发动机的配气相位与气门间隙祥解

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一、配气相位
1、配气相位定义：
配气相位是用曲轴转角表示的进、排气门的开启时刻和开启延续时间，通常用环形图表示-配气相位图。
2、理论上的配气相位分析

理论上讲进、压、功、排各占180°，也就是说进、排气门都是在上、下止点开闭，延续时间都是曲轴转角180°。但实际表明，简单配气相位对实际工作是很不适应的，它不能满足发动机对进、排气门的要求。原因：
　　① 气门的开、闭有个过程
　　开启总是由 小→大
　　关闭总是由 大→小
　　② 气体惯性的影响
　　随着活塞的运动同样造成进气不足、排气不净
　　③ 发动机速度的要求
　　实际发动机曲轴转速很高，活塞每一行程历时都很短，当转速为5600r/min时一个行程只有60/（5600×2）=0.0054s，就是转速为1500r/min，一个行程也只有0.02s，这样短的进气或排气过程，使发动机进气不足，排气不净。
　　可见，理论上的配气相位不能满足发动机进饱排净的要求，那么，实际的配气相位又是怎样满足这个要求的呢？下面我们就进行分析。
3、实际的配气相位分析
　　为了使进气充足，排气干净，除了从结构上进行改进外（如增大进、排气管道），还可以从配气相位上想点办法，气门能否早开晚闭，延长进、排气时间呢？
　　① 气门早开晚闭的可能 从示功图中可以看出，活塞到达进气下止点时，由于进气吸力的存在，气缸内气体压力仍然低于大气压，在大气压的作用下仍能进气；另外，此时进气流还有较大的惯性。由此可见，进气门晚关可以增加进气量。
　　进气门早开，可使进气一开始就有一个较大的通道面积，可增加进气量。
　　在作功行程快要结束时，排气门打开，可以利用作功的余压使废气高速冲出气缸，排气量约占50%。排气门早开，势必造成功率损失，但因气压低，损失并不大，而早开可以减少排气所消耗的功，又有利于废气的排出，所以总功率仍是提高的。
　　从示功图上还可以看出，活塞到达上止点时，气缸内废气压力仍然高于外界大气压，加之排气气流的惯性，排气门晚关可使废气排得更净一些。
　　由此可见，气门具有早开晚关的可能，那么气门早开晚关对发动机实际工作又有什么好处呢？
进气门早开：增大了进气行程开始时气门的开启高度，减小进气阻力，增加进气量。
进气门晚关：延长了进气时间，在大气压和气体惯性力的作用下，增加进气量。
　　排气门早开：借助气缸内的高压自行排气，大大减小了排气阻力，使排气干净。
　　排气门晚关：延长了排气时间，在废气压力和废气惯性力的作用下，使排气干净。
　　② 气门重叠
　　由于进气门早开，排气门晚关，势必造成在同一时间内两个气门同时开启。把两个气门同时开启时间相当的曲轴转角叫作气门重叠角。在这段时间内，可燃混合气和废气是否会乱串呢？不会的，这是因为：a. 进、排气流各自有自己的流动方向和流动惯性，而重叠时间又很短，不至于混乱，即吸入的可燃混合气不会随同废气排出，废气也不会经进气门倒流入进气管，而只能从排气门排出；b. 进气门附近有降压作用，有利于进气。
　　③ 进、排气门的实际开闭时刻和延续时间
　　实际进气时刻和延续时间：在排气行程接近终了时，活塞到达上止点前，即曲轴转到离上止点还差一个角度α，进气门便开始开启，进气行程直到活塞越过下止点后β时，进气门才关闭。整个进气过程延续时间相当于曲轴转角180°+α+β。
　　 α- 进气提前角 一般α=10°～30°
　　 β- 进气延迟角 一般β=40°～80°
　　所以进气过程曲轴转角为230°～290°
　　实际排气时刻和延续时间：同样，作功行程接近终了时，活塞在下止点前排气门便开始开启，提前开启的角度γ一般为40°～80°，活塞越过下止点后δ角排气门关闭，δ一般为10°～30°，整个排气过程相当曲轴转角180°+γ+δ。
　　 γ- 排气提前角 一般γ=40°～80°
　　 δ- 进气延迟角 一般δ=10°～30°
　　所以排气过程曲轴转角为230°～290°
　　气门重叠角α+δ=20°～60° 　　从上面的分析，可以看出实际配气相位和理论上的配气相位相差很大，实际配气相位，气门要早开晚关，主要是为了满足进气充足，排气干净的要求。但实际中，究竟气门什么时候开？什么时候关最好呢？这主要根据各种车型，经过实验的方法确定，由凸轮轴的形状、位置及配气机构来保证。

二、气门间隙

1、定义：
气门间隙是指气门完全关闭（凸轮的凸起部分不顶挺柱）时，气门杆尾端与摇臂或挺柱之间的间隙。
2 、作用：
给热膨胀留有余地。
　　不同机型，气门间隙的大小不同，根据实验确定，一般冷态时，排气门间隙大于进气门间隙，进气门间隙约为0.25～0.3mm，排气门间隙约为0.3～0.35mm。
　　间隙过大：进、排气门开启迟后，缩短了进排气时间，降低了气门的开启高度，改变了正常的配气相位，使发动机因进气不足，排气不净而功率下降，此外，还使配气机构零件的撞击增加，磨损加快。　　间隙过小：发动机工作后，零件受热膨胀，将气门推开，使气门关闭不严，造成漏气，功率下降，并使气门的密封表面严重积碳或烧坏，甚至气门撞击活塞。
　　采用液压挺柱的配气机构不需要留气门间隙。