配气相位及其应用解析
配气相位的定义
引擎中的配气相位到底是什么？解密发动机
工作原理！
引擎，作为车辆行驶动力的核心组件，其工作原理一直以来都备
受人们关注。
而其中的配气相位，更是一个被人们广受关注的概念。
那么，什么是配气相位呢？下面，我们就来逐一解释一下这个概念。
一、配气相位的概念
配气相位，指的是一个碳氢燃料发动机在工作时，使空气和燃料
按照一定的规律进入和排出汽缸的时间以及阀门的偏移量。
这个规律
是由凸轮轴控制的。
凸轮轴是驱动汽缸内阀门工作的部件，而其规律
则是通过车辆控制系统调整来实现的。
二、配气相位控制的意义
通过调整配气相位可以调整发动机的进、排气效果，从而改善发
动机的燃烧效率，增强发动机的输出功率。
因此，配气相位的优化不
仅能够提升车辆的动力性能，同时还能够有效地降低车辆的燃油消耗。
三、配气相位的类型
常见的配气相位有相位提高和相位延迟两种，两种不同的相位调
整方式对发动机的曲轴角度有不同的影响。
具体来说，相位提高代表
着凸轮轴在正时会提前若干度工作，但进、排气门的每次打开时间不
会改变；而相位延迟则是凸轮轴在正时会延后若干度工作，此时进、
排气门的每次打开时间同样不会改变。
不同的调整方式会导致不同的
发动机输出特性，需要根据车辆实际情况进行灵活的调整。
总之，在发动机运行过程中，配气相位的调整将对发动机的性能
产生至关重要的影响，因此在进行车辆维护和调整时需要对配气相位
的状态进行全面的检测和调整，以保证车辆的动力性能和燃油经济性。
解释配气相位
解释配气相位
配气相位是发动机活塞运动和气缸内气门开闭时间的关系。
在内燃机中，配气相位决定了气缸内气体进出的时机和持续时间，从而影响燃烧过程和发动机性能。
配气相位通常由曲轴上的凸轮来控制，凸轮通过凸轮轴与气门之间的机械连接，使气门能够按照一定的时间和规律开闭。
配气相位可以分为进气相位和排气相位。
进气相位指的是进气门打开到关闭的时间段，决定了气缸内气体的进入时间和进气量。
进气门在曲轴转动的过程中，通过凸轮的控制，在活塞下行时打开，使空气燃料混合物进入气缸。
排气相位指的是排气门打开到关闭的时间段，决定了气缸内废气的排出时间和排气量。
排气门在曲轴转动的过程中，通过凸轮的控制，在活塞上行时打开，使燃烧产生的废气排出气缸。
配气相位的调整可以改变气缸内气体的进出时间和持续时间，进而影响发动机的功率、扭矩和燃油经济性。
不同的发动机设计和运行要求，会采用不同的配气相位来实现最佳性能和效率。
总之，配气相位是通过控制进气门和排气门的开闭时间和规律来调整发动机气缸内气体进出的时机，从而影响发动机的运行性能。
配气相位的解析
配气相位的解析配气相位对发动机使用性能影响较大,首先什么叫发动机气相位相位1）定义：配气相位是用曲轴转角表示的进、排气门的开启时刻和开启延续时间，通常用环形图表示-配气相位图。
（2）理论上的配气相位分析理论上讲进、压、功、排各占180°，也就是说进、排气门都是在上、下止点开闭，延续时间都是曲轴转角180°。
但实际表明，简单配气相位对实际工作是很不适应的，它不能满足发动机对进、排气门的要求。
原因：① 气门的开、闭有个过程开启总是由小→大关闭总是由大→小② 气体惯性的影响随着活塞的运动同样造成进气不足、排气不净③ 发动机速度的要求实际发动机曲轴转速很高，活塞每一行程历时都很短，当转速为5600r/min时一个行程只有60/（5600×2）=0.0054s，就是转速为1500r/min，一个行程也只有0.02s，这样短的进气或排气过程，使发动机进气不足，排气不净。
可见，理论上的配气相位不能满足发动机进饱排净的要求，那么，实际的配气相位又是怎样满足这个要求的呢？下面我们就进行分析。
（3）实际的配气相位分析为了使进气充足，排气干净，除了从结构上进行改进外（如增大进、排气管道），还可以从配气相位上想点办法，气门能否早开晚闭，延长进、排气时间呢？① 气门早开晚闭的可能从示功图中可以看出，活塞到达进气下止点时，由于进气吸力的存在，气缸内气体压力仍然低于大气压，在大气压的作用下仍能进气；另外，此时进气流还有较大的惯性。
由此可见，进气门晚关可以增加进气量。
进气门早开，可使进气一开始就有一个较大的通道面积，可增加进气量。
在作功行程快要结束时，排气门打开，可以利用作功的余压使废气高速冲出气缸，排气量约占50%。
排气门早开，势必造成功率损失，但因气压低，损失并不大，而早开可以减少排气所消耗的功，又有利于废气的排出，所以总功率仍是提高的。
进气门早开：增大了进气行程开始时气门的开启高度，减小进气阻力，增加进气量。
发动机配气相位课件.
