16V190发动机配气相位设计
发动机配气相位与气门间隙
1、配气相位(valve timing)（图3-18）（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5600转／分时，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便进气充足，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。
从示功图上还可以看出，活塞到达上止点时，气缸内废气压力仍然高于外界大气压，加之排气气流的惯性，排气门晚关可使废气排得更净一些。
发动机构造与维修-13-配气机构配气相位
二、配气相位内容
5、排气迟后角
目的：排气门在排气行程结束后，延迟关闭，是延长排气时间。
二、配气相位内容
6、排气持续角：
排气门开启持续时间的曲轴转角。 180º+排气提前角+排气迟后角
排气持续角
二、配气相位的内容
7 、气门重叠角：
定义：在某一时刻进排气门同时开启的现象 大小：α+δ（涉及进气、排气行程） 气门重叠角：提前进气+排气迟后时，气门重叠时的曲轴转角
课后作业
气门重叠角
进排气门同时开启， 为什么不会出现 “倒流”现象？ （详见备注）
本章 小节
1、配气相位的定义用曲轴转角来表示进排气门实际 开闭时刻和开启的持续时间； 2、配气相位的内容为进气提前角、进气迟后角、进 气持续角 、排气提前角、排气迟后角、气门重叠角 七个部分。
1、什么叫配气相位？ 2、配气相位的内容？
发动机构造ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ维修
——冷却系统
——配气机构配气相位
前言
发动机在换气过程中，若能够做到排气彻底、进 气充分，则可以提高充气系数，增大发动机的输出功 率。四冲程的每个工作行程，其曲轴要转180°。现代 发动机转速很高，一个行程经历的时间很短。这样短 时间的进气和排气过程往往会使发动机充气不足或者 排气不净，从而使发动机功率下降，因此配气相位诞 生了。
配气相位
配气相位定义 配气相位内容 配气相位图
3.5课时
上节 回顾
上节课我们学习了配气机构的拆装认识， 这节课我们来学习配气相位。
本节 重点
1、配气相位的定义 2、配气相位的内容
一、配气相位定义
用曲轴转角来表示进排气门实际开闭时刻和开启的持续时间
12V190柴油机器气门调整及配气时间检查
12V190柴油机器气门调整及配气时间检查1、气门间隙的调整当发动机运行250h后，或在拆检气缸盖、配气机构等有关零部件时，都必须检查并调整气门间隙。
气门间隙是在冷机状态下，气门传动件之间配合间隙的总和。
进气门间隙值为0.43±0.05mm，排气门间隙值为0.48±0.05mm。
气门间隙的调整方法是：1）取下气缸盖上罩壳；2）盘转曲轴使指针指到飞轮刻度“0”位置，此时，自由端第一缸处于上止点；3）判别第一缸所处工作行程状态。
用手捻转挺杆上端，若两个挺杆均能轻松地转动，则第一缸处于工作行程状态；若两个挺杆均不能转动，则第一缸处于吸气行程状态。
根据第一缸所处工作状态，可按表1所列缸号进行调整。
4）调整气门间隙。
方法是：先调整横桥上的调节螺钉，使横桥两端的凸头与同名气门杆顶面接触，不留间隙。
如图2所示。
然后再调节摇臂与横桥之间的间隙，如图3所示。
先松开锁紧螺母，按规定的气门间隙值选好塞尺（或专用塞块），将其插入摇臂调节螺钉与横桥之间。
