发动机可变配气相位技术探析论文.doc

1目 录摘要 .........................................................................................................................2一、可变气门正时技术 .........................................................................................3（一） 、可变气门正时系统的原理 ...............................................................31、可变配气相位调整原理 ...................................................................42、可变配气相位技术条件 ...................................................................5（二） 、可变气门正时技术的现状 ...............................................................5（三） 、可变气门正时技术的发展趋势 .......................................................6二、国内外可变气门配气机构的现状和发展趋势 .............................................7（一） 、可变配气机构分类 ...........................................................................7（二） 、可变气门技术的发展现状 ...............................................................7三、可变配气相位技术研究意义 .........................................................................8三、连续可变配气凸轮轴设计浅析 .....................................................................9（一） 、连续可变凸轮轴作用 .......................................................................9（二） 、连续可变配气凸轮轴的工作原理 ...................................................9（三） 、连续可变配气凸轮轴与传统可变配气技术凸轮轴优缺点比较 ...9（四） 、可变配气相位技术条件 .................................................................11四、可变气门正时技术的发展趋势 ...................................................................11参考文献 ...............................................................................................................132摘要本文介绍了从进气晚关角及进排气的动态效应几方面着手，不断改进发动机的配气相位以及进排气系统，使发动机的实际性能曲线逐步接近计算机仿真曲线。

配气相位、进气门间隙、排气门间隙、转速、负荷五个调整参数之间是相互影响的 通过在配气机构多刚体模型中引入柔性体,描述了配气机构的动力学性能;建立了柔性体气门弹簧,分析了气门弹簧动刚度的非线性行为,并且依据模态技术计算得到其动态应力;该方法为优化设计配气机构等机械产品及对其进行疲劳性能研究提供了依据该仪器可检测各种汽、柴油发动机的启动性能、高压点火性能、燃油喷射性能、充电性能、动力性能、配气相位、发动机异响震动分析等 30 余种技术参数，并分析故障产生的原因、检测过程中，可随时显示各种波形及技术参数和结果并可随机打印，该仪器内存有一百多种国内外发动机技术参数，内容十分丰富，随时可以与检测结果对比Passat B5 轿车有 4 缸和 6 缸两种发动机,4缸机有 4G54 与 4G64 两种型号,6 缸机型号为 6G72,其配气机构均采用顶置凸轮轴式配气机构 介绍了气门间隙自动调整器的结构、工作原理,以及其维护与保养目前，汽车工业的发展正在面临着两个主要问题——能源的枯竭与环境的污染汽车发动机的配气相位对其动力性、经济性以及排气污染都有重要的影响，在传统汽车发动机中，发动机转速变化时，气流的速度和进排气门早开迟闭的绝对时间都发生了变化，由于发动机的气门开闭由凸轮驱动，进、排气门的早开角、迟闭角固定不变，这实际上只能使发动机在某一转速范围下处于最佳的配气相位，而在发动机转速很低或者很高的时候，其配气相位处于不理想的状态。

在发动机低转速时，会因为气门叠开角比理想值大，使部分新鲜混合气被废气带走而造成油耗和排污增加；在高转速时，由于气门叠开角比理想值小，进气量不足，从而限制发动机所能达到的最大功率为了保护环境以及为了人类可持续发展，实现低能源消耗和低排放污染已成为汽车发动机的发展方向，这就要求发动机在保证良好动力性的同时，又要降低燃油消耗量，需要某种可变配气相位机构能使气门正时、气门开启持续时间及气门升程等参数中的一个或多个随发动机的工况变化实时进行调节，即配气相位角也应该随之改变最佳的配气相位能使发动机在很短的换气时间内充入最多的新鲜空气（可燃混合气） ，并使排气阻力减小，废气残留量最少，从而获得更好的燃油经济性，更高的扭矩和功率特性，提高汽车怠速稳定性和降低排放污染关键词： 发动机 可变配气相位 内燃机配机机构3一、可变气门正时技术传统的发动机气门正时系统，是一种配气相位即气门开启和关闭都一成不变机械系统，这种配气系统很难满足发动机在多种工况对配气的需要，不能满足发动机在各种转速工况下均输出强劲的动力要求而可变气门正时系统是一种改变气门开启时间或开启大小的电控系统，通过在不同的转速下为车辆匹配更合理的气门开启和关闭，来增强车辆扭矩输出的均衡性，提高发动机功率并降低车辆的油耗。

