姓名：吕红伟学号：30112305班级：农机123成绩： 实验名称：发动机配气相位检查与调整 一、目的与要求 熟悉发动机配气相位的原理及配气机构的构造，掌握发动机配气相位的检查调整方法。正确理解配气相位对发动机工况的影响。 二、设备、仪器和工具 485或495A柴油机、塞尺、扳手、螺丝刀套（平口与梅花各一个）、千分表一只。 三、方法步骤及注意事项 （一）根据发动机型号要求正确调整各气门间隙。 注意事项： 1、检查和调整气门间隙必须在气门关闭的状态下进行，其主要步骤如下：（1）拆下气门罩盖。（2）转动飞轮，使其上的上止点刻线对正水箱上的刻线。使活塞处于压缩位置。（3）用规定间隙的塞尺塞入气门杆和摇臂之间，能轻轻抽动塞尺且略有阻滞感。（4）如不符合，松开锁紧螺母，用起子旋动调整螺钉调整到规定数值。（5）紧固锁紧螺母。（6）抽出塞尺。转动飞轮，再复查一次。 2、检查和调整气门间隙必须在气门关闭的状态下进行。四缸发动机八只气门分两次可以调完，俗称两次调整法。调整时，先按逐缸调时确定上止点的方法，使第一缸活塞处于压缩上止点，调整1、2、 3、6四只气门的间隙。注意1、3是进气门，2、6是排气门，选用塞规片厚度时不要弄错。调好后，将曲轴旋转一圈，调整 4、 5、7、8四只气门(4、8是排气门，5、7是进气门)。调好后，摇转曲轴一圈，复查1、2、3、6四只气门的间隙，如有不正确的，重新调整。再摇转曲轴一圈，复查4、5、7、8四只气门的间隙。 （二）根据发动机型号规定，检查发动机配气相位： 注意事项： 柴油机拆装修理后需检查配气相位，检查方法如下。先正确调整好气门间隙，用磁性千分表架放在气缸盖上，千分表头顶在第一缸气门弹簧座上，按柴油机运转方向缓慢转动飞轮，当表针一动立即停止，观察飞轮上的刻线。进气门打开是否在上止点前8。，亦相当于飞轮上l、4缸上止点刻线位于机体上刻线之前2．5～3个牙齿的距离，如刻线未对准，提前或滞后了就需要调整。调整时，拧松凸轮轴齿轮上的三个螺钉，将凸轮轴按所需方向(如需提前，则顺凸轮轴旋转方向；若滞后，则相反)转一适当角度，拧紧三个螺钉，再按上述方法校核一遍。新柴油机出厂前配气相位已调整好，凸轮轴和凸轮轴齿轮的相对位置已用线条和箭头刻在二者端面上，切勿随便调整。凸轮轴上8个凸轮的相对位置在制造时已保证。调整气门相位时，只调整第一缸进气门的配气相位，无须各缸检查。（一）填写配气相位检查表
可变配气正时 可变配气正时控制机构的主要目的是在维持发动机怠速性能情况下，改善全负荷性能。这种机构是保持进气门开启持续角不变，改变进气门开闭时刻来增加充气量。 （1）凌志LS400汽车可变配气正时控制机构(VVT-i) VVT-i系统用于控制进气门凸轮轴在50°范围内调整凸轮轴转角，使配气正时满足优化控制发动机工作状态的要求，从而提高发动机在所有转速范围内的动力性、经济性和降低尾气的排放。 VVT-i系统由VVT-i控制器、凸轮轴正时机油控制阀和传感器三部分组成，如下图所示。其中传感器有曲轴位置传感器、凸轮轴位置传感器和VVT传感器。 LS400汽车的发动机是8缸V型排列4气门式的，有两根进气凸轮轴和两根排气凸轮轴。在工作过程中，排气凸轮轴由凸轮轴齿形带轮驱动，其相对于齿形带轮的转角不变。曲轴位置传感器测量曲轴转角，向ECU提供发动机转速信号；凸轮轴位置传感器测量齿形带轮转角；VVT传感器测量进气凸轮轴相对于齿形带轮的转角。它们的信号输入ECU，ECU根据转速和负荷的要求控制进气凸轮轴
正时控制阀，控制器根据指令使进气凸轮轴相对于齿形带旋转一个角度，达到进气门延迟开闭的目的，用以增大高速时的进气迟后角，从而提高充气效率。 1)结构 VVT-i控制器的结构如下图所示，它包括由正时带驱动的外齿轮和与进气凸轮轴刚性连接的内齿轮，以及一个内齿轮、外齿轮之间的可动活塞。活塞的内、外表面上有螺旋形花键。活塞沿轴向的移动，会改变内、外齿轮的相对位置，从而产生配气相位的连续改变。 VVT外壳通过安装在其后部的剪式齿轮驱动排气门凸轮轴。 凸轮轴正时控制阀根据ECU的指令控制阀轴的位置，从而将油压施加给凸轮轴正时带轮以提前或推迟配气正时。发动机停机时，凸轮轴正时控制阀处于最延迟的位置，如下图（b）所示。
授课教案 课程：汽车发动机构造与维修—配气相位 教师: 时间：2013年10月20日 课题：汽车发动机构造与维修—配气相位 授课形式：班级授课 教学方法：讲授法、讨论法、练习法 教材任务分析：通过本节课的学习，与之前所学的知识进行对比，形成理论与实际的区别，更好的掌握配气相位知识点。教学目的要求： 1、熟悉配气相位的概念、会看配气相位图 2、掌握气门早开晚关的优点 教学重点、难点：重点：1、配气相位图， 2、配气相位的五个角度。 难点：气门重叠角 教学准备：教材、教案、多媒体课件 教学过程: 一、复习提问（3分钟） 1.四缸发动机完成一个工作循环一般需要进行几个冲程，每个冲程曲 2.发动机配气机构的功用是什么？ 二、课题引导（5分钟） 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°。为了提高发动机
