汽車發動機配氣機構設計思路探討

張凌浩

摘要：汽車的基礎配件有很多，但是發動機是一個汽車的“心臟”而配氣機構又是發動機的核心。對配氣機構而言不但影響發動機的形狀、動力而且還波及汽車的經濟性及使用性。介于以上問題的出現，改良汽車的配氣機構設計成為我們必須面臨重要計劃。但一定要采用現代化的高科技，才能使配氣機構的設計達到合理性。因此我們將通過對汽車配氣機構的研發、創新未來的可持續發展進行了相應的分析。

關鍵詞：汽車發動機;配氣機構;設計思路

1 ?汽車發動機配氣機構設計技術

人們生活水平的提高對汽車的能動性、外觀、性價比要求也逐漸提高，那汽車配氣機構技術發展成為關注的話題。汽車配氣機構的技術創新主要表現在頂置凸輪軸、可變氣門、多氣門技術系統以及無凸輪電液驅動技術。我們將對以上的創新技術進行詳解。

1.1 頂置凸輪軸技術的生成

配氣機構是以凸輪軸的運動來作為頂置式凸輪軸技術的基礎技術，這種技術它有三種結構模式：一是凸輪直接驅動氣門式，凸輪直接驅動氣門結構模式比較直觀的看到其運動，相比其他兩種模式算是比較簡單的循環運動模式。二是搖擺臂式。搖擺臂結構模式從字面上理解就比較靈活，比對上面模式較為繁雜，但運用效果略高。但兩者結構模式不能同時應用，使凸輪的運動不能達到很好的效果。介于此種原因產生了第三種單頂置與雙頂置式凸輪運動結構模式，單頂置與雙頂置的區別在于氣缸蓋上設置凸輪軸的數量不一樣，單頂置氣缸上一條凸輪軸，雙頂置的氣缸蓋上兩條凸輪軸，這種技術的應用彌補了上兩種結構模式的不足。

1.2 多氣門技術的應用目的

這種就是在汽車發動機的各個氣缸上都設置兩個或兩個以上的氣門。所以發動機有三氣門式但應用少，其次是四氣門式，隨著增壓技術的不斷提高，汽車行業大多選擇四氣門式的發動機，因為進氣的氣門大于排氣的氣門直徑時，就可以充分的擴大氣門頭的直徑，便可以有效擴大氣體的流通面積，以此不僅合理改善了換氣性能，更能有效的促進汽車混合氣的燃燒速度，最后達到提高汽車發動機性能的目的。

1.3 可變氣門系統技術的作用

汽車發動機配氣機構的可變氣門系統技術，不但是汽車發動機必不可少的配氣技術系統，更對汽車的性能有著重要的影響。可變氣門系統技術可以對配置的控制和執行來優化汽車發動機配氣過程，也為汽車的配氣機構工作提供了最基礎的動力系統。可變氣門在應用過程中，通過調節發動機進氣排氣凸輪相位關系，促使進氣量可隨著發動機轉速而變化，進而起到最高燃燒效率，還有效提升燃油經濟性能。這種系統技術通過高低轉速可以控制發動機的氣門開關的早晚。

1.4 無凸輪電液驅動技術

對于此類技術而言，對其的有效應用不僅能夠促進發動機燃油經濟性的有效提升，還能起到一定的環保作用，所以此技術具有一定的創新性和發展性。為什么說該發動機具有前瞻的創新技術，是因為它填不了之前技術的不足，例如：發動機的氣門開啟的升程變化，凸輪軸可以操控氣門，但凸輪電液驅動技術有一個缺點就是，成本高使用率低，給廣泛應用帶來了制約。

2 ?汽車發動機配氣機構的凸輪型線設計

2.1 凸輪型線設計之靜態模式

靜態設計模式是汽車發動機的凸輪型線設計技術其中的一種，這種設計主要思路是在凸輪上采用圓潤的弧線形式設計，設計細節就是用簡單的型線與連續的速度曲線相結合，來對汽車發動機的凸輪型線進行靜態模式設計。我們認為靜態模式汽車的發動機，在運行旋轉速度較低時能很好的起到減弱其振動與噪聲的作用，但在實踐中靜態模式設計并沒有達到我們理想的狀態，是因為加速度曲線連續性不足而導致發動機的振動、噪聲很大，使人們的使用受到了制約與影響，并且達不到我們對汽車性能高品質的需求。

