发动机可变配气相位技术原理研究

四程发动机的换气过程和可变配气相位技术分析摘要配气相位与进排气流的流动速度密切相关，即与发动机转速有关。

原则上讲，一种配气相位只适合一种发动机转速。

配气相位取决于凸轮的形线，配气相位对发动机的性能影响很大，且由于凸轮形线的不同，也决定了发动机是高速还是低速。

如果高速凸轮，则发动机在高转速范围功率很大，但在中低转速范围功率下降很多，反之亦然。

当然，人们希望发动机在任何转速范围都能得到较大的功率。

针对四程发动机不同转速时的换气特性，有的大排量发动机采用了可变配气相位技术。

关键词四程发动机；换气过程；可变配气相位；技术分析发动机的排气过程和进气过程的总和，统称为换气过程。

换气过程的任务是将缸内的废气排净，吸入尽可能多的新鲜工质。

1 换气过程发动机运行时，在如此短的换气时间内，要使排气干净，进气充足是比较困难的。

为了增加气门开启时间，充分利用气流的流动惯性以及减少换气损失，改善换气过程，提高发动机性能，进、排气门一般都提前开启，迟后关闭，不受活塞行程的限制。

整个换气过程超过两个冲程，约占曲轴转角410°-490°。

根据气体流动特点和进排气门运动规律，换气过程分为自由排气、强制排气和进气过程三个主要阶段，如图l所示。

1）自由排气阶段。

从排气门在下止点前开始开启，到气缸内压力接近于排气管压力这个时期，称为自由排气阶段。

如图1a中b’点所示，气门开启时，气缸内压力较高（大于排气管压力2倍以上），可利用废气自身的压力自行排出。

此时，排气流处于超临界状态，流过排气门处的气体流速，等于在该处气体状态下的音速。

其流量只决定于气门开启面积，并和气体状态有关，与排气门前后的压差无关。

随着活塞的推移，缸内压力不断下降，当缸内压力与排气管压力之比为1.9以下时，排气流进入亚临界状态，排气量由气缸压力和排气管内的压力差来决定，压力差越大，排出的废气量越大，当到某一时刻，气缸内压力与排气管内压力相等时，自由排气阶段结束，一般在下止点后10°-30°曲轴转角。

提示：
1、控制进气道空气流通截面积大小的动力阀安装在进气管上，动 力阀的开闭由真空控制阀控制动作，ECU根据各传感器信号通过真 空电磁阀（VSV）控制真空罐和真空控制阀的真空通道； 2、真空电磁阀有两种类型：常态常开型和常态常闭型。
二、可变进气系统
2、进气谐振控制系统（可变进气道）
通过分阶段改变进气歧管的长度，使发动机在整个转速范围内都 能提高扭矩输出；在低转速范围内，对进气空气控制阀进行优化控制 以实现进气歧管长度分阶段改变。
新世嘉
一、可变气门正时技术
4、DVVT
有一些设计，双可变气门正时系统它能同时改变 进气凸轮轴和排气凸轮轴的相位角，从而获得与转速 更匹配的气门叠加角，因此达到更高的配气效率。
DVVT通用 用的比较多
一、可变气门正时技术
5、可变气门升程（工作过程，详见备注）
（1）低速时，采用短升程，能产生更大的进气负压及更多的涡流，让 空气和燃油充分混合，因而提高低转速时的扭力输出； （2）高转速时，采用长升程来提高进气效率，让发动机的呼吸更顺畅。
2、可变进气系统分为动力阀控制系统和进气谐振系统；
3、动力控制系统是控制发动机进气道的空气流通截面的大小，以适 应发动机不同转速和负荷时的进气量需求，从而改善发动机的动力性； 4、进气谐振控制系统通过分阶段改变进气歧管的长度，使发动机在 整个转速范围内都能提高扭矩输出；在低转速范围内，对进气空气控 制阀进行优化控制以实现进气歧管长度分阶段改变。
电控发动机原理与维修
——冷却系统
——进气系统可变配气相位认识
前言
可变配气相位技术根据不同转速和负荷的情况 改变进气的时刻或进气方式，使燃烧效率达到最好 从而改善动力、降低油耗、减小污染。
可变配气相位的认识

