可變正時(shí)氣門技術(shù)

十分明顯，這種延長(zhǎng)氣門開啟時(shí)間的做法，必然會(huì)出現(xiàn)一個(gè)進(jìn)氣門和排氣門同時(shí)開啟的時(shí)刻，配氣相位上稱為“重疊階段”，可能會(huì)造成廢氣倒流。這種現(xiàn)象在發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速僅1000轉(zhuǎn)以下的怠速時(shí)候最明顯（怠速工作下的“重疊階段”時(shí)間是中等速度工作條件下的7倍）。這容易造成怠速工作不暢順，振動(dòng)過大，功率下降等現(xiàn)象。尤其是采用四氣門的發(fā)動(dòng)機(jī)，由于“簾區(qū)”值大，“重疊階段”更容易造成怠速運(yùn)轉(zhuǎn)不暢順的現(xiàn)象。設(shè)計(jì)師為了消除這一缺陷，就以“變”對(duì)“變”，采用了“可變式”的氣門驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。

可變式氣門驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)就是在發(fā)動(dòng)機(jī)急速工作時(shí)減少氣門行程，縮少“簾區(qū)值”，而在發(fā)動(dòng)機(jī)高速工作時(shí)增大氣門行程，擴(kuò)大“簾區(qū)值”，改變“重疊階段”的時(shí)間，使發(fā)動(dòng)機(jī)在高轉(zhuǎn)速時(shí)能提供強(qiáng)大的馬力，在低轉(zhuǎn)速時(shí)又能產(chǎn)生足夠的扭力。從而改善了發(fā)動(dòng)機(jī)的工作性能?，F(xiàn)代轎車發(fā)動(dòng)機(jī)上的氣門可變驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)能根據(jù)轎車的運(yùn)行狀況，隨時(shí)改變配氣相位，改變氣門升程和氣門開啟的持續(xù)時(shí)間，它們的凸輪軸，凸輪軸上的凸輪和氣門挺桿等元件是可以變動(dòng)的。

發(fā)動(dòng)機(jī)上的氣門可變驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)可以通過兩種形式實(shí)現(xiàn)，一種是凸輪軸和凸輪可變系統(tǒng)，就是通過凸輪軸或者凸輪的變換來改變配氣相位和氣門升程；另一種是氣門挺桿可變系統(tǒng)，工作時(shí)凸輪軸和凸輪不變動(dòng)，氣門挺桿，搖臂或拉桿靠機(jī)械力或者液壓力的作用而改變，從而改變配氣相位和氣門升程

發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣門和排氣門的開啟開始與關(guān)閉終止的時(shí)刻，通常以曲軸轉(zhuǎn)角來表示，稱為配氣相位。由于發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)的轉(zhuǎn)速很高，四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)工作行程僅需千分之幾秒，這么短促的時(shí)間往往會(huì)引起發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣不足，排氣不凈，造成功率下降。因此，設(shè)計(jì)師為了解決這一個(gè)問題，一般發(fā)動(dòng)機(jī)都采用延長(zhǎng)進(jìn)，排氣門的開啟時(shí)間，增大氣體的進(jìn)出容量以改善進(jìn)，排氣門的工作狀態(tài)，藉以提高發(fā)動(dòng)機(jī)的性能。

從配氣相位圖上可以看出活塞從上止點(diǎn)移到下正點(diǎn)的進(jìn)氣過程中（綠色），進(jìn)氣門會(huì)提前開啟（α）和延遲關(guān)閉（β）。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)作功完畢，活塞從下止點(diǎn)移到上止點(diǎn)的排氣過程中（桔色），排氣門會(huì)提前開啟（γ）和延遲關(guān)閉（δ）。

其目的都是為了改變進(jìn)氣渦流強(qiáng)度、提高充氣效率;或者為了形成諧振及進(jìn)氣脈沖慣性效應(yīng)，以適應(yīng)低速及中高速工況都能提高性能的需要。 1.多氣門分別投入工作 實(shí)現(xiàn)多氣門分別投入工作的結(jié)構(gòu)方案有如下兩種:第一，通過凸輪或搖臂控制氣門按時(shí)開或關(guān);第二，在氣道中設(shè)置旋轉(zhuǎn)閥門，按需要打開或關(guān)閉該氣門的進(jìn)氣通道。

