冲程下止点时理论上应该要关闭进气门了,但由于混合气体的惯性,此时仍然能够进气,也就是说混合气体仍然在进入汽缸,这个过程虽然只有一瞬间,但是不容忽视,如果在活塞刚好达到下止点的时候关闭了进气门,那么势必会有一部分混合气体进入不到汽缸中,造成功率下降,发动机工作效率减低,所以此时进气门必须延时关闭才能保证混合气体尽可能的进入到汽缸中来。排气冲程也是一样的道理。所以必须在设计凸轮轴转角时考虑到这一点,给它设计一个进排气提前和延时的角度,这个角度统称为配气相位角,也叫配气正时角。有人肯定会有疑问,如果像这样进排气门都设置提前和延时角的话,那势必会让进气门和排气门有一个同时开启的瞬间?那么在压缩和做功的时候不会漏气吗?其实在气体质量惯性的作用下压缩和做功也是有一定迟滞的,只要配气相位角时间配合得好,就不会影响到压缩和做功。(如下图)是传统发动机配气相位角的设置方法。
f了解了配气相位角的设置方法以后,我门就不难理解为什么需要可变配气相位了。就像前文所说的可变气门行程一样,发动机在不同的工况下吸气特征是不一样的,发动机在低转速时,进气速度慢,所以气门重叠角可以相对大一些,言下之意就是让气门提前打开和延时关闭的时间更长一些,这样才能充分进气;在高转速情况下,由于混合气流速很快,那么气门重叠角就应变小,让气门提前开启和延时关闭的时间减短,这样才不会造成进排气干涉。发动机才能在保证不发生进排气干涉的情况下,让其在各个工况都能得到充分的进气,从而提高了发动机的工作效率,也让发动机在低转时能有充分的扭力输出,高转速时能有更强大的功率输出,让发动机扭力输出得更平稳,特性曲线更线性。
f那么发动机是怎么做到随着转速的变化而改变配气正时的呢?我们不妨先看看下图。图为保时捷可变配气正时的控制系统:
红色圆圈内的就是用来改变配气正时的控制机构了。实际上它是在凸轮轴的末端装上了一个带有液压控制机构的壳体,而正时链条是直接驱动该壳体的,壳体与凸轮轴之间充满了液压油,壳体就是通过液压油驱动凸轮轴运动的。(如图):
图为雷诺的可变配气正时控制机构。在凸轮轴与正时齿轮之间有两个液压室。一个为高压油区一个为低压油区。因此,只要调节两个油区之间的压力差,就能改变配气正时角了。而两个油区的油压是通过上图所标示的油压控制阀调节的。油压调节阀实质上就是一个电磁阀,通过电脑传输过来的脉冲电流来控制r