发动机四气门配气机构系统分析研究

摘要

配气机构控制发动机进排气过程，直接影响着发动机的性能，同时，也是衡量发动机可靠性的指标之一。随着发动机技术的发展，配气机构动力学模型分析方法及动力学试验方法的发展亦不断深入。对于目前存在的各种动力学模型，如何比较认识这些模型的优劣，以及各种模型的使用范围，还需要进一步的研究。 本文根据多刚体系统动力学原理及配气机构动力学计算方法。然后按照发动机实际尺寸及约束关系，建立配气机构的拓朴结构，在ADAMS/view中建立配气机构的几何模型，然后定义好约束、驱动、载荷，最终可以得到配气机构多刚体动力学仿真模型。 本文根据运动学及动力学基本原理，通过分析不同从动件与凸轮的几何关系，推导出一组平底挺杆、滚子或球面挺杆、尖锥挺杆升程的相互转换通用公式。提供了不同挺杆升程表之间的转换一种方法。 在ADAMS/view环境下，进行了内燃机配气机构的动力学仿真分析，得到配气机构的各项参数，各联接处的受力状况，各部件的速度及加速度。分析了气门是否反跳及气门落座速度的合理性，动力学仿真中重点分析了两气门运动一致性问题，提出了一些减少运动不一致性的方法。也分析了气门间隙对系统性能的影响。同时，还讨论了曲轴转速对气门加速度的影响，对该配气机构进行了综合评估。 根据ADAMS/view的受力计算结果，利用有限元软件，建立部分零件的模型，进一步分析计算了传力系统及推杆的刚度，并实际测量了配气机构系统刚度和各气门运动规律，与实际测量结果进行比较，系统的可靠性得到了验证，还分析了凸轮与挺柱间的接触应力。 最后对配气机构进行了优化设计，减少了不平衡现象，改善了气门轭与摇臂的摩擦磨损状况，实际测量验证了理论分析的结果，为气门及配气机构的整体设计提供了参考。