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第 1期 (总第 222期) 车 用 发 动 机 No．1(SerialNo．222) 2016年 2月 VEH ICLE ENGINE Feb．2016 一 种连续可变气 门升程机构的动力学仿真 张宗澜 ，熊锐 ，吴坚 。，周鑫 ，曾恩山 (1．广东工业大学机 电工程学院，广东 广州 510006；2．广州汽车集团有限公司汽车工程研究院，广东 广州 510640) 摘要 ：设计 了一种连续可变气门升程 (CVVL)机构 ，气门升程可在 0～9．5mm连续可变，为该 CVVL机构设 计计算了凸轮型线和中间摇臂型线。利用GT-Power对该机构进行 了动力学仿真，结果表明：在所有气 门升程下， 气门具有相 同的开启、落座缓冲段 ，气门动力学性能良好 ；凸轮与滚轮接触应力偏大，分析 了应力偏大的原因，并指 出优化方 向。 关键词 ：可变气门升程 ；凸轮型线 ；动力学；仿真 DOI：10．3969／j．issn．1001—2222．2016．01．006 中图分类号：TK413．43 文献标志码 ：B 文章编号：1001—2222(2O16)O1一。033一O4 连续可变气门升程 (CVVL)是一种车用汽油机 位角 对应不同的气门升程。图2中实线 的中间摇 的节油技术 ，它能够根据发动机转速与负荷，匹配最 臂为最大升程位置 ，虚线为最小升程位置。中间摇 佳 的气门升程 ，甚至可以取代节气门的作用_l】]，实现 臂在回位弹簧的作用下，始终保持与凸轮接触，凸轮 对汽油机负荷 的控制。研究表 明，低速低负荷工况 使 中间摇臂来 回摆动 ，中间摇臂型线驱动气门摇臂 ， 下，一方面，CVVL机构能够降低泵气损失 ¨2]，另一 进而产生气门升程 。 方面，在较小的气门升程下，配气机构需要的驱动扭 凸轮 矩更小[7_8]，因此能够有效降低汽油机 的燃油消耗。 目前汽车市场也有相关的应用，例如宝马的 Val— vetronic~ ]、 日产的VVEL：¨]和现代 的CVVL口 。 虽然 CVVL技术具有一定的节油潜力，但是其 技术相对复杂 ，凸轮型线和摇臂型线的确定是难点， 国内相关研究较少 。本研究在某 2．OT汽油机进气 机构的基础上 ，设计 了一种连续可变气门升程机构， 解决了凸轮型线设计和 中间摇臂型线计算 的难点， 并对该机构进行了动力学仿真 。 图 1 cVVL机构与 2．0T配气机构结构对 比 1 CVVL机构及型线 1．1 机构原理 本研究设计 的CVVL机构在原 2．0T汽油机配 气机构的基础上增加 了一中间摇臂 (见图 1)，两个 机构的气 门相关参数完全相同。 图 2示出了CVVL机构的原理。中间摇臂的 转动支点 由控制机构改变，转动支点 以气 门摇臂滚 轮中心为圆心 ，以半径R可 向左转动。用中间摇臂 转动支点与气门摇臂滚轮中心的连线与竖直方向的 夹角 口来定位转动支点的位置，不同的转动支点定 图2 CVVL机构原理 收稿 日期 ：2015—09—05i修 回日期 ：2015—12—22 基金项 目：国家 自然科学基金项 目 作者简介 ：张宗澜 (1986一)，男，硕士，主要研究方 向为汽车节能与排放控制163．corn。 车 用 发 动 机 2016年第 1期 g 术 1．2 凸轮型线及中间摇臂型线 2 动力学模型 气 门升程 曲线 由凸轮型线 、中间摇臂型线共 同 决定 ，因此型线设计是关键 。根据该 cVVL