fsae发动机进排气系统简介及改进分析

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1、FSAE发动机进排气系统简介及改进分析FSAE进气系统简介进进气系统是发动机的重耍组成部分，它的布置形式和结构参数对发动机的充气效率、进气阻力、进气均匀性、缸内混合气运动和燃烧过程有着重要的影响,从而影响发动机的动力性、经济性和排放特性。因此，进气系统的设计已成为发动机研发的关键技术之一，它在发动机产品的研发过程中，占有重要的地位。对FSAE赛车来说显得更为重要。FSAE赛车进气系统包括空气滤清器、节气门、限流阀、进气道、稳压腔、进气歧管，每个结构都有其特定的功能。进气量控制喷油量，ECU判定喷油量的多少的重要信息來口进气管空

2、气流量传感器，进多少气就喷多少油，有多少混合油气就释放多大的动力。因此引擎运转时，每一循环所能获得的空气量多少，是决定引擎动力大小的基木因素。FSAE规则规定发动机必须为排量在610cc以下的活塞式四冲程发动机，且为限制发动机功率，一个内部截为圆形最大直径为20.0n)m的限流阀必须安装在节气门与发动机之间，发动机的所有进气气流都必须流经此限流阀，所以我们必须重视限流阀的设计。因此，如何在限制条件下创新、严谨、细心的制作进气系统，让发动机的性能更充分地发挥才是最大的挑战。此外为了充分展示我们的能力，还应考虑其可靠性、燃油经济性

3、、美学、成本、可维护性、工艺性等。效益最大化才能是最大的赢家。为了更合理的设计进气系统，所以我们必须充分了解各个结构及其功能，了解进气系统中的各种现象并加以运用或减小其不利影响。空气在进入汽缸的过程屮会应紊流而产生进气阻力。所以首先应减小由紊流产生的阻力。如图由于进气道内产生了旋涡，形成像障碍物一样的缩流使气流远离管壁边缘，而致使气流截面变小。图10・1在边缘处产生压力损失的概念图所以应避免进气管陡变的情况。在下图中，由于采用了逐渐增加限流器后部的直径的设计，所以右效的避免了在节流喉管尾流出产生进气涡流。进气总管连接各进气歧管

4、的管路被设计为喇叭口型。对于此类方案，为防止紊流的发牛，喇叭口的角度应设计为十五度以下。进气管分散角度必须要小集气管•进气管对称管道分布气流連度（ft/s）ScrewTetraCFD软件：螺旋体/四角体10-2-进气系统内部的流速分布系统各项效率一•容积效率容积效率指每个进气行程中气缸所吸入的空气在大气压下所占的体积和气缸活塞行程的比值。由于在进行吸气行程时，会遭受各种的进气阻力，加上汽缸内的高温作用使门然吸气发动机的容积效率一定小于1。进气阻力的降低、汽缸内压力的提高、温度降低、排气冋压降低、进汽门面积加大都可提高发动机的容

5、积效率，而发动机在高转速运传时则会降低容积效率。另一项影响容积效率的重耍因素是进气歧管的长度，由此也引发了与容积效率有关的'脉动'及'惯性'两种效应。脉动效应发动机除了在极低的转速外，进汽门前的压力在进汽期间会不断的产生变动，这是由于进汽阀门的开、闭动作，使得进气歧管内产生一股压缩波以咅速的大小前后波动。假如进汽歧管的长度设计正确，能让压缩波将在适当的时间到达进汽阀门，则油气可由木身的波动进入汽缸，提高发动机的容积效率，反之则会导致容积效率下降，此现象称为进气歧管的脉动效应，乂称'共震效应'。惯性效应进汽阀门打开，空气流入汽缸

6、内时，由于惯性的作用，即使活塞已经到达卜•至点,空气仍将继续流入汽缸内，若在汽缸内压力达最大时，关闭进汽阀门的话，容积效率将成最大，此效应称为惯性效应。若想得到最佳的容积效率必须同吋考律脉动效应及惯性效应，也就是说在汽缸压力达到最大，关闭进汽阀门的同时，前方进气歧管内的压缩波也同时达到最高的位置（波峰）。较长的进气歧管在引擎低转速时的容积效率较高，最大扭力值会较高，但随转速的提高，容积效率及扭力都会急剧降低，不利高速运转。较短的进气歧管则可提高发动机高转速运转时的容积效率，但会降低发动机的最大扭力及其出现吋机。因此若要兼顾发动

7、机高低转速的动力输出，维持任何转速下的容积效率，唯有采用可变长度的进气歧管脉动流的处理方法利用排气管内的气柱惯性提高气缸进气吸引力的方法被称为惯性效应。如图所示，进气门打开后，活塞向下运动使得汽缸的内压力下降而产生负压。这股负压波经由进气管向上传播。首先是进气管内压力下降而使空气进入气缸，然后负压波接着传到与大气相连的开口端，会从开口端反射冋一个向气缸方向传播的正压波。如果这个正压波在进气门关闭Z前到达汽缸，那么气缸内就会充满比稳定流动时的密度大很多的高密度混合气体。i游传掃2活来运动形成吸引1•进气阀开始打开1::＜百由大气

8、形成的正压披向下游传播•图1—3惯性进气的解说•••.•利用惯性效应合理设计进气管长度进气系统如图所示，如果进气管的长度适屮，反射波到达的时刻就会与进气门的开启时间吻合。如何调整进气管的长度，由集气管的容积决定。如果集气管的容积较大，就可将集气管视为与空气相通的开口。具体表现