配气相位气门重叠角三

1、配气相位(valve timing)（图3-18）（1）定义：配气相位是用曲轴转角表示的进、排气门的开启时刻和开启延续时间，通常用环形图表示-配气相位图。

（2）理论上的配气相位分析理论上讲进、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气体惯性的影响随着活塞的运动同样造成进气不足、排气不净③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5600转／分时，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，那么，实际的配气相位又是怎样满足这个要求的呢？下面我们就进行分析。

（3）实际的配气相位分析为了便进气充足，排气干净，除了从结构上进行改进外（如增大进、排气管道），还可以从配气相位上想点办法，气门能否早开晚闭，延长进、排气时间呢？①气门早开晚闭的可能从示功图中可以看出，活塞到达进气下止点时，由于进气吸力的存在，气缸内气体压力仍然低于大气压，在大气压的作用下仍能进气；另外，此时进气流还有较大的惯性。

由此可见，进气门晚关可以增加进气量。

进气门早开，可使进气一开始就有一个较大的通道面积，可增加进气量。

在作功行程快要结束时，排气门打开，可以利用作功的余压使废气高速冲出气缸，排气量约占50%。

排气门早开，势必造成功率损失，但因气压低，损失并不大，而早开可以减少排气所消耗的功,又有利于废气的排出，所以总功率仍是提高的。

从示功图上还可以看出，活塞到达上止点时，气缸内废气压力仍然高于外界大气压，加之排气气流的惯性，排气门晚关可使废气排得更净一些。

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/view/91edb6ec0975f46527d3e17c.html氣門重疊角和可调CAM PULLEY所謂的氣門重疊就是進氣門跟排氣門同時開啟理想狀況下四行程引擎的運作包含「進氣」、「壓縮」、「燃燒（或爆炸）」、「排氣」四個行程當進氣行程開始時進氣門逐漸開啟活塞必須同步逐漸往下死點移動當進氣門開啟到最大時（也就是下壓到最深處，這就是凸輪軸的揚程）活塞必須移動到下死點並且在活塞下移的過程中同時就由先前燃燒後汽缸真空（負壓）吸入新鮮的混合油氣（空氣與燃油的混合）到此完成進氣行程接下來活塞由下死點開始上移此時進入壓縮行程在這個行程中活塞會逐漸朝上死點移動同時將吸入汽缸的混合油氣向上擠壓直到上死點時所有的混合油氣會被擠壓在活塞頂部與汽缸頭的間隙中（這個間隙就是俗稱的「燃燒室」，此時進氣門與排氣門接為「關閉」狀態）至此壓縮行程完成完成壓縮行程後ECU會發出訊號讓火星塞進行點火藉此引爆被壓縮的混合油氣被引爆的混合油氣則會將活塞推向下死點這就是「動力」的來源也是所謂的「燃燒（或爆炸）」行程接著當活塞被推向下死點後會再度往上死點移動在往上死點移動的過程中排氣門則同步逐漸開啟透過活塞的上移將燃燒後的廢氣「推擠」出汽缸這就是排氣行程以上四個行程不斷循環維持引擎的運轉而產生動力的輸出由上述的文字我們可以發現在理想狀況下進氣門和排氣門不會有「同時開啟」的狀況也就是沒有「氣門重疊」的現象不過在某些特定需求下比如要求高轉速域的輸出表現時為求排氣更加順暢會刻意讓排氣門在進氣門尚未完全關閉時就逐漸開啟因為新鮮的混合油氣要進入汽缸內主要是依靠上述燃燒後活塞下移所產生的負壓吸力由於混合油氣具有質量與阻力當進氣行程從進氣門開啟到關閉氣門那一刻止汽缸內所吸入的混合油氣往往未能達到飽和因此引擎工程師在設計凸輪開啟角度時會趨向早開及晚關的方式這樣能讓混合油氣有更多的時間進入汽缸既然進排氣門有著早開及晚關的角度設計當排氣行程結束後緊接著又是進氣行程的開始排氣門晚關進氣門早開造成進排氣門同時開啟的角度重複這就是學理上所謂的Over Lap 「氣門重疊」氣門重疊是因為早開晚關設計所產生的機械現象而此現象也讓排氣門尚未關閉前利用新鮮混合油氣進入汽缸來驅離汽缸內尚未完全排除的廢氣這種設計也有效增加汽缸的進排氣量的功效當我們為了競技或是某些壓榨輸出的目的時會更換角度較高的凸輪軸一方面藉由加深揚程來讓進排氣門的開啟幅度增加以提昇進氣與排氣的效率同時因為進排氣門的開啟幅度變大相對的開啟「時間」也會變長在這樣的狀況下氣門重疊的角度也會跟著變大也就是說進排氣門同時開啟的時間會變長而氣門重疊時間長有什麼好處？就如先前所說一方面進氣與排氣效率會提昇另一方面汽缸的容積可以因此而稍微提昇高轉速域的動力延展性也會比較好不過燃燒效率會變差燃燒後的廢氣尚未完全排出時新鮮的混合油氣就已經開始進入汽缸這會導致點火效率變差造成不完全燃燒的狀況不過不完全燃燒對於動力壓榨來說並不見得是一件壞事原因在於「未完全燃燒」的油氣會帶走引擎多餘的熱能可以有「降溫」的功效以汽油引擎來說大約有七成以上的燃油是用來做降溫的以上為氣門重疊的簡單介紹氣門重疊時間的長短對一顆引擎的輸出表現是絕對有影響的不同設計理念的引擎就會有不同的氣門重疊時間要減低氣門重疊其實很簡單在單凸輪軸的引擎來說應該是不可能的不過雙凸輪軸的引擎只要調整進氣凸輪軸與排氣凸輪軸的作用角度就可以控制氣門重疊的時間長短就如先前所說氣門重疊不見得不好同時我們可以從這裡衍伸出一個重要觀念：凸輪軸的角度設定並不是只有一種方式尤其以換裝高角度凸輪軸來說通常說明書內的調校角度是設計者認為效率最好的方式但這並不一定適合每一種道路狀況來使用記得先前看過一本日文書籍那是有關凸輪軸調校的那本書開宗明義的第一段就說道：一支凸輪軸有N總調校方式二之凸輪軸則會有N平方種調校方式曲轴转角来表示称为气门重叠角。

