高压缩比HCNG发动机配气机构仿真研究.pdf

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1、机械设计与制造第9期136MachineryDesign&Manufacture2014年9月高压缩比HCNG发动机配气机构仿真研究苏志凯，何义团，乔海江，邵毅明(重庆交通大学交通运输学院，重庆400074)摘要：为解决某HCNG发动机在高压缩比时回火问题，利用GT—VTRAIN软件建立配气机构的运动学和动力学仿真模型，进行模拟计算。基于组合多项式凸轮型线的数学理论，优化配气机构，重新设计配气相位和凸轮型线。模拟结果表明：新设计配气凸轮丰满系数较高，凸轮未发生与从动件飞脱现象；无气门反跳和二次开启现象；气门弹簧工作正常，未发生弹簧并圈，满

2、足动力学要求；采用0。CA和一10。CA的气门重叠角，解决了发动机进气道回火的问题，压缩比提高到l2：1时，仍能保持较高的功率，达到了设计目标。关键词：HCNG发动机；回火；GT-VTRAIN；配气相位；凸轮型线中图分类号：TH16；U464．134文献标识码：A文章编号：lOOl一3997(2014)09—0136—04SimulationResearchonValveSystemofHighCompressionRatioHCNGEnginesuZhi—kai，HEYi—tuan，QIAOHai-jiang，SHAOYi-ming(S

3、choolofTraffic&Transportation，ChongqingJiaotongUniversity，Chongqing400074，China)Abstract：TosolvebacproblemofacertainHCNGengine，modelsofkinematicsanddynamicssystemweresetupwiththehelpofGT—VTRAINandsimulationWCI8carriedValvemechanismwereoptim~ed，valvetimingandcamprofilewere

4、redesignedbasedonmathematicaltheoryofmuhiple-polynomialC01nprofile．Thesimulatwnresultsindicatethat，itsfullnesscoefficientispromotedanditdoesn’tsepca'atebetweencamandtappet；novalvereboundandnovalvesecond-open；valvespringsworkproperly，nOoverlapamongspringcoils，meetingthedyn

5、amicrequirement．Backfireproblemoftheengineinletissolvedbyusing0。CAand一10。CAvalveoverlapangle，enginepowerismaintainedwhencompressionratioisupto12：1．meetingthedesignKeyWords：HCNGEngine；Backfire；GT-VTRAIN；ValveTiming；CamProfile1引言丰满系数越大对气体通过能力越有利，但过大丰满系数会使机构可靠性和平稳性下降，气体通过能力受

6、影响。针对国内某HCNG(掺氢天然气)发动机高压缩比时，容易产生“回火”现象_l-31，提出优化配气机构的措施，利用负阀气门重叠角可防止回火。在兼顾动力性的前提下，减少气门重叠角，优化凸轮型线；利用GT—VTRAIN软件建立发动机配气机构运动学及动力学模型，并进行相关的运动学和动力学计算。利用AVLBOOST软件建立发动机整机模型，进行整机性能模拟计算。2配气机构结构配气机构为下置式凸轮轴结构，每缸双气门、整体式进排气凸轮轴，在GT-VTRAIN软件中建立的单阀系结构简图，如图1所示。图1日气机构简图Fig．1ValveTrainSimp

7、leDiagram3配气机构仿真模型(2)配气机构工作要平稳，振动和噪音要小3．1配气机构评价指标气门加速度变化率最大值定义为最大跃度值评价气门运要保证发动机良好的工作I生能，配气机构应满足以下要求：动的平稳性。如果最大跃度值小于1000mm／rad3，表明气门运动(1)配气机构要有良好的气体通过能力具有较好的平稳性目。来稿日期：2014—02—10基金项目：国家863项目(2012AA111718)；~庆市自然基金项目(cstc2O12jjA90012)；重庆交通大学研究生教育创新基金项目(20120102)作者简介：苏志凯，(1987

8、一)，男，江西上饶人，硕士研究生，主要研究方向：代用燃料发动机技术；何义团，(1977一)，男，四川旺苍人，博士，教授，主要研究方向：新能源技术研究No．9一料Sept．2014机械设计与制造