2.2 凸輪型線設計之動態模式

對于汽車發動機而言，其自身是一個具有彈性振動特點的物體。從發動機的彈性振動頻率和凸輪型線運動控制的角度考慮，其主要是經過不斷的研發才有了這種動態技術模式的生成。這種技術的誕生更好的解決汽車發動機配氣機構相應出現的彈性振動問題，也通過物理模型參數對汽車發動機配氣機構的振動進行計算與思路分析，在研發過程中要選擇最好的模型數據，與發動機的振動狀況進行匹配、對比與動態調節，實現發動機參數與振動情況進行正確的接洽，更好的提高汽車發動機對配氣機構的條件需求。

2.3 凸輪型線系統之優化模式

對于凸輪型線系統中的優化模式而言，其作為汽車發動機配氣機構中的重要模式之一，是保證汽車發動機配氣機構設計質量的重要條件。其在實際應用的過程中主要是以凸輪轉速、配氣機構等方面所呈現出的各項精準數據及參數為依據，進行科學且高效的匹配與銜接作業。在此情況下，若是想要在滿足各項條件的基礎上保證汽車配氣機構運行狀態的穩定性，就必須要對配氣機構在運行過程中的各項參數進行最優化、最優質的配比設計。只有這樣，才能在滿足凸輪設計標準的同時提升設計質量。在實際運用的過程中，這種模式下的設計方法不但能保證其具有一定的新穎性，而且還能更好的彌補其他設計模式在汽車發動機配氣機構參數設計上的缺點，也能有效的滿足了汽車對發動機性能上的要求。

3 ?發動機配氣機構設計凸輪型線的優化

3.1 凸輪型線設計脈絡

汽車發動機的配氣機構凸輪型線是在動力學模型結構數據分析的基礎上建立起來。比方說配氣機構優點與缺點的分析，不僅可以利用配氣機構評定指標來建立模型，還可以實現模型對凸輪型線進行合理的優化。最終達到凸輪型線設計設計需求。

3.2 緩沖段的設計計劃

汽車發動機配氣機構凸輪型線緩沖段的設計理念是為了消除氣門受力時引起的彈性形變。上升段與下降段一起合并成氣門升程的曲線，然而上下段并不可以用統一標準來衡定，這兩者在運行中對其需求劣有不同，所以在設計上的思路就有所分別。如果改變上升段的包角就可以使氣門開啟時速度變快而氣門關閉時變慢的最佳狀態，這樣上升段的包角就會變短，同時下降段的包角就需要變長。這時我們在對緩沖段設計時則需要考慮使用緩沖段的高度、包角以及緩沖結束時速度的參數進行設計。而這幾點當中最主要的是緩沖段高度的定位，此緩沖段高度的選擇決定了是否能消除在實驗當中遇到的變量問題。就是氣門的銜接縫隙以及配氣機構彈性變形程度，一旦沒有了氣門間隙消，氣門一定要保持靜止狀態，一直到氣門受到往下的作用力超過往上的作用力，這時緩沖段的氣門才會打開。

3.3 工作段的設計思路

在對汽車發動機配氣機構進行實際設計的過程中，工作段設計質量的好壞對配氣機構性能及汽車發動機運行狀態起到了決定性作用。所以，在實際設計時，應將其作為重點內容加以重視。在此情況下，為了降低慣性力的突發概率、實現對汽車配氣機構整體性能的有效提升以及對凸輪型線的優化設計，相關人員可以通過利用高次方曲線的方法，使其滿足相應的設計標準及要求。

4 ?結束語

汽車發動機配氣機構設計的是否得當直接影響到發動機性能、使用性、經濟性以及可靠性。所以必須重視汽車發動機配氣機構的設計的創新。隨著時代的更迭以及經濟的發展和思想的進步，人們對汽車品質要求甚高。所以為了滿足廣大群眾需求就要重視汽車發動機配氣機構設計，并且利用現代高科技技術不斷創新汽車發動機配氣機構設計，以滿足人們對汽車發動機性能的要求，和實現汽車發動機性能創新。

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