用螺丝刀向下旋紧调节螺钉，使塞尺在两者之间移动时有轻微的压紧感觉。
保持调节螺钉位置不变，旋紧固定螺母。
抽出塞尺后，重新检查间隙是否发生了变化。
调整所有气门间隙，直至完全符合规定要求。
图1配气机构1、气门 2、气门导管3、气门弹簧4、导向柱5、摇臂横桥6、横桥调整螺钉7、摇臂横桥调整螺钉8、气门摇臂9、推杆 10、滚轮摇臂11、摇臂轴 12、凸轮轴2、气门间隙调整完毕后，可按图4、图5检查气门配气定时。
表1 气门间隙调整表图4 12V190柴油机配气定时图第一缸活塞所处工作状态 可 以 调 整 的 气 门1 缸2 缸3 缸4 缸5 缸6 缸7 缸8 缸9 缸 10缸 11缸 12缸 工作冲程上止点 进 排 进 排 进 排 进 排 进 排 进 排 吸气冲程上止点排进排进进 排进 排排进进 排图3 气门间隙的调整图2 摇臂横桥的调整图5 配气定时检查表。
柴油发电机组排气系统优化设计
16V柴油机增压排气系统的布置方式及优化随着国民经济高速发展，对于柴油机的功率要求也越来越高。
大功率柴油机主要指1000KW以上的柴油机，其用途很广，包括舰船、发电、机车等。
为满足市场要求，济柴新开发了H16V190Zl柴油机，其功率为2400KW，H16V190Zl柴油机在12V基础上增缸而成，渗透了当前国际先进水平的新技术、新工艺，在船舶、钻机、发电、铁路等方面有广阔的应用前景。
对于大功率柴油机，其增压系统的选择是其核心任务之一。
一、增压排气系统方案确定由boost计算结果看出，MPC系统在高负荷情况下，油耗高于顶呀系统和MSEM系统而低于脉冲系统，而在低负荷情况下，油耗与其他三种增压系统相差不大，甚至高于定压系统，这与低工况MPC系统比定压系统号的理论分析相违背，这主要是由于在计算过程中，MPC系统和定压系统采取了相同的增压压比。
实际上，在低转速低负荷的情况下，由于能够较好的利用脉冲能量，MPC系统所能够实现的增压压力要高于定压系统。
这已经得到了国内外许多增压柴油机厂家的试验验证。
由于恒压增压系统作为发电机组时，存在突出加载特性差的缺点，作为船舶主机时，存在低速运转时燃烧过量空气不足，烟气较浓，尤其在加速过程中，冒烟更缺点。
脉冲系统在高增压时流动阻力损失较大，而且结构复杂。
而MPC系统具有结构简单，加工方便，易于实现系统化的特点，涡轮前压力波动小，近于恒压系统，因此涡轮效率较高，也不需要如用脉冲系统是须有叶片防震措施，在全负荷和加速运行时兼具恒压系统和脉冲系统的特点，由于其总管直径比恒压系统的小，及各缸排气支管顺着总管气流方向进入，使部分脉冲能量已速度能形式进入总管及涡轮，排气能量传递效率较高，在约60%符合以下的低工况性能近于脉冲系统，此外，还具有瞬态响应快的特点。
因此，根据H16V190ZL 型柴油机的用途，作为发电机组选用较大总管内径的MPC系统，作为传播主机时采用较小管径的MPC系统，这样能够较好的发挥其特点，也可实现两者的折中，即即用做发电机组也用作船舶主机时兼顾两者使用性能达到一个良好的折中。
基于GT-Power的发动机配气相位优化
基于GT-Power的发动机配气相位优化
孙晓娜
【期刊名称】《承德石油高等专科学校学报》
【年(卷),期】2015(017)004
【摘要】利用GT-Power软件搭建了天然气发动机的仿真模型,并利用试验结果进行了校核.分析了配气相位对天然气发动机充量系数的影响,并对原配气相位进行了优化,得出不同转速下的最佳相位值.计算结果显示,采用可变配气相位,天然气发动机的充气性能在较宽的转速范围内得到改善,动力性能提高.
