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你知道嗎?發動機換氣不是這麼簡單

都知道主流發動機有吸壓爆排四個衝程,都知道VVT等配氣技術,那麼這樣是否算是讀懂發動機換氣了呢?又是因為什麼,VVT這項技術能夠被廣泛認可呢?

其實在很早以前,發動機工程師就提出了配氣定時(配氣相位)的概念,提出了進、排氣門提前開啟、延遲關閉等有利於發動機換氣的設置,它們能夠使進、排氣門在換氣時達到足夠的開度,提升自由進、排氣的效率,減小強制進、排氣做功,保障進氣量充分。

既然有了配氣相位,為什麼還要搞個可變呢?接下來我們將從換氣的四個階段來詳細解讀。

自由排氣階段

自由排氣階段從排氣門提前打開起,到氣缸與排氣管壓力相等止。這一過程中排氣門剛開啟時,缸內壓力約為排氣管壓力兩倍以上,廢氣通過壓力差進行自發流動,此時排氣流量僅與缸內氣體狀態和排氣門有效開啟截面積有關,所以轉速越高的發動機,排氣門打開就越應該提前,以增大排氣時間截面值。

強制排氣階段

該階段自氣缸壓力與排氣管壓力相等開始,到排氣門延遲關閉結束。這一階段排氣依靠活塞的擠壓,強制將廢氣排出,由於此階段緊鄰進氣行程,要特別注意排氣門關閉時間,防止在活塞從上止點往下運動的進氣過程中,排氣管中的廢氣倒流,所以排氣門關閉的最佳時刻應該在廢氣從氣缸向排氣管的流動剛好停止時。

進氣階段

從進氣門開啟到關閉這段時間,被稱做進氣階段。為了使進氣更加充分,滿足掃氣要求,進氣門被設置為提前開啟、延遲關閉。進氣門延遲關閉角的選擇有一定的講究,發動機轉速越高,進氣延遲角相應也應該越大,所以在面對轉速跨度較大的發動機時,既要滿足高轉速的進氣充量,又要保證低速時進氣不倒流回進氣管,還要便於啟動、具有足夠的壓縮終點溫度。

氣門重疊與掃氣階段

在排氣和進氣階段之間,有一個進排氣門同時開始的時間,稱為氣門重疊。氣門重疊期間,進氣管和排氣管之間壓力差能夠使新鮮充量將廢氣排出,稱為掃氣。在這個階段里,進、排氣管、氣缸連通在一起,低轉速氣門過大將會出現新鮮充量被掃入排氣管的尷尬局面,所以選擇合適的提前角和延遲角十分重要。

通過了解了發動機進排氣過程的幾個階段,可以看出,受到發動機不同轉速、工況的影響,固定的配氣相位不能時刻達到最優的排放,為了解決這一問題,汽車廠家們推出了名字各異,功能相近的可變正時技術。它通過發動機上各部位傳感器,將信息傳遞給ECU,ECU通過算法協調、修正、控制氣門開閉時機,以求達到節省油耗的目的。

可變氣門正時雖然能在一定程度上改善發動機燃油經濟型,但其也有局限,在可變氣門正時的基礎上,還誕生了類似可變氣門升程等技術,它們一個是通過延長氣門打開時間,一個是提升氣門高度,但其本質都是為了合理增大進氣量,在保障油耗的基礎上提升汽車動力,達到發動機高效率的目的。目前可變氣門正時已經得到普及,升程技術則由於成本較高,受眾較少。

阿波羅網責任編輯:陳柏聖 來源:車業雜談 轉載請註明作者、出處並保持完整。

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