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
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。
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。
汽车发动机配气相位机 构 Company number：【0089WT-8898YT-W8CCB-BUUT-202108】
可变配气相位机构由于发动机进气的循环进行，导致进气管内的气体波动，以致汽缸进气量的忽高忽低，进而出现发动机工作的不稳定，动力性下降，而且随着转速的提高越加严重。为此，现代许多发动机设有可变配气机构、可变进气管等装置。 一、可变配气机构 许多发动机的配气相位通常是兼顾发动机各种工况下性能而采用一种折衷办法，其结果是发动机性能没有得到充分发挥。随着轿车汽油机的高速化和废气排放法规的日趋严格，配气相位固定不变的缺点显得越来越突出。因此，可变配气机构的研究和应用引起了人们的高度重视。 由于高速汽油机配气相位的设置通常偏重于高转速，进气门关闭角较大，而发动机在低速运行时，汽缸内的混合气会反窜至进气管中，致使汽缸内燃烧不稳定，功率下降，怠速不稳定。采用可变配气相位机构后，发动机的进气门关闭角在低速时自动减小，可消除上述现象，改善低速和怠速性能。 可变配气相位机构是发动机设计的新技术，近十几年发展迅速。可变配气相位机构主要有电磁式、液压式和机械式三大类。国外研制的此机构有数10种，每种形式都有能改变发动机配气相位的功能，但均有各自优缺点。 可变气门配气相位和气门升程电子控制系统 图1所示为日本本田公司90年代初开发的一种可变气门配气相位和气门升程电子控制系统，称为“VTEC”机构。它是既可以改变配气定时，又能改变气门运动规律的可变配气定时一升程的控制机构。其
配气凸轮轴上布置了高速和低速两种凸轮轴，采用了设计特殊的摇臂，根据发动机转速的高低，自动切换凸轮，使摇臂分别被高速凸轮或低速凸轮驱动。由于凸轮的更换，从而实现了配气定时和气门运动规律均可变化的目的。其工作原理为：凸轮轴9上的高速凸轮11处在中摇臂2的位置，左右各自有一个低速凸轮10和12，分别处在主摇臂8和3的位置，在三个摇臂内装有同步柱塞4和5、定时柱塞6以及阻挡柱塞13。在转速低于6 000r/min时（图1 b），同步柱塞不移动同，主动摇臂驱动两个气门。当转速高于6 000r/min时（图1 c）在压力机油的作用下，定时柱塞6移动，并推动同步柱塞4和5移动，将中摇臂锁在一起，3个摇臂一道在高速凸轮的驱动下驱动气门，而高速凸轮两边的低速凸轮随凸轮轴空转。这种机构在本田D18C 型四缸直列式轿车汽油机上得到了应用。 a b c d 图1 1-定时板；2-中摇臂；3-次摇臂；4，5-同步柱塞；6-定时柱塞；7-进气门；8-主摇臂；9-凸轮轴；10、12-低速凸轮；11-高速凸轮；13-阻挡柱塞；14-机油流 二、可变气门正时机构 1、可变气门正时调节器 如图2a发动机在高速状态下，为了充分利用气体进入气缸的流动惯性，提高最大功率，进气门迟后角增大后的位置（轿车发动机通常工作在高速状态下，所以这一位置为一般工作位置）。如图2b发动机在低速状态下，为了提高最大转矩，进气门迟后角减少的位置。进气凸轮轴由排气凸轮轴通过链条驱动，两轴之间设置一个可变气门正时调节器，在内部液压缸的作用下，调节器可以上升和下降。 图2 a）发动机在高速状态 b）发动机在低速状态
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）
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。
