配气机构是影响发动机性能的重要机构之一,工作的平稳性和准确性很大程度上影响了发动机的动力性、排放性、噪声以及振动。合理的配气机构能够保证良好的充气效率,同时使发动机的运行平稳性,减少零部件的磨损,减少构件的振动以及噪声,从而延长发动机使用寿命。优化凸轮型线是保证配气机构良好性能的重要手段之一。本文针对某四气门天然气发动机配气机构的不合理性,对原配气机构进行运动学动力学模拟,找出原配气机构存在的问题,在满足发动机性能的要求下,改进优化了凸轮型线,具体研究工作如下:(1)利用Excite Timing Drive软件建立了配气机构运动学和多质量动力学模型,并用数学计算法和有限元分析方法分别获得了各部件的刚度参数。(2)对原配气机构进行了运动学和动力学的模拟分析,得出原配气机构存在如下问题:进、排气凸轮-挺柱间最大接触应力过大;进气门最大跃度值和落座冲击力较大;气门存在飞脱和反跳现象等。(3)研究了多项式动力凸轮参数C4、p、q、r、s对凸轮型线性能的影响,针对于原配气机构的问题,提出了进、排气凸轮型线的优化方案。通过比较了不同方案的运动学和动力学性能,确定了进、排气凸轮型线。(4)比较了凸轮型线优化前后配气机构性能,优化后进气门和排气门升程丰满系数分别增加了2.7%、7.5%,凸轮与挺柱的最大接触力分别减少了38.6%,15.5%,而且改善了机构的润滑性能,避免了气门落座冲击大、反跳以及挺柱飞脱现象等。(5)建立了凸轮型线优化前后的天然气发动机工作过程计算模型,并对比了两者的充气效率和动力性,优化后的发动机,在额定转速下充气效率提高了0.7%,扭矩增加了6.6Nm,功率增加了1.8kw。