可变配气相位
常见的双气门机构与四气门机构的气门 正时主要是考虑发动机的有效功率、转 矩尽可能增大，但在发动机怠速运行时， 动力性就会急剧下降，燃料经济性会变 得很差。为了避免这些缺点，有些汽车 近年来采用一种可变配气相位勺气门升 程电子控制 (VTEC) 机构 ( 如本田汽车 ) 来 控制进气时间与进气量，从而使发动机 产生不同的输出功率。
1．结构
装有 VTEC 机构的发动机每个气缸和常规的高速 发动机一样都配置有二个进气门和排气门。不过， 它的两个进气门有主次之分，即主进气门和次进 气门。每个进气门均由单独的凸轮通过摇臂来驱 动。驱动主、次进气门的凸轮分别叫。与主、次 凸轮。与进气门接触的摇臂分别叫主、次摇臂。 主、次摇臂之间设有一个特它不与任何气门直接 接触。二个摇臂并列在一起，均可在摇臂轴上转 动。在主摇臂、次摇臂和中间摇臂相对应的凸轮 轴上铸有三个不同升程的凸轮，称为主凸轮、次 凸轮和中间凸轮 。Biblioteka 配气相位的变化和影响二
发动机当配气相位变迟后，影响发动机 性能最大的进气迟后角变大，而这正是 高速时所要求的，所以对高速稍有利而 低速性能变坏；反之，配气相位变早时， 进气迟后角变小对低速稍有利而高速性 能变坏。
发动机对配气相位的要求
同一台发动机转速不同也应有不同的配 气相位，转速愈高，提前角和迟后角也 应愈大，然而这在结构上很难满足。现 在都是按发动机的性能要求，通过试验 来确定某一常用转速下较合适的配气相 位，自然它也就只能对这一转速最为有 利。如何解决这个问题呢？
配气相位的意义
为了改善换气过程 , 提高发动机性能，实 际发动机的气门开启和关闭并不恰好在 活塞的上下止点，而是适当地提前和滞 后，以延长进、排气的时间。也就是说， 气门开启过程中曲轴转角都大于180°。
配气相位的内容包括
配气相位的内容包括配气相位是指内燃机在工作过程中，气门的开启和关闭时机相对于活塞运动的位置。
配气相位的正确调整对于发动机的性能和效率具有重要影响。
一、配气相位的作用1. 燃烧效率：通过调整进气门和排气门的开启时机，可以使气缸内的燃烧混合物得到更好的充气和排气效果，提高燃烧效率，提高发动机的动力输出。
2. 动力性能：合理的配气相位可以改变气门开启和关闭的时机，以适应不同负荷和运行条件下的发动机工作要求，提高发动机的动力性能。
3. 排放性能：通过调整进气门和排气门的开启时机，可以使废气排放更加充分，减少有害气体的产生，提高发动机的排放性能。
二、配气相位的调整方法1. 调整进气相位：进气相位的调整可以通过改变进气门的开启和关闭时机来实现。
一般情况下，进气门的提前开启可以提高燃烧效率和动力性能，但过早的进气门关闭会导致进气过多，影响燃烧效果；进气门的延迟关闭可以增加进气量，提高动力输出，但过晚的进气门关闭会导致排气不畅，影响排放性能。
2. 调整排气相位：排气相位的调整可以通过改变排气门的开启和关闭时机来实现。
一般情况下，提前关闭排气门可以增加压缩比，提高燃烧效率和动力性能，但过早的排气门关闭会导致废气残留，影响排放性能；延迟关闭排气门可以减少排气阻力，提高排气效果，但过晚的排气门关闭会影响进气效果，降低动力输出。
3. 调整气门重叠角：气门重叠角是指进气门和排气门同时开启的角度范围。
适当增加气门重叠角可以提高燃烧效率和动力性能，但过大的重叠角会导致进气和排气的混合，影响燃烧效果和排放性能。
三、配气相位的优化1. 发动机技术的发展使得配气相位的调整更加灵活和精确，可以根据发动机工作要求和运行条件进行自动调整。
2. 通过计算机控制系统，可以实现气门的电子控制，使得配气相位的调整更加精确和实时。
3. 配气相位的优化可以通过模拟计算和实验测试相结合的方法进行。
模拟计算可以通过计算机模型模拟发动机工作过程，优化配气相位参数；实验测试可以通过发动机台架试验和实车测试来验证和优化配气相位参数。
汽车智能技术专业《配气相位4》
