汽车发动机可变配气相位原理，提高性能和效率

从配气相位图上可以看出活塞从上止点移到下止点的进气过程中，进气门会提前开启α和延迟关闭β。当发动机做功完毕，活塞从下止点移到上止点的排气过程中，排气门会提前开启γ和延迟关闭δ。

这种延长气门开启时间的做法，必然会出现一个进气门和排气门同时开启的时刻，配气相位上称为“重叠阶段”，可能会造成废气倒流。这种现象在发动机的转速仅1000r/min以下的怠速时候最明显（怠速工作下的“重叠阶段”时间是中等速度工作条件下的7倍）。这容易造成怠速工作不顺畅，振动过大，功率下降等现象。尤其是采用四气门的发动机，由于“帘区”值大，“重叠阶段”更容易造成怠速运转不顺畅的现象。设计师为了消除这一缺陷，就以“变”对“变”，采用了“可变式”的气门驱动机构。

可变式气门驱动机构就是在发动机急速工作时减少气门行程，缩小“帘区”值，而在发动机高速工作时增大气门行程，扩大“帘区”值，改变“重叠阶段”的时间，使发动机在高转速时能提供强大的功率，在低转速时又能产生足够的转矩，从而改善了发动机的工作性能。气门可变驱动机构能根据汽车的运行状况；随时改变配气相位，改变气门升程和气门开启的持续时间。

1.可变配气相位调整原理

（1）怠速状态 在怠速时，通过消除气门重叠角，以减少废气进入进气道，达到稳定怠速，提高燃油经济性的目的。怠速行驶范围内配气相位调整如图3-8所示。

图3-8 怠速状态下配气相位的调整

（2）中等负荷 在中等负荷行驶范围内，通过增加气门重叠从而增加了内部EGR（废气再循环）量。这样减小了进气歧管内的负压。因而也减小了活塞的泵吸损失并且改善了油耗。另外，由于此内部EGR的结果，燃烧废气再次吸入，从而降低了燃烧温度，NO_x排放也减少了。另外，由于未燃烧的气体再次燃烧，也减少了HC排放。中等负荷行驶范围内配气相位的调整如图3-9所示。

图3-9 中等负荷状态下配气相位的调整

（3）从低速到中速大负荷 在低速到中速大负荷行驶范围内，采用提前关闭进气门的方式，提高充气效率。这样，在低速到中速范围可提高转矩输出。在低速到中速行驶范围内配气相位的调整如图3-10所示。

图3-10 从低速到中速到大负荷(www.xing528.com)

（4）高速大负荷 在高速大负荷行驶范围内，采用推迟进气门关闭时刻的方式，提高充气效率，达到提高功率的目的。在重负荷、高速行驶范围内配气相位的调整如图3-11所示。

图3-11 高速大负荷状态下配气相位的调整

（5）低温状态 在低温状态时，采用消除气门重叠的方式防止废气窜入进气道。减少低温下燃油消耗，稳定怠速，降低快怠速转速。最终稳定怠速，提高燃油经济性。

（6）起动/停机 在起动或停机时，消除气门重叠以消除废气进入进气道，从而提高起动性能。

2.可变配气相位技术

理想的配气相位应满足以下要求：

1）低速时，采用较小的气门叠开角和较小的气门升程，防止气缸内新鲜充量向进气系统倒流，以增加转矩，提高燃油经济性。

2）高速时，应具有最大气门升程和进气门迟后角，最大限度地减小流动阻力，充分利用气体流动惯性，提高充气系数，以满足动力性要求。

3）能够对进气门从开启到关闭的持续期进行调整，以实现最佳的进气定时。

可变配气相位是现代汽车新技术之一，它改变了配气相位固定不变的状态。在发动机运转工况范围内提供最佳的配气正时，提高了充气系数，较好地解决了高转速与低转速、大负荷与小负荷条件下动力性与经济性的矛盾，在一定程度上改善了废气排放、怠速稳定性和低速平稳性，降低了怠速转速。