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配气相位的解析

 夜色如酒寻人醉 2014-03-28
配气相位对发动机使用性能影响较大,
  首先什么叫发动机气相位相位

  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。
  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°搜索

  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°,活塞越过下止点后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- 进气延迟角 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

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