GW2.5TCI柴油机配气相位优化与模拟计算 发表时间：2010-07-23T15:58:25.560Z 来源：《中小企业管理与科技》2010年3月上旬刊供稿作者：杨新春 [导读] 在发动机的设计开发阶段和性能试验研究阶段，可以应用发动机工作过程模拟计算的方法对发动机的主要性能指标进行预测。 杨新春（保定长城内燃机制造有限公司） 摘要：本文利用AVL-BOOST发动机模拟软件建立了GW2.5TCI柴油机的计算模型，模拟计算了配气相位对柴油机进气流量和有效燃油耗的影响，并对配气相位进行了优化，以优化的配气相位模拟柴油机外特性上的性能，并和样机试验值进行了比较，结果表明模拟值和试验值是一致的，样机的排放试验结果达到了国Ⅲ排放标准限值。 关键词：柴油机模拟计算配气相位 0 引言 在发动机的设计开发阶段和性能试验研究阶段，可以应用发动机工作过程模拟计算的方法对发动机的主要性能指标进行预测。通过性能模拟计算和结果分析，可了解发动机的一些主要参数对其性能的影响，从而对发动机的设计和实验起到积极的指导作用[1]。 配气机构是发动机的主要组成部分，它直接关系到发动机运转的可靠性、振动和噪声，并影响内燃机的经济性和动力性[2]。本文以GW2.5TCI柴油机为样机，用AVL BOOST模拟软件对其配气相位进行模拟计算并对配气定时进行优化。 1 模型建立 本文以某排量为2.5L的车用柴油机为样机，对配气相位进行模拟计算，找出最佳的配气相位角。 根据柴油机技术参数建立热力学计算模型，其中，SB1、SB2为系统边界，CL1为空气滤清器，TC1为涡轮增压器，CO1为中冷器，PL1～PL2为稳压装置，C1～C4为气缸，R1～R11为阻力，MP1～MP18为测点，J1～J4为接点，1～31为管道，CAT1为催化转化器。 2 配气相位优化计算 本文分析了3600r/min、2400r/min和1000r/min全负荷工况时配气相位对柴油机进气流量的影响。 随着进气提前角从-41℃A减小到-9℃A，进气流量在3600r/min时-25℃A达到最大值145.5g/s，而且在-30℃A到-20℃A之间变化较小；2400r/min时进气流量从93.2g/s增加到92g/s，在-35℃A到-20℃A之间变化较小；综合分析，进气提前角选在-28℃A。 随着进气迟闭角从39℃A增加到71℃A，进气流量在3600r/min时在50℃A到65℃A之间达到最大值且变化较小；2400r/min时在45℃A到60℃A之间达到最大值变化较小；1000r/min时进气流量随着进气迟闭角的增大呈减少趋势。在满足柴油机性能的前提下，进气迟闭角应在53℃A左右。 随着排气提前角从-70℃A减小到-38℃A，进气流量在3600r/min和2400r/min时增加，在2400r/min时增加较大；在1000r/min时变化不大。综合考虑各转速的有效燃油耗和进气流量，柴油机的排气提前角应选在-58℃A左右。 随着排气迟闭角从12℃A增加到44℃A，在3600r/min时进气流量在25℃A附近达到最大值145.7g/s，在20℃A到30℃A之间变化较小；在2400r/min和1000r/min时进气流量有所减少。考虑到排气迟闭角过大在低速时会出现废气倒流的现象，在满足柴油机性能的前提下，排气迟闭角应在23℃A。 3 优化结果模拟与实验的对比 用BOOST软件对优化的柴油机外特性进行了模拟计算，并和实验结果进行了对比。 在柴油机的外特性性能上，柴油机的功率和扭矩的模拟值与试验值基本是一致；在低转速时，柴油机的模拟有效燃油耗略大于实验值，在高转速时，模拟值小于实验值，误差都在5%以内，外特性上表现出来的性能说明建立的柴油机计算模型与实际的运行工况是相符的，建立的模型是正确的对研发的样机进行了ESC十三工况排放试验，排放试验结果已达国Ⅲ排放限值的要求。 4 结论 4.1 通过BOOST模拟软件，对柴油机不同配气相位的进气流量和有效燃油耗进行了模拟计算和分析，得出了优化的配气相位角。 4.2 对优化的配气相位柴油机的外特性进行了模拟计算并对柴油机的ESC十三工况排放进行了试验，结果表明柴油机的排放达到了欧Ⅲ排放限值的要求。 参考文献： [1]许元默，帅石金，王燕军等.发动机缸内数值模拟现状及发展方向[J].小型内燃机与摩托车.2002.31（5）. [2]涂南明，彭友德，李芳等.柴油机配气相位的优化设计[J].汽车科技.2007.1.
