配气相位分析：如何优化进气和排气门？

1.理论上的配气相位分析

理论上讲，进气、压缩、做功和排气各占180°，也就是说进气门在上止点时开，排气门在下止点时开，持续时间都是曲轴转过180°的时间。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。原因是：

（1）气门的打开和关闭有个过程。气门打开总是由小到大，关闭总是由大到小，这样势必使进气不足，排气不净。

（2）气体惯性的影响。随着活塞的运动，进气量由小到大，排气量由小到大；进气门由小到大再到小，排气门由小到大再到小。同样会造成进气不足、排气不净。

（3）发动机速度的要求。实际发动机曲轴转速很高，活塞每一行程时间都很短。例如，当转速为5600 r/min时一个行程只有60/（5600×2）s=0.0054 s，即使转速为1500 r/min，一个行程也只有0.02 s，这样短的进气或排气过程，使得发动机进气不足，排气不净。

可见，理论上的配气相位不能满足发动机进气充分、排气干净的要求。

2.实际的配气相位分析

为了使进气充足、排气干净，除了从发动机结构上进行改进外（如增大进、排气管道），还可以从配气相位上想点办法，例如使气门早开晚闭，延长进、排气时间。

（1）气门早开晚闭的可能性。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。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。

在做功行程快要结束时，排气门打开，可以利用做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，而提早打开排气门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。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。

（2）气门叠开与气门叠开角。由于进气门早开，排气门晚关，势必造成在同一时间内两个气门同时开启的现象，此现象称为气门叠开；对应的曲轴转角称为气门叠开角。在这段时间内，可燃混合气和废气是否会乱串呢？不会的，这是因为：

①在合适的配气相位下，进、排气流各自有自己的流动方向和流动惯性，而重叠时间又很短，不至于混乱，即吸入的可燃混合气不会随同废气排出，废气也不会经进气门倒流入进气管，而只能从排气门排出。(www.xing528.com)

②进气门附近有降压作用，有利于进气。

③进气相位和排气相位。实际进气时刻和持续时间：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α，进气门便开始开启；进气行程直到活塞越过下止点后β时，进气门才关闭。整个进气过程持续时间相当于曲轴转角180°+α+β。

α——进气提前角，一般α=10°～30°。

β——进气延迟角，一般β=40°～80°。

所以，进气过程曲轴转角为230°～290°。

实际排气时刻和持续时间：同样，做功行程接近终了时，活塞在下止点前排气门便开始开启，提前开启的角度γ一般为40°～80°，活塞越过下止点后δ角排气门关闭，δ一般为10°～40°，整个排气过程相当曲轴转角180°+γ+δ。

γ——排气提前角，一般γ=40°～80°。

δ——排气延迟角，一般δ=10°～40°。

所以排气过程曲轴转角为230°～300°。

气门叠开角α+δ=20°～70°

从上面的分析，可以看出实际配气相位和理论上的配气相位相差很大。实际配气相位，气门要早开晚关，主要是为了满足进气充足、排气干净的要求。但实际中，究竟气门什么时候开？什么时候关最好呢？这主要根据各种车型，经过实验的方法确定，由凸轮轴的形状、位置及配气机构来保证。