2 进气限制器的作用.doc

2 进气限制器的作用为什么限流阀可以限制动力呢？原因很简单，我从两个方面讲。第一个方面，是进气限制器在中低转速、部分负荷条件下，就好像一个一直半开着的节气门，让进气道内的压力比正常情况低，从而降低发动机的充气效率，进而限制各个工况的扭矩。想象一下，如果你被堵住了一个鼻孔，然后和一个和你原本体力相同的人掰手腕，肯定是要悲剧的。第二个方面，是进气限制器会限制单位时间内的最大进气量。我们都知道，管内的气流速度越快，效率越低，当气流速度接近0.5马赫的时候，实际进气量就会达到瓶颈。在常温常压下，20mm管径的这个瓶颈数值，大约在70g/s左右。也就是说，无论你怎么折腾，单位时间进气量也就是这些，进而限制了发动机的最大功率。还是想象一下，如果你被堵住一个鼻孔，然后跑个八百米，成绩肯定比你正常情况下差很多，没有晕过去就算万幸了。装上进气限制器的发动机，最大功率、最大扭矩、最大功率和最大扭矩产生的转速，都会出现不同程度的降低。以600cc四缸自然吸气发动机为例，一般来说最大功率和最大扭矩会下降到原始的60%左右（经过合理优化后有可能达到7080%），而最大功率点会掉到10000rpm以下、最大扭矩点掉到8000rpm以下。对于排量较小或汽缸数较少的发动机，受到的影响相应会小一点。3 为什么要有进气限制器SAE在制定规则的时候，为什么要加入进气限制器呢？总的来说，是出于以下三点考虑：安全、平衡、锻炼学生能力。当今社会，做任何事情，人身安全都最为关键，SAE办活动也不例外。600cc的四缸发动机，动辄就能释放出7090KW的功率，相当于民用车中1.61.8L的自然吸气发动机。这么大的功率，安装到整备质量二三百公斤的FSAE赛车上，功率质量比可以达到惊人的每吨300KW。换算一下，相当于将一台4.2L V8发动机安装到一台夏利上这还是对原厂发动机没有任何改装的情况。无疑，这一件十分危险、十分恐怖的事情。所以，加入进气限制器，最重要的目的就是限制发动机的功率、让发动机的功率不能过高，进而提高整个活动的安全性。比赛的平衡也是很重要的，SAE不希望这个比赛千人一面，而是希望能出现各种不同的技术路线和技术侧重。那么，为了这个目的，就需要将因为各车队发动机选型不同所造成的差异尽量缩小，不能出现“小排量永远比不过大排量”“单缸永远比不过四缸”的尴尬局面。而进气限制器则可以达到这个目的。在上一部分我们已经说了，排量和功率越大的发动机，受到限流器的制约越明显，这就出现了一个戏剧性的局面：路人甲选用出厂70KW的发动机，机器自重60kg，限流后剩下45KW；路人乙选用出厂40KW的发动机，机器自重35kg，限流后剩下30KW在这种情况下，谁更占据优势，还真不好说了。最后一点，也是十分重要的一点，就是SAE希望通过加入限流器，人为地提高动力总成的开发难度，引导学生去了解发动机、研究发动机、探索发动机。因为加入了限流器，原厂的四联节气门就不能使用了，进排气歧管也需要自己做，这就意味着原厂那种基于节气门开度（多数的四缸机）或者基于进气压力（多数的单缸机）的标定数据几乎完全失效要知道，自己换了节气门和进排气歧管，同样节气门开度下，偏差可能会高达20%。在这种情况下，学生就需要去研究流体力学、需要去设计限流器、需要考虑进排气的设计和加工、需要了解ECU是怎么判定喷油量和提前角的、需要学习发动机的控制技术和标定策略很可惜的是，我们国内的从业者，包括很多企业、高校领导老师、以及学生，都被“整车厂不研究分总成”“原厂的东西就是最好的”“发动机是高科技”这种操蛋思想毒害太深，所以，当大家面对限流阀的时候，总是问能不能绕过它、躲开它，能不能自欺欺人地不管它，这是十分可悲的。4 进气限制器为什么要安装在节气门之后话说进气限制器并不是FSAE的专利，很多比赛都有进气限制或类似的规定，譬如说达喀尔拉力赛、WTCC、WRC等等。但是FSAE是唯一一个强制要求进气限制器位于节气门之后的项目，也是唯一一个不允许使用同等尺寸节气门代替进气限制器的项目，这是为什么呢？进气限制器位于节气门后，可以说是防止作弊的一项技术手段。