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作为发动机的重要组成部分之一,配气机构设计的合理与否直接关系到发动机的动力性、经济性以及耐久性。随着发动机转速、功率的大幅度提高,配气机构的工作条件日益恶化,在保证充气效率的同时,要求其在高速运行的情况下仍能保证平稳、可靠地工作,因而也就对配气机构的设计提出了更高的要求。因此,鉴于配气机构的重要性,需要对其进行合理的设计,以匹配发动机的工作。本文以某高速汽油机为研究对象,对该发动机频繁发生的凸轮表面局部磨损、挺柱破碎以及气门不同程度磨损的现象进行原因查找和分析。针对这些现象存在的原因,对其配气机构进行重新设计优化。本文具体的研究内容和工作创新点如下：(1).为准确地还原和分析原机出现的问题,在AVL_EXCITE Timing Drive软件中建立原机的一维模型,对一维模型进行运动学、动力学分析,逐一将计算结果的各个参数和实际工程要求进行比对,发现原机存在丰满系数偏高、润滑不良、加速度曲线不光顺、最大跃度值过大以及凸轮与挺柱最大接触应力超标的问题。这些不良的运动学、动力学参数导致了原机发动机配气机构的磨损。(2).针对原机出现的不良参数,从两方面着手对原机配气机构进行优化：一方面,从凸轮型线着手,基于AVL_EXCITE TD软件,分别采用等加速一等速和分段函数的方法进行缓冲段、工作段设计,重新设计凸轮型线,以改善其运动学、动力学特性；另一方面,从凸轮轴结构着手,考虑到进气过程对燃烧的影响,提出三进气门非同步开启的方案,将原进气凸轮轴结构改为非同步凸轮轴。这种不同于传统的配气机构优化思路也是本文的创新点。(3).利用AVL_EXCITE TD软件,进行动态模拟计算,验证新凸轮型线的运动学和动力学性能；利用GT-Power软件和试验标定相结合以及基于单一因素变量的方法,对原机、重新设计凸轮型线、非同步气门开启三种方案进行转矩和燃油消耗率的对比,以验证优化后的方案对原机在经济性和动力性方面的提升。通过本文所做的研究,在分析原机存在的实际工程问题的基础上,对配气机构进行优化设计及性能分析,解决了原机存在的问题,且实现了该款发动机转矩4.36%的提升。