FSAE赛车发动机进气系统优化设计

更新时间:2023-06-07 23:14:01 阅读量: 实用文档 文档下载

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第5 l卷第 9期V0 l _ 51 No .9

农业装备与车辆工程A G R I C U L T U R A L E Q U I P ME N T&V E HI C L E E N G I N E E R I N G

2 0 1 3年 9月S e p t e mb e r 2 01 3

d o i: 1 0 . 3 9 6 9/ j . i s s n . 1 6 7 3— 3 1 4 2 . 2 0 1 3 . 0 9 . 0 0 6

F S AE赛车发动机进气系统优化设计张欣欣,文健康,冯策,祁华宪,李晓刚( 2 1 0 0 3 1江苏省南京市南京农业大学工学院)

[摘要]根据大学生方程式赛事对赛车发动机进气限流的规定,并结合南京农业大学宁远车队以往参赛的经验, 对新赛季赛车发动机进气系统进行优化设计。对进气系统形式及其相关部件参数进行选择,并通过 G T - P o w e r软件所建立的发动机模型,进一步确定进气总管长度与稳压腔体积这两个参数。利用 C A T I A软件建模和有限元分析、 F l u e n t软件仿真分析 .对进气系统做了结构和力学性能方面的优化。

[关键词]F S A E赛车;进气系统;仿真;优化[中图分类号]T K 4 1 3 . 4 4 [文献标志码]A [文章编号]1 6 7 3— 3 1 4 2 ( 2 0 1 3 ) 0 9— 0 0 2 0— 0 5

Opt i mi z a t i o n o f Eng i ne I nt ak e Sy s t e m i n a FS AE Ra c i ng Ca r

Z h a n g X i n x i n, We n J i a n k a n g, F e n g C e, Q i H u a x i a n, L i X i a o g a n g ( E n g i n e e i r n g C o l l e g e, N a n j i n g A g i r c u l t u r a l U n i v e r s i t y, N a n j i n g C i t y, J i a n g s u P r o v i n c e 2 1 0 0 3 1, C h i n a )

[ A b s t r a c t]A n e n g i n e i n t a k e s y s t e m w a s d e s i g n e d f o r a n e w F S A E c a r i n t h i s p a p e r, a c c o r d i n g t o t h e l i mi t o f F S C r u l e s t o e n -g i n e i

n t a k e s y s t e m a n d t h e e x p e i r e n c e s o f N i n g y u a n R a c i n g T e a m o f N a n j i n g A g r i c u l t u r l a U n i v e r s i t y . A f t e r c h o o s i n g t h e f o r m o ft h e i n t a k e s y s t e m a n d t h e p a r a me t e r s o f t h e r e l e v a n t p a r t s,e n g i n e mo d e l w a s c o n s t uc r t e d a n d s i mu l a t e d o n G T— p o we r s o f t w a r e t o d e t e r mi n e t w o p a r a me t e r s o f t h e l e n g t h o f t h e a i r i n t a k e ma n i f o l d a n d t h e v o l u me f o t h e p r e s s u r e s t a b i l i z i n g c a v i t y . T h e 3 D mo d e l o f t h e i n t a k e s y s t e m wa s b u i l t a n d t h e f i n i t e e l e me n t a n ly a s i s w a s d o n e b a s e d o n CA TI A s o f t wa r e . S i mu l a t i o n f o a i r l f o w i f e l d w a s c o n d u c t e d o n t h e b a s i s o f F l u e n t s o f t wa r e . T h e r e f o r e,t h e g e o me t r y a n d me c h a n i c a l p e r f o ma r n c e s we r e o p t i mi z e d or f t h e i n t a k e s y s t e m o f t h e F S AE c a r .

[ Ke y wo r d s] f o mu r l a F S A E; e n g i n e i n t a k e s y s t e m; s i mu l a t i o n; o p t i mi z a t i o n

0 引言大学生方程式汽车大赛 (简称“ F S A E” )是由 美国汽车工程协会举办的一项方程式赛车比赛。

在该项赛事中,要求由设计团队按照比赛规则设计、制造和测试一辆小型方程式赛车。影响赛车性能的核心部件为发动机 .而发动机的进气系统对于发动机性能有着非常重要的影响。赛式规则中, 对于进气系统主要有 4点要求:①进气系统不得

求对该发动机进气系统进行优化设计。

1 进气系统方案的确定1 . 1进气系统基本结构

进气系统作为发动机的供给系统,主要包含了空滤器、节气门、进气总管、进气歧管、进气门。1 . 2进气形式的确定

进气方式主要有自然进气、涡轮增压、机械增压三大类。涡轮增压和机械增压均能增加充气效

超出外框;②节气门必须为机械控制;③进气歧管必须用支架或机械固定:④必须在进气系统节气门与发动机之间加装限流阀。并且所有进入发动

率[ 。但涡轮增压会使发动机的零部件长期处于高负荷状况,零部件易受损,导致日后的维护成本较高,维修也不方便:更大的弊端是在低转速下涡轮有迟滞现象,输出不线性,不利于操控。机械增压则需要对发动机内部进行改动,效率不如涡轮增压。反观自然进气,虽然没有增压器,但可以通过改变进气管长度提高充气效率。根据赛事规则与参赛内容,发动机常处于中低转速工况。因此, 确定进气方式为自然吸气。1 . 3进气管形式的确定本文采用对称布置的进气管形式。如图 1所

机气缸的进气气流应流过该限流阀 (最大直径 2 0 m m,且截面不能发生变化 )[ 。根据国外赛车发动机的选用情况 E 2] .南京农业大学工学院宁远车队将选用 H o n d a C B R 6 0 0 R R

摩托车发动机为赛车发动机,并根据赛事规则要

项目来源:国家大学生创新性实验计划项目(项目编号: 1 2 3 0 B 0 1 )

收稿日期: 2 0 1 3— 0 5— 2 1

修回1 3期: 2 0 1 3— 0 5— 3 0

本文来源:https://www.bwwdw.com/article/b8h1.html

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