的换气效率，我们需要增加气门打开的时间，那么气门实际开启时间该如何表示？ 我们带着这样的疑问来学习下面的内容： 活塞运动曲轴转角进气冲程从上止点到下止点↓0-180° 压缩冲程从下止点到上止点↑180-360° 做功冲程从上止点到下止点↓360-540° 排气冲程从下止点到上止点↑540-720° 三、新课讲授（20分钟） 配气相位: 以活塞上下止点为基准，用曲轴转角来表示气门开启和关闭的时刻。 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。 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：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。 3.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：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。 4.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：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，利用缸内外压差可继续排气。 5.气门叠开角 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。
VVTI-概况 VVTI VVT-i是Variable Valve Timing-intelligent的缩写，它代表的含义就是智能正时可变气门控制系统。这一装置提高了进气效率，实现了低、中转速范围内扭矩的充分输出，保证了各个工况下都能得到足够的动力表现。另一个先进之处在于全铝合金缸体带来的轻量化，不仅减小了质量，也降低了发动机的噪声。可变配气正时可变配气正时控制机构的主要目的是在维持发动机怠速性能情况下，改善全负荷性能。这种机构是保持进气门开启持续角不变，改变进气门开闭时刻来增加充气量。（1）凌志LS400汽车可变配气正时控制机构(VVT-i) VVT-i系统用于控制进气门凸轮轴在50°范围内调整凸轮轴转角，使配气正时满足优化控制发动机工作状态的要求，从而提高发动机在所有转速范围内的动力性、经济性和降低尾气的排放。VVT-i系统由VVT-i控制器、凸轮轴正时机油控制阀和传感器三部分组成，如下图所示。其中传感器有曲轴位置传感器、凸轮轴位置传感器和VVT传感器。LS400汽车的发动机是8缸V型排列4气门式的，有两根进气凸轮轴和两根排气凸轮轴。在工作过程中，排气凸轮轴由凸轮轴齿形带轮驱动，其相对于齿形带轮的转角不变。曲轴位置传感器测量曲轴转角，向ECU提供发动机转速信号；凸轮轴位置传感器测量齿形带轮转角；VVT传感器测量进气凸轮轴相对于齿形带轮的转角。它们的信号输入ECU，ECU根据转速和负荷的要求控制进气凸轮轴正时控制阀，控制器根据指令使进气凸轮轴相对于齿形带旋转一个角度，达到进气门延迟开闭的目的，用以增大高速时的进气迟后角，从而提高充气效率。1)结构VVT-i控制器的结构如下图所示，它包括由正时带驱动的外齿轮和与进气凸轮轴刚性连接的内齿轮，以及一个内齿轮、外齿轮之间的可动活塞。活塞的内、外表面上有螺旋形花键。活塞沿轴向的移动，会改变内、外齿轮的相对位置，从而产生配气相位的连续改变。VVT外壳通过安装在其后部的剪式齿轮驱动排气门凸轮轴。凸轮轴正时控制阀根据ECU的指令控制阀轴的位置，从而将油压施加给凸轮轴正时带轮以提前或推迟配气正时。发动机停机时，凸轮轴正时控制阀处于最延迟的位置，如下图（b）所示。2)工作原理根据发动机ECU的指令，当凸轮轴正时控制阀位于图（a）所示时，机油压力施加在活塞的左侧，使得活塞向右移动。由于活塞上的旋转花键的作用，进气凸轮轴相对于凸轮轴正时带轮提前某一角度。当凸轮轴正时控制阀位于图（b）位置时，活塞向左移动，并向延迟的方向旋转。进而，凸轮轴正时控制阀关闭油道，保持活塞两侧的压力平衡，从而保持配气相位，由此得到理想的配气正时。提高充气效率是提高发动机动力性能的重要措施。除了增压以外，合理选择配气相位且能随发动机转速不同而变化，以及利用进气的惯性及谐振效应是提高充气效率的重要途径。进气惯性及谐振效应是随着发动机转速、进气管长度及管径大小的变化而变化。在不同转速下，进气管长度应有所不同，方能获得良好的进气惯性效应。并且，只有采用可变配气相位，可变进气系统才能适应不同发动机转速下的要求，才能较全面地提高发动机性能。可变进气系及配气相位改善发动机的性能，主要体现在以下几方面：①能兼顾高速及低速不同工况，提高发动机的
