发动机配气机构系统动力学研究

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1、发动机配气机构系统动力学研究申报人：周海指导老师：刘鹏文扌商：配气机构是发动机屮的一个重要组成部分，其工作性能的好坏直接关系到整机的运行状况，虽然配气机构的主耍功能是满足发动机进排气量的需求，但其对整机的影响不仅限于此，配气机构的动力学及其零部件可靠性也是要急需关注的问题，在设计屮，配气机构的动力学性能和各零部件强度都要符合相关要求。1•研究模型概述木文是以一单缸机凸轮轴下置式、双摇臂四气门、带阀桥配气机构为研究对彖，本单缸机的主要参数如表1所示：表1发动机主要技术参数表标定转速〃1066rpm冲程S330mm气缸直径D270mm连杆长厶660mm进气阀最大升程21mm发动机配

2、气机构系统动力学研究申报人：周海指导老师：刘鹏文扌商：配气机构是发动机屮的一个重要组成部分，其工作性能的好坏直接关系到整机的运行状况，虽然配气机构的主耍功能是满足发动机进排气量的需求，但其对整机的影响不仅限于此，配气机构的动力学及其零部件可靠性也是要急需关注的问题，在设计屮，配气机构的动力学性能和各零部件强度都要符合相关要求。1•研究模型概述木文是以一单缸机凸轮轴下置式、双摇臂四气门、带阀桥配气机构为研究对彖，本单缸机的主要参数如表1所示：表1发动机主要技术参数表标定转速〃1066rpm冲程S330mm气缸直径D270mm连杆长厶660mm进气阀最大升程21mm排气阀最人升程2

3、7.7mm进气阀气门间隙0.5mm排气阀气门间隙0.9mm进气阀冇效开启止时310°进气阀有效关闭正时545°排气阀有效开启正时130°排气阀有效关闭正时410°摇臂比1.5本文工作主要集中在运用专业软件TYCON进行配气机构模型的建立和仿真，从动力学角度分析研究配气机构的特性。虽然现今出现了很多配气机构的新技术，像可变配气机构，•其可变的范围包括气门正时可变、气门升程可变、气门开启延续时间可变等，一些汽车公司研究的对象也各有侧重点。但在配气机构的研究上，都离不开运动学和动力学的研究，运动学仅仅考虑理想的状况，把零部件都看成刚性体，整个系统没冇变形和弹性，忽略系统摩擦和阻尼能量

4、损耗，其分析的结果仅能得到一些基本的位移、速度、加速度和力参数，一般以凸轮型线的正加速度宽度、阀系的口振频率、凸轮与从动件的接触应力、凸轮的曲率半径、弹簧裕度、丰满度、润滑系数等为运动学评价指标，而动力学模型考虑的因索更多，把物体都简化成有集屮质量、刚度和相对阻尼的弹性质点，考虑了各零部件的接触和变形，动力学分析的结呆可以得到很多更符合实际情况的一些信息，可以考察凸轮从动件的脱离接触、弹簧各冇效圈动力特性、阀面落座反跳和冲击等情况。运动学屮要输入的参数也较少，工作量小，但动力学中要考虑的因素较多，输入的参数也多，工作量大。对于低速或低载发动机的配气机构，其运动学和动力学分析的结

5、果差异不是很大，气阀升程、速度和加速度曲线的整体趋势相差无几，两者吻合较好，但在高速或重载发动机中，由于必须考虑配气机构系统零部件的相互影响问题，其动力学和运动学分析结杲有很大差异。一般情况下，先通过运动学设计出初步符合要求的凸轮型线，再进行动力学分析加以验证和修正，不断的反复调试出最优化的配气机构动力学性能。2.配气机构动力学模型分析本文的排气侧动力学模型如下所示:图1配气机构的动力学模型其中动力学模型的模拟设置以两个循环（即凸轮轴转角720°）为其计算长度，步长取为0.5%为与运动学模型的结杲作比较，将其两者分析结果叠加在一张图上显示。（1）气阀升程的比较270300eoM

6、O030720equivcamangie(0eg

7、Mrv・XMe»YMteny(”9乂WWYi^ec^i>MeeRv祝ox)nd.S5W•002)2"4>rt2700n?IMeno.eM«$ilayerj302BX15W一wEea图2气阀升程曲线的对比从图2可知，实际气阀的最大升程为26.3355mm,与理论的设计值27.7mm出现了偏差，这说明动力学分析是对气阀升程有影响的，另外，只从气阀升程曲线看，气阀没有出现明显的反跳现象。(2)气阀速度的比较Layer2Ve*oct>-iH*trv5(-WE一言<>•>901W270300490540030720equrvcamangi

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