发动机配气机构凸轮与摇臂的改进设计

结合实例系统地研究了单顶置凸轮轴式配气机构,详细地分析了其中的关键零件凸轮轴和摇臂,研究了凸轮型线设计和型线方程计算的具体方法,讨论了不对称凸轮顶点加速度连续性问题.将不对称凸轮型线作为整体来设计,以及考虑了保持缓冲段与工作段之间的连续性,对配气机构的关键零件摇臂进行了具体分析,提出了摇臂接触区圆弧方向角的概念,分析了摇臂接触区圆弧半径和方向角对配气机构性能的影响.配气系统优化中所研究的实例已取得良好的效果.     

增压柴油机配气相位与凸轮型线的优化

针对某增压柴油机原机油耗高和配气机构存在的冲击、反跳问题,结合柴油机性能试验数据,建立了配气机构的运动学和动力学仿真模型以及工作过程仿真模型,计算优化了原机配气相位和凸轮型线。研究结果表明：通过优化配气相位和凸轮型线,在一定程度上提高了发动机在中高速下的动力性和经济性,改善了原机配气机构运动学与动力学特性,减缓了进、排气门开闭时的加速度冲击,消除了气门落座时的反跳现象。     

发动机配气机构凸轮-从动件接触应力分析

配气机构中凸轮与从动件是一对重要的摩擦副,较易出现磨损、擦伤、劈裂等破坏。针对凸轮与从动件之间容易产生破坏的情况,通过改变气门弹簧的预紧力与刚度,以降低凸轮与从动件之间的接触应力,减少凸轮从动件间的接触破坏。利用AVL EXCITE Timing Drive建立某发动机配气机构单阀系动力学模型,对不同转速下的模型进行动力学分析。在Design Explorer中进行拉丁超立方试验设计,再通过Nelder-Mead算法对得到的试验数组进行优化,得出最佳的接触应力、弹簧预紧力与刚度的组合。试验与优化过程中,通过设置接触损失角和气门落座速度两个约束条件对优化结果进行约束,以防止弹簧预紧力与刚度的变化对机构整体的影响。优化得到的弹簧预紧力与刚度使得不同转速下最大接触应力均有所降低,且未出现飞脱现象。     

发动机缓速器减压凸轮的设计

采用高次多项式函数对发动机缓速器的减压凸轮进行了设计，并对其工作段始点加速度不同的两种情况进行了对比．以某柴油机为例进行了设计计算，计算结果表明：通过合理选择多项式幂指数以及凸轮工作段包角的大小，采用高次多项式函数设计减压凸轮，完全可以满足配气机构以及发动机缓速器工作性能的要求，因此，采用高次多项式函数设计减压凸轮是可行的；并且，当采用等加速缓冲段，工作段始点加速度和缓冲段连续时可以得到更大的时间面积值，同时减小了最大加速度，使摩擦副的接触压力减小．     

高速车用发动机非对称配气凸轮型线设计方法研究

分析了在高速车用发动机中应用非配气凸轮形线的必要性，阐述了非对称配气凸轮形线的优点，推导了高次多项式非对称凸轮型线的解析式，并通过计算证明：采用非对称凸轮型线确实可以在保证足够的砉满系数的条件下，降低气门落座的速度和加速度。     

N次谐波凸轮的随机搜索法优化设计

为解决发动机配气机构N次谐波凸轮设计问题中设计参数多、设计参数与控制指标之间没有确定规律的问题,提出了采用点控加段控策略减少设计参数,并应用随机搜索法求解的优化设计方法.计算结果表明,随机搜索法对此类问题具有非常好的适应性.对称型N次谐波凸轮的最佳负加速段宽度的变化范围非常小,采用负加速度段宽度点控条件可以确保更有效地控制负加速度段的段控目标.负加速度段气门惯性力-弹簧力匹配和等曲率半径段控条件的联合使用可以取得不过分降低飞脱转速情况下,增进凸轮桃尖区润滑特性和改善凸轮抗疲劳性能的综合效果.     

基于多体系统动力学的某V型发动机 配气机构总成的动态仿真研究

针对某V型发动机配气机构,以ADAMS为仿真平台,建立了单个配气机构以及含凸轮轴柔性体的配气机构总成的多体系统模型,并对其进行相应的动力学仿真分析. 结果表明,凸轮轴变形以及各缸配气机构的动力耦合,对配气机构的动态性能有一定的影响,凸轮轴轴承所承受的载荷主要受相邻气缸各气门机构凸轮载荷及其合力的影响.     