单元三配气机构 一、填空题 1．充气效率越高，进人气缸内的新鲜气体的量就__多_____，发动机研发出的功率就__高____。 2．气门式配气机构由__气门组___ 和___气门传动组______组成。 3．四冲程发动机每完成一个工作循环,曲轴旋转__2___周，各缸的进、排气门各开启 ___1____ 次,此时凸轮轴旋转___1___周。 4．气门弹簧座是通过安装在气门杆尾部的凹槽或圆孔中的___锁片____或___锁块____ 固定的。 5．由曲轴到凸轮轴的传动方式有下置式、上置式和中置式等三种。 6．气门由__头部___和___杆身____两部分组成。 7．凸轮轴上同一气缸的进、排气凸轮的相对角位置与既定的___配气相位____相适应。 8．根据凸轮轴___旋向_____和同名凸轮的____夹角____可判定发动机的发火次序。 9．汽油机凸轮轴上的斜齿轮是用来驱动__机油泵___和__分电器____的。而柴油机凸轮轴上的斜齿轮只是用来驱动___机油泵____的。 10．在装配曲轴和凸轮轴时,必须将___正时标记____对准以保证正确的___配气相位__。 二、判断题 1．充气效率总是小于1的。( √) 2．曲轴正时齿轮是由凸轮轴正时齿轮驱动的。( X) 3．凸轮轴的转速比曲轴的转速快1倍。( X) 4．气门间隙过大，发动机在热态下可能发生漏气，导致发动机功率下降。( √) 5．气门间隙过大时，会使得发动机进气不足，排气不彻底。( √) 6．对于多缸发动机来说，各缸同名气门的结构和尺寸是完全相同的，所以可以互换使用。( X) 7．为了安装方便，凸轮轴各主轴径的直径都做成一致的。( X) 8．摇臂实际上是一个两臂不等长的双臂杠杆，其中短臂的一端是推动气门的。 ( X) 9.非增压发动机在进气结束时，气缸内压力小于外界大气压。（X） 10.发动机在排气结束时，气缸内压力小于外界大气压。（X）
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摘要 本文介绍了国内外可变气门技术的发展状况。并根据气门控制参数的变化情况，对可变气门技术进行了详细的分类。结合目前典型的可变气门机构，对实现可变气门技术的途径进行了系统的阐述与评价。通过实例介绍了可变气门技术改善发动机性能及在实现汽油机均质充量压缩着火(HCCI)方面的应用。通过分析指出，叶片式可变凸轮轴相位机构是目前可行性较强的技术途径。 众所周知发动机是靠燃料在汽缸内燃烧做功来产生功率的，由于输入的燃料量受到吸入汽缸内空气量的限制，因此发动机所产生的功率也会受到限制，如果发动机的运行性能已处于最佳状态，再增加输出功率只能通过压缩更多的空气进入汽缸来增加燃料量，从而提高燃烧做功能力。因此在目前的技术条件下，涡轮增压器是惟一能使发动机在工作效率不变的情况下增加输出功率的机械装置。 关键词：可变配气正时；涡轮增压；汽油机
Abstract This paper introduces the development of variable valve technologies. Control parameters according to changes in valve, variable valve timing technology for a detailed classification. Combined with the current typical variable valve body, the variable valve technology to achieve a systematic approach described and evaluated. Introduced through examples variable valve technology to improve engine performance and in the realization of gasoline homogeneous charge compression ignition (HCCI) in the application. Through analysis that vane variable camshaft phase is the feasibility of a strong body of technical means. As we all know the engine is fuel combustion in the cylinder by acting to produce power, as the amount of fuel input by the inhalation of limits on the amount of air inside the cylinder, so the power generated by the engine will be limited, if the engine's operating performance has been at its best further increase in output power can