【总页数】6页(P54-59)
【作者】孙晓娜
【作者单位】承德石油高等专科学校汽车工程系,河北承德067000
【正文语种】中文
【中图分类】U464
【相关文献】
1.基于AMESim和遗传算法的发动机配气相位仿真与优化 [J], 张文铎;王自勤;田丰果;陈家兑
2.基于遗传算法的无凸轮发动机配气相位联合仿真优化 [J], 李子非;常思勤;刘梁
3.基于AVL BOOST的16V190燃气发动机配气相位的仿真与优化 [J], 毕红亮
4.基于GT-Power的发动机配气相位优化设计研究 [J], 崔明辉
5.基于GT-power对高速汽油机配气相位的优化分析 [J], 郭华礼;
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
发动机配气机构中气门的衍变、气门间隙、配气相位
发动机配气机构中气门的衍变、气门间隙、配气相位下载温馨提示：该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
文档下载后可定制随意修改，请根据实际需要进行相应的调整和使用，谢谢!并且，本店铺为大家提供各种各样类型的实用资料，如教育随笔、日记赏析、句子摘抄、古诗大全、经典美文、话题作文、工作总结、词语解析、文案摘录、其他资料等等，如想了解不同资料格式和写法，敬请关注!Download tips: This document is carefully compiled by the editor. I hope that after you download them, they can help you solve practical problems. The document can be customized and modified after downloading, please adjust and use it according to actual needs, thank you!In addition, our shop provides you with various types of practical materials, suchas educational essays, diary appreciation, sentence excerpts, ancient poems, classic articles, topic composition, work summary, word parsing, copy excerpts, other materials and so on, want to know different data formats and writing methods, please pay attention!发动机配气机构中气门的衍变、气门间隙、配气相位引言在内燃机领域，发动机的配气机构是至关重要的一部分，它直接影响到发动机的性能、效率以及可靠性。
基于AVL BOOST的16V190燃气发动机配气相位的仿真与优化
基于AVL BOOST的16V190燃气发动机配气相位的仿真与
优化
毕红亮
【期刊名称】《内燃机与动力装置》
【年(卷),期】2016(033)002
【摘要】采用AVL BOOST发动机模拟分析软件建立16V190燃气发动机仿真计算模型,在额定转速、全负荷工况下,分别对不同的配气相位角度进行仿真分析计算,对比排气歧管温度、燃气消耗率、爆发压力及功率等参数,为确定合理的配气相位及改善发动机性能提供依据.
【总页数】4页(P60-63)
【作者】毕红亮
【作者单位】胜利油田胜利动力机械集团有限公司,山东东营257032
【正文语种】中文
【中图分类】TK432
【相关文献】
1.基于AVLBOOST仿真优化及柴油机性能预测 [J], 刘骞;尹颂华
2.基于AVLBOOST仿真优化及柴油机性能预测 [J], 刘骞;尹颂华
3.基于AVL-BOOST软件的天然气发动机配气系统优化设计 [J], 张冬忠;吴学易;刘煜;高扬
4.基于AVL-BOOST的天然气发动机性能优化仿真 [J], 施祥;潘军如
5.基于AVL-BOOST的某型柴油机配气定时优化 [J], 刘鹏; 董飞莹; 孟亮虎; 张弛; 陈雨雨
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
配气相位
（三）进气门的配气相位 • 1.进气提前角α
• 2.进、排气错乱的问题：
