭，是因为活塞到达下止点时，由于进气阻力的影响，气缸内的压力仍低于大气压力，在压缩行程开始阶段，活塞上移速度较慢的情况下，利用气流的惯性和压力差在进气迟后角内继续进气，有利于充气。

如图3.2（a）所示，进气过程中，进气门开启的持续时间对应的曲轴转角为α＋ 180°＋β。

（2）排气门配气相位

① 排气提前角。在做功行程接近终了，活塞到达下止点前，排气门便开始开启。从排气门开启到活塞处于下止点时所对应的曲轴转角称为排气提前角，用γ表示。排气提前角一般为40°～80°。

排气门提前开启，是因为在做功行程活塞接近下止点时，气缸内气体虽有0.3～0.5MPa的压力，但对活塞做功的作用已经不大，这时若稍开启排气门，大部分废气在自身压力作用下可迅速从缸内排出。当活塞到达下止点时，气缸内压力已大大下降，这时，排气门的开度进一步增加，会使排气行程所消耗的功率大为下降。此外，高温废气的早排，还可防止发动机过热。

② 排气迟后角。在排气行程活塞到达上止点过后，活塞重又下行一段后排气门才关闭。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，用δ表示。排气迟后角一般为10°～30°。

排气门迟后关闭，是因为活塞到达上止点时，气缸内废气的压力仍高于大气压力，且废气有一定的惯性，所以排气门适当迟后关闭，可使废气排放更干净。

如图3.2（b）所示，排气过程中，排气门开启的持续时间对应的曲轴转角为γ+180°+δ。

3．气门叠开

进气门在活塞到达上止点前就开启，排气门在活塞到达上止点后才关闭，这就出现了活塞在上止点附近的一段时间内，同一气缸的进、排气门同时开启的现象，称为气门叠开。气门叠开时对应的曲轴转角称为气门叠开角，如图3.2（c）所示，其值为α十δ。

气门叠开的时问极短，在叠开期间进、排气门的开度均比较小，由于新鲜气流和废气流的流动惯性较大，在短时间内是不会改变流向的，因此，只要气门叠开角选择适当，废气就不会倒流入进气管，新鲜气体也不会随同废气排出。相反，进入气缸内的新鲜气体产生的排挤作用，有利于废气的排出。且气门叠开延长了进、排气门实际开启的时间，使进气更充分，排气更彻底。如果气门叠开角过大，当汽油机小负荷运转时，进气管内压力很在低时，就可能出现废气倒流，使进气量减少。

不同的发动机，由于结构形式和转速的不同，其配气相位不同。同一台发动机，其配气相位也随发动机转速的变化而变化。合理的配气相位由制造厂家根据发动机的性能要求，通过反复试验来确定的。表3.2所列为常见汽车发动机的配气相位参数。

表3.2　所列为常见汽车发动机的配气相位参数

pagenumber_ebook=86,pagenumber_book=77

发动机构造与维修中的常见汽车发动机配气相位参数

相关推荐