利用AVL EXCITE Timing Drive进行配气机构动力学分析
崔英杰刘波张璐
（奇瑞发动机工程研究二院试验与分析部，安徽芜湖， 241009）摘要：利用A VL Timing Drive建立某机型配气机构的单阀系模型，评价凸轮型线和配气机构各零件的动力学表现。

首先分析凸轮型线运动学，然后判断该配气机构是否会出现气门飞脱、反跳、弹簧并圈、液力挺柱失效、凸轮磨损等现象，评价气门动力学特性及本组型线的可行性。

关键词：发动机；配气机构；运动学；动力学
主要软件：A VL EXCITE Timing Drive
1. 前言
本文通过A VL EXCITE Timing Drive建立配气机构的单阀系仿真模型，继而对一组凸轮型线进行动力学分析，考察是否会出现气门飞脱、反跳、弹簧并圈、液力挺柱失效、凸轮磨损等现象，评价气门动力学特性及本组型线的可行性。

2.模型搭建
2.1 配气机构布置图
该机型采用双顶置凸轮轴，配气机构主要由凸轮、液力挺柱、指型摇臂、气门及气门弹簧等零件组成，摇臂几何尺寸由机构布置如图1确定。

图1 配气机构布置图
2.2 零件质量、刚度、阻尼参数值确定
各零件质量、转动惯量均从Pro/E三维数模中分析所得。

指型摇臂、气门杆、气门阀面的刚度按照培训教材推荐采用有限元方法计算，弹簧的刚度则由弹簧测力曲线用曲线拟合方法得到变刚度值。

零件相互之间相对阻尼，都采用培训教材中所推荐的值。

2.3 其他参数
缸内压力曲线、排气道压力曲线由BOOST提供，如图2、3。

图2 缸内压力曲线图3 排气道压力曲线
2.3 EXCITE Timing Drive模型建立
采用以上数据，建立A VL EXCITE Timing Drive单阀系分析模型，如图4。

图4 TYCON分析模型
3.计算结果分析
3.1 型线运动学分析
以该发动机超速转速，分析这组凸轮型线。

图5、6分别为进、排气气门的升程、速度、加速度曲线。

图5 进气运动学分析图6 排气运动学分析
1） 凸轮最小曲率半径，均满足运动学和机械加工要求。

2） 正加速度脉冲宽度
Kin=4.22，Kex=4.537，满足防振要求。

3） 气门弹簧裕度
进气型线为2.418，排气型线为22.813，满足运动学要求。

4） 丰满度
进气：开启段0.5294，关闭段0.5217；排气：开启段0.5334，关闭段0.5223。

3.2 气门动力学特性分析
图5 进气门动力学分析 图6 排气门动力学分析
3.3 气门弹簧动力学特性分析
图7 进气门弹簧受力分析 图8 排气门弹簧受力分析
3.4 液力挺柱分析
图9 进气液压挺柱分析图10 排气液压挺柱分析
3.5 气门落座力、凸轮与摇臂接触力及应力分析
图11 进气系统受力分析图12 排气系统受力分析
4. 结语
（1）通过EXCITE Timing Drive可以方便地设计出满足发动机性能的凸轮型线，同时可以形象地看出配气机构各零件的动力学表现。

（2）应用EXCITE Timing Drive对配气机构分析，可以有效缩短试验开发的时间与成本。

参考文献
[1] EXCITE Timing Drive user guide, A VL
[2] EXCITE Timing Drive用户培训手册。