你知道吗?发动机换气不是一吸一出这么简单|车业杂谈

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  都知道主流发动机有吸压爆排四个冲程,都知道VVT等配气技术,那么这样是否算是读懂发动机换气了呢?又是因为什么,VVT这项技术能够被广泛认可呢?

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  其实在很早以前,发动机工程师就提出了配气定时(配气相位)的概念,提出了进、排气门提前开启、延迟关闭等有利于发动机换气的设置,它们能够使进、排气门在换气时达到足够的开度,提升自由进、排气的效率,减小强制进、排气做功,保障进气量充分。

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  既然有了配气相位,为什么还要搞个可变呢?接下来我们将从换气的四个阶段来详细解读。

  自由排气阶段

  自由排气阶段从排气门提前打开起,到气缸与排气管压力相等止。这一过程中排气门刚开启时,缸内压力约为排气管压力两倍以上,废气通过压力差进行自发流动,此时排气流量仅与缸内气体状态和排气门有效开启截面积有关,所以转速越高的发动机,排气门打开就越应该提前,以增大排气时间截面值。

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  强制排气阶段

  该阶段自气缸压力与排气管压力相等开始,到排气门延迟关闭结束。这一阶段排气依靠活塞的挤压,强制将废气排出,由于此阶段紧邻进气行程,要特别注意排气门关闭时间,防止在活塞从上止点往下运动的进气过程中,排气管中的废气倒流,所以排气门关闭的最佳时刻应该在废气从气缸向排气管的流动刚好停止时。

  进气阶段

  从进气门开启到关闭这段时间,被称做进气阶段。为了使进气更加充分,满足扫气要求,进气门被设置为提前开启、延迟关闭。进气门延迟关闭角的选择有一定的讲究,发动机转速越高,进气延迟角相应也应该越大,所以在面对转速跨度较大的发动机时,既要满足高转速的进气充量,又要保证低速时进气不倒流回进气管,还要便于启动、具有足够的压缩终点温度。

  气门重叠与扫气阶段

  在排气和进气阶段之间,有一个进排气门同时开始的时间,称为气门重叠。气门重叠期间,进气管和排气管之间压力差能够使新鲜充量将废气排出,称为扫气。在这个阶段里,进、排气管、气缸连通在一起,低转速气门过大将会出现新鲜充量被扫入排气管的尴尬局面,所以选择合适的提前角和延迟角十分重要。

  通过了解了发动机进排气过程的几个阶段,可以看出,受到发动机不同转速、工况的影响,固定的配气相位不能时刻达到最优的排放,为了解决这一问题,汽车厂家们推出了名字各异,功能相近的可变正时技术。它通过发动机上各部位传感器,将信息传递给ECU,ECU通过算法协调、修正、控制气门开闭时机,以求达到节省油耗的目的。

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  可变气门正时虽然能在一定程度上改善发动机燃油经济型,但其也有局限,在可变气门正时的基础上,还诞生了类似可变气门升程等技术,它们一个是通过延长气门打开时间,一个是提升气门高度,但其本质都是为了合理增大进气量,在保障油耗的基础上提升汽车动力,达到发动机高效率的目的。目前可变气门正时已经得到普及,升程技术则由于成本较高,受众较少。

 

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