only be compressed more air into the cylinders to increase fuel consumption, thereby enhancing the combustion of acting ability. Therefore, the current technical conditions, the turbocharger is the only way the efficiency of the engine without changing the mechanical device to increase power output. Key words: variable valve timing; turbocharged; gasoline
16V190发动机配气相位设计 摘要： 通过boost一维分析软件建立16V190一维分析模型，输入初选的进排气管路尺寸、输入主要阻力元器件的阻力特性曲线、输入初选的增压器性能参数、输入预估的放热规律，进行分析计算，通过调整不同的配气相位角度，看性能指标是否达到要求，看爆发压力、排气温度能否控制在可接受范围内，再查看热平衡数据和重要部位测点上的压力、温度、是否合理,从而实现配气相位的优化。 关键词：16V190；配气相位；boost 1、前言 配气机构是发动机的重要组成部分，直接关系到发动机运转的可靠性、振动和噪声，并影响发动机的动力性、经济性和排放等基本性能。配气机构必须根据发动机工作循环及工作顺序的要求，按规律开启、关闭进、排气门，保证正确的配气相位。合理的配气相位是提高功率、降低油耗和排放的一种有效方法，对改善发动机技术状况，节约能源，提高经济效益，都有十分重要的现实意义[1]。 本文主要对16V190燃气机在1000rpm转速下的配气相位进行优化设计。其中主要用到了AVL BOOST 发动机工作循环模拟计算软件。AVL BOOST 发动机工作循环模拟计算软件是分析发动机性能的重要的现代化工具，在开发新产品和改造老产品过程中，发挥着巨大的作用[2]。 2、模型建立 采用AVL BOOST发动机工作循环模拟计算软件，以16V190发动机为原型进行建模，在建模时主要考虑发动机进气系统、排气系统、燃烧模型、摩擦功、加载热传递等重要边界条件 [3]。 图1为16V190燃气发动机的BOOST计算模型。图中，C1—C16为气缸， PL1、PL2为稳压腔，TC1、TC2为涡轮增压器，CO1是中冷器，CL1、CL2为空气滤清器，1—60为管道，J1—J15为管路接头，MP1—MP47为测点，SB1、SB2、SB3、SB4为系统边界。
图为雷诺的可变配气正时控制机构。在凸轮轴与正时齿轮之间有两个液压室。一个为高压油区一个为低压油区。因此，只要调节两个油区之间的压力差，就能改变配气正时角了。而两个油区的油压是通过上图所标示的油压控制阀调节的。油压调节阀实质上就是一个电磁阀，通过电脑传输过来的脉冲电流来控制阀门的通断。当高压油路（图中红色的通道）接通时，整个油室处于加压状态，根据图中红色箭头的方向很容易判断，此时配气正时被推迟，重叠角增大，适用于低转速；当电磁阀控制黄色区域压力高于红色区域压力时，凸轮轴会如图中黄色箭头所示，提前一个角度，这样重叠角减小，适用于高转速。下图能更直观的表现这一工作过程： 注：“图中蓝色部分是凸轮轴末端，白色部分是正时齿轮”。对于可变配气正时控制，虽然各大车厂的名字叫法各不相同，但其功能作用和控制方法多为大同小异，所以了解了这些控制方式和性能特征，对于车型的选择也可以重新定位。我国汽车工业起步较晚，所以技术比较落后。由于这种技术结构复杂，成本相对比传统技术要高一些，所以国内车厂大多没有使用这些技术，他们的配器机构都是传统设计。但也有少数厂家，引进了这些先进的发动机控制技术，比如现在广州本田雅格2.4，新奥德塞2.4，还有东风本田CR-V上使用的I-VTEC 发动机都使用了这些技术。在家用经济型车中，广本飞度的1.5VTEC发动机是唯一使用了可变配气技术的车型。
可变配气技术详解（3） 除了配气会影响发动机吸气效率外，还有一个不容忽视的影响进气的因素就是进气管。不论是纯空气还是空气和汽油的混合物，都可以看成是有一定质量的流体，而流体是在进气管中流过的，根据流体力学和震动学的原理来优化进气管的设计对于提高发动机的吸气效率是非常重要的。具体方法有：把进气歧管内壁加工得非常光滑来减小气阻，也可以设计特殊的进气道形状让流体阻力得到优化，还可以减小空气滤清器的吸气阻力等等。这些都是传统对进气管的优化方法，现在大部分车都是这样做的。这里我们来介绍一种技术含量更高的进气道优化方法——可变进气管长度技术。首先让我门来看看进气歧管的长度对汽车的进气有哪些影响吧。大家都知道，4行程发动机是曲轴每旋转两圈为一个周期，而这个周期的1/4的时间是用来进气的，也就是说在一个周期内1/4的时间进气门打开，剩下的3/4的时间进气门是关闭的。这就造成进气管内的空气存在一定的进气频率。