气门叠开不会产生废气倒 排回进气管和新鲜气体随 废气排出的问题。其原因 是由于叠开时气门的开度 较小，且新鲜气体和废气 流的惯性要保持原来的流 动方向，所以只要叠开角 适当，就不会产生废气倒 排回进气管和新鲜气体随 废气排出的问题。发动机 的结构不同、转速不同， 配气相位也就不同。
汽修专业许平
上节回顾
• 配气机构功用 • 组成 • 充气效率
课题引入
• 发动机转速 • 燃油价格 • 排放标准
一、配气相位
• 1、概念
• 用曲轴转角表示的进 排气门从开启到关闭 时刻和开启持续的时 间, 称为配气相位。 • 配气相位的各个角度 可用配气相位图来表 示。
（一）理论上的配气相位分析
配气相位演示
• 进排气的配气相位演示图 →
10°~30 °
40°~80 °
40°~80 ° 10°~30 °
配气相位对发动机性能的影响
• 1、气门叠开角
• 进气提前角增大或排气迟后角增大使气门重 叠角增大时，会出现废气倒流、新鲜气体随废气 排出的现象，不但影响废气的排出量和进气的充 气量大小，对于汽油机来说，还会造成燃料的浪 费。相反，若气门重叠角过小，又会造成排气不 彻底和进气量减少。
排气门配气相位的目的
• 1.排气门早开： • ①利用气缸内的废气压力 提前自由排气：恰当的排 气门早开，气缸内还有大 约300kPa~500kPa的压力， 作功作用已经不大，可用 它使气缸内的废气迅速地 自由排出。 • ②减少排气消耗的功率： 提前排气，等活塞到达下 止点时，气缸内只剩约 110kPa~120kPa的压力，使 排气冲程所消耗的功率大 为减小。 • ③高温废气的早排，还可 以防止发动机过热。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
16V190发动机配气相位设计
摘要：
通过boost一维分析软件建立16V190一维分析模型，输入初选的进排气管路尺寸、输入主要阻力元器件的阻力特性曲线、输入初选的增压器性能参数、输入预估的放热规律，进行分析计算，通过调整不同的配气相位角度，看性能指标是否达到要求，看爆发压力、排气温度能否控制在可接受范围内，再查看热平衡数据和重要部位测点上的压力、温度、是否合理,从而实现配气相位的优化。
关键词：16V190；配气相位；boost
1、前言
配气机构是发动机的重要组成部分，直接关系到发动机运转的可靠性、振动和噪声，并影响发动机的动力性、经济性和排放等基本性能。
配气机构必须根据发动机工作循环及工作顺序的要求，按规律开启、关闭进、排气门，保证正确的配气相位。
合理的配气相位是提高功率、降低油耗和排放的一种有效方法，对改善发动机技术状况，节约能源，提高经济效益，都有十分重要的现实意义[1]。
本文主要对16V190燃气机在1000rpm转速下的配气相位进行优化设计。
其中主要用到了AVL BOOST 发动机工作循环模拟计算软件。
AVL BOOST 发动机工作循环模拟计算软件是分析发动机性能的重要的现代化工具，在开发新产品和改造老产品过程中，发挥着巨大的作用[2]。
2、模型建立
采用AVL BOOST发动机工作循环模拟计算软件，以16V190发动机为原型进行建模，在建模时主要考虑发动机进气系统、排气系统、燃烧模型、摩擦功、加载热传递等重要边界条件 [3]。
图1为16V190燃气发动机的BOOST计算模型。
图中，C1—C16为气缸， PL1、PL2为稳压腔，TC1、TC2为涡轮增压器，CO1是中冷器，CL1、CL2为空气滤清器，1—60为管道，J1—J15为管路接头，MP1—MP47为测点，SB1、SB2、SB3、SB4为系统边界。
图1 16V190燃气发动机的BOOST计算模型
3、数据输入
BOOST 整机分析模型包括进气系统、排气系统、气缸、中冷器、空气滤清器、涡轮增压器等。
在进行模拟计算前，必须应用试验数据对模型进行校准，需要校准下列参数：功率、空气质量流量、燃气流量、空燃比、缸内压力曲线，以及进排气管道的压力和温度等。
在12V190燃气机燃烧分析和试验验证的基础上对该模型进行数据输入。
通过12V190燃气机燃烧分析，确认了初始场的影响和敏感度，选择了合适的燃烧模型。
首先输入系统边界条件，包括发动机转速、燃料的混合方式、燃料的性质、管道网格划分、点火顺序、摩擦功的设定等。
然后输入各元件数据，在此模型中燃烧放热率计算选择维伯函数（Vibe Function）如图2所示，其中（1）为燃烧始点，（2）为燃烧持续期，（3）为放热形状因子，这三项表征了燃烧放热规律；传热计算采用Woschni1978公式，输入活塞、气缸及缸套的相关参数；输入初选的进排气管路尺寸，包括管路直径、管长及管道流量系数等；输入主要阻力元器件的阻力特性曲线（这些部位包括中冷器、空气滤、气道、节气门等）；输入初选的增压器性能参数，包括增压压比、流量、效率等；输入燃烧室的结构参数；输入配气机构参数，如图2所示，其中（4）为气道部分的参数，主要包括配气相位、气门升程、气道流量系数曲线等。
