配氣階段是以曲軸轉角表示的進排氣門實際啟閉時間和開啟持續時間。曲軸轉角環圖用來表示配氣相位,稱為配氣相位圖。
理論上情況下四衝程發動機在完成一個工作循環(進氣、壓縮、做功、排氣)後,進排氣門開閉一次。在進氣衝程中,當活塞處於上止點位置時,進氣閥在移動到下止點位置時打開和關閉;在排氣衝程中,當活塞處於下止點位置時,排氣閥在移動到上止點位置時打開和關閉。
但在實際的情況下中,曲軸轉速相對較高,即使發動機轉速為3000轉/分,當曲軸旋轉一圈,兩個工作行程就完成了,下一個行程的計算持續時間僅為0.01秒,隨著轉速的提高,所需時間也會縮短。
短時間的進排氣過程往往導致發動機充氣不足或排氣不乾淨,從而降低發動機功率。因此,現代發動機採用延長進排氣時間的方法來改善進排氣狀況,提高發動機的動力性能。
一。進氣門分配階段
進氣提前角:進氣門到活塞開口到上止點對應的曲軸角稱為進氣提前角,用α表示,一般為10-30度;進氣延遲角:進氣門從下止點關閉對應的曲軸角稱為進氣延遲角度,用β表示,一般為40-80度。進氣持續角是與進氣門實際開啟時間相對應的曲軸角,為180度+α+β,約為230度到290度。
進氣門提前開啟的目的是保證在進氣行程中有較大的進氣通道,使新鮮空氣或混合氣體能夠順利地充入氣缸。進氣閥晚關是利用氣流慣性和壓力差繼續進氣,這也有利於充氣。隨著發動機轉速的增加,氣流的慣性增大,進氣延遲角也增大。
2。排氣門配氣相位
排氣提前角:排氣提前角是指排氣門開度與活塞到達下止點對應的曲軸角,用γ表示,一般為40~80度,排氣延遲角是指排氣門從上止點關閉時對應的曲軸角度,用δ表示,一般為10~30度。排氣持續角是排氣門實際開啟時間對應的曲軸角,為180度+γ+δ,約為230度到290度。
提前打開排氣閥的目的是利用後期工作時的殘餘壓力,儘快排出高溫廢氣,而延遲關閉排氣閥的目的主要是利用廢氣流動的慣性,排出更多的廢氣
三。氣門重疊角
由於進排氣門開啟早、關閉晚,會出現進排氣門同時開啟一段時間的現象,稱為氣門重疊。重疊曲軸角(α+δ)稱為氣門重疊角。通過適當的氣門重疊角,利用空氣的壓差和慣性力來增加進氣量,可以消除殘餘廢氣。增壓發動機氣門重疊角一般為20~60度,增壓發動機氣門重疊角為80~160度。對於不同的發動機,由於結構和轉速的不同,氣門正時也不同。合理的配氣正時應根據發動機性能要求,經過反覆試驗確定。
既然明白有了氣門正時的問題,讓我們來看看可變氣門正時和可變氣門升程之間的區別:
可變氣門正時(VVT):通過配備的控制和執行系統,調整發動機凸輪的相位,使氣門的開閉時間隨發動機轉速的變化而變化,從而提高充氣效率,增加發動機功率。
當發動機從低速變為高速時,ECU將自動將發動機的機油壓力轉到進氣凸輪軸驅動齒輪中的小渦輪。這樣,在壓力的作用下,小渦輪將相對於齒輪箱旋轉一定的角度,使凸輪軸在範圍內的60度上前後旋轉,從而改變進氣門開啟的時間,達到連續調節氣門正時的目的。
可變氣門升程(VVL):傳統汽油機氣門升程是固定不變的。也就是說,只有一個凸輪軸輪廓。這導致升力不可能使發動機在高速和低速區域都有良好的響應。傳統汽油機氣門升程凸輪廓線的設計是發動機在各種工況下的平衡選擇。結果表明,發動機既不能獲得最佳的高速效率,也不能獲得最佳的低速扭矩。然而,在所有的操作條件下都能獲得最平衡的性能。
通過採用VVL,發動機可以獲得滿足高速和低速區域要求的氣門升程。這提高了發動機的高速動力和低速扭矩。
現在我們基本上可以明白。可變氣門正時改變氣門正時的時間,可變氣門升程改變氣門的彈射行程。二者都是為了優化發動機的工作條件,從而提高發動機在各種轉速下的動力性能範圍內、燃油的經濟性,減少廢氣排放。