凸轮/挺柱接触疲劳失效分析与控制实例

图7-13 下置式发动机配气机构组成示意图(www.xing528.com)

随着新型汽车发动机转速和负荷的不断提高，对其配气机构的性能要求也相应提高。配气机构是汽车发动机的重要组成部分，它的功用是根据每一气缸内所进行的工作循环和点火顺序的要求，定时打开和关闭各气缸的进排气门，使新气及时进入气缸和废气及时排出，从而优化换气过程。好的配气机构应使汽车发动机在各种工况下工作时能获得最佳的进气量和最彻底的排气量，以保证发动机在各种工况下工作时能发挥出最好的性能。配气机构通常由气门组、摇臂、挺柱、推杆、凸轮轴及其传动机构组成（见图7-13）。随着高速重载发动机的发展，配气机构中凸轮与挺柱之间的早期磨损问题显得愈发严重，磨损不仅导致噪声增加，影响换气性能，而且对发动机的耐久性和可靠性也会产生直接影响。因此，通过各种手段对凸轮/挺柱的疲劳磨损失效进行分析，提出预防和控制失效的办法，从而提高整个发动机的使用寿命具有重要意义。本节以我们课题组承担的国家“863”科技攻关计划重大项目“重型商用车CNG（Compressed Natural Gas）发动机产品开发”（2006AA11A1A6）子课题“CNG发动机关键耐热耐磨部件的失效实验分析与可靠性计算”的部分研究成果为例，通过数值模拟和实验分析等手段，介绍了国产6110中型CNG发动机配气机构中的凸轮在使用过程中发生表面接触疲劳失效的原因及其控制方法。