那么配气机构又是如何将空气送入气缸的呢?首先我们来看看配气机构的构造,它是由进气管、排气管、气门组以及气门驱动组这几部分组成的。当发动机工作时,大量的空气通过空气滤芯进入进气管中,在进气门前待命;当发动机运转到进气冲程时,气门驱动组将进气门打开,空气在活塞下行产生的真空吸力作用下被吸入气缸;然后进气门关闭,可燃混合气压缩、燃烧后,产生大量的废气;在随后的排气冲程中,气门驱动组将排气门打开,废气经排气门排出。这个过程也叫做发动机的换气过程,它循环往复进行,发动机不停的吸气、排气,将燃油的化学能转变成热能和机械能对外输出。
在这里就产生了这样的问题:进排气门何时开启?开启的持续时间是多长?开启的幅度是多大?这就涉及到了一个配气相位的概念。所谓的发动机配气相位,就是以曲轴转角来表示进、排气门的开闭时刻以及开启的持续时间。它通常用一个环形图来表示,在上面有曲轴转角、进、排气门的开闭时刻、进、排气门开启的持续时间等参数。
在理论上来说,发动机进气门在进气冲程开始时打开,在进气冲程结束时关闭;排气门在排气冲程开始时打开,在排气冲程结束时关闭;它们开启的持续时间都是180°曲轴转角。但事实上并非如此。由于发动机转速很高,一个行程时间很短,只有零点零几秒,再加上气门驱动组驱动气门开启需要一个过程,所以气门全开的时间就更短了。在这样短的时间内很难做到进气充分,排气彻底,因此为了改善发动机换气过程,提高发动机性能,实际发动机的气门开启和关闭并不是恰好在活塞的上止点和下止点,而是适当的提前和滞后,以延长进排气时间,这就是发动机的实际配气相位。
发动机的实际配气相位有三方面的内容:进气门配气相位、排气门配气相位、进排气门重叠开启。
1、进气门配气相位
在发动机工作过程中,进气门是在活塞运行到排气冲程上止点之前、进气冲程还未开始就已经打开了,这样做的目的是当进气冲程开始的时候,进气门已有一定开度,可以较快地获得较大的进气通道截面,以减少进气阻力;当活塞运行到进气冲程下止点之后、压缩冲程已经开始一段时间,进气门才关闭,这样做的目的是利用空气的惯性和压差继续进气,以便让尽可能多的空气进入气缸。
从进气门开始开启到上止点所对应的曲轴转角称为进气提前角,用希腊字母α表示,它的大小一般为1 0 °~30 °曲轴转角;从下止点到进气门关闭所对应的曲轴转角称为进气滞后角,用希腊字母β表示,它的大小一般为40 °~80°曲轴转角;整个进气过程进气门开启的持续时间为(180° α β)曲轴转角。