某高速汽油发动机配气机构动力学分析及性能改进

• 作 者: Anastasiia Dotsenko
• 机 构: 重庆大学
• 出 处: 西南石油学院 西南石油大学
• 发表日期: 2004年期
• 关键词: 发动机 配气机构 结构设计 运动学特性 动力学分析

配气机构作为内燃机进、排气的控制机构，它按照气缸的工作顺序和工作过程的要求，适时地开启与关闭进、排气门，向气缸供给新鲜空气或可燃混合气，并及时排出废气。另外，当进、排气门关闭时，保证气缸密封。配气机构的优劣，极大影响着发动机的动力性、经济性和排放性。此外，若配气机构设计不合理，产生较大的噪音与振动还会影响乘客的舒适性。因此，鉴于配气机构的重要性，需对配气机构进行合理的设计，以匹配发动机整机的工作性能。　　本文以某发动机进气机构为研究对象，基于AVL EXCITE Timing Drive软件平台，对该配气机构的运动学和动力学特性进行了分析，结果表明该配气机构存在凸轮与导套间润滑不良、凸轮从动件飞脱及巨大的加速度冲击值等问题。针对配气机构存在的上述问题，进行凸轮型线改进设计和阀门弹簧刚度及预紧力载荷优化。结果表明改进后的配气机构振动明显减弱，凸轮从动件飞脱的现象消除，加速冲击减小。　　本文主要研究工作如下:　　①应用AVL EXCITE Timing Drive软件建立了某发动机进气机构运动学及动力学分析模型并进行了运动学与动力学分析与评价。结果表明，加速冲击度的最大值大于工程要求，气门的最大正负加速度过大，进气机构振动大，凸轮从动件出现了飞脱。　　②鉴于气门机构中存在的加速冲击度过大的问题，对凸轮轮廓进行改进。设计了六组凸轮轮廓改进方案，分析和计算了各个方案下进气机构的动态特性和运动特性，结果表明加速冲击度减少，满足了工程要求。　　③为了解决凸轮和挺杆之间的接触应力零值问题，采用AVL DoE对弹簧的刚度和预载荷进行优化。接触应力作为目标和阀速度作为约束，使用DOE优化方法对弹簧刚度和预载荷进行优化，解决了凸轮从动件飞脱问题。