配气相位

汽油机可变配气相位
其特性参数主要是三个:气门开启相位、气门开启持续角度 (指气门保持升起持续的曲轴转角)和气门升程。这三个特性参数 对发动机的性能、油耗和排放有重要影响。通常将气门开启相 位和气门开启持续角度统称为气门正时。随着发动机负荷和转 角的改变，这三个特性参数(特别是进气门开启相位和开启持续 角度)的最佳选择是根本不同的。
2.排气迟后角 (1)定义：在活塞越过上止点后，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(或晚关角)。排气迟后角用δ表示，δ 一般为10°~30°。 (2)目的： ①利用缸内外压力差继续排气：活塞到达上止点时，气缸内的压力仍高 于大气压，利用缸内外压力差可继续排气。 ②利用惯性继续排气：活塞到达上止点时，废气气流有一定的惯性，利 用惯性可继续排气。所以排气门适当晚关可使废气排得较干净。
二、 什么是配气相位
实际演示
上止点 下止点
配气相位：用曲轴转角表示的进排气门实 际开闭时刻和维持开启所持续的时间！
进气门的配气相位 1.进气提前角 (1)定义：在排气冲程接近终了，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)。进气提前角用α表示，α一般为10°~30°。 (2)目的：进气门早开，使得活塞到达上止点开始向下运动时，因进气 门已有一定开度，所以可较快地获得较大的进气通道截面，减少进气阻力。
配气相位
魏尚林
一、发动机为什么存在配气相位？
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.进气迟后角 (1)定义：在进气冲程下止点过后，活塞重又上行一段，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(或晚关角)。进气 迟后角用β表示，β一般为40°~80°。 (2)目的： ①利用压力差继续进气：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，进气门晚关，利用压力差可继续进气。 ②利用进气惯性继续进气：活塞到达下止点时，进气气流还有相当大的惯 性，进气门晚关，仍能继续进气。 下止点过后，随着活塞的上行，气缸内压力逐渐增大，进气气流速度也逐 渐减小，至流速等于零时，进气门便关闭的β角最适宜。若β过大便会将进 入气缸内的气体重新又压回进气管。
由上可见，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。
排气门的配气相位 1.排气提前角 (1)定义：在作功行程的后期，活塞到达下止点前，排气门便开始开启。 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)。 排气提前角用γ表示，γ一般为40°~80°。 (2)目的： ①利用气缸内的废气压力提前自由排气：恰当的排气门早开，气缸内还 有大约300kPa~500kPa的压力，作功作用已经不大，可利用此压力使气缸 内的废气迅速地自由排出。 ②减少排气消耗的功率：提前排气，等活塞到达下止点时，气缸内只剩 约110kPa~120kPa的压力，使排气冲程所消耗的功率大为减小。 ③高温废气的早排，还可以防止发动机过热。
进气门开启相位提前，一方面为进气过程提供了较多的时 间，特别有利于解决高转速时进气时间不足的问题;另一方面， 气门叠开角增大，有更多的废气进入进气管，随后又同新鲜充 量一起返回气缸，造成了较高的内部排气再循环率，可降低油 耗和NOX排放，但同时也导致启动困难、怠速不稳定和低速工 作粗暴。
开闭时刻
型号
由此可见，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、配气相位带来什么问题？
1.定义：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。
2.废气倒排回进气管和新鲜气体随废气排出的问题： 由于叠开时气门的开度较小，且新鲜气体和废气流的惯性要保持原来的流 动方向，所以只要叠开角适当，就不会产生废气倒排回进气管和新鲜气体随 废气排出的问题。发动机的结构不同、转速不同，配气相位也就不同。
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。
气门叠开角过大:小负荷运转时，由于进气管压力很低，易出现废气倒 流 增压柴油机气门叠开角一般很大，因进气压力大，扫气时甚至有一部 分新鲜空气从排气门排出。
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，
CA6110 6102Q CA6113
发动机配气相位参数一览表
进气门开 （上止点前）
进气门关 （下止点后）
排气门开
排气门关
（下止点前 （上止点后）
）
(α)
(β)
(γ)
(δ)
270±60 140
270±60
510±60 500
510±60
670±60 560
670±60
关闭相位推迟，一方面在高转速时有利于利用高速气流 的惯性提高体积效率;另一方面在低转速时又会将已经吸人气缸的 新鲜充量重又推回到进气管中。
气门升程增大，一方面在高负荷时有利于提高体积效率;另 一方面在低负荷时又得不将节气门关得更小，造成更大的泵气 损失和节流损失。
综上所述可见，出于不同的考虑，对气门特性参数提出了不 同要求。为了提高标定功率，要提早开启、推迟关闭进气门， 并提高进气门升程;为了提高低速扭矩，要提早关闭进气门;为了 改善启动性能并提高怠速稳定性，则要推迟开启进气门，减小 气门叠开。显然，进气门特性参数对发动机的影响比排气门特 性参数更大，进气门关闭相位的影响比开启相位大。