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3.2 配气相位

作者:AutoAge    来源:邢台职业技术学院    点击:   时间:2008年07月01 【字体:
在前述四冲程发动机的简单工作循环中,为了方便,曾把进、排气过程都看做是在活塞的一个行程内即曲轴转180°完成的,即气门开关时刻是在活塞的上下止点处。但实际情况并非如此。由于发动机转速很高,一个行程的时间极短,例如上海桑塔纳轿车发动机,在最大功率时的转速为 5600r/min ,一个行程历时仅为 60/(5600 × 2) = 0.0054s 。再加上用凸轮驱动气门开启需要一个过程,气门全开的时间就更短了,这样短的时间难以做到进气充分,排气干净。为了改善换气过程,提高发动机性能,实际发动机的气门开启和关闭并不恰好在活塞的上下止点,而是适当地提前和滞后,以延长进、排气的时间。也就是说,气门开启过程中曲轴转角都大于 180°。

  用曲轴转角表示的进、排气门开闭时刻和开启持续时间,称为配气相位。配气相位的各个角度可用配气相位图来表示,如图3-2-1 。   

3.2.1 进气门的配气相位

  (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 ) ,用α表示,一般为 10°-30°。进气门提前开启的目的,是为了保证进气行程开始时进气门已开大,新鲜气体能顺利地充入气缸。

  (2) 进气迟后角

  在进气行程下止点过后,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 ) ,用β表示,β一般为 40°-80°。进气门晚关,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,且气流还有相当大的惯性,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过大就会将进入气缸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。

  在前述四冲程发动机的简单工作循环中,为了方便,曾把进、排气过程都看做是在活塞的一个行程内即曲轴转 180°完成的,即气门开关时刻是在活塞的上下止点处。但实际情况并非如此。由于发动机转速很高,一个行程的时间极短,再加上用凸轮驱动气门开启需要一个过程,气门全开的时间就更短了,这样短的时间难以做到进气充分,排气干净。为了改善换气过程,提高发动机性能,实际发动机的气门开启和关闭并不恰好在活塞的上下止点,而是适当地提前和滞后,以延长进、排气的时间。也就是说,气门开启过程中曲轴转角都大于 180°。

  用曲轴转角表示的进、排气门开闭时刻和开启持续时间,称为配气相位。配气相位的各个角度可用配气相位图来表示,如图 3-2-1 。

3.2.2 排气门的配气相位

  (1) 排气提前角

  在做功行程的后期,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),用γ表示,γ一般为40°- 80°。排气门恰当的早开,气缸内还有0.3-0.5MPa的压力,做功作用已经不大,但利用此压力可使气缸内的废气迅速地自由排出,待活塞到达下止点时,气缸内只剩约0.11-0.12MPa的压力,使排气行程所消耗的功率大为减小。此外,高温废气的早排,还可防止发动机过热。但γ角若过大,则将得不偿失。

  (2) 排气迟后角

  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),用δ表示。δ一般为10°-30°。由于活塞到达上止点时,气缸内的压力仍高于大气压,且废气气流有一定的惯性,所以排气门适当晚关可使废气排得较干净。

  由上可见,排气门开启持续时间内的曲轴转角,即排气持续角为γ+180°+δ。

3.2.3 气门的叠开

  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。

  由于叠开时气门的开度很小,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。相反,由于废气气流周围有一定的真空度,对排气速度有一定影响,从进气门进入的少量新鲜气体可对此真空度加以填补,还有助于废气的排出。发动机的结构不同、转速不同,配气相位也就不同。


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