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  • 1 # 樸素理論

    四衝程發動機的一個工作迴圈是:進氣-壓縮-做功-排氣。

    為了讓空氣、燃料和廢氣在正確的時刻進入/排出發動機汽缸,我們就需要發動機氣門在正確的時刻開啟,維持恰當的開啟時間,然後在正確的時刻關閉。

    而曲軸每旋轉兩圈,也就是720度時,一個汽缸完成一個工作迴圈。我們把氣門開啟的時刻用曲軸轉角來表示,得到的就是你說的配氣相位。

    比如,活塞在上止點時我們記作0度。活塞往上走,假設在到達上止點前20度開啟,開始進氣。

    上止點後活塞開始往下走,一直到下止點,這個過程中曲軸轉了180度。此時進氣門還不會馬上關閉,假設延後了50度才關閉。

    這樣,進氣門的開啟時刻是-20度曲軸轉角,進氣門關閉的時刻是第230度曲軸轉角。而氣門開啟的維持時間是20+180+50=250度曲軸轉角。

    同理,排氣門也用相同的方式去表示開啟/關閉時刻和維持的時間。

    這就是配氣相位。

    在實際的發動機中使用凸輪軸來控制進排氣門,凸輪軸不是圓柱體,隨著輪廓的旋轉,可以將氣門頂開。

    但是,發動機的工作狀況變化很大,比如突然深踩油門,再比如突然遇到陡坡。發動機的轉速和負荷變化很大。

    轉速和負荷變化大,最佳的燃燒條件變化也很大,這就需要及時調整配氣相位。比如,3500轉/分時,發動機轉速高,流進汽缸的氣體流速也很大,為了更充分地進氣,進氣門開啟時刻再提前一點,關閉的時刻再延後一點,這樣就充分利用了氣流的慣性,更充分進氣。

    和進氣提前角,進氣遲后角一樣,也走排氣提前角和遲后角,為了更充分排出廢氣。

    但是,問題又來了,凸輪軸的形狀是固定的,曲軸和凸輪軸之間透過正時鏈條或者正時皮帶連線,不允許相對轉動,保持精確的相對轉動關係。

    如此一來,固定的凸輪軸形狀,固定的曲軸凸輪軸關係,這樣得到的配氣相位,只是某一個狹窄工作範圍內的最優配氣相位。遠遠不能滿足複雜多變的工況。

    為了更省油,動力更強,排放更環保,就出現了可變配氣定時,也就是VVT。

    可變配氣定時,曲軸驅動正時鏈條,正時鏈條帶動的是一個圓圓的轉鼓,凸輪軸一端插在轉鼓裡,轉鼓和凸輪軸在圓周方向上有空腔,透過注入液壓油,凸輪軸和曲軸的相對關係就變化了。這樣就改變了配氣相位。

    這樣,凸輪軸還是在不停旋轉,只是相對相對曲軸的關係可以改變。

    當然,影響配氣相位的原因非常多,氣流慣性和燃燒條件只是一部分原因。所以VVT系統都是電腦自動控制的。

    這裡主要是想說明配氣相位的表示和配氣相位的調節。

    為了更徹底地最佳化發動機工況,還會有氣門升程的調節。就是進排氣口開多大,這也能調節。

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