配气相位

配气相位——以活塞在上、下止点为基准的扫／进气、排气机构的开闭时间称为配气相位，用曲轴的转角来表示，单位是度(。)。

即发动机工作时，进、排气门从实际开启到关闭相对于曲拐所转过的角度称为配气相位(角)，通常用曲轴转角的环形图来表示，这种图形就称为配气相位图。四冲程发动机的进气相位(进气持续角)和排气相位(排气持续角)如图1所示。为了简化起见，常见的是把进、排气相位画在一个图形中，如图2所示。这种四冲程发动机的配气相位图，表示四冲程发动机一个工作循环曲轴旋转720°过程中，进、排气门开启与关闭的(时间)情况。

在讲述发动机的工作原理时，从理论上说，随着曲轴的旋转，活塞位于作功冲程结束

(排气冲开始)的下止点时，排气门开始开启，当活塞位于排气冲程结束(进气冲程开始)的上止点时，排气门即关闭，同时，进气门开始开启，当活塞位于进气冲程结束(压缩冲程开始)的下止点时，进气门即关闭。曲轴再旋转一转，完成压缩与作功冲程时，进、排气门都关闭着。进气和排气的时间各占180°曲轴转角。

然而，实际上，由于发动机工作时曲轴的转速很高，活塞在每一冲程所经历的时间很短，一台最大功率时转速为8000r／min的发动机，活塞一个冲程所经历的时间仅为60／8000÷2=0.00375s，转速再高的发动机，其活塞一个冲程所经历的时间则更短。进气门和排气门这样短的开启时间，会使发动机(汽缸)充气不足、排气不净，导致发动机的功率得不到应有的发挥。因此，现代发动机都采取延长进、排气门开启时间的方法，即进气门的开启和关闭时刻并不恰好是在活塞位于进气冲程上止点和下止点的时刻；排气门的开启和关闭也不恰好是在活塞位于排气冲程下止点和上止点的时刻，而是分别提前和延迟一定的曲轴转角，以改善进、排气状况，从而提高发动机的动力性。

由图1和图2可知：在排气冲程还没有完成，活塞还没有到达排气冲程上止点的时候，即曲轴的曲拐转到离上止点位置还差一个角度a时，进气门就开始开启；曲拐转过上止点，再转到活塞到达下止点，完成整个进气冲程，进气门还没有关闭；直到活塞越过下止点重新上行，即曲轴的曲拐转到超过下止点位置以后一个角度β时，进气门才关闭。这样，整个进气过程持续时间的曲轴转角为a+180°+β。 a(进气提前)角一般为10°～45°，β(进气晚关)角一般为40°～80°。同时可知：在作功冲程还没有完成，活塞还没有到达作功冲程下止点的时候，即曲轴的曲拐转到离下止点位置还差一个角度y时，排气门就开始开启；曲拐转过下止点，再转到活塞到达上止点完成整个排气冲程，排气门还没有关闭；直到活塞越过上止点重新下行，即曲轴的曲拐转到超过上止点以后一个角θ时，排气门才关闭。这样，整个排气过程持续时间的曲轴转角为y+180°+β。y(排气提前)角一般为40°～80°，δ(排气晚关)角一般为10°～45°。不同的发动机，a、β、y、δ角度的大小各不相同，低速发动机的a、β、y、δ值小一些，高速发动机的a、β、y、δ值则大一些。

进气门提前开启的目的，是为了保证新鲜气体或可燃混合气能顺利、充足地充人汽缸；而进气门晚关则是为了在压缩冲程开始时，利用汽缸内的压力暂时低于大气或环境压力，靠进气气流的惯性使新鲜气体或可燃混合气仍可能继续进入汽缸。

排气门早开的原因，是当活塞在作功冲程接近下止点时，可燃混合气的燃烧膨胀已基本结束，但汽缸内的气体压力仍然较高，利用此压力可使汽缸内的废气迅速地自由排出；排气门晚关是由于活塞到达上止点时，汽缸内的压力仍高于大气或环境压力，利用排气流的惯性可使废气继续排出。

气门的开启是由凸轮旋转到凸起位置顶起气门来实现的，凸轮转到基圆位置时，气门即关闭。a、β、y、δ值的大小，由凸轮形线和同一缸两凸轮的相对位置决定。

至此可知：不久单凸轮轴的四冲程发动机有配气相位角，没有凸轮轴的二冲程发动机也有配气相位角，如图3、图4所示。一台发动机的最佳配气相位角，是根据发动机性能指标的要求，由试验确定的。四冲程发动机配气相位角的大小，主要是由凸轮形线和同一缸两凸轮的相对位置决定的。此外，气门间隙的大小对配气相位角的大小也有一些影响：气门间隙减小时，进、排气门早开晚关，开启过程的曲轴转角增大；气门间隙增大时，进、排气门晚开早关，开启过程的曲轴转角减小。对此，在维修摩托车的过程中应予注意。必须明自：既是双凸轮轴的发动机，在安装凸轮轴时改变进、排气凸轮的相对位置(由于增大一种气门的早开角时即减小了其晚关角，而减小一种气门的早开角时即增大了其晚关角)，也只能改变气门叠开角度的大小(增大气门叠开角度的量过大时，将使发动机不能正常工作，甚至造成活塞与气门碰撞)，但进气门开启过程、排气门开启过程的曲轴转角值(即进气持续角、排气持续角)则不变。要改变进气持续角和排气持续角，必须改变进、排气凸轮的形线。如：雅马哈FZ250系列“热情250”车，为了增强低中速时的输击扭矩，通过改变发动机进、排气凸轮的形线，减小进气持续角和排气持续角(即减小进、排气门的早开角和晚关角)来实现。又如：采取修磨该车发动机凸轮轴，改变进、排气凸轮形线，减小进气持续角和排气持续角的方法(使进气门的开启角度由上止点前36°到下止点后60°减小至上止点前32°到下止点后52°，使排气门的开启角度由下止点前59°到上止点后29°减小至下止点前53°到上止点后23°，从而减小发动机怠、低速时的反喷程度，由此改善怠、低速时混合气过浓的现象)，有效地提高了雅马哈FZR400RR车在低速时的加速性能和稳定性能。