在用柴油机配气相位优化调整机理分析 【摘要】分析了柴油机换气过程在使用中逐渐变差的原因，提出了优化调整方案。 【关键词】配气相位；气门间隙；优化调整 The Analysis of Optimized Check Mechanism on Port timing of The Diesel engine SUN Ji-shu (Engineering College of Yanbian University,Yanji Jilin,133002,China) 【Abstract】Analyses the variant factor of scavenging in the diesel engine and proposes the methods of optimized check. 【Key words】Port timing；Valve lash；Optimized check 一般柴油机出厂时都规定了配气相位的主要调整数据，对新机而言，按这些数据调整可达到发动机最佳技术状态。随着使用时间的增加，柴油机零件会不断磨损，但只要在极限范围内均可照常使用，可是若仍按出厂数据调整则不可能达到该机的最佳技术状态。此外，由于制造误差，调整不当等原因均可能影响抽油机的技术状态。优化调整技术是经过多年的经验摸索出来的一种能根据运行中发动机的不同磨损情况和工况进行针对性调整的节能环保技术，通过优化调整，可使其达到最佳技术状态，提高功率，降低油耗。本文分析了影响柴油机技术状态的主要可调参数之一——配气相位的优化调整机理和方法。 １配气相位的调整机理 通过对大量运行中的柴油机的配气相位测定表明，使用中柴油机配气相位大多数偏离出厂规定值，而且差距较大。 对某地区二百余台在用s195柴油机测取数据表明，若以进气门开启延续角230～250°CA为合格标准，合格的仅占31.3％；进气门开启延续角大于250°CA 的占9.25％；进气门开启延续角小于230°CA的占59.5％。由此可见，气门开启延续角过小是问题的主要方面。排气门开启延续角测取数据分布情况基本上也类似，开启延续角过小是问题的主要方面。 从检测结果来看，70％以上的在用柴油机气门开启延续角严重不足，其原因有三点：一是气门间隙过大；二是凸轮磨损；三是凸轮制造误差。 1.1配气相位和“时间——断面”对换气性能的影响 发动机排气和进气过程的整个阶段称换气过程,换气过程的完善程度是决定发动机性能的一个重要因素。显然，气门开启面积愈大，开启时间愈长，其换气能力愈强，常用所谓气门开启的“时间——断面”作为配气机构换气能力的基本参数。从气门与坐孔结构分析出，具有密封锥面（锥角为γ）的气门通道断面f是截锥体的侧表面积，即 f=■因为h′=hcosγ dt′=dh+2h′sinγ=dh+2hsinγcosγ ∴f=πh(dhcosγ+hsinγcos2γ) =πhcosγ(dh+0.5hsin2γ) 由上式可知，在气门尺寸一定时，气门通道断面积f与气门升程h有直接关系，因气门的运动是凸轮控制的，其升程是不断变化的，所以f也是随时间t、曲轴转角φ不断变化的。气门开启的“时间——断面”可用积分式表达：
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。
