发动机配气机构的动力学模型及计算分析

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动和噪声 。随着工作转速的提高 ， 配气机 构的工
作 条件变 得 更 为 恶 劣 ， 其 动 力 性 能 提 出 了更 高 对 的要 求 ， 因此 ， 用 动 力 学 计 算 法 设 计 配 气 机 构 ， 运
模型等。单质量模型着重研究气 门的运动 ， 本文
建立 了单 质量 模型 ， 析 动力 学 微 分方 程 ， 过 编 分 通 程计 算 ， 获得 排气 门 的升程 曲线 、 度 曲线 和 加 速 速
单质 量模 型及 动 力学微 分方程 。通 过 编程 计 算 ， 获得 某发 动 机排 气 门的 气 门升 程 、 度和 加 速 速 度 曲线 。 由分析 结 果可 以看 到 ： 动 力 学模 型 能够 正 确 反 映 配 气机 构 的运 动 规 律 和 动 力 学特 该
性， 简单 实用 ， 于理 论 分析 。 便 关 键 词： 配气机 构 ； 气 门 ； 力学分 析 排 动
中图分 类号 ：４２ １ Ｕ ６ ．
文献标 识 码 ： Ａ
文章 编 号 ：６ ４—８２ （００ ０ ０ １ ０ １７ ４ ５ ２ １ ）８— ０７— ４
Ｃｏ ｐ ｔ ｔｏ ｌＡｎａｙ ｉ ｆＤｙ ｍ ｉ ｏ ｌｏ ｍ ｕ ａ ｉ ｎａ ｌ ｓｓｏ ｎａ ｃ Ｍ ｄｅ ｆＥｎｇｎｅ Ｖａｖ ａ ｎ ｉ ｌ ｅ Ｔｒ ｉ
度 曲线 。
对于近代高速汽车发动机来说尤为必要 。针对配
收稿 日期 ：０ ９—１ ２ ２０ １— ８ 作者简介 ： 林平 （９ ６ ）福 建闽侯人 ， １５一 ， 高级工程师 ， 主要从事发动机性能检测 、 分析与 故障诊断研究 。
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重 庆 理 工 大 学 学 报
微分 方程 ， 给出初 始条 件 。 并
Ａｕ ． ２ ０ ｇ ０１
发 动 机 配气 机构 的动 力 学模 型及 计 算 分 析
林系 ， 福州 ３００ ） ５０ ７
摘
要 ： 据排 气 门的运 动规律 及 相应 的 受力 情 况 ， 用动 力 学分 析 方 法 建立 了配 气机 构 根 运
内燃 机 既 要 求 配 气 机 构 具 有 良好 的 充 气 性 能， 又要 求其 工 作 平 稳 可靠 ， 生 较 小 的 冲击 、 产 振
气 机构 的设 计 ， 目前 已经 提 出 了 多种 动力 学 模 型 ，
如 单质 量模 型 、 二质 量 模 型 、 质 量 模 型 、 限元 多 有