任务配气相位认知与检查1 配气相位配气相位为用曲轴转角表示的发动机进、排气门实际关闭时刻和开启持续时间。
通常用相对于上、下止点曲轴位置的曲轴转角的环形图来表示，此图即为配气相位图，如图5-27所示。
理论上，四冲程发动机的进气门应在曲轴处于上止点位置时开启，到下止点位置时关闭，排气门应在曲轴处于下止点位置时开启，到上止点位置时关闭。
但由于现代发动机转速很高，一个行程经历的时间很短〔如上海桑塔纳的四冲程的发动机，在最大功率时的发动机转速达5600r/min，那么一个行程的时间只有〕。
这样短时间的进气和排气过程将使发动机充气缺乏或者排气不彻底，使发动机功率下降。
为保证发动机气缸的进气充分和排气彻底，要求气门有尽可能大的通过能力，故气门的实际开启时间、关闭时间不是恰好在曲轴位于上、下止点，而是适当的提前或延迟。
图5-27 配气相位图2 进气门与排气门的配气相位发动机实际工作过程中，在活塞上行到排气行程上止点之前，进气门便开始开启，从进气门开始开启到活塞移动到排气行程上止点所对应的曲轴转角，称为进气提前角。
进气门提前开启的目的是保证进气行程开始时气门开度能足够大，减小进气阻力，新鲜混合气能够顺利充分的进入气缸。
发动机在实际工作时，活塞在进气行程下止点过后又上行一段，进气门才关闭。
从活塞位于进气行程下止点到进气门完全关闭所对应的曲轴转角，称为进气迟后角。
进气门延迟关闭的目的是，当活塞到达气缸上止点时，能利用气流的惯性和压力差继续进气，使进气充分。
发动机在实际工作时，活塞到达做功行程下止点之前，排气门便开始开启。
从排气门开始开启到活塞移动到做功行程下止点所对应的曲轴转角，称为排气提前角。
当做功行程活塞接近下止点时，排气门提前开启，利用气缸内的较高气压使大局部废气迅速排出，减少排气阻力，降低排气过程中的功率消耗。
高温废气的迅速排出，还可以防止发动机过热。
发动机运转时，活塞在排气行程上止点过后又下行一段，排气门才关闭。
可变配气相位
三、宝马（BMW's variable valve travel）
宝马的控制机构是由电机 驱动的，电机通过蜗杆传 动齿轮，然后由齿轮上的 凸轮带动摇臂运动来改变 摇臂的控制角，然后在凸 轮轴的驱动下由摇臂带动 气门运动。所以通过改变 摇臂的角度就可以改变气 门的行程了。由于是通过 电机控制的，所以可以在 一定区域内做无段级调节 气门开度。
方法：排气门早开是为了在气压较大时排干净，而排 气门晚关也是为了利用惯性排气。
由于进气门早开和排气门晚关，致使活塞在上止点附 近出现进、排气门同时开启的现象，称其为气门重叠。
气门重叠大小对发动机带来的影响
气门重叠角小：发动机在低速的时候可以获得较大的进气量， 能在低速时发挥出较大的扭矩。而在高速时发动机无法获 得较大的充气量，导致无法获得较大的功率，气门重叠角 过小时，发动机在高速时会熄火。
气门重叠角大：发动机在低速时无法获得较大的进气量，而 导致在低速运转时无法获得较大的转矩。而在高速时发动 机却能获得较大的充气量，使发动机能够发挥出较大的功 率. 配气相位使得气门开启和关闭时间成为一个定值，无法 改变，这也就意味着发动机只能在低速或者高速时发出较 大的转矩或者较大的功率。
新技术
近几十年来，基于提高汽车发动机动力性、经济性和降 低排污的要求，许多国家和发动机厂商、科研机构投入了大 量的人力、物力进行新技术的研究与开发。目前，这些新技 术和新方法，有的已在内燃机上得到应用，有些正处于发展 和完善阶段，有可能成为未来内燃机技术的发展方向。
二、本田（VTEC）
结构：
VTEC不工作时，正时活塞和主同步活塞位于主摇臂缸内，和 中间摇臂等宽的中间同步活塞位于中间摇臂油缸内，次同步活 塞和弹簧一起则位于次摇臂油缸内。正时活塞的一端和液力油 道相通，液力油来自工作油泵，油道的开启由ECM通过VTEC 电磁阀控制。
配气相位角的作用
配气相位角的作用
