内燃机配气机构技术探究
? 56 ?内燃机与配件
内燃机配气机构技术探究
许瑶曰刘财
(中车兰州机车有限公司，兰州730050)
摘要：自从工业革命以来，工业上的新生事物在不断涌现，旧产品在不断地革新，给人们生活带来了极大的便利。例如汽车，摩托车等等一大批以内燃机为代表的工业产品颠覆了人们的生活方式。而其中配气机构又是内燃机的重要组成部分，它的性能好坏对内燃机而言直接影响到了内燃机的性能指标。所以如何有效地不断提升内燃机的性能成为了当前人们在不断研究的问题，也是无数人非常关心的问题。本文阐述了现代发动机配气机构采用的一些较为先进的技术以及未来的发展方向，希望能够为配气机构的优化提供一些参考和帮助。
关键词：内燃机;配气机构
1内燃机目前的发展现状
随着我国经济水平的不断提高和科学技术的不断发 展，内燃机的发展也得到了十足的长进。目前内燃机主要 是向着高功率、高速化的方向发展。随着人们生活水平的 提高，人们对内燃机的性能指标也在不断的提高，希望内 燃机能够给人们的生活带来更多的方便，这就给内燃机的 研究人员带来了很大的困难，也给内燃机配气机构的设计 以及制造工艺增加了难度。目前，我国内燃机广泛采用的是气□，凸轮轴式配气机构。它有着很好的--个优点，就是有着极佳的气缸密封性。而当前，配气机构的研究方向主 要有两个方面，一个是零部件的进一步优化设计，另一个 就是配气机构的动力学问题。前者包括了凸轮型线，气门 摇臂机构。而当前对于配置机构的动力性能研究上，又是 把主要集中力放在了气门的运动规律。无论是国内还是在 国外，都将内燃机的进一步研究重点放在了动力性能研 究。在国外已经有相关媒体对配置机构的振动模型、摩擦 以及配气相位、可变气门等进行研究，更新了一些较为先 进技术报道。而国内则是研究更精确的气门振动模型，还 有非对称凸轮型线等等一些较为先进的科学理论。而且经 过有关部门的支持和科研人员的不懈努力，已经取得了较 为不错的成绩。
2内燃机配气机构的发展
我们都知道配气机构工作依靠的对象是配气凸轮，所 以根据这一细节，有人认为如何设计出合理的凸轮轴就成 为了配气机构设计的中心环节和主要目的。气门开闭时会 导致时面值增大，从而使得气门机构运动件答的惯性大大 增强，产生较大的冲击和摩擦。导致的直接结果就是配气机 构的动力质量下降，但是配气机构工作时又需要气门通过 能力快，动力特性强，这就导致两者在设计时存在了矛盾。所以科研人员们需要想办法解决矛盾以便提高配气机构工 作能力，于是如何灵活设计凸轮外选就成为了关键问题。
2.1静态设计
把配气机构当作一种绝对的刚体，不用去兼顾它工作 时的弹性变形是静态设计的主要方法。使用静态设计圆弧 凸轮时，有着一些其他的弊端。它会发生很大的嘈杂声和 震动感，而且如果旋转速度非常高甚至会发生飞脱的危险 现象，这样更加进一步加大了内燃机的振动并且还会降低 内燃机的工作效率。
2.2 动态优化设计
把配气机构当做一个弹性装置是动态优化设计的方 法，在设计时要密切关注弹性变形情况。在这一设计中，多项动力凸轮，更显抛线凸轮，N次谐波凸轮等等是动态设 计要采用的方法。与静态设计一样动态设计也存在着自己 的弊端，比如多项动力凸轮存在设计时只是考虑了弹性的 变形情况而没有重视弹性的震动因素，并且也没有很好的 解决掉配气机构的动态参数与凸轮型线之间存在的矛盾。
2.3系统动力学优化设计
从整体上考虑配气凸轮型线和配气机构动态之间的 运作状况，从而希望能够在进行凸轮型线设计时，寻找配 气凸轮型线、凸轮转速和配气机构三者之间的关系是系统 动力学的方法。唯有找到三者之间的最为优化的匹配关系 才能够保证整个系统能够高效运转，但是由于价格的因 素，于是人们才用了单质量的模型来代替了。
而且当配齐机构采用顶置凸轮轴技术，多气门技术和 可变配齐定时以及气门的升程技术。凸轮轴优点是气缸封 闭性强，使得内燃机的充气值得到很大的提高，从而提升 内燃机的性能指标。但缺点是内燃机在工作时有很大的噪 音，多气门内燃机可以提供很多的新鲜空气，有利于内外 空气交换，它能够减轻排气的热负荷和机械负荷，但是目 前因为一些技术问题只能在赛车领域推广使用，普通的内 燃机并不能使用。因为普通的内燃机配气相位都是根据内 燃机的性能状况来决定，根据试验决定在特定转速和负荷 条件下比较适合的配气相位，但是对于系统动力学优化设 计而言，只要达到一定的转速，可变气门运动配气机构为 了在更大的区间转速范围内提高动力指标，减少燃料的消 耗，从而使得了多气门内燃机气门开启相位能改变，升程 也能改变，从而达到了提高内燃机工作效率的目的。
3结束语
所以在目前总体上而言，内燃机配齐机构的研究方向 就是保持排量固定不变的同时，想办法提升内燃机的工作 效率。无论是多气门结构还是另外一种的可变气门运动配 气结构，它们在设计时都是从整体出发，提升内燃机的动 力指标，达到减少燃料消耗、污染物排放、节约能源的目 的。由于笔者水平有限，文中若有不足之处敬请谅解，也希 望能够给相关从业人员和广大读者带来一定的帮助。
参考文献：
[1]谭荣望.内燃机结构设计[M].北京：中国铁道出版社，1990.