一） 、可变气门正时系统的原理四行程发动机在工作过程中，吸入新鲜空气，排出高温废气这种进气和排气的全过程，称为换气过程在高速发动机中，每个循环的进排气过程时间极短，在这极短的时间内，被吸入的可燃混合气越多，废气排的越干净、越彻底，发动机发出的功率就可能越大反之，发出的功率就越小，发动机的动力性和经济性就会下降因此，需要适时开启和关闭进排气门由内燃机原理可知，气门的开闭位置和活塞的位置有关，活塞的位置和曲轴的转角有关，用曲轴转角来表示气门的开闭时间，就是配气相位从配气相位图中，可以看出，发动机的进排气门的开启和关闭分别提前打开和延迟关闭以便争取最大的“时间断面” 把气门提前开启时刻称作提前角，气门迟后关闭时刻称作迟闭角由于排气迟后关闭和进气提前开启，这就存在着一个进、排气门同时开启的气门重叠阶段，气门叠开时的曲轴转角称为气门重叠角实验证明，在高转速时，气门重叠角大一些对发动机是十分有利的就配气相位而言，气门重叠角的大小与发动机的转速有关，若发动机转速高，则气门重叠角就相应设置大些在进、排气门开、闭的四个阶段中，进气门迟闭角和进、排气门叠开角对发动机的充气效率有较大的影响，以进气门迟闭角为例：当发动机转速较低时，进气门迟闭角过大，新鲜充量被向上止点运动的活塞推回到进气管，这是因为活塞到下止点时，缸内压力与进气管压力相近；当发动机转速高时，允许有较大的进气门迟闭角，这是因为活塞到下止点时缸内压力远低于进气管压力，可以获得较多的过后充量。

改变进气门的迟闭角可以改变充气效率随转速变化的趋势，用来调整发动机转矩特性，以满足不同的使用要求如果进气迟闭角加大，高转速时充气效率增加，有利于发挥最大功率，但对中、低速性能不利；反之，则对高速时最大功率4的发挥不利由上述可知，配气相位与发动机的转速有关原则上，一种配气相位只适合一种发动机转速配气相位取决于凸轮轮廓的形状，配气相位对发动机的性能影响很大，且由于凸轮型线的不同，也决定了发动机是高速性能还是低速性能如果是高速性能的发动机，则在高转速范围功率很大，但在中低转速范围功率下降很多；反之，则在高转速范围功率下降很多现代发动机要求在任何转速范围都能获得较大的功率，这就要求配气相位能够根据发动机的工作情况及时做出调整，因此，可变配气相位技术应运而生1、可变配气相位调整原理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，进气门会提前开启和延迟关闭；当发动机做功完毕后，活塞从下止点移到上止点的排气过程中，排气门会提前开启和延迟关闭这样，必然会出现进、排气门同时开启的时刻，即气门重叠阶段，有可能会造成废气倒流，为了消除这一缺陷，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低速工作时减少气门行程，而在发动机高速时增大气门行程，改变气门重叠阶段的时间，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扭矩，从而改善发动机的工作性能。

即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，改变气门升程或气门开启的持续时间可变配气相位的调整原理：1)怠速状态 在怠速时，通过消除气门重叠角，以减小废气进入进气道，达到稳定怠速，提高燃油经济性的目的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，这样减少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 的结果以及未燃气体的再次燃烧，降低了燃烧温度，NOⅹ（氮氧化合物）排放减少，HC 排放也减少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，提高充气效率这样，在低速到中速范围提高扭矩输出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，提高充气效率，达到提高功率的目的55)低温下在低温状态下时，采用消除气门重叠防止废气窜入进气道减少低温下燃油消耗，稳定怠速，降低怠速转速最终稳定怠速，提高燃油经济性6)启动/停机在启动或者停机时，消除气门重叠以消除废气进入进气道，从而提高气动性能2、可变配气相位技术条件理想的配气相位应满足以下条件：1)低速时，采用较小的气门叠开角和较小的气门升程，防止汽缸内新鲜充量向进气系统倒流，以增加扭矩，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闭角，最大限度的减小流动阻力，充分利用流动惯性，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，较好的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，降低了怠速转速二） 、可变气门正时技术的现状可变配气相位机构能使气门正时、气门开启持续时间及气门升程等参数中的一个或多个随发动机的工况变化实时进行调节，从而获得更好的燃油经济性、更优异的扭矩和功率特性，提高怠速稳定性和降低尾气排放在现在的汽车发动机上，经常可以看见像 VVT、VVT—i、VVTL—i、i—VTEC、VVL 等技术符号，这些发动机都采用了可变配气正时的技术国外研究机构对可变气门正时技术早就进行了大量的研究，美国自。