一种发动机电磁驱动配气机构应用研究

为了改善发动机的动力性、经济性和排放性能,该文以满足发动机高转速和有限安装空间为设计目标,研究了一类应用动圈式电磁直线执行器的电磁驱动配气机构。应用有限元分析的方法设计得到了电磁驱动配气机构的结构参数。通过汽油机性能仿真分析了发动机中应用电磁驱动配气机构的优越性。模拟缸盖的试验测试表明,与常规发动机相比,应用该电磁驱动配气机构的发动机具有更大的设计与控制自由度和优化空间,以及良好的电磁力特性和较小的时间常数,易于控制。在单缸发动机上的运行和性能测试表明,该机构的气门响应时间小于4 ms,落座速度小于0.3 m/s,可满足在发动机上的应用需求;且在中低转速下运行良好,实现了配气机构的柔性化调节。     

内燃机配气机构系统动力学分析

内燃机配气机构直接影响着内燃机的性能和可靠性。论文对顶置四气门配气机构工作过程进行了分析,采用理论计算和实验方法确定了配气机构动力学模型的主要参数,利用AVL/TYCON分析软件建立了顶置配气机构凸轮轴—摇臂—气门系统的一维动力学分析模型,并对其动态特性进行了数值仿真,验证了动力学模型及分析结果的正确性,为配气机构动态性能的评价和优化提出了理论依据。     

发动机配气机构动态特性测试和分析

通过对三种不同凸轮型线组成的配气机构的振动测量和研究,认为以气门弹簧座圈的振动能量分布规律和时间波形来评价不同凸轮型线的动态特性是可行的。实验结果表明,N次谐波凸轮动态特性较好,更能适应高速车用发动机。     

内燃机缸盖振动信号建模与仿真

针对现有内燃机振动信号采集方法存在的问题,提出一种通过建模仿真来模拟内燃机不同工况振动信号的方法。首先,建立内燃机配气机构动力学模型及气缸模型,分别用来模拟不同间隙气门的落座力及气缸压力;其次对内燃机缸盖进行模态分析,提取前30阶振型及其对应的频率;最后采用有限元法建立内燃机缸盖模型,借助气门落座力及气缸压力仿真结果对缸盖振动进行模拟仿真。利用缸盖振动的实测信号对其模拟信号进行验证,结果证明模拟方法有效可行。     

摩托车发动机三维凸轮可变配气机构的研究

为了拓宽摩托车发动机配气机构的最佳工作区间,提出一种基于三维凸轮的发动机新型可变配气机构,该机构控制的进气门相位及升程凸轮具有连续光顺变化的三维型面,能根据发动机不同的运行工况选择与之相匹配的工作型线.研究表明,采用三维形式的进气凸轮不仅可以方便地调控进气门的启闭相位,而且还能在一定的幅值范围内调节进气门的升程,从而可将配气机构的最佳工作参数从标定工况的狭窄区域延展至发动机的常用工况区域.     

WD618.44柴油机排气凸轮的改进设计

本文针对原WD618．44柴油机配气机构存在的问题，设计了新的排气凸轮，应用后效果良好．已取得较好的经济效益。     

液压挺柱配气机构二质量动力学模型计算的研究

针对ＢＮ４８９Ｑ汽油机具有液压挺柱的配气机构，建立了相应的二质量动力学分析计算模型。在已知液压挺柱刚度值和阻尼值的基础上，通过模型受力分析，编程计算出了液压挺柱配气机构的动态响应。与实测结果比较，理论计算结果基本正确。     

汽油机全可变气门机构的运行能耗

在汽油机中配置可变气门机构会改变因驱动气门机构而消耗的能量.为了研究全可变气门机构汽油机气门机构消耗的能量,在实验台架上测取了可变气门正时(VVT)、可变气门升程(VVL)执行器消耗的电能以及驱动气门机构的扭矩,并计算了驱动功率.实验结果表明,VVT及VVL电子执行器消耗的电能较小,气门机构驱动消耗机械能量相对较大.发动机转速为1,500,r/min,机油温度为60,℃时,气门升程从9,mm下降到1,mm,气门机构驱动功率从700,W下降到50,W.负气门重叠角负荷控制在发动机转速1,500,r/min,平均有效压力0.2 MPa时最高可节油18.8%,进排气门最大升程均较小是其节油的重要原因.     

新型发动机连续可变气门装置原理及分析

为了适应发动机不同工况对进气系统的要求,提出一种新型连续可变气门装置的原理及实现方法.新装置以液压作为驱动进气门运动的动力,其特色在于采用可控转角的调相凸轮调控进气门的相位、采用可控升程的气门升程调节器调控进气门的升程,据此实现发动机配气相位及气门升程的连续无级可变.对一台采纳新型配气机构的摩托车发动机进行了数学建模及仿真分析,结果表明:发动机进气迟闭角(IVC)的调节范围可达16～44℃A,进气早开角(IvO)的调节范围可达8～14℃A,进气门升程h调节范围可达0～7.825 mm,由此将配气机构的最佳适应范围拓宽至常用工况区域,从而有利于改善摩托车在中小负荷和中低转速区的性能,并为研制无节气门汽油机奠定了设计基础.