（一）检前准备： 准备好百分表连磁座、塞尺、梅花板手、起子、检测用的分度盘、指针装置、转动发动机用的摇把。 （二）操作方法：通常用曲轴转角表示进、排气门开闭时刻，叫做配气定时或配气相位。 l 、配气机构的零件要求：不能磨损，保持标准。配气机构配合间隙符合规定．调整好匆气门间隙，汽油机为，柴油机为0 . 30~0 . 35mm ，具体应按原厂技术要求。 2 、摇转曲轴，使四缸气门叠开（四缸发动机）。即一缸压缩终了位置，并检查1 、4 缸活塞上止点标记是否对齐，即正时齿轮盖上的指针对准皮带轮上的刻度线，或飞轮壳上的刻度线是否与飞轮上的刻度对齐。并移动分度盘，使“O ”对准指针装置上的指针。 3 、安装好磁座百分表，对 1 缸进行检查，先检进气门，将百分表压在进气门弹簧座端面上，压入1 毫米，长针对准“O " ．顺转曲轴直至百分表（约330 度）长针一动，即停止转动，观察分度盘上的读数，并标在相位图上，该度数即为进气门开启角（约在上止点前约20 度）。继续摇转曲轴，直至百分表回复原位，此时指针所指为进气门关闭角（在下止点后约60 一70 度）。 4 、用同样的方法，对排气门进行检查，即把百分表压在排气门弹簧座端面上，压入l 毫米，继续顺转曲轴，百分表长针一动，即停止转动，观察分度盘上的读数，即为排气门开启角（约在下止点前60 度左右）。继续摇转曲轴至百分表回复原位，即排气门的关闭角（约在上止点后20 一30 度左右）。把进、排气门的早开和迟闭角度值标在相位图上。 5 、其它各缸的检测方法与一缸相同，但注意检查二、三缸时，其上止点位置与一、四缸正好相反，这与曲轴的转角有关。 （三）调整方法： 当配气相位的检查结果与标准相比较时，如有变动，可用下列方法进行调整： 1、如果是个别气门偏早或偏迟且相差不大时，可采用调整个别气门间隙的方法来解决。 2 、如大多数偏于一边，早或迟的相差数接近一致时，一般应根据少数服从多数，采用偏位键的方法来调整。 3 、如大多数气门配气相位角偏差 6 度以上，应先将正时齿轮向左或右转动一个齿后，再用偏位键来进行调整。在用偏位键固定齿轮时，应注意键的安装方向。键分正键（正时）顺键（由快调慢）、逆键（由慢调快）。在装键时注意。当配气迟时用逆键，配气早时用顺建； 4、何确定配气相位是否符合技术标准，应根据原厂技术标准来衡，不同车型有不同标准 画一个相位图。
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.
船用柴油机配气相位检查与调整 关健词：配气相位气门间隙上止点 配气相位是指控制内燃机进、排气过程的时间必须正确无误，否则对内燃机的性能影响很大，甚至可造成气门与活塞撞击、挺杆弯曲和摇臂断裂等事故，因此每当重装气盖后，都必须对气门间隙进行调整；对经过大修或整机解体后重新组装过的内燃机都要检查配气相位，否则会影响内燃机正常工作，严重时会造成机损事件，所以我们特别重视配气相位的检查和调整。 配气相位的调整 以6135AG型柴油机为例（进气门提前20°开、滞后48°关；排气门提前48°开、滞后20°关；工作顺序为1-5-3-6-2-4间隔120°、工作周期720°、气门理论关闭角度为540°）分析第一缸压缩上止点时其他各缸气门的关闭情况： 从上表可知第一缸取于压缩上止点时，一缸进排气门、二缸进气门、三缸排气门、四缸进气门、五缸排气门共六个气门取于关闭状态，且有足够的关闭裕量，可以调整六个气门的气门间隙；对于四缸排气门、五缸进气门从理论分析来说是取于关闭状态可以调整气门间隙，从上表可知四缸排气门离开只差12°而五缸进气门刚关12°是一个工作周期的1/60，曲轴旋转一周的1/30，在寻找压缩上止点时难免会产生一点误差，假如在上止点前12°时五缸的进气门就没有关闭，在一缸压缩上止点后12°时四缸
