第3期（总第230期） 2017年6月
车用发动机 VEHICLEENGINE
No.3(Serial No,230)
Jun.2017
对置活塞二冲程汽油机动力学特性分析
马富康"，冯耀南"，冯云鹏”，苏铁熊'，赵振峰”
（1.中北大学机械与动力工程学院，山西太原030051；2.北京特种车辆研究所，北京100072；
3.北京理工大学机城与车辆学院，北京100081）
摘要：结合对置活塞二冲程汽油机对置由柄连杆机构的设计要求，提出了4种布置方索，利用Matlab/Simu-link建立了动力学仿具模型，分析了不同方案的动力学特性。结果表明，活塞运动相位差一定时，4种方案的活塞相对运动规律和虹体横向力变化规律相同；随着相位差增大，缸体横向力波动幅值增大，平衡性变差，轴对称布置的对置曲柄连杆机构曲轴设向相反，对置活塞对缸体的侧压力方向相同；中心对称布置的对置曲新违杆机构曲轴旋向相同，对置活离对缸体的例压力方向相反，轴对称布置的缸体整直方向合力受相位差的形响极小，药为传貌发动机的2结，相对缸体中心的力矩随相位差的增大其幅值增大；中心对称市置的赶体整直方向合力随着相位差的增大而增大，且远小于传统发动机，相对缸体中心的力短受相位差的影响板小。方案3中进排气侧缸体侧压力的方向及变化规律有利于气红体水平布置的缸套润滑和实现两侧曲轴的同向同步。
关键调：对置活塞发动机；二冲程发动机；曲柄连杆机构；运动学，动力学 DOI: 10.3969/j.issn.1001-2222.2017.03.009
中图分类号：TK411.2
文献标志码：B
文章编号：1001-2222(2017)03-0049-07
对置活塞二冲程（Opposed-PistonTwo-
Stroke，OP2S)发动机取消了气缸盖和配气机构等复杂零部件，由对置活塞顶面配合气缸套壁面组成燃烧室，通过气缸套两端的进排气口完成换气，具有效率高、功率密度高和平衡性好等优点")。在能源与环境危机的背景下，随着现代设计技术的应用， OP2S发动机已被人们重新重视起来(2-5)。OP2S汽油机采用传统曲柄连杆机构在缸体两侧对称布置，并通过链传动实现对置活塞的同步运动；采用“气口一气口”式直流扫气方式和缸内直喷技术，实现喷油和扫气过程分离。OP2S汽油机具有振动小、噪声低和功率密度高等特点，而且便于小型化和轻量化设计，因此可用于无人机和小型水下舰艇动力，或者电动车增程器动力[4-7]。
对置活塞发动机的同步机构主要有内外连杆形式、“螺旋锥齿轮十驱动轴形式”和直齿轮形式。 OP2S汽油机通过对置曲柄连杆机构并配合链传动实现对置活塞同步运动，两侧曲柄连杆机构的协同运动特性不仅影响对置活塞的相对运动规律和缸内工作过程，而且影响缸体的受力特点和整机平衡。
收稿日期：2016-10-25；修回日期：2017-03-30
基金项目：国家部委级基础研究项目（B2220110005）
同时，OP2S汽油机采用对置活塞非对称运动，实现排气口相对于进气口提前开启和关闭的非对称扫气和过后充气，有效提高活塞压缩过程的相对运动速度和内止点附近的燃烧等容度["]。对置活塞的非对称运动和对置曲柄连杆机构的不同布置形式影响 OP2S汽油机的动力学特性和缸体平衡。本研究针对OP2S汽油机提出对置曲柄连杆机构的4种布置方案，并考虑对置活塞运动的非对称性，进行运动学和动力学分析，通过比较不同方案的动力学特性，为 OP2S汽油机原理样机的开发提供依据。
1对置曲柄连杆机构布置方案 1.1OP2S汽油机
OP2S汽油机无气缸盖和配气机构，采取喷油器和火花塞在气缸套侧壁布置的缸内直喷系统和点火系统以及“气口一气口”式直流扫气系统，通过链传动实现对置曲柄连杆机构的同步工作。详细结构
原理见图1，相关参数见表1。 1.2对置曲柄连杆机构布置
OP2S汽油机采用气缸体水平布置的形式，两
作者简介：马富康（1979—），男，讲师，博士，主要研究方向为新型动力系统设计及理论；mfknuc@126.com，通讯作者：冯罐南(1986一），男，讲师，颈士，主要研究方向为动力机械结构动态设计；ncit-fengnuc.edu.cn。