发动机进气设计(共11页)

1、发动机进气(jn q)设计 进气(jn q)部分认识：Plenum:稳压(wn y)箱 Cylinder Runner:进气歧管 我们主要研究方向是稳压箱体积和进气歧管长度，进气总管的长度与布置有关。总的来说稳压箱体积影响着扭矩和功率还有发动机响应，进气歧管长度影响着平均有效压力，当然对扭矩和功率是有直接影响的。1稳压箱体积选择：由于缺乏实验装置，只好借鉴国外的实验。这个实验是在进气总管和进气歧管一定的情况下（进气总管长度符合动态效应），改变稳压箱体积，通过一系列测试来探究不同稳压箱体积下发动机的表现。（F4I发动机）扭矩与功率这附图是稳压箱体积1.2L时与6.0L时发动机的扭矩曲线，可以看到

2、在7000之前，较小的稳压箱有比较小的一个扭矩优势，但是超过7000转之后，较大的稳压箱可以保证(bozhng)扭矩持续输出。图中可以明显看到较大的稳压箱的引擎(ynqng)扭矩远大于小稳压箱。由于赛车的加速与扭矩有着直接关系并且FSAE比赛对车速(ch s)要求不高对加速要求很高，所以要在扭矩提升上下很大功夫才行。作图时最大功率的对比。稳压箱压力左边(zu bian)这幅图则是稳压箱压力(yl)与凸轮轴角度(jiod)变化的关系图，其中TC是上止点，BC是下止点。IVO/IVC分别指气门开启与关闭。可以看出较大的稳压箱在进气时可以提供很好的稳定压力，而小的稳压箱在上止点与下止点时压力波动很大

3、。有可能是因为稳压箱体积太小会影响到每个进气歧管的动态效应，歧管里不同时段的compression wave 受到了削弱，这可以从下图的2.4L的稳压箱的充气效率急剧下降看出。原因可能是因为小稳压箱里的膨胀波比大稳压箱要大，所以互相影响很大，导致充气效率下降。Transient Response瞬时响应这里用到了一个方法就是60ms throttle transient 大概就是油门瞬间开启吧。这幅图是平均有效压力（平均有效压力越大引擎做工能力越强）与cycle就是冲程的关系。可以看到6.0L的平均有效压力在6个冲程之后才达到平均水平。最小的稳压箱有最好的响应，其他体积则差不多。这里值得注意的

4、一点是，6个cycle的延时，就算最有经验的车手(ch shu)能感觉的出来么？所以不要用太大的稳压箱都是可以的。14号图，体现的是缸内压力与冲程在油门瞬间开启时和之后的状态，也可以看出(kn ch)，不要选太大的稳压箱都是可以的。图15是歧管压力与cycle。小的稳压箱在节气门全开之前，已经让歧管压力超过了大气压最后(zuhu)一幅图：。是瞬间开启油门时气体充满稳压箱的时间对比。看完这么多数据。下面总结一下：1：不论用多大的稳压箱，在fsae的限流规则下 引擎在6500转左右会有一个峰值，我们在传动与末级减速比，也就是大链轮的大小上要考虑到。2：6.0L的稳压箱较1.2L的稳压箱提高了31%

5、的扭矩（12500rpm）3：进排气的动态效应在大的稳压(wn y)箱中才能得到发挥。4：Torque development was only delayed by 1 to 2 enginecycles 60 ms when comparing the largest and smallest plenum volumes.5:小于4.8L的稳压(wn y)箱都能在油门全开前将进气歧管充满。6：基本上人是感觉不到(b do)引擎的延迟的。所以综合的来看 把稳压箱定在4.8L是比较合适的，可以让我们的赛车有比较高的扭矩。而它的副作用是比较小的。2进气歧管长度的计算：这里介绍一下进气系统的动态

6、效应：合成波。为了是第一次反射密波在进气后期到达气门口，进气歧管长度和转速要合理匹配。这里可以通过音速与节气门开启频率等来计算L的长度。由于时间比较紧。我就套用公式来计算。其中k是指气门开启(kiq)的总角度与派的比值。a 是指音速也就是波的传播速度，v是指在进气歧管入口处的气流速度，就是稳压箱里的气流速度，这里取v=0。N是引擎的转速（角速度），也就是你想用到那一段的转速。因为动态效应是与转速对应(duyng)的，只能在一定转速下发挥作用。与部长交流后我们定在6000转左右。下面(xi mian)是f4i发动机的数据。通过给出的进气门开合提前与晚关角，我们可以得出(d ch)进气门开启角度为

7、270度。所以K=3/2。又a=speed of sound=340.4m/s N=200pai rad/s 可得L=0.20316m =20.3cm 用另外一种(y zhn)方法计算，见上图- - q为1.5 2.5 3.5 4.5.时 上循环(xnhun)的残余密波到达，对充量系数有利。具体过程问我因为进气的部分比较复杂，影响的因素也特别多，所以只能在大方向上计算长度，计算的结果还需要试验来验证。3.制造(zhzo)工艺：由于使用铝或纯碳纤维来制造进气机构，在造型上有着极大的限制所以要使用更好的办法，下面介绍(jisho)一下。Fused Deposition Modeling + Com

8、posites 就是FDM快速成型系统，制造(zhzo)材料是P400 塑料。可以分各个部分成型后用epoxy黏在一起。具体就是这个样子。在合肥已经找到制造的厂家。料外壳上包裹3层碳纤维复合材料。碳纤维与塑料的粘合剂使用PTW&W PT2520 这是具体网页截图。这种粘合(zhn h)剂可以耐高温。碳纤维与塑料粘合的时候需要抽真空，目测市场上有许多这种产品，（放棉被用的那种）虽然不是全真空但是也是比较紧的。另外还需要(xyo)在进气歧管的内部涂上这种粘合剂，保护塑料在高温环境正常工作。（具体工艺到时候再说- -）最后是一张成品图，当然我们的几何形状与之很不一样。这种设计会导致各歧管进气不均匀，

9、左3管的进气量是最大的，这是由于气流具有惯性(gunxng)造成的。4.布置(bzh)：对于(duy)布置，降低重心将节气门放在后面的做法我认为是不可取的。引擎后部的空气热度首先就会影响进气效果，其次压力不够。为了降低重心这样布置带来的副作用是更大的。而侧置的进气需要将赛车正面进入主管的空气调转180度吸入引擎，速度损失与压力损失也是很大的，我们的赛车由于没有空气动力学套件，也就是没有尾翼，不需要让出主环中间的空间，应该好好加以利用。所以我认为上置的进气是最好的选择，再看这两幅图，进气总管的变化其实影响并不会很大，只是在低转速有一定提升，所以总管的锥度保持在10度以下，保证进气速度，长度可以向布置妥协。Catia图：X此图无法(wf)显示By 业大学(dxu)越影车队 发动机部 江泽文内容总结（1）发动机进气设计 进气部分认识：Plenu