《发动机配气机构动力学分析及优化》硕士学位论文

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图3-4 气门加速度计算值

Fig． 3-4 calculation of valve acceleration

3.5.2 气门落座冲击力计算值与实测值对比

图3-5为不同转速下的气门落座冲击力实测与计算曲线对比图（其中N为凸轮轴转速）。由于受试验条件的限制，试验台的实际运转速度不可能太高，

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参考试验条件，测试了凸轮轴转速分别为800、1000、1200、1400、1600五种转速条件下的落座冲击力曲线。而理论计算则可分析较高转速下的冲击情况，计算分析到凸轮轴转速为3200r/min时的落座冲击力变化。由图可见:

1.实测曲线始终存在较大的振动影响，这是由于测试过程中干扰信号的作用。在各种转速下，气门落座冲击力都有振动现象，从而导致气门的落座振动，只是在不同转速下的振动剧烈程度不一样，降低气门落座振动是配气机构优化设计的一个重点。

2.低速时，气门落座冲击力峰值基本与弹簧预紧力相当，冲击力曲线有明显的振动，幅值较小，呈递减趋势；实测值与计算值在冲击力峰值上符合较好，但实测值没有完全反映出气门的落座振动现象，这是由于测试过程中的采样精度不够，不能完整地反映出实际振动状态。

3.随着转速的提高，冲击力计算值明显增大，振动幅值变化剧烈，并出现幅值为零现象，这说明有气门落座反跳发生，且有时不止一次，可达2～3次。这是由于：在低速时，气门落座速度低，气门撞击气门座时负加速度小，从而表现出来的气门落座冲击力小；随着转速的增加，气门落座速度不断加大，而冲击时间基本不变，碰撞产生的负加速度增大，从而使气门落座冲击力增大；当气门落座冲击力达到一定程度，加上气门副具有一定的弹性，从而造成气门反弹。这就是气门落座反跳的原因。

4.由图还可看出：低速时，气门落座冲击力虽然峰值小，但冲击频率却较大，而随着转速的增加，其情况恰好相反。这是因为发动机转速低，则凸轮轴每转一周所用时间较长，而气门落座冲击一次的时间在不同转速下基本恒定，故在图中表现出以上现象。

5.转速很高时，气门提前落座，即气门落座冲击力曲线向左移，但首次气门落座冲击力峰值较小，随后出现的气门落座冲击力峰值变大，并且通常不止出现一次峰值，这是由于气门落座冲击力过大，而气门刚度有限，造成气门传动畸变过大，使气门在凸轮缓冲段前就开始落座，造成一次较小撞击；随后，到凸轮缓冲段终了，气门进行大量的能量释放，产生巨大的冲击力。

6.气门每一次落座后，实测值曲线产生冲击力峰值，之后测试系统都会出现一反向电压，这并不是实际的冲击力，而是由压电传感器的特性引起的。

7.计算值曲线在气门的初始开启阶段的曲线变化是气门弹簧预紧力的释放过程。显然，在各种转速下这种曲线变化都是存在的，实际的计算值也说

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明了这一点。而实测值曲线则测量不到这一变化过程，这是由于压电传感器适合用于测量各种瞬时动态力，而对于象弹簧预紧力这种静态载荷则无法精确测量，因而实测值曲线与计算曲线存在一些差别。

a）N=800r/min实测值 a）Measurement of N=800r/min

b）N=800r/min计算值

b）Calculation of N=800r/min

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c）N=1000r/min实测值 c）Measurement of N=1000r/min

d）N=1000r/min计算值 d）Calculation of N=1000r/min

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