的排气门已经开启，这两个气门的关闭没有足够的裕量，所以不调整气门间隙。按工作方向旋转曲轴一周，此时一缸取于排气上止点进排气门都开启；二缸排气门、三缸进气门、四缸排气门、五缸进气门、六缸进排气门共六个气门取于关闭状态且具有足够的裕量，可以调整这六个气门的气门间隙，两次就可以调完整台机的气门间隙，把这种方法称为“二次调法”。“二次调法”仅要找一次压缩上止点然后按工作方向旋转曲轴一周，就可调完所有的气门间隙，但对初学者难以判断各缸气门的状态，从上面的分析我们可以总结如下：第一缸压缩上止点时，从前端往后看首缸调进排两个气门、单缸调排气门、双缸调进气门、尾缸不调；按工作方向旋转曲轴一周，从后端往前看，也是首缸调进排两个气门、单缸调排气门、双缸调进气门、尾缸不调。这样可以得到一个结论“首调尾不调，单排双进”很容易知道每一次该调那些气门。不象“逐缸调法” 需多次找压缩上止点和多次旋转曲轴，减少工作量大大提高效率，很有实用价值。 配气相位的检查 配气相位的正时是靠定时齿轮来保证配气凸轮轴与曲轴的 相对安装位置，对于末拆过正时齿轮或末见齿轮面明显磨损时一般不需检查，否则需进行配气位检查，检查前用“逐缸调法”调好各缸的气门间隙，首先找到首缸压缩上止点，然后逆工作方向旋转曲轴退回一个大于进气门提前开启角度，用千分表的触头放到尾缸进气门间隙调整螺栓上，顺工作方向旋转曲轴，当千分表
濮阳市职业中等专业学校 授课教案首页 课程：汽车发动机构造与维修—配气相位
一、复习提问： 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 个冲程曲轴转过多少角度？（四个冲程，180°） 2.发动机配气机构的功用是什么？ 二、导入新课： 为了提高高速发动机的换气效率，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？ 三、新课讲授 配气相位 进、排气门实际开启和关闭的时刻以曲轴转角表示即为配气定时，也称配气相位。用环形图表示配气相位称为配气相位图。 （1）理论上的配气相位分析
1、理论上讲，四冲程发动机配气相位与活塞行程的开始和结束相对应，进气门应在上止点时开启、下止点时关闭，排气门应在下止点时开启、在上止点时关闭。进、排气行程各对应180°曲轴转角。 2、发动机转速的要求：实际发动机曲轴转速很高，活塞每一行程历时都很短，（例如：桑塔纳四冲程发动机，最大功率转速5600r/min,一个行程的时间只有0.0054s)这么短的进气或排气时间，将会导致发动机进气不足，排气不净。 （2）实际的配气相位分析 1、为了使进气充足，排气干净，气门早开晚闭，延长进、排气时间。 2、（1）进气门早开，可使进气行程一开始就有一个较大的通道面积，可增加进气量。活塞到达进气下止点时，气缸内气体压力仍然低于大气压，此时进气流具有较大的惯性，加之活塞上行速度较慢，因此进气门晚关，可以利用气压差和气流惯性增加进气量。 （2）在作功行程将要结束时，排气门打开，可以利用作功的余压使废气高速冲出气缸，排气门早开，虽然造成能量的损失，功率的损失，但是因气压低，损失不大；然而排气门早开
柴油机配气正时的检查 配气正时主要取决于凸轮的几何形状和凸轮的位置。由于磨损或螺母松动气门间隙会发生变动，配气正时就受到影响，正时齿轮安装错误也会引起配气时间错误。 (1)配气正时的检查方法 检查配气正时，应先调整好气门间隙，使各缸减压(旋开放气螺塞或旋松喷油器压紧螺母)，缓缓转动飞轮。当进气门刚刚关闭时(此时进气门推杆可轻松转动)，飞轮上所指示刻度即为进气门关闭刻度(以曲轴转角计)。继续转动飞轮，可依次测得排气门与进气门开闭的一组度数，其数值应与配气定时图对照。 如果齿轮安装正确，而进、排气门启闭度数与配气相位不符，可能是气门间隙调整不当或凸轮轮廓磨损。 (2)无记号装配正时齿轮 无记号拆装正时齿轮时，一般把Ⅰ缸活塞转到上止点，参看飞轮端记号。