可变配气定时
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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。
那么气门的原理和作用应该怎么理解呢我们将发动机的气门比作是一扇门,门的开启的大小和时间长短,决定了进出入的人流量。
可变配气定时机构的工作原理1. 引言哎呀,大家好!今天咱们聊聊一个不常见但非常有趣的汽车技术——可变配气定时机构。
可能你会觉得这名字听起来有点晦涩,但别担心,咱们就像喝茶聊天一样,轻松愉快地把这个问题搞定。
你要知道,这玩意儿可是车子里的一块“宝”,它能让你的汽车在不同的条件下表现得更加出色。
所以,准备好了吗?咱们一起来深入了解一下吧!2. 可变配气定时机构的基础2.1 什么是可变配气定时机构?简单来说,可变配气定时机构就像是汽车引擎里的“调音师”,负责调节发动机的进气和排气时机。
就像你调节音响的音量,调得恰到好处才能听到美妙的音乐。
这玩意儿的任务就是让发动机在不同的工作状态下都能表现得最好。
你可以把它想象成一个聪明的助手,随时根据需求调整“工作节奏”。
2.2 为啥需要可变配气定时机构?那有人可能会问了,咱们的车子不是按部就班地工作吗?怎么突然需要个“调音师”了?其实不然。
发动机在不同的转速下,需要的空气量和排气量都不一样。
就像人吃饭一样,慢跑的时候吃点小零食,长途旅行时吃顿大餐,才能满足不同的需求。
这时候,传统的配气定时机构可能就有点力不从心了,这就需要“可变”这个功能来帮忙了!3. 可变配气定时机构的工作原理3.1 如何工作?可变配气定时机构的工作原理其实挺聪明的。
它通过调整气门的开启和关闭时间来优化发动机的性能。
就像你调整闹钟的时间,以便在最佳时刻醒来一样。
这个“调节”可以通过电子控制系统来实现,既方便又精准。
具体来说,它的“调节”方式有很多种,比如用油压、机械装置等。
这些方式都是为了确保你的车子在各种驾驶条件下都能展现出最佳状态。
3.2 工作中的好处让我们看看这位“调音师”到底带来了哪些好处。
首先,油耗会降低。
你想啊,车子如果能根据不同的情况来调整工作状态,油耗自然会变得更加经济。
其次,动力输出会更平顺。
比如你在高速公路上开车时,车子的表现就会更稳定,不会出现动力不足的情况。
最后,发动机的排放也会减少,简直是一举多得!所以,看看这“调音师”真是个不得了的角色。
可变配气定时机构讨论课-图文近年来在对发动机的高效率化、降低油耗、提高性能和降低尾气排放的要求越来越高的情况下,作为手段之一的可变配气机构正逐步商业化。
根据内燃机理论上对配气机构的要求,目前成为主流的可变配气机构按功能上可分为两大类:①可变气门正时(VariableValveTiming,VVT),即气门开启与关闭时刻可变。
其原理是低速时,提前关闭进气门减少进气回流;高速时,推迟关闭进气门,充分利用气流的惯性过后充气,提高充气效率.最早是1983年由阿尔法罗密欧公司开始批量生产,现在已逐渐成为主流。
②可变气门升程(VariableValveLift,VVL),即改变气门开启的最大升程。
其原理是在小负荷时,利用较小的气门升程,控制进入缸内的混合气的量,同样可以实现无节气门的负荷控制方式.而且,由于气门升程较小,流过气门的气流速度较快,改善了燃油与空气的混合,进而可以改善燃烧过程。
这种机构1992年首次在本田的VTEC发动机上实现。
另外,在这两大类的基础上,将①和②同时应用于汽油机在一些高档车上应用逐渐多起来。
我们简略介绍六种不同汽车公司开发出来的系统:VTC、VVT-i、VTEC、VVTL-i、Valvetronic、i-VTEC一.VTC1.日产汽车公司称为气门正时控制(VTC),为可变气门正时系统,仅改变进气门的气门正时。
2.组成如图3.3所示,由进气凸轮轴前端之控制器总成、气门正时控制阀、ECM及各传感器所构成。
3.ECM由各传感器信号使气门正时控制电磁阀OFF或ON。
当气门正时控制电磁阀OFF时,电磁阀打开,油压从电磁阀泄放,进气门正常时间开闭,由于无气门重叠角度,故怠速平稳;且由于进气门较晚关,故高转速时充填效率高。
