进排气系统时刻表——发动机的配气相位

　　现在的很多汽车发动机，都采用了可变气门正时技术，并且各家的叫法还不一样：有叫VVT的，有叫i-VTEC的，有叫MIVEC的，还有叫Valvetronic、AVS的，等等。这些听起来是不是特别的高大上，买车时销售顾问就是用这些高大上的词汇来忽悠你，把你弄得云里雾里的。今天老侯就来给大家解析一下这个可变气门正时技术，揭揭它的老底，让它不再神秘。内容较多，首先请看第一篇：发动机配气相位。

　　之前给大家讲了发动机的配气机构的作用及结构，先了复习一下。

　　我们都知道，发动机的配气机构负责向气缸提供汽油燃烧做功所必须的新鲜空气，并将燃烧后的废气排出，这一套动作可以看做是人体吸气和呼气的过程。从工作原理上讲，配气机构的主要功能是按照一定的时限来开启和关闭各气缸的进、排气门，从而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又应该怎么理解呢？我们可以将发动机的气门比作是一扇门，门开启的大小和时间长短，决定了进出的人流量。门开启的角度越大，开启的时间越长，进出的人流量越大，反之亦然。同样的道理用于发动机上，就产生了气门升程和正时的概念。气门升程就好象门开启的角度，气门正时就好象门开启的时间。以立体的思维观点看问题，角度加时间就是一个空间的大小，它也决定了在单位时间内的进、排气量。

　　什么是发动机的配气相位？

　　以曲轴转角表示的进、排气门实际开闭时刻以及开启的持续时间称作配气定时，也称配气相位。

　　通常用相对于上、下止点曲拐位置的曲轴转角的环形图来表示，这种图形称为配气定时图。

　　理论上的配气相位分析

　　对于一台4冲程发动机，按照很多人的理解，做功冲程末，活塞处于下止点时排气门开始打开，发动机进入排气冲程，直到活塞到达上止点，排气门关闭，进气门打开，发动机进入吸气冲程。当活塞正好运行一周重新回到下止点时，进气门关闭，发动机进入压缩冲程。即进、压、功、排各占180°，进、排气门都是在上、下止点开闭，延续时间都是曲轴转角180°。

　　但实际情况并非如此。由于发动机转速很高，一个行程时间很短。再加上用凸轮驱动气门开启需要一个过程，气门全开的时间就更短了，这样短的时间难以做到进气充分，排气彻底。为了改善换气过程，提高发动机性能，实际发动机的气门开启和关闭并不恰-好在活塞的上止点和下止点，而是适当的提前和滞后，以延长进排气时间。

　　发动机的配气相位有三个内容：

　　进气门的配气相位、

　　排气门的配气相位、

　　进排气门重叠。

　　进气门的配气相位

　　发动机工作过程中，进气门是在活塞运行到排气行程上止点之前就开始打开的，而在活塞运行到进气行程下止点之后才关闭。

　　从进气门开启到上止点所对应的曲轴转角称为进气提前角，进气提前角一般用α表示，为1 0 °～30 °。

　　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。

　　从下止点到进气门关闭所对应的曲轴转角称为进气滞后角。进气滞后角用β表示，为40 °～80°。

　　一方面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，汽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。另一方面利用进气惯性继续进气，活塞到达下止点时，进气气流还有相当大的惯性，进气门晚关，仍能继续进气。

　　实际进气时刻和延续时间：

　　在排气行程接近终了时，活塞到达上止点前，即曲轴转到离上止点还差一个角度侥，进气门便开始开启，直到活塞越过下止点后届时，进气门才关闭。

　　整个进气过程延续时间相当于曲轴转角180° +α+β 。

　　排气门的配气相位

　　在做功行程的后期，活塞达到下止点前，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。用γ表示，一般为40°～80°。

　　恰当的排气门早开，汽缸内还有300～500Kpa的压力，做功作用已经不大，但利用此压力使汽缸内的废气迅速地自由排出。同时等活塞达到下止点时，汽缸内只剩1 1 0～120kpa的压力，使排气冲程所消耗的功率减小。高温废气早排，还可以防止发动机过热。

　　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滞后角。用δ表示，一般为1 0 °～30°。

　　一方面活塞到达上止点时，汽缸内的压力仍高于大气压，利用缸内外压力差可继续排气。同时，活塞到达上止点时，废气流有一定的惯性，利用惯性可继续排气。因此，排气门适当晚关可使废气排得较干净。

　　实际排气时刻和延续时间：

　　在作功行程接近终了时，活塞到达下止点前，即曲轴转到离下止点还差—个角度γ，排气门便开始开启，直到活塞越过上止点后δ时，排气门才关闭。

　　整个排气过程延续时间相当于曲轴转角180°+γ+δ。

　　进排气门重叠

　　由于进气门在上止点前即开启．而排气门在上止点后才关闭，这就出现了一段时间内排气门和进气门同时开启的现象，这种现象称为气门重叠，重叠时期的曲轴转角称为气门重叠角。

　　气门重叠角等于α+δ 。

　　由于新鲜气流和废气流的流动惯性都比较大，在短时间内是不会改变流向的，因此只要气门重叠角选择适当，就不会有废气倒流入进气管和新鲜气体随同废气排除的可能性。这对换气是有利的，但应注意，如气门重叠角过大，当汽油机小负荷运转、进气管内压力很低时，就可能出现废气倒流，使进气量减少。

　　老侯点评：

　　以前我就说过，让发动机喷更多的油是一件很容易的事，而让发动机进更多的空气，确是比较困难的。发动机的配气相位就是为了让发动机进入更多的空气而设计的，但是，由于它是固定而不是动态的，所以它只能满足发动机在某一时段的需求，而无法满足发动机全转速范围的工作需求。所以，人们研制出了发动机可变气门正时系统，请看下一期。