摘要2一、可变气门正时技术3（一）、可变气门正时系统的原理31、可变配气相位调整原理42、可变配气相位技术条件5（二）、可变气门正时技术的现状5（三）、可变气门正时技术的发展趋势6二、国内外可变气门配气机构的现状和发展趋势7（一）、可变配气机构分类7（二）、可变气门技术的发展现状7三、可变配气相位技术研究意义8三、连续可变配气凸轮轴设计浅析9（一）、连续可变凸轮轴作用9（二）、连续可变配气凸轮轴的工作原理9（三）、连续可变配气凸轮轴与传统可变配气技术凸轮轴优缺点比较9（四）、可变配气相位技术条件11四、可变气门正时技术的发展趋势11参考文献13本文介绍了从进气晚关角及进排气的动态效应几方面着手，不断改进发动机的配气相位以及进排气系统，使发动机的实际性能曲线逐步接近计算机仿真曲线。

配气相位、进气门间隙、排气门间隙、转速、负荷五个调整参数之间是相互影响的。

通过在配气机构多刚体模型中引入柔性体,描述了配气机构的动力学性能。

建立了柔性体气门弹簧,分析了气门弹簧动刚度的非线性行为,并且依据模态技术计算得到其动态应力。

该方法为优化设计配气机构等机械产品及对其进行疲劳性能研究提供了依据。

该仪器可检测各种汽、柴油发动机的启动性能、高压点火性能、燃油喷射性能、充电性能、动力性能、配气相位、发动机异响震动分析等30余种技术参数，并分析故障产生的原因、检测过程中，可随时显示各种波形及技术参数和结果并可随机打印，该仪器内存有一百多种国内外发动机技术参数，内容十分丰富，随时可以与检测结果对比。

Passat B5轿车有4缸和6缸两种发动机,4缸机有4G54与4G64两种型号,6缸机型号为6G72,其配气机构均采用顶置凸轮轴式配气机构。

介绍了气门间隙自动调整器的结构、工作原理,以及其维护与保养。

目前，汽车工业的发展正在面临着两个主要问题——能源的枯竭与环境的污染。

汽车发动机的配气相位对其动力性、经济性以及排气污染都有重要的影响，在传统汽车发动机中，发动机转速变化时，气流的速度和进排气门早开迟闭的绝对时间都发生了变化，由于发动机的气门开闭由凸轮驱动，进、排气门的早开角、迟闭角固定不变，这实际上只能使发动机在某一转速范围下处于最佳的配气相位，而在发动机转速很低或者很高的时候，其配气相位处于不理想的状态。

况变化而变化。而传统发动机配气相位是固定不变的，是一
种折衷方案，不能在各种情况下提供最佳正时。
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二 改变配气相位的方法
1 改变凸轮轴和曲轴的相对位置 ---使凸轮轴偏转一个角度
2 改变凸轮的形状
----不同工况使用不同的凸轮
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三
常见可变配气相位装置
迟后角越大。当汽油机小负荷运转时，由于进气压力较低，
要求气门重叠角减小，否则会出现废气倒流，使进气量减少。
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可变配气相位技术简介
一 为何使用可变配气相位技术
1 配气相位对发动机的动力性、经济性及排放有着重要的影响。 2 为了获得较好的发动机性能，配气相位应随着发动机不同工
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工作过程控制 • VTEC系统气门工作状态的切换由控制系统控制。 • 主要由传感器、控制单元和执行器组成。
发动机ECU根据转速传 感器、车速传感器、水温传 感器、负荷传感器等信号进 行判断，输出相应的控制信 号，通过电磁阀调节摇臂内 活塞液压系统，使发动机在 不同的工况下由不同的凸轮 控制，从而使进气门的开度 和正时处于较佳状态。
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2 影响充气效率ηv的因素：
1 ) 气缸进气终了温度 Ta 2 ) 气缸进气终了压力 Pa 3 ) 残余废气 4 ) 配气相位
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3 提高充气效率的措施：
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减少进、排气阻力；如气道光滑、形状合理、 取消化油器等 使用多气门技术，改善换气效果 进、排气道分置，采用增压中冷技术 合理设计配气相位；尤其是采用可变配气正时 电控技术，优化气门开、闭时间和气门升程； 采用进气谐波控制技术 使用增压技术