可變進(jìn)氣道系統(tǒng) 可變進(jìn)氣道系統(tǒng)是根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)不同轉(zhuǎn)速，使用不同長(zhǎng)度及容積的進(jìn)氣管向氣缸內(nèi)充氣，以便能形成慣性充氣效應(yīng)及諧振脈沖波效應(yīng)，從而提高充氣效率及發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性能。 ⑴雙脈沖進(jìn)氣系統(tǒng) 雙脈沖進(jìn)氣系統(tǒng)由空氣室及兩根脈沖進(jìn)氣管組成?？諝馐业娜肟谔幵O(shè)置節(jié)氣門，并與兩根直徑較大的進(jìn)氣管相連接，其目的在于防止兩組(每組三缸)進(jìn)氣管中諧振空氣柱的互相干擾。每根脈沖管子成為形成諧振空氣波的通道，分別連接兩組氣缸。 將六缸機(jī)的進(jìn)氣道分成前后兩組，這就相當(dāng)于兩個(gè)三缸機(jī)的進(jìn)氣管，每個(gè)氣缸有240°的進(jìn)氣沖程，各氣缸之間不會(huì)有進(jìn)氣脈沖波的互相干擾。上述可變進(jìn)氣系統(tǒng)的效果在于:每個(gè)氣缸都會(huì)產(chǎn)生空氣諧振波的動(dòng)力效應(yīng)，而直徑較大的空氣室、中間的產(chǎn)生諧振空氣波的通道同支管一起，形成脈沖波諧振循環(huán)系統(tǒng)。

在發(fā)動(dòng)機(jī)低、中速工況時(shí)由長(zhǎng)的彎曲管向發(fā)動(dòng)機(jī)供氣;而在高速時(shí)，短進(jìn)氣管也同時(shí)供氣(動(dòng)力閥打開)，提高了發(fā)動(dòng)機(jī)功率。 在發(fā)動(dòng)機(jī)低、中速工況(n<3800r/min)，動(dòng)力閥關(guān)閉短進(jìn)氣管的通道?？諝馔ㄟ^長(zhǎng)的彎曲氣道，使氣流速度增加，并且形成較強(qiáng)的渦流，促進(jìn)良好混合氣的形成。此外，進(jìn)氣管的長(zhǎng)度能夠在進(jìn)氣門即將關(guān)閉時(shí)，形成較強(qiáng)的反射壓力波峰，使進(jìn)入氣缸的空氣增加。這都有助于提高發(fā)動(dòng)機(jī)低速時(shí)的轉(zhuǎn)矩。 在發(fā)動(dòng)機(jī)高速工況(n>3800r/min)，動(dòng)力閥打開，額外的空氣從空氣室經(jīng)過短進(jìn)氣管進(jìn)入氣缸，改善了充氣效率，并且由另一氣門進(jìn)入氣缸的這股氣流，將低、中速工況形成的渦流改變成滾流運(yùn)動(dòng)，更能滿足高速高負(fù)荷時(shí)改善燃燒的需要。

四氣門二階段進(jìn)氣系統(tǒng) a)低速段;b)高速段 ⑶三階段進(jìn)氣系統(tǒng) 該進(jìn)氣系統(tǒng)由末端連在一起的兩根空氣室管組成，并布置在V形夾角之間。每根空氣室通過3根單獨(dú)的脈沖管連接到左側(cè)或者右側(cè)的氣缸上。每一側(cè)氣缸形成獨(dú)立的三缸機(jī)，各缸的進(jìn)氣沖程相位為均勻隔開的240°。兩根空氣室的入口處有各自的節(jié)流閥，在兩根空氣室中部有用閥門控制的連接通道，在空氣室末端U形連接管處布置有兩個(gè)蝶式閥門。 每根空氣室管及與其相連接的3根脈沖進(jìn)氣管形成完整的諧振系統(tǒng)，將在一定轉(zhuǎn)速工況下(如:n=3500r/min)，將慣性及波動(dòng)效應(yīng)綜合在一起，從而使充氣效率及轉(zhuǎn)矩達(dá)到峰值。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速高于3500r/min時(shí)，諧振壓力波的波幅值變小，因此可變系統(tǒng)的效果也變差，相應(yīng)地每個(gè)氣缸的充氣效率也變小。 當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速處于4000~5000r/min之間，即中速工況時(shí)，連接兩根空氣室的閥門打開，因此部分損壞了低速工況諧振壓力波頻率，然而卻在轉(zhuǎn)速為4500r/min的工況下，形成新的諧振壓力波峰，從而使更多的空氣或混合氣進(jìn)入氣缸。 當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)一步提高，如:達(dá)到5000r/min以上，于是短進(jìn)氣道中蝶閥打開(見圖3-98c)，在兩個(gè)空氣室之間的短的及直接通道的空氣流動(dòng)，影響了第二階段的慣性及脈沖效應(yīng)。然而在高速范圍(5000~6000r/min)內(nèi)，通過各缸進(jìn)氣管的脈沖及諧振作用，建立了新的脈沖壓力波及效果。于是三階段的可變進(jìn)氣系統(tǒng)在三段轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)都能形成一個(gè)高的轉(zhuǎn)矩峰值，從而提高了整個(gè)轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)的轉(zhuǎn)矩，使轉(zhuǎn)矩特性更平坦，數(shù)值更高。