發(fā)動(dòng)機(jī)配氣相位課件

1、l l 主講人 熊建國(guó)復(fù)習(xí)舊課導(dǎo)入新課配氣相位的意義配氣相位的定義進(jìn)氣門的配氣相位排氣門的配氣相位 及氣門的疊開配氣相位的變化和影響可變配氣相位介紹 l配氣機(jī)構(gòu)的組成：正時(shí)齒輪、凸輪軸、氣門挺柱、推桿、搖臂總成、氣門、氣門彈簧等。l配氣機(jī)構(gòu)的功用：按發(fā)動(dòng)機(jī)各缸的工作過程和順序，定時(shí)開啟和關(guān)閉進(jìn)排氣門，保證及時(shí)吸進(jìn)充足的空氣和或混合氣，及時(shí)排出廢氣，并保證足夠的密封性，以保證發(fā)動(dòng)機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。l在前述四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的簡(jiǎn)單工作循環(huán)中，為了方便，曾把進(jìn)、排氣過程都看做是在活塞的 l一個(gè)沖程內(nèi)即曲軸轉(zhuǎn)180完成的，也即氣門開關(guān)時(shí) 刻是在活塞的上下止點(diǎn)處。但實(shí)際情況并非如此。由于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速很高，一個(gè)沖程的

2、時(shí)間極短，例如上海桑塔納轎車發(fā)動(dòng)機(jī)，在最大功率時(shí)的轉(zhuǎn)速為5 600rmin，一個(gè)沖程歷時(shí)僅為60(56002)二0.0054s,再加上用凸輪驅(qū)動(dòng)氣門開啟需要一個(gè)過程，氣門全開的時(shí)間就更短了，這樣短的時(shí)間難以做到進(jìn)氣充分，排氣干凈 l為了改善換氣過程,提高發(fā)動(dòng)機(jī)性能，實(shí)際發(fā)動(dòng)機(jī)的氣門開啟和關(guān)閉并不恰好在活塞的上下止點(diǎn)，而是適當(dāng)?shù)靥崆昂蜏?，以延長(zhǎng)進(jìn)、排氣的時(shí)間。也就是說，氣門開啟過程中曲軸轉(zhuǎn)角都大于180。l用曲軸轉(zhuǎn)角表示的進(jìn)、排氣門開閉時(shí)刻和開啟持續(xù)時(shí)間，稱為配氣相位。 l 1進(jìn)氣提前角 從進(jìn)氣門開始開啟到上止點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角稱為進(jìn)氣提前角(或早開角)，用表示。一般為1030。l2進(jìn)氣遲后角

3、 從下止點(diǎn)到進(jìn)氣門關(guān)閉所對(duì)應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角稱為進(jìn)氣遲后角(或晚關(guān)角)，用表示，一般為4080。 l進(jìn)氣門開啟持續(xù)時(shí)間內(nèi)的曲軸轉(zhuǎn)角，即進(jìn)氣持續(xù)角為。+180。 l1排氣提前角 從排氣門開始開啟到下止點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角稱為排氣提前角(或早開角)，用表示，一般為4080。l 2排氣遲后角 從上止點(diǎn)到排氣門關(guān)閉所對(duì)應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角稱為排氣遲后角(或晚關(guān)角)，用表示。一般為1030.l3. 排氣門開啟持續(xù)時(shí)間內(nèi)的曲軸轉(zhuǎn)角，即排氣持續(xù)角為+180+。 l 由于進(jìn)氣門早開和排氣門晚關(guān)，就出現(xiàn)了一段進(jìn)、排氣門同時(shí)開啟的現(xiàn)象，稱為氣門疊開。同時(shí)開啟的角度，即進(jìn)氣門早開角與排氣門晚關(guān)角的和(+)，稱為氣門疊開角 。l發(fā)動(dòng)

4、機(jī)通過一段時(shí)間的使用，由于磨損、維修調(diào)整的不當(dāng)，配氣相位會(huì)發(fā)生變化，將會(huì)造成進(jìn)氣不足，汽缸內(nèi)廢氣含量大大增加，造成發(fā)動(dòng)機(jī)功率下降，機(jī)體溫度升高。在配氣相位的四個(gè)角中，進(jìn)氣遲后角的大小，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影響最大。l發(fā)動(dòng)機(jī)當(dāng)配氣相位變遲后，影響發(fā)動(dòng)機(jī)性能最大的進(jìn)氣遲后角變大，而這正是高速時(shí)所要求的，所以對(duì)高速稍有利而低速性能變壞；反之，配氣相位變?cè)鐣r(shí)，進(jìn)氣遲后角變小對(duì)低速稍有利而高速性能變壞。l同一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速不同也應(yīng)有不同的配氣相位，轉(zhuǎn)速愈高，提前角和遲后角也應(yīng)愈大，然而這在結(jié)構(gòu)上很難滿足。現(xiàn)在都是按發(fā)動(dòng)機(jī)的性能要求，通過試驗(yàn)來確定某一常用轉(zhuǎn)速下較合適的配氣相位，自然它也就只能對(duì)這一轉(zhuǎn)速最為有利。