当气门正时控制电磁阀ON时,电磁阀关闭,油压进入控制器,使进气凸轮轴位置改变,进气门提前20‘打开,如图3.5所示,在较低转速时,即可得到较高转矩,如图3.6所示。
二.VVT-i1.丰田汽车公司称为智能型可变气门正时(VVT-i),为连续可变气门正时系统,首先应用在丰田汽车的高级房车LE某US上,目前国产COROLLA、ALTIS及CAMRY也已开始采用。
一、配气定时(配气相位)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。
进气门在进气行程上止点之前开启谓之早开。
从进气门开到上止点曲轴所转过的角度称作进气提前角,记作α。
进气门在进气行程下止点之后关闭谓之晚关。
从进气行程下止点到进气门关闭曲轴转过的角度称作进气迟后角,记作β。
整个进气过程持续的时间或进气持续角为180°+ α+β曲轴转角。
一般α=0°~30°、β=30°~80°曲轴转角。
排气门在作功行程结束之前,即在作功行程下止点之前开启,谓之排气门早开。
从排气门开启到下止点曲轴转过的角度称作排气提前角,记作γ。
排气门在排气行程结束之后,即在排气行程上止点之后关闭,谓之排气门晚关。
从上止点到排气门关闭曲轴转过的角度称作排气迟后角,记作δ。
整个排气过程持续时间或排气持续角为180°+γ+δ曲轴转角。
一般γ=40°~80°、δ=0°~30°曲轴转角。
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。
重叠期间的曲轴转角称为气门重叠角,它等于进气提前角与排气迟后角之和,即α+δ。
二、可变配气定时机构采用可变配气定时机构可以改善发动机的性能。
发动机转速不同,要求不同的配气定时。
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,气流惯性小,若此时配气定时保持不变,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定时应该是进气迟后角和气门重叠角随发动机转速的升高而加大。
配气定时名词解释配气定时是指内燃机在运行时对气门打开和关闭的时间进行精确控制的过程。
它是内燃机运行的重要参数之一,直接影响到燃气进入和排出的效率,进而对发动机的性能、经济性和环保性产生重要影响。
配气定时包括几个关键的时间点:1. 过分点:是指气门关闭的时间点,通常是曲轴转过60度到70度的位置。
在燃气进入燃烧室之前,气门需要关闭,以保证燃气在燃烧室内形成良好的气缸密封,避免压缩燃气泄漏。
2. 点火时间:是指点火设备在曲轴转过一定角度时点火的时间点。
点火时间需要根据发动机的工作条件和负荷进行精确控制,以保证燃气在正时点点火,从而实现最佳燃烧效果。
3. 开气点:是指进气阀开启的时间点,通常是曲轴转过约130度到140度的位置。
开气点的控制可以调整发动机的进气时间,使得燃气进入燃烧室的时间更为准确,提高燃气的利用效率。
4. 关气点:是指排气阀关闭的时间点,通常是曲轴转过约130度到140度的位置。
关气点的控制可以调整发动机的排气时间,使得排气更加彻底,避免残留燃气的影响,同时有助于进一步提高燃烧效率。
5. 排气开始时间:是指发动机运行过程中排气阀开始开启的时间点,通常是曲轴转过约400度到440度的位置。
排气开始时间的控制可以影响燃烧室内的高温废气排出,有助于降低排气温度,减少发动机内部的损耗。
6. 排气结束时间:是指排气阀完全关闭的时间点,通常是曲轴转过约400度到440度的位置。
排气结束时间的控制可以影响排气废气的排出速度,以及下一次进气的准备工作,从而实现更高的发动机效率。
配气定时是通过凸轮、气门操纵机构和传动装置等组成的配气系统来实现的。
这些组件通常由发动机的设计者根据发动机的工作特性和预期性能进行优化设计,在合适的材料和加工工艺下制造出来,以保证发动机能够在各种工况下稳定运行。
综上所述,配气定时是指内燃机中气门与曲轴之间的时间对应关系的精确控制过程,根据不同的工作条件和负荷进行调整,以实现最佳的燃气进出效果,提高发动机的性能、经济性和环保性。
