项目三 课题四 可变配气相位控制机构（课件）-高二《汽车发动机构造与维修》同步教学（武汉大学出版社）

课题一 配气机构概述 课题二 气门组 课题三 气门传动组 课题四 可变配气相位控制机构 目录 CONTENTS 1 一、配气相位 在前述四冲程发动机工作原理时，把气门的开闭时刻和开启的持续时间作了理论简化，认为气门的开闭时刻正好在活塞的上、下止点处，进气、排气过程是在活塞的一个行程内，即曲轴转动180°内完成的。但实际情况并非如此，由于现代发动机转速很高，一个行程经历的时间很短，很难达到进气充分、排气彻底的要求。为改善换气过程，提高发动机性能，实际发动机的气门开启和关闭并不在上、下止点，而是适当提前或滞后，也就是说气门开启的过程都大于180°曲轴转角。 用曲轴转角表示的气门开启与关闭时刻和开启的持续时间称为配气相位，如图3-44所示。 课题四 可变配气相位控制机构 2 从进气门开始开启到活塞到达上止点所对应的曲轴转角称为进气提前角，用α表示。一般为0°～30°。进气门早开，使得活塞到达上止点开始向下移动时，进气门已有一定开度，所以可较快地获得较大的进气通道截面，减小进气阻力。 从活塞位于下止点至进气门完全关闭时对应的曲轴转角称为进气迟闭角，用β表示。一般为40°～80°。活塞在到达下止点时，汽缸内的压力仍低于大气压力，且气流还有相当大的惯性，适当延迟关闭进气门，可以有效利用压力差和气流惯性继续进气。 从排气门开始开启到活塞到达下止点时，所对应的曲轴转角称为排气提前角，用γ表示。一般为40°～80°。做功冲程接近终了时，汽缸内的压力约为0．3～0．5MPa，此时提前打开排气门，能使废气迅速排出，减小活塞上行排气时的阻力，减少排气时的功率损失，还可防止发动机过热。 从活塞位于上止点到排气门完全关闭时，所对应的曲轴转角称为排气迟闭角，用δ表示。一般为10°～30°。活塞到达上止点时，汽缸内的压力仍高于大气压力，由于气流有一定惯性，排气门适当延迟关闭，可使废气排得更干净。 由于进气门早开和排气门晚关，在活塞位于排气上止点附近，出现一段进、排气门同时开启的现象，称为气门叠开。同时开启的角度，即进气门提前角α与排气门迟后角δ之和α+δ，称为气门重叠角。适当的气门重叠角有利于废气的排出。 由上述可知，进气门开启持续时间内的曲轴转角，即进气持续角为α＋180°＋β，约为230°～290°。排气门开启持续时间内的曲轴转角，即排气持续角为γ＋180＋δ，约为230°～290°。 3 二、对配气相位的要求 配气相位对发动机性能有很大影响，即使同一台发动机，随转速的不同对配气相位的要求也不同，转速提高时，要求气门提前开启角和迟后关闭角增大，反之则要求减小。 目前绝大多数汽车发动机的配气相位是固定的，是发动机制造厂根据发动机结构、工作条件和转速高低等因素确定的，通常选择发动机最常用转速来确定最佳配气相位，一旦确定则不能改变。这种固定的配气相位对发动机性能的发挥是不利的，因为不同转速对配气相位的要求不一样，即对进、排气门早开、迟闭角度要求不同，这样在其他转速时，发动机就会充气不足和排气不净，造成动力性、经济性下降，排放性变差等问题。为解决这个问题，近年来一些发动机上采用了可变进气系统、可变配气正时等新技术。 由于进气门配气相位对发动机性能的影响比排气门大，所以各种发动机装用的可变配气相位控制机构一般只控制进气门配气相位，以免使配气机构过于复杂。此外，配气相位取决于凸轮的形状及凸轮轴与曲轴的相对位置在发动机工作中，变换驱动凸轮或改变凸轮轴与曲轴相对位置，均可实现配气相位的调节。 目前，车用发动机装用的可变配气相位控制机构主要有2种类型：日本本田车系的VTEC（Variable Valve Life Timing＆Valve Electronic Control）可变配气正时（相位）及气门升程电子控制机构，德国奔驰车系可变配气相位控制机构。 4 三、日本本田车系的VTEC机构 1．VTEC机构的组成 VTEC机构的组成如图3-45所示。同一缸的两个进气门有主、次之分，即主进气门和次进气门。每个进气门通过单独的摇臂驱动，驱动主进气门的摇臂称为主摇臂，驱动次进气门的摇臂称为次摇臂，在主、次摇臂之间装有1个中间摇臂，中间摇臂不与任何气门直接接触，3个摇臂并列在一起组成进气摇臂总成。凸轮轴上相应有3个不同升程的凸轮，也分为主凸轮、中间凸轮和次凸轮，分别驱动主摇臂、中间摇臂和次摇臂。在凸轮形状设计上，中间凸轮的升程最大，次凸轮的升程最小，主凸轮的形状适合发动机低速时主进气门单独工作时的配气相位要求，中间凸轮的形状适合发动机高速时主、次双进气门工作时的配气相位要求。 5 进气摇臂总成如图3-46所示，在3个摇臂靠近气门的一端均设有液压缸孔，液压缸孔中装有靠液压控制的正时活塞、同步活塞、阻挡活塞及弹簧。正时活塞一端的液压缸孔与发动机的润滑油道连通，EC