电磁驱动气门的动力学分析与缓冲结构研究

徐荣， 常思勤

(南京理工大学机械工程学院， 江苏 南京 210094)



电磁驱动气门的动力学分析与缓冲结构研究

徐荣， 常思勤

(南京理工大学机械工程学院， 江苏 南京 210094)

应用有限元方法，对自行研制的电磁驱动气门进行了动力学分析，得到了落座时气门产生的冲击应力，0.3 m/s落座速度下，冲击应力峰值为51.63 MPa；分析了动质量、落座速度和气门侧偏角等参数对气门落座冲击的影响，其中气门侧偏角和落座速度对冲击应力影响显著。通过设计缓冲结构，气门冲击应力降低了50%，且落座速度越大，缓冲效果越明显；缓冲结构很好地抑制了气门的反跳，有利于降低气门精确控制的难度。

电磁驱动气门； 动力学分析； 冲击应力； 缓冲结构

电磁驱动配气机构能够最大限度地满足发动机不同工况下对新鲜混合气的需求，消除传统配气机构中由节气门引起的泵气损失，改善缸内混合气的流动和燃烧，优化缸内残余废气量，最终达到提高燃油利用率和降低废气排放的目的[1-3]。本课题组对动圈式电磁驱动配气机构进行了近10年的研究，目前的试验中，实测的发动机6 000 r/min转速下的气门升程曲线已经满足了使用要求，但气门落座时存在冲击，并由此产生了少许振动和噪声。

对于传统的凸轮配气机构，凸轮型线通过刚性元件(例如挺柱或滚子摇臂)传递到气门，通过凸轮型线的优化设计可以有效可靠地控制气门的落座速度。而电磁驱动配气机构中，气门的运动将由发动机管理系统实时控制。……