上止点是否是排气上止点，要由进、排气凸轮所在位置而定，此时可转动凸轮轴(曲轴不动)，从进、排气门挺杆处感觉到两挺杆在同时运动，进气门挺杆在上升，同时排气门挺杆在下降，俗称凸轮上“8”字，即活塞处在排气上止点附近，非增压柴油机进、排气门重叠角不大，进气门早开与排气门晚闭角相差不大，从感觉上找到进气门开启和排气门关闭的中点(如果两角相等)，此时装上齿轮，转动曲轴360°，活塞即处于压缩上止点，进、排气门此刻同时关闭。 可在此状态下调整进、排气门间隙，如果配气相位正确，齿轮装配无误，各相位相差一个角度，可重新取出正时齿轮，依据以上相差的角度调整即可。 然后重新检查配气相位，确认无误，即可依次检查调整其他各缸气门间隙。为下次拆装方便，此时可自行打上记号。 (3)气门间隙的调整方法 为使气门在热态下能正常启闭，应在冷态下预留适当间隙。由于工作过程的冲击和热负荷等原因往往会改变原来的间隙，所以应经常检查调整。 调整气门间隙前，应先检查气门与挺杆等之间的磨损情况，发现深凹坑时应更换。 调整时，先使发动机各缸减压(不能用顶开排气门机构来达到减压)，然后缓缓转动飞轮，使Ⅰ缸处于压缩上止点。此时喷油泵凸轮Ⅰ缸正在供油，即凸轮是顶起位置，进、排气门处于关闭状态，即此缸两气门凸轮处于下“8”字，随动柱在凸轮基圆上，推杆在最下端。再将摇臂用力压向气门推杆，用塞尺塞入气门尾部与摇臂之间，如果塞尺总厚度正好是要求的
应用GT GT--POWER 进行发动机进行发动机性性能预测及配气相位优化能预测及配气相位优化 Engine Performance prediction and Valve Timing optimization in GT Timing optimization in GT--Power 苗瑞刚 江铃汽车股份有限公司 发动机开发部 摘 要要：由于发动机全新开发的需要由于发动机全新开发的需要，，应用GT GT--POWER 进行性能计算的建模进行性能计算的建模，，利用已有的边界条件用已有的边界条件，，选配合适的增压器选配合适的增压器，，对发动机性能作出预测对发动机性能作出预测，，确认开发机型满足动力性型满足动力性、、经济性等项目定义的指标的要求经济性等项目定义的指标的要求，，进一步确认系统中相关零件如中冷器如中冷器，，EGR 冷却器的性能参数冷却器的性能参数。。之后利用得到的模型进之后利用得到的模型进行配气相位的优化行配气相位的优化行配气相位的优化，，针对充气效率针对充气效率，，燃油消耗率得到合适的气门升程曲线燃油消耗率得到合适的气门升程曲线，，用来支持零部件的开发用来支持零部件的开发。。 关键词关键词:: 发动机 性能预测 增压器匹配 配气相位优化 GT-Power 1 1 引言引言引言 在现代发动机开发过程中，进行发动机模拟计算是必要的组成部分。在项目的初始阶段，定义好发动机和零部件的边界条件，不仅能使开发目标更加明确，同时可以减少大量的后期零部件开发时间和费用，减少零部件返工的几率，大大缩短开发时间，是现代设计的最有效手段。 2 2 基于基于GT GT--POWER 的发动机建模和计算的发动机建模和计算 GT-power 是一款功能强大的CAE 软件，可以用来计算与发动机相关的各种参数。目前在工程中应用最广泛的途径就是选择出与发动机相匹配的增压器，同时满足动力性，经济性，可靠性等各个方面的综合要求，同时利用准确的模型对发动机的进气系统，配气相位进行优化，减少大量的后期台架试验，节约了开发成本。 2.12.1 确定边界条件确定边界条件 在项目定义阶段，根据原型样机状态和开发目标，确定发动机边界条件： 气道流量系数通过实验测得； 气门升程曲线由仿真计算得出； 进排气系统模型参数由CAD 数据得到。 缸内放热率曲线利用CFD 软件结合经验数值计算得出：