Ａｂｓｒ ｃ ：Ｂａ ｅ ｎ ｔ ｅ ｍｏｉ ｎ ｌ ｗ ｎｄ ｆ ｒ ｅ ｃ ｎ ｔｏ ｓｏ ｘ ａ ｓ ａｖ ｆａ ｎ ｉ ｅ，ａ ｄ ｎ ｍｉ — ｔａ ｔ ｓ ｄ ｏ ｈ ｔｏ ａ ａ ｏ ｃ ｏ ｄｉ ｎ ｆｅ ｈ ｕ ｔｖ ｌｅ ｏ ｎ ｅ ｇ ｎ ｉ ｙ ａ ｃａ ｎ ｌ ｓｓ ｍｅ ｈ ｄ ｉ ｓ ｄ ｔ ｂ ａｎ ｔ ｅ ｓｎ ｌ — ｓ ｙ ｍｉ ｄ ｌｏ ａｖ ｒ ｉ ｔ ｔ ｙ ａ ｃ ｄ ｆ ａｙ ｉ ｔ ｏ ｓｕ ｅ ｏ ｏ ｔｉ ｈ ｉ ｇｅ ｍａ ｓｄ ｎａ ｃ ｍｏ ｅ ｆｔ ｖ ｌ ｅ ｔａｎ ｗｉｈ ｉｓｄ ｎ ｍｉ ｉ－ ｈｅ ｆ ｒ ｎ ｉｌｅ ｕａｉｎｓ ｅ ｅ ｔ ｑ ｔｏ ．Ｔｈ ａ ｖ Ｓ ｄｓ ｌ ｃ ｍｅ ｔ ｅｏ ｉ ｎ ｃ ｅｅ ａ ｉｎ ｃ ｒ ｅ ａ ｅ ｇ ｔｅ ｙ ｃ ｍｐｕｅ ａ ｅ ｖ ｌｅ’ ｉｐ ａ ｅ ｎ ，ｖ ｌ ｃｔ ａ ｄ ａ ｃ ｌｒ ｔｏ ｕ ｖ ｒ ｏｔｎ ｂ ｏ ｙ ｔｒ
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１ 配气机构 动力学微 分方程
１ １ 物 理模 型 的建立 ．
假设 作 用在 集 中质 量 上 的外 力 之 和 为 Ｆ，
显然 应有
Ｍ
￣ ＝Ｍｗ ｉ ｚ Ｚ ａ
（） ２
配 气机 构 的结 构形 式 多 种 多 样 ， 文 研 究 的 本 发 动机 为 四冲程发 动 机 ， 用 顶 置式 配 气 机构 ， 采 将 配 气机 构作 必 要 的 简 化 ， 化 物 理 模 型 必 须 选 择 简 恰 当 ， 能 获 得 可 靠 的 计 算 结 果 。本 文 将 配 气 机 才 构看 作是 由一组 无质 量 的 弹簧 和集 中质 量相 互 联 系组 成 的系统 ， 把挺 柱一 侧 的 构件 质 量 和 刚度 ， 按 位能 和动 能相等 的条 件 转换 到 气 门一 侧 。建 立 的 配气 机构单 质量模 型如 图 １所示 。 式 中 ： 为集 中质量 ； 凸轮旋转 角加 速 度 ； 为 口为
第２ ４卷
Ｖｏ ＿ ｌ２４
第 ８期
Ｎｏ ８ ．
重 庆 理 工 大 学 学 报 （自然科 学）
Ｊｕｎｌ ｆ ｈｎ ｑｎ ｎｖｒｉ ｆ ｅｈｏｏｙ Ｎ ｔ ａ Ｓｉ ｃ ） ｏ ｒａ ｏ ｏｇｉｇＵ ｉ ｓｙｏ Ｔ ｃｎｌｇ（ ａ ｒｌ ｃｅ ｅ Ｃ ｅ ｔ ｕ ｎ
２１ ０ ０年 ８月
Ｌ Ｎ ｎ Ｉ Ｐｉ ｇ
（ ｐ ｒｍｅ ｔｏ ｔｍｏｉｅＥ ｇｎ ｅｉｇ＆ Ｃｏ ｓ ｕ ｔ ｎ Ｍａ ｈｎ ｒ Ｄｅ ａｔ ｎ ｆＡｕｏ ｔ ｎ ｉｅ ｒ ｖ ｎ ｎ ｔ ｃｉ ｃ ｉｅｙ． ｒ ｏ
Ｆｊ ｎＣ ｍ ｎｃｔｎ ｅｈ ｏ ｇ ｏ ｅｅ Ｆ ｚｏ ５０ ７ ｈ ａ ｕｉ ｏ ｍｕ ｉ ｉ ｓ ｃｎ ｌ Ｃ ｌ ｇ ， ｕｈｕ３ ０ ０ ，Ｃ ｉ ） ａ ａｏ Ｔ ｏ ｙ ｌ ｎ