所以我们不妨把它假设成震动来进行分析。根据震动学的原理，当震动物体的震动周期和频率与他的固有周期和固有频率频率相同时，震动能量最大，震动波叠加，这就是人们常说的共振。对于震动的物体而言共振的能量是最大的。那么如果把进气看成是震动，那么当发动机的吸气频率与进气管中空气的固有频率相同时，进气能量最大。但发动机的吸气频率是随发动机转速的变化而变化的。当发动机转速高时，吸气频率也高；当发动机转速降低时，吸气频率就随之降低了。那怎么样才能让进气管内的空气的固有频率能与发动机的吸气频率保持一致呢？最可行的办法就 是改变进气管的长度。当发动机处于低转速时使用长进气管，因为进气管越长，空气在管内的震动频率越低，只要长度与转速相匹配就能得到最大的进气能量；反过来说，当发动机处于高转速时，由于吸气频率高，所以就要换上较短的进气管来提高空气在进气管内的固有频率，得到最大的进气能量。所以就需要设计一套可以让进气管长度变化的系统来达到这一目的，那么可变进气管长度技术就诞生了。如下图就是可变进气管长度的控制机构：
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。
可变配气相位控制系统的优化设计及仿真研究 发表时间：2018-04-03T16:30:34.417Z 来源：《基层建设》2017年第34期作者：何巍[导读] 摘要：随着自动化控制技术的不断发展，给发动机系统提出了更高的要求。 长沙矿山研究院有限责任公司湖南省长沙市 410000 摘要：随着自动化控制技术的不断发展，给发动机系统提出了更高的要求。为了使发动机系统性能更加优越，必须要对可变配气相位控制系统进行优化和改造。目前模糊P1D控制技术在该领域的应用具有巨大优势，成为可变配气相位控制系统优化设计的关键技术。鉴于此，文章重点就模糊P1D控制技术在可变配气相位控制系统优化设计中的应用及仿真研究进行分析，以供参考和借鉴。 关键字：模糊PID；控制系统；可变配气相位；仿真分析 引言 模糊控制已成为智能自动化控制研究中最为活跃而又富有成果的领域，其中模糊P1D控制技术扮演了十分重要的角色，并且仍将成为未来研究与应用的重点技术之一，这完全可以从过去的传统与现代控制技术的应用发展历史来理解。到目前为止，现代控制理论从许多控制应用中获得了大量成功的范例，然而在工业过程控制中，PID类型的控制技术仍然占有主导地位，特别是在化工、冶金过程控制中，众多量大面广的控制过程（温度、流量、压力、液位等），基本上仍然是应用着PID类型的控制单元。虽然未来的控制技术应用领域会越来越宽广、被控对象可以是越来越复杂，相应的控制技术也会变得越来越精巧，但是以PID为原理的各种控制器将是过程控制中不可或缺的基本控制单元。 1模糊PID控制原理 1.1模糊PID控制系统结构 模糊PID控制系统分为两个部分，即可控PID系统和模糊控制系统。可控系统主要任务是完成直接通知，模糊控制主要任务是对PID参数的在线修正。 1.2PID参数调整规则 数字式PID控制器一般用以下函数表示： 2基于模糊PID控制的可变配气相位控制系统研究 2.1VCT控制系统的组成 图1为VCT系统结构图，发动机管理系统（EMS）对凸轮相位传感器和曲轴位置传感器传来的信号来判断凸轮相位相对于上止点的位置，EMS根据相位的实际位置和MAP图来控制机油控制阀动作，完成可变配气相位的控制。EMS有一个专门用于凸轮轴相位的特性场，根据发动机数据匹配的目标，在转速-负荷表格中设定了这些凸轮轴相位，凸轮轴相位由一个闭环控制回路根据VCT特性场进行调节。机油控制阀为比例电磁阀，根据控制电流的大小，输出不同的电磁力，使阀杆处于不同位置，进而控制VCT液压油的流动方向及流通的截面积。根据流动方向确定相位调节的方向，通过改变流通截面积控制相位调节的速度。通过分析可知，在比例电磁阀工作区间内，液压执行元件的响应与占空比之间不是完全的线性关系，这增加了控制的难度。
发动机气门技术解析 [汽车DIY] 传统的发动机都配备了气门式配气机构，按照发动机的动作顺序和工作循环，定时的开启关闭进排气门。进气量的多少直接关系到发动机的功率和扭矩。如何保证进气量足够多，又要保证排气够干净，因此在配气这个环节有很多的技术。 首先我们来认识一下配气定时，以曲轴转角表示的进、排气门开闭时刻及其开启的持续时间称作配气定时。一般情况下，进气门会早开，目的是为了在进气开始进气门能有较大的开度或者较大的
进气通过面，从而减小进气阻力，使进气顺畅，相应的，而进气门晚关是为了充分利用进气的惯性增大进气量。相应的排气门早开是为了在气压较大时排干净，而排气门晚关也是为了利用惯性排气。由于进气门早开和排气门晚关，致使活塞在上止点附近出现进、排气门同时开启的现象，称其为气门重叠。 气门重叠显示图 发动机不同转速需要的配气定时也不同。这是因为当发动机转速改变时，进气流和排气流也随着改变，所以一直采用不变的气门开关时间将会影响燃油的燃烧效率，一般情况下，随着转速的升高，气门重叠角和气门升程随着增加，这样讲有利于获得更好的发动机性能，以便更好的提高发动机的动力输出。