例题：
1.气门式配气机构按凸轮轴的布置位置分类可分为（1）凸轮轴下置式；（2）凸轮轴中置式；（3）凸轮轴上置式三种。

2.各配气相位角有进气提前角、进气延迟（滞后）角、排气提前角、排气迟闭（滞后）角和气门重叠角。

3.已知某发动机的进气提前角ａ=30°，进气迟闭角β=70°，排气提前角γ=50°，排气迟闭角δ=10°，则整个进气行程的持续时间相当于曲轴转角280 度；整个排气行程的持续时间相当于曲轴转角240度；气门重叠角40度。

4.缸同名凸轮之间夹角由各缸发火次序确定的发火间隔角确定。

如4缸机，同名凸轮之间夹角为720°/2/4=90°凸轮夹角。

气阀重叠角
气阀重叠角是内燃机中一个重要的概念，指的是进气门和排气门同时开启的时间间隔。

在四冲程内燃机中，进气门和排气门的开启和关闭时间是按照一定的规律进行的。

当进气门开始打开时，排气门还没有关闭，这时就会出现一段时间内两个气门同时打开的情况，这就是气阀重叠角。

气阀重叠角的大小对于内燃机的性能有很大的影响。

如果气阀重叠角过大，会导致废气倒流回进气道，降低进气效率，从而影响发动机的输出功率和经济性。

相反，如果气阀重叠角过小，则会导致进气不足，影响发动机的正常运转。

因此，在设计内燃机时，需要根据实际情况合理地选择气阀重叠角的大小，以确保发动机的性能和经济性。

同时，在实际使用中，也需要注意气阀重叠角的变化，及时进行调整和维护，以保证发动机的正常运转。

《内燃机车柴油机》课程标准适用专业：铁道机车运用与维护课时：48一、课程概述《内燃机车柴油机》是高职铁道机车运用与维护专业针对国家铁路运输企业、地方厂矿企业内燃机车司乘驾驶、检修等关键岗位，经过对企业岗位典型工作任务的调研和分析后，归纳总结出来的为适应轨道交通内燃机车运用、检修和维护等能力要求而设置的一门专业核心课程。

本课程遵循学生职业能力培养的基本规律，以机车柴油机运用、整备与检修的真实工作任务及其工作过程作为依据安排教学内容，共设计了3个学习模块、17个学习项目，以HXN3、HXN5、HXN5B三种典型内燃机车配装的EMD16V265H型、GEVO16型、R12V280ZJ 型柴油机为载体进行教学。

模块一为柴油机的基本知识，分成项目1至项目5。

教学内容包括工作原理与型号规则、实际循环与配气相位、性能指标与技术参数、运转工况与固有特性、基本构造与典型布置。

模块二为机车柴油机的结构，分成项目6至项目13。

教学内容包括固定件、运动件、动力组单元、进排气系统、燃油系统、电喷控制系统、润滑油系统、冷却水及启动系统。

模块三为机车柴油机的运用与检修，分成项目14至项目17。

教学内容包括机车柴油机保护装置、运用维护、故障处理、检修作业。

二、教学目标（一）知识目标（1）掌握柴油机的基本名词术语、工作循环过程、柴油机的分类、型号编号规则；（2）掌握柴油机的实际循环过程、配气相位图、气门重叠角、供油提前角；（3）掌握柴油机的动力性指标、经济性指标、排放性能指标、可靠性耐久性指标以及相关技术参数；（4）理解柴油机的点工况、线工况、面工况、负荷特性、速度特性、万有特性；（5）掌握机车柴油机的基本构造以及EMD16V265H型、GEVO16型、R12V280ZJ型柴油机的总体布置；（6）掌握机车柴油机的机体及周围部件等固定部件的结构组成与功能作用；（7）掌握机车柴油机的曲轴组、联轴节与减振器、定时齿轮系与泵传动装置、凸轮轴及随动摇臂机构等运动部件的结构组成与功能作用；（8）掌握机车柴油机活塞组、连杆组、气缸套、气缸盖、配气机构以及EMD16V265H 型、GEVO16型柴油机动力组实例；（9）掌握机车柴油机进排气系统的组成、废气涡轮增压技术、废气涡轮增压器、中冷器与排气总管；（10）掌握机车柴油机燃油系统的组成、燃烧室及燃烧过程、高压供油喷射装置；（11）掌握机车柴油机。