理想循环:为了了解内燃机热能利用的完善程度,能量相互转换的效率,寻求提高热量利用率的途径,在不是其基本物理、化学过程特征的前提下,将内燃机的实际循环进行若干简化,使其近似乎于所讨论的实际循环,而又简化了实际变化纷繁的物理、化学过程,从而提出一种便于作定量分析的假想循环,称为“理想循环”。
实际循环与理想循环差异主要有:1、工质不同2、气体流动阻力3、涡流与节流损失4、传热损失5、燃烧不及时,后燃及不完全燃烧损失6、漏气损失;压缩比:压缩比是一个描述工质容积变化和压缩程度的参数,定义为压缩始点容积比上压缩终点容积。
按什么原则取定压缩比:压缩比的上限:a、对点燃式内燃机(如汽油机,煤气机),在缸内被压缩的是空气与燃料的混合物,上限受到可燃混合气早燃或爆燃的限制。
因此,上限取值应考虑到燃料的性质,传热条件及燃烧室结构等因素。
b.对压燃式发动机(如柴油机,上限受到机械负荷Pc、Pz,噪声、排放(温度高,NOX上升;高温下CO2 分解形成CO)的限制。
当压缩比上升到一定程度时,压缩比上升的程度明显减少,太高反而得不偿失。
压缩比的下限:a、对点燃式内燃机,在满足上限的限制下,尽量使压缩比高些;b、对压燃式发动机(如柴油机),应保证压缩终点的温度不低于燃料着火燃烧的自燃温度。
多变压缩指数影响因素:1、曲轴转速2、气缸尺寸3、周壁散热强度及充量扰动的速度;多变膨胀指数影响因素:转速、燃烧速度、气缸尺寸、负荷等。
示功图:把内燃机在1个循环中气缸工质状态的变化,表示为压力与容积的关系图(p-V 图)或压力与曲轴转角的关系图称为示功图。
示功图作用:示功图直接表示了内燃机作功的大小,除此之外,还包含了许多反映内燃机性能的信息和数据,是评价分析内燃机性能的主要手段。
内燃机的指示参数是用以表征燃料燃烧释放出来的热能转变为机械能完善程度的一组参数,只考虑了气缸内因燃烧不完全和传热等方面所引起的热量损失,而没有考虑各运动副间所存在的摩擦损失、泵气损失和辅助机械损失等。
配气机构1. 试比较凸轮轴下置式、中置式和上置式配气机构的优缺点及其各自的应用范围。
答:凸轮轴下置式配气机构的主要优点是凸轮轴离曲轴近,可以简单的用一对齿轮传动。
缺点是零件多,传动链长,整个机构的刚度差。
适用于转速较低的发动机;凸轮轴中置式配气机构与下置式相比减少了推杆,从而减轻了配气机构的往复运动质量,增大了机构的刚度,更适用于较高转速的发动机;凸轮轴上置式配气机构主要优点是运动件少,传动链短,整个机构的刚度大,适合高速发动机。
2. 进、排气门为什么要早开晚关?答:进气门早开的目的是为了在进气开始时进气门能有较大的开度或较大的进气通过断面,减小进气阻力,使进气顺畅。
进气门晚关则是为了充分利用气流的惯性,在进气迟后角内继续进气,以增加进气量。
排气门早开的目的是为了在排气门开启时气缸内有较高的压力,使废气能以很高的速度自由排出,并在极短时间内排出大量废气。
排气门晚关则是为了利用废气流动的惯性,在排气迟后角内继续排气,以减少气缸内的残余废气量。
3. 为什么采用机械挺柱的配气机构中要预留气门间隙?怎样调整气门间隙?为什么采用液力挺柱或气门间隙补偿器的配气机构可以实现零气门间隙?答:发动机工作时,气门极其传动件,如挺柱、推杆等都将因为受热膨胀而伸长。
如果气门与其传动件之间,在冷却时不预留间隙,则在热态下由于气门及其传动件膨胀伸长而顶开启门,破坏气门与气门座之间的密封,造成气缸漏气,从而使发动机功率下降,启动困难,甚至不能正常工作。
在摇臂或摆臂上驱动气门的一端,安装有气门间隙调整螺钉及其锁紧螺母,用扳手松开锁紧螺母,用改锥调整气门间隙调整螺钉,同时用塞规测试气门间隙符合标准,再用锁紧螺母紧固调整螺钉。
当采用液压挺柱时,由于液压挺柱的长度可自我调节补充,可以不留气门间隙。
气门间隙补偿器配气机构则是用间隙补偿气作为摆臂的一个支承,利用与液力挺柱相通的工作原理实现零气门间隙。
4. 如何根据凸轮轴判定发动机工作顺序?答:设发动机有n 个气缸,其发火间隔角为720?/n,由于凸轮轴与曲轴传动比为1:2,所以同名凸轮的夹角为720?/(2n),所以根据给定的曲轴转角和求得的同名凸轮夹角就可以依次找出做功的气缸,从而判断出发动机工作顺序。