关于某发动机正时跳齿的研究

陈龙，王英杰，王三星，陈亮，欧阳彩云

（安徽江淮汽车集团股份有限公司技术中心，安徽 合肥 230601）

引言

某发动机经市场反馈出现正时系统跳齿的现象，导致发动机正时错乱，进而使得发动机气门撞活塞，致使发动机损坏，车辆无法正常工作，针对这一市场问题，对正时系统进行建模分析。

1 布置设计模型

图1 链传动系统三维模型

某汽油机机正时机构为齿形皮带和带轮传动驱动系统，模型如图1所示，进气侧带有VVT调节器，在进排气皮带轮两侧分别布置了张紧轮和惰轮组件。

1.1 皮带和齿轮参数

带轮参数见表1，皮带参数见表2。前端正时机构的空间布置尺寸如图2，按图所示的几何尺寸进行模型搭建。

表1 各带轮参数

表2 皮带参数

图2 正时机构空间布置图

2 计算结果分析

2.1 皮带受力情况

图3 皮带分析监测点

图4 各监测点最大皮带力

图5 各监测点最小皮带力

图6 slack span点皮带振幅曲线

图7 tensioner to intake cam点皮带振幅曲线

图8 intake cam to exhaust cam点皮带振幅曲线

图9 exhaust cam to idler点皮带振幅曲线

图10 tight span点皮带振幅曲线

图11 3500rpm皮带轨迹线

按照皮带连接方向，在相邻的两带轮间的皮带段上布置测点，如图3，总共布置5个测点。然后分别统计以上测点处的皮带力如图4、5，以及各测点处的皮带摆幅，如图6-10。从各测点处的皮带力曲线图上可以得到，在发动机转速为4500rpm时，皮带力在松边达到1076N的最大值。各测点处的皮带摆动幅度，按照各段皮带自由长度的10%为摆幅的限值，摆幅都在允许范围内，但张紧器和曲轴带轮之间的皮带段摆幅较大，如图6，图11所示的在3500rpm时皮带的轨迹线同样说明该段皮带摆幅较大。

2.2 张紧器的位移

张紧器的张紧臂角位移结果如图 12，最大值角位移为1.7。图13为曲轴至排气皮带轮间皮带段夹角相对角位移，图14为曲轴至进气皮带轮间皮带段夹角相对角位移。

图12 张紧臂角位移曲线

图13 曲轴至排气皮带轮间皮带段夹角相对角位移

图14 曲轴至进气皮带轮间皮带段夹角相对角位移

3 结论

1）皮带正时机构的固有频率为175Hz，计算结果显示，在整个计算转速范围并内没有明显的高振幅共振现象发生；

2）在发动机转速为 4500rpm时，皮带力在松边达到1076N的最大值；

3）皮带的摆幅在限值范围内，但有局部振动仍然较为强烈；

通过上述对正时系统的仿真及测试分析，为正时系统跳齿问题的解决提供了研究方向，同时也为相关问题的解决提供了参考。