配气相位角（CA）是内燃机的一项非常重要的参数，它指的是活塞上升到上冲程时，油门开度和凸轮轴位置之间的差距。
它具有决定内燃机性能的重要作用。
CA对内燃机性能及其稳定性有很大的影响，一般用来测量气缸内压力的变化。
首先，CA是影响燃烧室内部燃烧运动的主要因素之一。
合理的配气相位角可以有效的增加燃烧遍历的面积，增加气缸内的循环。
合理的CA可以充分利用燃料的能量，提高发动机的燃料经济性。
其次，正确高效的配气相位角可以改善内燃机的发动机动力输出和可靠性。
正确的CA可以有效降低内燃机环境排放气体的排放，这有助于保护环境。
再次，CA可以有效降低发动机声功率及影响发动机振动。
正确的CA可以减少机械噪声污染，提高发动机的平滑性。
最后，正确的CA可以有效的改善发动机的可控性。
正确的CA可以使燃油更好的分配到气缸上，燃油更集中，可以提高燃料燃烧效率，使发动机数据更稳定，通过控制大气温度及海拔高度的变化来发挥作用，这是很重要的可控性指标，可以降低负荷的变化对发动机的影响。
因此，配气相位角对内燃机有着至关重要的作用，用来指导正确的发动机工艺，改善内燃机的动力性能和稳定性，同时降低发动机噪声，减少尾气排放，提高发动机可控性，保障安全等。
配气相位角的正确使用及有效调整，有助于满足燃料经济性、环境保护和可靠性的要求。
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• 转 速 与 气 门 正 时 的 关 系 ： VVT
汽 车 发 动 机 实 际 配 气 要 求 （ 一 ）
度机 要 低 气 大在 求 速 门 。高 气 时 升 转门为 程 速开了 时度提 要较高 ： 求小充 发 气，气 动 门发效 机 开动率 在 ， VVEL
汽 车 发 动 机 实 际 配 气 要 求 （ 二 ）
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可 变 气 门 正 时 控 制 的 途 径
CVVT VVEL
普 通 发 动 机 的 配 气 机 构
分 段 升可 程调 气 门 发正 时 动 、 机 气 门
i-VTEC
分 段 升可 程调 气 门 发正 时 动 、 机 气 门
i-VTEC
Байду номын сангаас
无 级 可 调 气 门 正 时
CVVT
进 气 无 级 可 变 气 门 正 时
• 配气相位就是用曲轴转角来表示进、排气门的开闭时刻和 开启持续时间 • 用曲轴转角的环形图来表示配气相位，这种图形称为配气 相位图。 • 进气门的配气相位：上一循环排气行程接近终了，活塞到 达上止点之前，进气门便开启，从进气门开启到上止点所 对应的曲轴转角称为进气提前角α；在进气行程下止点过 后，压缩行程中进气门才关闭。下止点到进气门关闭所对 应的曲轴转角称为进气迟后角β。进气门开启持续角为 α+180°+ β • 排气门的配气相位：在做功行程的后期，活塞到达下止点 前，排气门开启。排气门提前角为γ；在活塞越过上止点 后，在下一循环的进气行程中排气门才关闭。排气门迟后 角为δ。排气门开启持续角为γ+180°+ δ
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结 束 语
习的师 教一资 师体要 相化求 配教： 合学理 ，教论 完师与 成；实 一理作 体论能 化教力 教师相 学与结 。实合
•
到分理理内结一 具件具配教 达详解地容合体 等；；备学 预细相安，实化 。相足配设 定地关排理习教 应够气备 的掌原教论设材 的数机： 教握理学紧备： 零量构配 学配的课密的根 件可包气 要气基时联实据 检拆括机 求机础，系际教 测装可构 。构上使实情学 仪实变功 的通教作况大 器物气能 教过学，组纲 、总门模 学实对科织的 拆成正块 内作象学教要 装及时教 容充在合学求 工零教室 ，
