fase發(fā)動機

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理論／研發(fā)／設(shè)計／制造

大學(xué)生ＦＳＡＥ賽車發(fā)動機進氣系統(tǒng)設(shè)計

賀彤陽，何山，黎杰，肖國權(quán)，雷雄（華南理工大學(xué)機械與汽車工程學(xué)院，廣州510641）

摘利用ＡＶＬＢＯＯＳＴ建立ＦＳＡＥ賽車發(fā)動機工作循環(huán)的一維模型，對其進行分析優(yōu)化，確定合適的進氣歧管長要：

度、諧振腔容積等幾何尺寸，并借助三維建模軟件Ｉｎｖｅｎｔｏｒ?qū)M氣系統(tǒng)各個部件進行建模。

中國大學(xué)生方程式汽車大賽；發(fā)動機進氣系統(tǒng)；ＢＯＯＳＴ關(guān)鍵詞：

中圖分類號：U464.134文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

HETong-yang,HEShan,

文章編號：1002－2333（2012）11－0020－04

LIJie,

XIAOGuo-quan,LEIXiong

DesignandManufactureoftheEngineIntakeSystemintheFSAERacingCarofSCUT

（CollegeofMechanical&AutomotiveEngineering,SouthChinaUniversityofTechnology,Guangzhou510640,China）

Abstract：TAVLBOOSTsoftwareisusedtoestablishaone-dimensionalmodelofworkcycleinFSAEracingcarengine.Optimizationiscarriedoutfordeterminingtheoptimallengthoftheintakeairbypassandthevolumeofresonantcavitiesgeometrysize.Three-dimensionalmodeloftheairintakesystemisbuiltbasedonInventorsoftware.

Keywords：formulaSAEofChina;engineintakesystem;BOOST

1引言壓會明顯下降，從而嚴(yán)重影響充量系數(shù)。要想使氣流壓力盡可能地恢復(fù)到限流閥前面的水平，可以把限流閥做成文丘里管。這樣，在直徑為20mm的限流閥后，一直延伸到諧振腔的空間，流道的直徑慢慢變大，氣流流速下降，從而使其壓力得到恢復(fù)，盡可能減少由于限流閥的存在而導(dǎo)致的充量系數(shù)的下降。3

進氣歧管和諧振腔優(yōu)化分析

影響進氣系統(tǒng)性能好壞的關(guān)鍵因素是進氣歧管的長度以及諧振腔的容積。但是，由于結(jié)構(gòu)的完全改變，不可能在原來進氣系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進行改進，必須重新設(shè)計。本文借助AVL-BOOST軟件建立發(fā)動機工作過程的一維模型，通過分析，確定合適的進氣歧管長度和諧振腔容積。3.1

建立發(fā)動機工作過程數(shù)值計算模型本文借助AVL-BOOST建立發(fā)動機工作過程的一維模型，通過分析，確定合適的進氣歧管長度和諧振腔容積。建立了如圖1所示的發(fā)動機工作過程的一維BOOST模型。在

圖1

BOOST模型

中國大學(xué)生方程式汽車大賽是一項由高等院校汽車工程或汽車相關(guān)專業(yè)在校學(xué)生組隊參加的汽車設(shè)計與制造比賽。各參賽車隊按照賽事規(guī)則和賽車制造標(biāo)準(zhǔn)，在一年的時間內(nèi)自行設(shè)計制造出一輛在加速、制動、操控性等方面具有優(yōu)異表現(xiàn)的小型單人座休閑賽車，能夠成功完成全部或部分賽事環(huán)節(jié)的比賽。

發(fā)動機供給系統(tǒng)設(shè)計作為發(fā)動機的主要設(shè)計任務(wù)，主要包括進氣系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)和供油系統(tǒng)設(shè)計。發(fā)動機供給系統(tǒng)，特別是進氣系統(tǒng)對于發(fā)動機性能有著非常重要的影響。

通過借鑒國外車隊的經(jīng)驗，并進行分析對比，發(fā)現(xiàn)Honda的發(fā)動機比較適合FSAE比賽，所以決定選用HondaCBR600RR這款高性能的摩托賽車發(fā)動機。據(jù)了因為解，這款發(fā)動機在FSAE賽車上的使用頻率相當(dāng)高，它的各項性能指標(biāo)都非常適合這項比賽［1］，但是發(fā)動機原來的進氣系統(tǒng)和大賽規(guī)則要求［2］的結(jié)果相差很大，必須重新設(shè)計進氣系統(tǒng)，而不能使用發(fā)動機原裝的進氣系統(tǒng)。2

進氣系統(tǒng)布置

對于汽油機而言，進氣量的多少直接決定發(fā)動機性能的高低［3］。進氣系統(tǒng)存在著進氣諧振效應(yīng)［4］，由于第二屆賽車不打算采用渦輪增壓或機械增壓，所以能否通過合理的進氣歧管進氣諧振效應(yīng)來提高發(fā)動機的充量系數(shù)顯得非常關(guān)鍵。而影響進氣系統(tǒng)諧振效應(yīng)的因素主要是進氣歧管的長度和諧振腔的容積［5］，這兩個幾何尺寸也是進氣系統(tǒng)設(shè)計的關(guān)鍵。

對于FSAE賽車發(fā)動機的進氣系統(tǒng)，組委會為了限制賽車的功率，從而更好地保證比賽的安全性，強制要求使用直徑為20mm的限流閥，所以我們必須重視限流閥流速會增加，但是氣的設(shè)計。進氣氣流通過限流閥以后，

模型中，所有元素的名稱和數(shù)量如表1所示。

通過對模型進行分析研究如何得到合適的進氣歧管長度和諧振腔容積，使得發(fā)動機的進氣效率更高。3.2

元素參數(shù)的設(shè)置

FSAE賽車在進行耐久賽時大部分時間工作在9000r/min左右的轉(zhuǎn)速。而對于四沖程發(fā)動機，最大計算

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機械工程師2012年第11期

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