发动机高速运转时,进气和排气流速非常快。为了提高气缸的充气效率,要求进气门提前打开,滞后关闭,充分利用气体的惯性,提高发动机充气量,提高燃烧质量。对于排气门也是这样,提前打开是为了尽量延长排气行程的时间,滞后关闭是为了充分利用排气气流的惯性,尽可能地使废气排出。
气门提前打开和滞后关闭的量与发动机转速和负荷都紧密相关。由于技术比较复杂,早期的发动机无法实现完美的控制,只能采取折中的方法,在设计发动机时,提前给配气相位设计成固定的量,这样的发动机只能在某一转速、负荷区域燃烧质量表现比较好。真实的行车情况非常复杂,利用发动机电子控制实现可变配气相位控制,可以有效提高充气效率,使发动机在全部工况中进气、排气充分,最终得到高质量的燃烧效果。
除了配气相位可以根据需要进行连续调整之外,一些公司采用了可变气门升程,这样就使得气缸的换气效率进一步改善,实现更好的燃烧质量。下图是分别从曲轴和凸轮轴的前端看过去,在整个圆周方向上,进气门和排气门打开或关闭所占用的曲轴转角和凸轮轴转角。(www.xing528.com)
对于固定配气相位的发动机,引起配气相位改变有两种可能:一种是正时机构出现故障;另一种是气门间隙变化。而气门间隙的变化除了影响配气相位以外,还会影响气门升程,进而影响气缸的充气和换气效率。
对于可变配气相位和气门升程可变的发动机,一般都设计成低速状态下,配气相位和升程系统不参与调节。因为低速时发动机每一个行程的工作时间较长,吸气和排气在时间上是相对充足的。而当发动机转速上升后,在中高速时,由于每一个行程所经历的时间变短,采取调节配气相位和增加气门升程的方法就可以有效提高发动机的充气和排气效率。不同汽车生产公司采取不同的策略,有的公司还将气门升程设计成分级可调式的。
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