双顶置凸轮轴 VVTi，i-Vtec和VVEL等各种可变气门技术相信大家都有所了解，基本上，目前市面上新车所搭载的绝大部分发动机都或多或少的使用了可变气门技术。可能大家也都知道可变气门技术都可以有效提升发动机动力并节省油耗，但是它们都是通过什么原理实现的呢
我们都知道，发动机的配气机构负责向汽缸提供汽油燃烧做功做必须的新鲜空气，并将燃烧后的废气排除出去，这一套动作的工作原理可以看做是动物呼吸器官的吸气和呼气。从工作原理上讲，配气机构的主要功能是按照一定时限自动开启和关闭各气缸的进、排气门，从而使空气及时通过进气门向气缸内供给新鲜空气或者可燃混合气，并且及时将燃烧做功后形成的废气从排气门排出，实现发动机气缸换气补给的整个过程。
可变气门配气相位和气门升程电子控制系统VTEC技术解析 the camshaft and rocker arms, but unlike ordinary engine is the number and control method of cam and rocker arm. Medium and low speed with a small angle of the cam, two valve timing and lift different at low speed, this time a valve lift is very small, almost do not participate in the intake process, the air intake channel basically the equivalent of two valve engine, but due to the flow direction of an intake air barrier gas cylinder center, so it can produce intake eddy current, strong for low speed, especially in the cold car conditions conducive to improving the mixture uniformity, increases the burning rate and decrease the effect of wall surface chilling effect and clearance, making the combustion more fully, thereby improving the economy, and significantly reduce HC and CO emissions; and at high speeds. Through to VTEC solenoid valve to control the hydraulic oil, so that the two intake rocker arms are connected as a whole and the intake cam from the opening of the longest and largest lift to drive the valve, this time two inlet valve according to the cam profile synchronization. Compared with the low speed operation, greatly increasing the inlet flow area and opening duration, so as to improve the power of the engine at high speed. This two kinds of entirely different performance curve of output, Honda engineers so that they are implemented in the same engine, and vividly described as "the usual soft driving" and "wartime intense driving".
