即发动机工作时,进、排气门从实际开启到关闭相对于曲拐所转过的角度称为配气相位(角),通常用曲轴转角的环形图来表示,这种图形就称为配气相位图。四冲程发动机的进气相位(进气持续角)和排气相位(排气持续角)如图1所示。为了简化起见,常见的是把进、排气相位画在一个图形中,如图2所示。这种四冲程发动机的配气相位图,表示四冲程发动机一个工作循环曲轴旋转720°过程中,进、排气门开启与关闭的(时间)情况。
在讲述发动机的工作原理时,从理论上说,随着曲轴的旋转,活塞位于作功冲程结束
(排气冲开始)的下止点时,排气门开始开启,当活塞位于排气冲程结束(进气冲程开始)的上止点时,排气门即关闭,同时,进气门开始开启,当活塞位于进气冲程结束(压缩冲程开始)的下止点时,进气门即关闭。曲轴再旋转一转,完成压缩与作功冲程时,进、排气门都关闭着。进气和排气的时间各占180°曲轴转角。
然而,实际上,由于发动机工作时曲轴的转速很高,活塞在每一冲程所经历的时间很短,
一台最大功率时转速为8000r/min的发动机,活塞一个冲程所经历的时间仅为60/8000÷2=0.00375s,转速再高的发动机,其活塞一个冲程所经历的时间则更短。进气门和排气门这样短的开启时间,会使发动机(汽缸)充气不足、排气不净,导致发动机的功率得不到应有的发挥。因此,现代发动机都采取延长进、排气门开启时间的方法,即进气门的开启和关闭时刻并不恰好是在活塞位于进气冲程上止点和下止点的时刻;排气门的开启和关闭也不恰好是在活塞位于排气冲程下止点和上止点的时刻,而是分别提前和延迟一定的曲轴转角,以改善进、排气状况,从而提高发动机的动力性。
由图1和图2可知:在排气冲程还没有完成,活塞还没有到达排气冲程上止点的时候,即曲轴的曲拐转到离上止点位置还差一个角度a时,进气门就开始开启;曲拐转过上止点,再转到活塞到达下止点,完成整个进气冲程,进气门还没有关闭;直到活塞越过下止点重新上行,即曲轴的曲拐转到超过下止点位置以后一个角度β时,进气门才关闭。这样,整个进气过程持续时间的曲轴转角为a+180°+β。 a(进气提前)角一般为10°~45°,β(进气晚关)角一般为40°~80°。同时可知:在作功冲程还没有完成,活塞还没有到达作功冲程下止点的时候,即曲轴的曲拐转到离下止点位置还差一个角度y发动机凸轮轴时,排气门就开始开启;曲拐转过下止点,
再转到活塞到达上止点完成整个排气冲程,排气门还没有关闭;直到活塞越过上止点重新下行,即曲轴的曲拐转到超过上止点以后一个角θ时,排气门才关闭。这样,整个排气过程持续时间的曲轴转角为y+180°+β。y(排气提前)角一般为40°~80°,δ(排气晚关)角一般为10°~45°。不同的发动机,a、β、y、δ角度的大小各不相同,低速发动机的a、β、y、δ值小一些,高速发动机的a、β、y、δ值则大一些。
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