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随着石油资源的匮乏和环境污染问题的逐渐加剧，人们对汽车性能要求越来越高，特别是动力性能、经济性能均提出了更高的要求，而国家也逐步实施更为苛刻的排放强制标准，以减少机动车对环境的污染。内燃机作为影响汽车动力性能、油耗及排放的最关键部件，日益受到广大汽车制造商的重视，其先进程度甚至被视为占领汽车市场的战略制高点。配气机构是发动机的重要组成部分，其设计直接关系到发动机的动力性能、经济性能等，同时也影响发动机工作的可靠性和耐久性。配气机构在恶劣的工作条件下，既要保证充气效率，也要提高工作的可靠性。由此对配气机构提出了更高的要求。配气凸轮型线是配气机构的核心部分，要优化配气机构性能，型线设计是重要途径之一。近年来，模拟分析已经成为研究优化配气机构的一种重要手段。本文以广汽某款家用紧凑级轿车所搭载的1.6L顶置凸轮轴汽油机为研究对象，要求在改动成本最小的前提下，提高其中低转速段的输出性能。因此我们优先考虑对凸轮型线重新进行优化设计，首先对凸轮轴型线设计方法进行了介绍，通过理论分析寻找优化方向，确定改动方案：减小进、排气凸轮轴包角。首先，利用AVL-EXCITE TD软件设计出新的凸轮型线，并建模校核优化后的气门运行学和动力学是否符合要求。其次，利用AVL-Boost软件对改动配气机构后的汽油机性能进行仿真模拟计算，结果显示新的配气机构使发动机在低速段扭矩相比原发动机最大提高5.2%，高速段扭矩和功率略微降低0.7%。新设计的凸轮型线比原机在低速段性能有所提升，预测可以达到优化效果。最后，利用发动机试验台架对气门运动学和外特性进行了实际验证，结果证明新设计的凸轮型线完全满足气门运动性要求，并达到提升发动机中低速段输出性能的目标。同时也验证了计算模型的准确性。