大家想想看，如果我的限制器位于节气门之前，那么如果限制器和节气门之后有渗漏、或者干脆你在比赛中把限制器弄掉了，是很难发现的因为这辆赛车一样可以加速、可以减速、可以正常行驶、而且跑得更好更快啊！但是现在规则要求限制器放在节气门之后，这下可好，限制器掉了，节气门也就掉了；节气门掉了，这辆车也就没法比赛了。再则是规则不允许使用20mm口径节气门替代20mm进气限制。这个的原因也很简单节气门除了蝶阀，可还有个结构叫做怠速旁通啊！倘若你用一个20mm的节气门，却做了一个巨大的怠速旁通，而这个旁通还是可调的，这下算不算违规？这不就说不清了么？当然，SAE也可能是考虑到应该让学生学习一下怎么设计和加工这种文丘里管、不要直接拿来主义。归根结底，FSAE对安全、对教育意义的要求远高于其他赛事，这也是FSAE和一般汽车运动的本质区别。5 进气限制器为什么要安装在增压器之前根据FSAE要求，进气限制器必须安装在增压器之前，也就是说唯一允许的顺序是节气门-限制器-增压器-发动机。这个规则也是很有意思、很有讲究的。进气限制器为什么要安装在增压器之前呢？我们先来设想一下如果把增压器安装在节气门之前的情况：增压器把来自节气门的大量空气压缩，并送入后面的进气限制器，而进气限制器的特点是“我只限制你通过的体积，不管你的质量”也就是说，增压后的气体，密度增加了50%甚至100%，那么单位时间通过限流器的气体质量也随之而增加了50%到100%。这样一来，进气限制器的效果就被增压器大大削弱了，有了增压器甚至于可以实现比原机多得多的功率。这对于自然吸气的赛车就显得不公平了，同时对于活动的安全、对于比赛的教学意义也打了折扣。而将进气限制器强制设定在增压器之前，就使得增压器在压缩空气的时候，也受到了每秒70g左右的制约。这样一来，增压所带来的功率提升就被大大制约，还给增压器带来了诸如润滑、密封等方面的麻烦。可以说，这条规则，就是为了平衡自然吸气和增压发动机的一项“行政调控手段”。6不合格限流器以下的情况都是规则严格禁止的：限流器安装在节气门（或化油器）之前；四联式节气门后安装有多个限流器；使用柔软材料制作的限流器；限流器的截面尺寸不是圆形；限流器截面位置可动；限流器安装在增压器之后；限流器后的进气管路上安装有蝶阀、球阀、电磁阀等控气装当针对发动机噪音过大进行故障诊断时，首先要排除由附件引起的噪音，诸如由空气压缩机和取力器产生的，不要把这些噪音误认为是发动机的噪音。拆下附件驱动皮带以排除由这些装置引起的噪音。噪音也会传播到那些本来没有问题的金属零件上。故使用听诊器将有助于确定产生发动机噪音的位置。听到的若随曲轴转速（发动机转速）变化，则该噪音可能与曲轴、连杆、活塞、活塞销有关。听到的噪音若随凸轮轴转速（发动机的半速）变化，则该噪音可能与气门传动部件有关。手持数字式转速表能够帮助判断该噪音是否与以曲轴或凸轮轴的转速运转的部件有关。发动机噪音有时能通过一次拆下一个喷油器的柱塞而被隔离。如果噪音音量减少或消失，那么该噪音与它所在的那个特定的发动机气缸有关。确定噪音的来源是没有固定的规则或测试方法的。由发动机驱动的部件和附件，诸如齿轮驱动风扇离合器、液压泵、皮带驱动的充电机、空调压缩机以及增压器都有可能构成发动机的噪音。以下信息可用于指导诊断发动机的噪音： 主轴承噪声 主轴承松动所产生的敲击噪音可以在发动机带负载时被听到，它的响声大而沉闷。如果所有的主轴承全都松动，将会听到的是响亮而短促的敲击声。这种敲击声是有规律的，且随转速而变化。当发动机在负载拖拉或者重载行驶时，这种噪音最为响亮这种敲击的声音比连杆产生的噪音沉闷。低机油压力也将伴随这种情况产生。如果轴承没有松动到足以使自己单独的产生敲击的声音时，如果机油太稀薄或者轴承上没有任何机油，轴承会产生敲击噪音。一种不规则的噪音可能表明曲轴止推轴承磨损。间歇式的尖锐敲击声表明曲轴向间隙过大。重复离合器离合动作可能引起该噪音的变化。 连杆轴承噪声 连杆间隙过量会引起在发动机的各种转速下，即怠速和载荷工况下的敲击造噪音。当轴承开始变得松动时，该噪音可能与活塞的拍击声或者松动的活塞