CVTC:即随发动机的转速、负荷、水温等运行参数的变化,适时的调正，配气正时和气门升程.使发动机在高低速下均能达到最高效率降低排放节省燃料的技术。有两根突轮轴一根低速用一根高速用,用电磁阀控制。 活塞式四冲程引擎都由进气、压缩、做功、排气4个冲程完成，气缸进气的基本原理是“负压”，也就是气缸内外的气体压强差。在引擎低速运转时，气门的开启程度切不可过大，这样容易造成气缸内外压力均衡，负压减小，从而进气不够充分，对于气门的工作而言，这个“小程度开启”需要短行程的方式加以控制；而高速恰恰相反，转速动辄5000rpm，倘若气门依然羞羞答答不肯打开，引擎的进气必然受阻，所以，我们需要长行程的气门升程。往往，工程师们既要兼顾引擎在低速区的扭矩特性，又想榨取高速区的功率特性，只能采取一条“折中”的思路，到头来引擎高速没功率，低速缺扭矩……所以在这样的情况下，就需要一种对气门升程进行调节的装置，也就是我们要说的“可变气门正时技术”。 雷诺、日产合并之后，多项技术都在集团内部进行共用。其中就包括日产潜心研究的CVTC连续可变气门正时系统。其原理与本田VTEC接近，也是采用液压作用改变凸轮轴同步齿形带轮与凸轮轴末端的夹角，从而改变配气正时角。在凸轮轴与正时齿轮之间有高压油区和低压油区。只要调节两个油区之间的压力差，就能改变配气正时角了。两个油区的油压通过油压控制阀调节的。当高压油路接通时，整个油室处于加压状态，凸轮轴顺时针偏转一定角度，配气正时被推迟，重叠角增大，适用于低转速；当电磁阀控制黄色区域压力高于红色区域压力时，凸轮轴逆时针偏转一定角度，配气正时被提前，这样重叠角减小，适用于高转速。 以上太多专业术语,在这里只是让大家了解这项技术呵呵. CVVT系统包含以下零件：油压控制阀、进气凸轮齿盘、曲轴位置感应器、凸轮位置感应器、油泵、引擎电子控制单元（ECU）。
图1 发动机速度特性 可变配气机构及其新技术 摘要：本报告先介绍可变配气机构，主要从采用可变配气机构的原因、可变配气机构的分类等方面进行概述。然后就目前比较先进的可变配气正时新技术进行阐述。 关键词：可变配气；VVT ；VANOS 1 可变配气机构概述 1.1 采用可变配气机构的原因 不同的发动机，由于结构和转速的不同，其配气正时也不相同。即使是同一台发动机，其配气正时也应随转速的变化而变化。这是因为：当发动机转速改变时，由于进气流速和强制排气时期的废气流速也随之改变，因此在气门晚关期间利用气流惯性增加进气和 促进排气的效果将会不同。例如，当发动机在低速运转时， 若配气正时保持不变，则部分进气将被活塞推出气缸，使进 气量减少，气缸内残余废气将会增多。当发动机在高速运转 时，气流惯性大，若此时增大进气迟后角和气门重叠角，则 会增加进气量和减少残余废气量，使发动机的换气过程臻于 完善。总之，四冲程发动机的配气正时应该是进气角和气门 重叠角随发动机转速的升高而加大。如果气门升程也能随发 动机转速的升高而加大，则更有利于获得良好的发动机高速性能。采用可变配气正时机构对发动机性能的改善，可由图1一目了然。 此外，能源与环境问题是目前汽车工业所面临的两个重要问题。研发能耗低、污染低的“节能-高效-环保”发动机是目前发动机新技术的发展方向。可变配气相位技术已成为提高发动机动力性和经济性的新技术之一，显著改善了发动机的怠速稳定性和排放特性。 1.2 可变配气机构的分类 按照控制参数的不同，可变配气技术可分为可变气门正时（VVT ）和可变气门升程（VVL ）两类。可变气门正时即气门开启与关闭时刻可变，根据气门开启持续期的变化又分为可变气门相位（VP ）和可变气门相位与持续期（VET ）两类；可变气门升程主要是改变了气门开启的最大升程，按照气门正时与持续期的变化情况又可分为可变气门升程与正时（VLT ）和气门升程单独可变两类。 实现可变配气有多种途径，按照有无凸轮轴可分为基于凸轮轴的可变配气机构和无凸轮轴的可变配
常见汽车发动机可变配气正时技术解析Post By：2008-6-30 1 常见汽车发动机可变配气正时技术解析Post By：2008-6-30 16:38:09 大多数轿车上都可以看见VVT-i,VTEC,VVL,VVTL-i等标号，这些标号的含义就是——可变配气正时技术。 可变配气技术，从大类上分，包括可变气门正时和可变气门行程两大类，有些发动机只匹配可变气门正时，如丰田的VVT-i发动机；有些发动机只匹配了可变气门行程，如本田的VTEC；有些发动机既匹配的可变气门正时又匹配的可变气门行程，如丰田的VVTL-i，本田的i-VTEC。 首先谈一下普通发动机配气机构，大家都知道气门是由发动机的曲轴通过凸轮轴带动的，气门的配气正时取决于凸轮轴的转角。在发动机运转的时候，我们需要让更多的新鲜空气进入到燃烧室，让废气能尽可能的排出燃烧室，最好的解决方法就是让进气门提前打开，让排气门推迟关闭。这样，在进气行程和排气行程之间，就会发生进气门和排气门同时打开的情况，这种进排气门之间的重叠被称为气门叠加角。在普通的发动机上，进气门和排气门的开闭时间是固定不变的，气门叠加角也是固定不变的，是根据试验而取得的最佳配气定时，在发动机运转过程中是不能改变的。然而发动机转速的高低对进，排气流动以及气缸内燃烧过程是有影响的。转速高时，进气气流流速高，惯性能量大，所以希望进气门早些打开，晚些关闭，使新鲜气体顺利充入气缸，尽量多一些混合气或空气。反之在在发动机转速较低时，进气流速低，流动惯性能量也小，如果进气门过早开启，由于此时活塞正上行排气，很容易把新鲜空气挤出气缸，使进气反而少了，发动机工作不稳定。因此，没有任何一种固定的气门叠加角设置能让发动机在高低转速时都能完美输出的，如果没有可变气门正时技术，发动机只能根据其匹配车型的需求，选择最优化的固定的气门叠加角。