配 气 相 位 图
气门叠开（重叠）
• 由于进气门早开和排气门晚关，在排气终了和 进气刚开始，活塞处于上止点附近时，存在着 进、排气门同时开启的现象，称为气门重叠 （叠开）。进、排气门同时开启过程对应的曲 轴转角，称为气门重叠角。表示为α +δ
• 只要角度选择合适，不会出现废气倒流进气道 和新鲜气体随废气一起排出的现象；相反，进 入气缸内部的新鲜气体可增加气缸内气体压力， 有利于废气的排出。
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管气 速 率 发 系歧 时 ， 动 统管 为 要 机 长了求在 。度 减 进 低 较少气速 短进歧时 。气管为 即阻长了 可力度提 变，较高 进要长充 气求；气 歧进高效
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的发 关动 系机 ：转 速 与 进 气 歧 管 长 度 之 间
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汽 车 发 动 机 实 际 配 气 要 求 （ 三 ）
VIS
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一 体 化 教 学 设 想
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菲 亚 特 电 控 液 压 发驱 动动 机气 门 技 术
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排小 低 转 发 气； 时 速 动 门发 其 变 机 的动 进 化 的 提机 、 而 配 前转 排 变 气 较速 气 化 相 应升 门 。 位 相高 的 即 应 应时 提 发 随 增， 前 动 发 大其 角 机 动 。进 应 转 机 、较速的
•
进配 发 、气 动 排相 机 气位 每 门。 一 的即 转 提一 速 前个 相 角转 对 、速 应 迟对 有 后应 一 角一 最 。个 佳
配气相位及其新技术的应用
可变气门控制技术及发展趋势
学习目的：
掌握配气相位的概念； 了解现代汽油机中可变气门控制技术的 现状及其发展趋势
学习重点和难点
• 学习重点：配气相位的概念；发动机实际 工作要求；可变气门正时（可变发动机呼 吸） • 学习难点：可变气门控制技术的现状、工 作原理及发展趋势。
配气相位的概念
• 80 VTEC
缺统发田发此根利 点。动的，技据用 气其机 术发两 门优都 年为动套 正点属、代意机或 时是于丰装大转三 是同分田备利速套 分时级的在菲自凸 级可可 量亚动轮 可改变 产特选系 变变气及车公择统 。气门大上司相通 门正众。 应过 升时等其年的电 程控的后代凸脑 。制相本开轮控 系关 。制 VVT 60
消正依动最 了时靠机先 节和凸的进 气气轮电的 门门轴控技 ，升）液术 减程，压来 少同其直自 进时最接于 气无大驱菲 阻级的动亚 力可亮气特 。调点门 ，为技 并气术 取门（发 不 multiair
•
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进 气 无 级 可 变 气 门 正 时
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日 产 的 可 变 气 门 升 程 系 统
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进 气 可 变 气 门 升 程 Valvetronic
宝 马 的 可 变 气 门 升 程 系 统
可 变 进 气 歧 管 系 统
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