凸轮轴和配气相位：配气机构精髓所在对于四冲程汽油机来说，发动机能够良好工作的基础有四点：一是需要良好的气缸密封性，保证气缸压力正常，这由活塞、气缸、活塞环、气缸垫、气门、缸盖保证；二是合适混合气的浓度，这由燃油供给系统指供；三是良好的润滑和冷却、这由发动机的冷却系统来保证；四是足够的点火能量，这由点火系统提供；五是正确的配气时间和点火时间：即在进气时进气门适时的打开，当压缩和作功时必须关闭，当排气时排气门要及时打开，保证燃烧后的废气排出。在混合气被压缩到一定程度后，点火系统要适时的点燃混合气。对于这些必需有时间保证的控制，在原系统的设计的基础上，需要维修工在装配时保证配气时间和点火时间的正确，这些操作的理论基础即是发动机的工作原理和配气相位。面对多种设计的配气机构和点火系统，本文将分析发动机工作原理和配气机位在发动机维修中的指导意义。 配气相位是研究发动机工作时气门的开启和关闭时间的，配气相位的基础是气门的早开和晚关。因为气门的开启和关闭由凸轮驱动，而凸轮的曲线设计决定了气门在打开和关闭时需要一段时间，而全开的时间更短，为了保证充气效率，在凸轮设计上保证气门提前打开并迟后关闭。 理解四冲程发动机的工作原理对理解配气相位有重要作用 为了了解配气相位，要从四冲程发动机的工作原理中应掌握三点内容: 一是进气、压缩、作功、排气这四个冲程中活塞的运动方向，冲程开始时活塞处于哪个点、结束时处于哪个点：进气和作功活塞下行，开始于上止点、结束于下止点；压缩与排气活塞上行，开始于下止点、结束于上止点。
二是四个冲程中气门的状态：进气时进气门打开、排气时排气门打开，在其它冲程时处于关闭状态； 三是什么时间点火：压缩即将结束，活塞到达上止点前的某一时刻，火花塞点燃气缸的混合气； 进气门开启时间：为了实现进气门早开，在进气冲程的前一个冲程即排气冲程即将结束时，也就是活塞到达上止点前某刻进气门开始开启，当排气结束活塞处于上止点时，进气门处于微开状态，这体现了进气门的早开。 进气门完全关闭时间：进气结束活塞处于下止点时，进气门并没有完全关闭，当活塞上行一段，此时已是压缩冲程，进气门才完全关闭，这体现了进气门的晚关。 排气门开启时间：为了实现排气门早开，在排气冲程的前一个冲程即作功冲程即将结束时，也就是活塞到达下止点前某刻排气门开始开启，当作功结束活塞处于下止点时，排气门处于微开状态，这体现了排气门的早开。 排气门完全关闭时间：排气结束活塞处于上止点时，排气门并没有完全关闭，当活塞下行一段，此时已是进气冲程，排气门才完全关闭，这体现了排气门的晚关。 配气相位中重要的是两个点：压缩结束上止点和排气结束上止点。在压缩结束活塞处于上止点时，进气门和排气门均处于完全关闭状态；而在排气结束活塞处于上止点时，进气门和排气门均没有完全关闭，此时即将完全关闭的是排气门、而即将打开的是进气门。 维修中的应用主要是能依据凸轮轴位置来判断某缸是处于压缩结束还是排气结束上止点。 多缸发动机同位缸的概念 多缸发动机为了保证工作平稳，要求各缸作功应均匀间隔，所以在曲轴的设计上出现了有两个缸的活塞运动方向相同，此时的两个缸被称为同位缸。当两缸活塞上行时，一个缸处于压缩冲程、另一个缸处于排气冲程，当他们处于上止点时，运用配气相位的知识，通过凸轮轴位置可以判断哪个缸处于排气结束，哪个缸处于压缩结束：两个气门均完全关闭的气缸处于压缩结束，而两个气门均处于微开一点的气缸是排气结束。 满足配气相位的要求，在曲轴的驱动下，定时的打开的关闭气门；采取化油器供油的发动机，凸轮轴上还设有偏心轮，用于驱动汽油泵；同时凸轮轴上的螺旋齿轮驱动分电器，有些发动机的螺旋齿轮同时驱动分电器和机油泵