5、如何解決這個(gè)問題呢？ l常見的雙氣門機(jī)構(gòu)與四氣門機(jī)構(gòu)的氣門正時(shí)主要是考慮發(fā)動(dòng)機(jī)的有效功率、轉(zhuǎn)矩盡可能增大，但在發(fā)動(dòng)機(jī)怠速運(yùn)行時(shí)，動(dòng)力性就會(huì)急劇下降，燃料經(jīng)濟(jì)性會(huì)變得很差。為了避免這些缺點(diǎn)，有些汽車近年來采用一種可變配氣相位勺氣門升程電子控制(VTEC)機(jī)構(gòu)(如本田汽車)來控制進(jìn)氣時(shí)間與進(jìn)氣量，從而使發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生不同的輸出功率。 l裝有VTEC機(jī)構(gòu)的發(fā)動(dòng)機(jī)每個(gè)氣缸和常規(guī)的高速發(fā)動(dòng)機(jī)一樣都配置有二個(gè)進(jìn)氣門和排氣門。不過，它的兩個(gè)進(jìn)氣門有主次之分，即主進(jìn)氣門和次進(jìn)氣門。每個(gè)進(jìn)氣門均由單獨(dú)的凸輪通過搖臂來驅(qū)動(dòng)。驅(qū)動(dòng)主、次進(jìn)氣門的凸輪分別叫。與主、次凸輪。與進(jìn)氣門接觸的搖臂分別叫主、次搖臂。主、次搖臂之間

6、設(shè)有一個(gè)特它不與任何氣門直接接觸。二個(gè)搖臂并列在一起，均可在搖臂軸上轉(zhuǎn)動(dòng)。在主搖臂、次搖臂和中間搖臂相對(duì)應(yīng)的凸輪軸上鑄有三個(gè)不同升程的凸輪，稱為主凸輪、次凸輪和中間凸輪 。l中間凸輪的升程最大，它是按發(fā)動(dòng)機(jī)雙進(jìn)雙排氣門工作最佳輸出功率的要求而設(shè)計(jì)的，主凸輪刊程小于中間凸l 輪，它是按發(fā)動(dòng)機(jī)低速工作時(shí)單氣門開閉要求設(shè)汁的次凸輪的升程最小，最高處只是稍微高于基圓，其作用只是在發(fā)動(dòng)機(jī)怠速運(yùn)行時(shí)，通過次搖臂稍微打開次氣門，以免燃油集聚在次進(jìn)氣門口。中間搖臂的一端和中間凸輪接觸，另端在低速時(shí)可自由活動(dòng)。三個(gè)搖臂在靠近氣門一端均有一個(gè)油缸孔。油缸孔中都安置有靠油壓控制的活塞，它們依次為正時(shí)活塞、主同步l

7、活塞、中間同步活塞和次同步活塞。ll 2工作原理VTEC機(jī)構(gòu)是采用一根凸輪軸上設(shè)計(jì)兩種(高速型和低速型)不同配氣定時(shí)和氣門升程的凸輪，利用液壓進(jìn)行切換的裝置。高低速的切換是根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、負(fù)荷、水溫及車速進(jìn)行檢出，由ECU進(jìn)行計(jì)算處理后將信號(hào)輸出給電磁閥來控制油壓進(jìn)行切換 l VTEC不工作時(shí)，正時(shí)活塞和主同步活塞位于主搖臂缸內(nèi)，和中間搖臂等寬的中間同步活塞位于中間搖臂油缸內(nèi)，次同步活塞和彈簧一起則位于次搖臂油缸內(nèi)。正時(shí)活塞的一端和壓油道相通，液壓油來自工作油泵，油道的開啟由ECU通過VTEC電磁閥控制。l 在發(fā)動(dòng)機(jī)低速運(yùn)行時(shí)(如圖)ECU無指令，油道內(nèi)無油壓，活塞位于各自的油缸內(nèi)，因此各個(gè)搖

8、臂均獨(dú)自上下運(yùn)動(dòng)。于是主搖臂緊隨主凸輪開閉主進(jìn)氣門，以供給低速運(yùn)行時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)所需混合氣，次凸輪則迫使次搖臂微微起伏，微微開閉次進(jìn)氣門，中間搖臂雖然隨著中間凸輪大幅度運(yùn)動(dòng)，但是它對(duì)于任何氣門不起作用。此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)處于單進(jìn)雙排工作狀態(tài)，吸人的混臺(tái)氣不到高速時(shí)的一半。由于仍然是所有氣缸參與工作，所以運(yùn)轉(zhuǎn)十分平順均衡。ll 而當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)高速運(yùn)行時(shí)(如圖3-44)，即發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速在2300rmin2500r/min、車速在5km/h以上時(shí)，水溫在5以上時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷到達(dá)一定程度時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)控制電腦ECU就會(huì)向VTEC電磁閥供電以開啟工作油道，于是工作油道中的壓力油就推動(dòng)活塞移動(dòng)，壓縮彈簧、這樣主搖臂、中間搖臂和次搖臂就被主同步活塞、中間同步