大学生FSAE赛车发动机进气系统设计
fase发动机
学术交流
ACADEMICCOMMUNICATION
理论／研发／设计／制造
大学生ＦＳＡＥ赛车发动机进气系统设计
贺彤阳，何山，黎杰，肖国权，雷雄（华南理工大学机械与汽车工程学院，广州510641）
摘利用ＡＶＬＢＯＯＳＴ建立ＦＳＡＥ赛车发动机工作循环的一维模型，对其进行分析优化，确定合适的进气歧管长要：
度、谐振腔容积等几何尺寸，并借助三维建模软件Ｉｎｖｅｎｔｏｒ对进气系统各个部件进行建模。
中国大学生方程式汽车大赛；发动机进气系统；ＢＯＯＳＴ关键词：
中图分类号：U464.134文献标识码：A
HETong-yang,HEShan,
文章编号：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引言压会明显下降，从而严重影响充量系数。要想使气流压力尽可能地恢复到限流阀前面的水平，可以把限流阀做成文丘里管。这样，在直径为20mm的限流阀后，一直延伸到谐振腔的空间，流道的直径慢慢变大，气流流速下降，从而使其压力得到恢复，尽可能减少由于限流阀的存在而导致的充量系数的下降。3
进气歧管和谐振腔优化分析
影响进气系统性能好坏的关键因素是进气歧管的长度以及谐振腔的容积。但是，由于结构的完全改变，不可能在原来进气系统的基础上进行改进，必须重新设计。本文借助AVL-BOOST软件建立发动机工作过程的一维模型，通过分析，确定合适的进气歧管长度和谐振腔容积。3.1
建立发动机工作过程数值计算模型本文借助AVL-BOOST建立发动机工作过程的一维模型，通过分析，确定合适的进气歧管长度和谐振腔容积。建立了如图1所示的发动机工作过程的一维BOOST模型。在
图1
BOOST模型
中国大学生方程式汽车大赛是一项由高等院校汽车工程或汽车相关专业在校学生组队参加的汽车设计与制造比赛。各参赛车队按照赛事规则和赛车制造标准，在一年的时间内自行设计制造出一辆在加速、制动、操控性等方面具有优异表现的小型单人座休闲赛车，能够成功完成全部或部分赛事环节的比赛。
发动机供给系统设计作为发动机的主要设计任务，主要包括进气系统、排气系统和供油系统设计。发动机供给系统，特别是进气系统对于发动机性能有着非常重要的影响。
通过借鉴国外车队的经验，并进行分析对比，发现Honda的发动机比较适合FSAE比赛，所以决定选用HondaCBR600RR这款高性能的摩托赛车发动机。据了因为解，这款发动机在FSAE赛车上的使用频率相当高，它的各项性能指标都非常适合这项比赛［1］，但是发动机原来的进气系统和大赛规则要求［2］的结果相差很大，必须重新设计进气系统，而不能使用发动机原装的进气系统。2
进气系统布置
对于汽油机而言，进气量的多少直接决定发动机性能的高低［3］。进气系统存在着进气谐振效应［4］，由于第二届赛车不打算采用涡轮增压或机械增压，所以能否通过合理的进气歧管进气谐振效应来提高发动机的充量系数显得非常关键。而影响进气系统谐振效应的因素主要是进气歧管的长度和谐振腔的容积［5］，这两个几何尺寸也是进气系统设计的关键。
对于FSAE赛车发动机的进气系统，组委会为了限制赛车的功率，从而更好地保证比赛的安全性，强制要求使用直径为20mm的限流阀，所以我们必须重视限流阀流速会增加，但是气的设计。进气气流通过限流阀以后，
模型中，所有元素的名称和数量如表1所示。
通过对模型进行分析研究如何得到合适的进气歧管长度和谐振腔容积，使得发动机的进气效率更高。3.2
元素参数的设置
FSAE赛车在进行耐久赛时大部分时间工作在9000r/min左右的转速。而对于四冲程发动机，最大计算
20
机械工程师2012年第11期
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