例如，赛车的发动机一般都采用较小的气门叠加角，以有利于高转速时候的动力输出。而普通的民用车则采用适中的气门叠加角，同时兼顾高速和低速是的动力输出，但在低转速和高转速时会损失很多动力。而可变气门正时技术，就是通过技术手段，实现气门叠加角的可变来解决这一矛盾。 如90年代初，日本本田公司推出一种即可改变配气正时，又能改变气门运动规律的可变配气定时—升程的控制机构，是世界上第一个能同时控制气门开闭时间及升程等两种不同情况的气门控制系统。 就是现在大家耳熟能详的VTEC机构：一般发动机每缸气门组只由一组凸轮驱动，而VTEC系统的发动机却有中低速用和高速用两组不同的气门驱动凸轮，并可通过电子控制系统的自动操纵，进行自动转换。 采用VTEC系统，保证了发动机中低速与高速不同的配气相位及进气量的要求，使发动机无论在何速率
0引言 近年来，柴油机作为车用动力已占有越来越重要的地位，与此同时，人们对柴油机的动力性、经济型和排放性能有着越来越高的要求，通过优化配气相位对于提高发动机的性能则是一个研究方向[1]。 柴油机以压缩燃烧的方式，从燃料喷入燃烧室，到燃烧产物排出气缸是一个极为复杂的物理和化学变化过程。燃料在接近压缩终了时喷入气缸，经过一个很短的滞燃期后即开始着火[2]，而燃料与空气的混合对柴油机的缸内燃烧的影响至关重要。 在柴油机工作循环中，进排气门的开启和关闭时刻直接关系到换气过程，进而影响柴油机的燃烧，所以合理的配气相位有助于改善缸内燃烧，对提高柴油机的动力性， 燃油经济性和降低排放有着重要作用[3]。 本文以一款4缸D19TCI柴油机为研究对象，根据不同的配气相位设计试验方案，进行外特性、14工况部分负荷以及万有特性试验，对比发动机的动力性、经济性以及排放结果的差异，分析发动机在不同的进排气门开启和关闭时刻的性能表现。 1试验方案与研究方法 根据不同的配气相位设计试验方案，并进行更换凸轮轴方案后的相位检查，即进排气门相对于上止点的开启和关闭角度、排气门相对于下止点的开启和关闭角度，不同方案的配气相位如表1所示。 2更换凸轮轴方案的相位检查 三种方案下凸轮轴与曲轴信号的关系如图1-图3所示。 3结果与分析 3.1充气效率 换气过程要尽可能在阻力较小的时候进气和排气，进排气门的开启和关闭时刻主要是使空气尽可能多的进入气缸，即有效的利用气体的运动提高充气效率[4]，进而影响发动机的动力输出，燃油消耗和排放性能。 从图4中的充气效率曲线可以看出，总体上的充气效率：现有方案>方案1>方案2，因为现有方案的气门重叠角最大：现有方案>方案1>方案2，所以现有方案的进气量要大于方案1和方案2。 3.2外特性对比 从图5中可以看出，现有方案的功率和扭矩以及过量空气系数均大于方案1和方案2，而燃油消耗率和烟度总 配气相位对发动机性能的影响分析 李思宇;谭永进 （天津中恒动力研究院有限公司，天津300304） 摘要:建立不同的进排气门相位的方案,通过试验分析不同的配气相位对发动机动力,经济以及排放性能的影响。试验结果表明:较大的进气门开启角和排气门关闭角,较小的进气门关闭角和排气门开启角,发动机有更大的扭矩输出、较低的比油耗表现以及更低的烟度,CO,HC等排放表现;而较小的进气门开启角和排气门关闭角,较大的进气门关闭角和排气门开启角,发动机的NOx排放值更低。 关键词:柴油机;进排气门;气门正时;气门重叠角;燃烧 进气门相位排气门相位 现有方案 进气门开启角： 上止点24.8° 进气门关闭角： 下止点41.2° 排气门开启角： 下止点39.3° 排气门关闭角： 上止点30.7° 方案2 进气门开启角： 上止点22.8° 进气门关闭角： 下止点43.2° 排气门开启角： 下止点42.3° 排气门关闭角： 上止点27.7° 方案3 进气门开启角： 上止点20.8° 进气门关闭角: 下止点45.2° 排气门开启角： 下止点45.3° 排气门关闭角： 上止点24.7° 表1不同配气相位的试验方案 图23塑性应力振幅评估 最小计算安全系数SFA:1.43（R）/1.63（σm） 某双燃料发动机所有的目标参数都实现的情况下，此 设计开发缸盖是安全的，可以满足某双燃料发动机的性能 需求，不需要采取进一步优化设计。 参考文献: [1]李俊，陈群，等.车用柴油机冷却系统的CFD分析[J].柴油 机学报，2003，21（2）：125-129. [2]关跃，刘铁文，等.发动机缸盖的CFD-CAD设计方法. [3]Kevin L,Susan Brasmer.The Use of Flow Visualization and Computational Fluid Mechanics in Cylinder Head Cooling Jacket Development.SAE891897.1989. [4]廖日东，左正兴，等.对高速大功率柴油机用气缸盖机械负 荷有限元分析边界条件施加方式的探讨[J].兵工学报，2001（1）： 5-10.