fase發(fā)動(dòng)機(jī)

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理論／研發(fā)／設(shè)計(jì)／制造

大學(xué)生ＦＳＡＥ賽車發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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

摘利用ＡＶＬＢＯＯＳＴ建立ＦＳＡＥ賽車發(fā)動(dòng)機(jī)工作循環(huán)的一維模型，對(duì)其進(jìn)行分析優(yōu)化，確定合適的進(jìn)氣歧管長(zhǎng)要：

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

中國大學(xué)生方程式汽車大賽；發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)；ＢＯＯＳＴ關(guān)鍵詞：

中圖分類號(hào)：U464.134文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

HETong-yang,HEShan,

文章編號(hào)：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(huì)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(jìn)氣歧管和諧振腔優(yōu)化分析

影響進(jìn)氣系統(tǒng)性能好壞的關(guān)鍵因素是進(jìn)氣歧管的長(zhǎng)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(jìn)氣系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，必須重新設(shè)計(jì)。本文借助AVL-BOOST軟件建立發(fā)動(dòng)機(jī)工作過程的一維模型，通過分析，確定合適的進(jìn)氣歧管長(zhǎng)度和諧振腔容積。3.1

建立發(fā)動(dòng)機(jī)工作過程數(shù)值計(jì)算模型本文借助AVL-BOOST建立發(fā)動(dòng)機(jī)工作過程的一維模型，通過分析，確定合適的進(jìn)氣歧管長(zhǎng)度和諧振腔容積。建立了如圖1所示的發(fā)動(dòng)機(jī)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(xiàng)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(duì)參加的汽車設(shè)計(jì)與制造比賽。各參賽車隊(duì)按照賽事規(guī)則和賽車制造標(biāo)準(zhǔn)，在一年的時(shí)間內(nèi)自行設(shè)計(jì)制造出一輛在加速、制動(dòng)、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(dòng)機(jī)供給系統(tǒng)設(shè)計(jì)作為發(fā)動(dòng)機(jī)的主要設(shè)計(jì)任務(wù)，主要包括進(jìn)氣系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)和供油系統(tǒng)設(shè)計(jì)。發(fā)動(dòng)機(jī)供給系統(tǒng)，特別是進(jìn)氣系統(tǒng)對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)性能有著非常重要的影響。

通過借鑒國外車隊(duì)的經(jīng)驗(yàn)，并進(jìn)行分析對(duì)比，發(fā)現(xiàn)Honda的發(fā)動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)。據(jù)了因?yàn)榻猓@款發(fā)動(dòng)機(jī)在FSAE賽車上的使用頻率相當(dāng)高，它的各項(xiàng)性能指標(biāo)都非常適合這項(xiàng)比賽［1］，但是發(fā)動(dòng)機(jī)原來的進(jìn)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(jì)進(jìn)氣系統(tǒng)，而不能使用發(fā)動(dòng)機(jī)原裝的進(jìn)氣系統(tǒng)。2

進(jìn)氣系統(tǒng)布置

對(duì)于汽油機(jī)而言，進(jìn)氣量的多少直接決定發(fā)動(dòng)機(jī)性能的高低［3］。進(jìn)氣系統(tǒng)存在著進(jìn)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(jī)械增壓，所以能否通過合理的進(jìn)氣歧管進(jìn)氣諧振效應(yīng)來提高發(fā)動(dòng)機(jī)的充量系數(shù)顯得非常關(guān)鍵。而影響進(jìn)氣系統(tǒng)諧振效應(yīng)的因素主要是進(jìn)氣歧管的長(zhǎng)度和諧振腔的容積［5］，這兩個(gè)幾何尺寸也是進(jìn)氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。

對(duì)于FSAE賽車發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣系統(tǒng)，組委會(huì)為了限制賽車的功率，從而更好地保證比賽的安全性，強(qiáng)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(huì)增加，但是氣的設(shè)計(jì)。進(jìn)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(duì)模型進(jìn)行分析研究如何得到合適的進(jìn)氣歧管長(zhǎng)度和諧振腔容積，使得發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣效率更高。3.2

元素參數(shù)的設(shè)置

FSAE賽車在進(jìn)行耐久賽時(shí)大部分時(shí)間工作在9000r/min左右的轉(zhuǎn)速。而對(duì)于四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)，最大計(jì)算

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機(jī)械工程師2012年第11期

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