某国V发动机正时系统仿真分析

某国V发动机正时系统仿真分析

陈庚王强周波

安徽江淮汽车集团股份有限公司安徽合肥230601

摘要：本文利用AVL-EXCITETimingDrive软件对发动机正时系统进行分析，根据发动机运行一定里程后，正时链条因磨损而伸长，分别搭建出搭载旧链条和新链条的正时系统仿真模型，并进行对比分析。旨在分析发动机运行一定里程后，正时系统的链条张紧力、正时误差、张紧器有何变化。

关键词：正时系统；旧链条；正时误差；张紧力

Abstract：ThispaperuseAVL-EXCITETimingDrivetoanalyseenginetimingsystem,accordingtotimingchainhavebeelongatedafteraenginerunacertaintime,buildtwotimingsystemCAEmodelsuseanewchainandaoldchain.Inordertoanalysethechainforce,timingerror,tensioneroftimingsystemaftertheenginerunacertaintime.

Keywords：Timingsystem;Oldchain;Timingerror;Tensioningforce

引言

链传动具有可靠性高、耐磨损性高、尺寸紧凑等特点，被广泛的运用于汽车发动机上。基于多体动力学，使用AVL-EXCITETimingDrive软件对正时系统进行仿真分析时，通常使用新链条的参数作为输入边界，用于分析新装发动机的正时系统。

随着发动机的运行，曲轴转速波动、凸轮轴扭矩波动的影响，链条承受着交变载荷，导致链节与销轴之间发生磨损，链条的总长度也随之伸长。本文为了从CAE的角度分析伸长后的旧链条对正时系统的影响，根据实验数据，把旧链条的伸长率定为0.7%，分别搭建新链条和旧链条的正时系统模型。通过仿真发现，旧链条在链条拉力、张紧器动态特性和正时误差都变得更差，尤其在高速段，同时发生跳齿、气门碰撞活塞的概率增大。

一、仿真模型搭建

AVL-EXCITETimingDrive软件是一款一维仿真软件，本质上使用的是多体动力学的方法。多体动力学是指由多个物体通过各种运动副连接的复杂机械系统，整个系统的各个零件可以被离散为在其运动平面内具有三个自由度（两个移动自由度及一个旋转自由度）的刚体，将各零件之间的连接视为接触单元，具有弹性、阻尼、摩擦特性。

正时系统的动力学特性采用多体动力学的方法来表述，方程如下：

图4液压张紧器动态特性

2.3传动误差

正时系统按发动机的工作循环，定时开启和关闭各缸的进排气门，而传动误差是进排气链轮的相位角与曲轴链轮之差，传动误差导致进排气气门开启和关闭时间发生偏移，当传动误差过大时，会影响到发动机的进排气状态和发动机性能，甚至导致气门与活塞发生碰撞。

曲轴链轮与进排气链轮的传动误差如图5所示。可以看出，搭载旧链条的正时系统，传动误差都比搭载新链条的大很多，旧链条对正时误差的影响比较大。

图5正时系统传动误差

三、总结

搭载旧链条的正时系统，链条最小张力更小，非常接近零，增大跳齿的风险；在高速段，其张紧器动态特性比较大，对张紧器可靠性要求较高，也影响张紧器寿命；曲轴链轮与进排气链轮之间的正时都增加很多，影响配气效果和发动机性能，同时也增加了气门与活塞碰撞的风险。

链条发生伸长后，正时系统的工作状态变得更差。因此在汽车使用一段时间后需要对正时系统进行检测，按厂家要求定期保养，避免发动机正时系统出现故障。

参考文献

[1]AVL_EXCITE_TimingDrive_UsersGuide.

[2]程亚兵,王洋,李磊等.汽车V型发动机用正时链传动系统的设计[M].吉林大学学报（工学版），2015（01）：139-144.

[3]魏淼若.发动机正时链的可靠性分析与试验研究.

[4]李一民,郝志勇,张志明等.汽油机正时链传动力学仿真研究[J].内燃机工程，2013，02（34）.