1 2
3
4
图2 参数输入
4、配气相位优化
配气相位优化主要是确认进气门早开角（IVO），进气门晚关角（IVC），排气门早开角（EVO），排气门晚关角（EVC）。
通过发动机配气相位的优化能提高发动机的经济性、动力性、排放等性能。
通过设定不同的进气包角、排气包角、气门重叠角进行了匹配计算，结果如表1所示。
表2为不同配气相位对应的进、排气相位角度。
表1及表2中1-15号配气相位是在排气门早开角、排气门晚关角及排气包角不变，通过改变进气门相位及气门重叠角来分析发动机性能参数的变化。
表1及表2中16-20号配气相位是在进气门早开角、进气门晚关角及进气包角不变，通过改变排气门相位及气门重叠角来分析发动机性能参数的变化。
4.1 进气相位优化
进气过程压力曲线对比如图3所示，对应的进气流量曲线为图4所示。
进气门早开角度主要取决于进气道压力与气缸内压力状态，进气门晚关角度取决于压差状态和流速。
进气晚关角对补充进气充量和进气效率的影响因素最明显，当增大进气晚关角时，也就增大了补充进气比和充气系数，有利于低速扭矩的增加，而过分增大进气晚关角则会引起空气倒流，降低充气效率。
由序号1、4、7、10、13所对应的发动机性能参数可知，进气门早开角不变，进气门晚关角由31°增加到71°，排气歧管的温度和燃气消耗率是递增的，而功率是递减的。
表1 配气相位匹配结果
表2 不同配气相位对应的进、排气相位角度
图3 进气过程压力曲线对比
图4 进气流量曲线
4.2 排气相位优化
排气过程压力曲线如图5所示，对应排气流量曲线如图6所示，排气门提前开启主要是为了减小排气平均有效压力，这是一个重要的控制参数。
排气提前角越大，排气门开启越早，自由排气损失就越大，但此时缸内压力在下止点前已降得足够低，所以强制排气损失减少。
反之，排气提前角减小，强制排气损失会增加，而自由排气损失则会减少。
一般转速越高，最佳排气提前角也应当越大。
排气门推迟关闭是为了避免因排气流动截面积过早减小而造成的排气阻力的增加；另一方面还可以利用排气管内气体流动的惯性从气缸内抽吸一部分废气，实现过后排气[1]。
由序号16、17、18、19、20所对应的发动机性能参数可知，排气门晚关角不变，排气门早开角由-2°增加到38°，排气歧管的温度和有效功率是递增的，而燃气消耗率是递减的。
1
2
3
1
3
2
图5 排气过程压力曲线
图6 排气流量曲线
4.3 气门重叠角优化
排气门晚关角与进气门早开角组成气门重叠角，气门重叠角的最主要作用是为了扫气和冷却。
对于燃气机，由于燃烧温度较高，需要更多的扫气和冷却，同时由于混合方式的限制，过多的扫气又使得燃气白白排掉而影响燃气消耗量，所以需要确定一个合理的气门重叠角来折中排气冷却和燃气浪费。
由序号1、2、3所对应的发动机性能参数可知，进、排气门包角不变，气门重叠角由35°增加到54°，排气歧管的温度和燃料留存比例有明显的递减。
燃气流出比例随气门重叠角变化关系如图7所示，排气歧管温度随气门重叠角变化关系如图8所示。
图7 燃气流出比例随气门重叠角变化关系
图8 排气歧管温度随气门重叠角变化关系
综合考虑16V190燃气机的经济性、动力性以及吸气能力等多方面性能，通过对比分析表1，当进气包角232deg，排气包角232deg，气门重叠角48deg时，气耗较低，排气歧管温度也较低。
建议配气相位采用进气包角232deg，排气包角232deg，气门重叠角48deg，即19号配气相位。
5、结论
经过仿真计算分析了16V190燃气机在1000rpm转速下的运行性能参数随进气早开角、进气晚关角、排气早开角、排气晚关角的变化情况，综合考虑16V190燃气机的经济性、动力性以及吸气能力等多方面性能，最终确定优化后的配气相位参数为：进气早开24°曲轴转角，进气晚关28°曲轴转角，排气早开28°曲轴转角，排气晚关24°曲轴转角。
优化后的配气相位使16V190燃气机的经济性、动力性以及吸气能力得到了一定的保证，为发动机的设计和参数优化提供了参考。
参考文献：
[1] 周龙保.内燃机学（第2版）.北京：机械工业出版社，2005.1
[2] 隆曙红，龚金科，刘孟祥.AVL BOOST 软件应用于HD6105ZLQ 柴油机的性能分析与研究.兰州：移动电源与车辆，2002
[3] 王永升.配气机构优化设计与仿真.天津：天津大学，2007。