摘 要

配气机构控制着内燃机的进气和排气，它依照气缸的工作顺序以及工作过程的要求，及时地打开与关闭进气门和排气门，供给气缸新鲜的空气或者可燃混合气，并可以把废气及时排出。另外，在关闭进气门和排气门时，确保气缸密封。发动机的动力性、经济性和排放性与配气机构的好坏有很大关系。另外，若配气机构的设计存在不合理的地方，噪音和振动就会产生，这些因素会影响乘客的舒适性。所以，由于配气机构是如此重要，为了适应发动机整机的工况，我们应该合理设计配气机构。

为了仿真分析汽油机的配气机构，本文利用了一个发动机仿真分析软件GT-Power。用GT-Power建四缸发动机模型对发动机的油耗、功率进行分析，配气相位优化后油耗降低6%左右。用VT-Design对凸轮型线进行设计优化，改进动力性能。

关键词：配气相位 气门升程 性能优化

Abstract

The valve-train of internal combustion engine controls the process of intake and exhaust, it is on the basis of the working order of the cylinder and the working process of the requirements, timely open and close the intake valve and exhaust valve, the fresh air and the combustion of mixture, supply cylinder, and it is able to put the waste gas discharge in a timely manner. Moreover, while the inlet and exhaust valve is closed, ensuring the seal of cylinder. The advantages and disadvantages of the gas distribution mechanism greatly affect the power, economy and emission. In addition, if the design of air distribution mechanism is not reasonable, the noise and vibration will also affect the comfort of passengers. Therefore, in view of the importance of the distribution mechanism, reasonable design should be carried out for the distribution mechanism to match the work of the engine complete machine.

In order to simulate and analyze the gas valve-train mechanism of gasoline engine, this paper uses a software of engine simulation analysis, gt-power. Gt-power four-cylinder engine model was built to analyze the fuel consumption and power of the engine, and the fuel consumption was reduced by about 6% after gas timing phase optimization. VT Design was used to optimize the design of CAM profile to improve the dynamic performance.

Key words： timing phase；vavle stroke；performance optimization

目录

摘 要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1 研究背景及意义 1

1.2 汽油机配气机构国内外研究现状 1

1.3 本文主要研究内容 2

第2章 配气机构参数设计与分析 3

2.1 配气机构的布置 3

2.1.1气门凸轮轴的布置 3

2.1.2 配气机构传动形式 3

2.2 气门组的参数设计 3

2.2.1 气门的参数设计 3

2.2.2 气门导管的参数设计 4

2.2.3 气门弹簧的选择 4

2.3 气门传动组的参数设计 5

2.3.1 凸轮轴设计 5

2.3.2 摇臂参数设计 6

2.3.3 挺柱选择 6

2.4 凸轮设计 7

2.4.1 凸轮型线缓冲段的设计 7

2.4.2 凸轮型线工作段设计 8

2.5 建立配气机构模型及数据分析 9

2.5.1 建立模型 9

2.5.2 气门-活塞干涉分析 10

2.5.3 凸轮曲率半径分析 11

2.5.4 凸轮及从动件运动分析 11

第3章 配气相位的仿真优化设计 13

3.1 仿真分析模型的建立及参数的输入 13

3.1.1仿真分析模型的建立 13

3.1.2参数的输入 13

3.2 配气相位优化仿真计算及分析 14

3.2.1转速6000r/min的凸轮正时角的优化 16

3.2.2转速5000r/min的凸轮正时的优化 17

3.2.3转速4000r/min的凸轮正时的优化 17

3.2.4转速3000r/min的凸轮正时的优化 18

3.2.5转速2000r/min的凸轮正时的优化 19

3.2.6转速1000r/min的凸轮正时的优化 20

第4章 气门升程的仿真优化设计 21

4.1配气机构的性能评价标准 21

4.2仿真分析模型的建立和参数输入 22

4.3凸轮型线的优化仿真计算及分析 23

第5章 结论 27

致谢 28

参考文献 29

绪论

1.1研究背景及意义

发动机十分重要的一部分就是配气机构。它的功能是依照发动机各气缸的工作顺序和配气相位完成换气过程，并在压缩行程和做功行程中确保气缸的气密性。对配气机构的要求是内燃机换气顺畅，并有较高的充量系数，并有良好的可靠性、动力性、经济性以及耐久性^[1]。

我们希望当代发动机能够同时实现低污染、低油耗和大功率、大扭矩。所以配气机构的研发也应该顺应时代的需求。由于在发动机中配气机构处于很重要的位置，因此配气机构的好坏会严重影响内燃机的性能。配气机构必须拥有较好的换气性能，进气充足，排气干净，也就是要求时面值应该较大，并且可以在作功行程确保缸内的密封^[2]。另外，良好的运动学及动力学特性也是配气机构的要求之一，这样在运动时配气机构可以平稳运行，重要部件工作可靠，并且振动、噪声等都比较小。本文从两个方面设计发动机配气机构，即优化气门升程和配气相位，既期望有较大的气门加速度，可以使气门开关迅速，从而达到最佳的换气效果以提高发动机动力、经济性；又盼望载荷保持相对较小，获得较小的加速度，振动和噪声才会小，寿命才会长^[3]。