FSAE培训_发动机

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1、FSAE发动机主讲人：冯仁华主要内容¾总成的功能；¾总成设计的任务；¾设计中须注意的问题；¾现有设计的不足；¾将来的方向。发动机动力总成（PowerAssembly）•发动机动力总成又称为引擎，是一种能够把化学能转化为机械能。传统的动力总成一般指发动机本身，而现在所谓的动力总成一般还包括变速箱。动力总成的功能发动机在社会生活中的各个行业都起到非常大的作用发动机在汽车中的作用•发动机是汽车的动力装置，是整个汽车的心脏，它的特点是通过液体或气体燃料在发动机气缸内部燃烧产生热能，然后再转变为机械能提供给汽车，成为汽车前进的动力。发动机总成设计的任务•发动机总成

2、设计的任务主要是为了和整车更好的匹配，使车辆具有更好的性能。车辆的综合性能有很多方面，与发动机总成有密切关系的主要性能有：¾动力学指标：最高车速、加速能力和爬坡能力；¾燃料经济性：等速百公里油耗。¾运转性能指标：排气品质、噪声和启动性能。设计中须注意的问题发动机的安装¾配合总布置组、传动组确定发动机的安装位置和安装方式；¾保证发动机拆卸简单、方便，发动机安装在车上安全、可靠，振动小。进气系统（IntakeSystem）的设计¾功用：尽可能多地和尽可能均匀地向各气缸供给空气与燃油混合气或纯净的空气。¾包括：空气滤清器、进气管。空气滤清器（AirFilter

3、）“冬菇头”学名叫高流量风格，由特殊的化学纤维制成的一种高性能空气滤清器，利用空气动力学里的文氏管效应，它通过气体的压缩从而提高进气流速流量。它最大的优点是在滤净空气的同时，使进入燃烧室的空气流量、流速提高30%以上，比普通空气滤清器令燃油燃烧更充分，单位效率更高。冬菇头进气量肯定是增加了，对车子的起步和平时加速都有的很明显的效果，从理论来说确实能增加发动机内的空气流量，让发动机舱内的燃烧更充分，动力性能有所提升。但对北方含有大量细小沙尘的空气来说，加大进气量的同时也将更多的细小沙尘带入汽缸，造成发动机的早期磨损，反而影响发动机的动力表现。进气管（Air

4、InletPipe）•在满足规则和整车布置要求的前提下尽可能减小气体流动阻力，提高进气能力，而且进气管的内壁尽可能光滑。•在设计中可以利用一些软件进行模拟计算，以优化进气系统。可用GT-power或者Boost做性能计算，也可用Fire等做进排气的三维模拟计算，主要优化进排气管的长度和管径大小。进气管长度对充气效率的影响充气效率10.960.92率充气效0.88原长度加长5%加长10%加长15%0.84加长20%0.8100015002000250030003500400045005000550060006500转速(r/min)进气管长度对扭矩的影响扭

5、矩对比175165155145原长度扭矩(N.m)加长5%加长10%135加长15%加长20%125115100015002000250030003500400045005000550060006500转速(r/min)进气管长度对功率的影响功率对比10090807060原长度加长5%50加长10%功率(kw)加长15%40加长20%3020100100015002000250030003500400045005000550060006500转速(r/min)从以上表中可以看出进气管的长度对发动机性能有一定的影响，主要利用进气的惯性及谐振效应来提高充气效

6、率，从而提高发动机的性能。在中低转速时进气管越长性能越好，在高转速时进气管长度越短性能越好。依照振动学原理，在低转速时，进气管长度变长之后使进气管固有频率得以降低，与此时的低转速气流振动频率接近，在高转速时，进气门速度的加快，进气频率上升，进气管长度变短使其固有频率升高，与此时的高转速气流振动频率接近，这样就可以提高充气效率。对于管径的影响也是一样，中低转速时管径越小性能越好，高转速时管径越大，性能越好。目前的可变进气管技术就是利用这个原理。我们可以针对赛车的工作情况，将进气管长度和管径达到所需的最优值。排气系统¾功用：以尽可能小的排气阻力和噪声，将气缸

7、内的废气排到大气中。¾包括：排气支管、排气管、消声器。排气管的设计¾尽量降低排气系统的阻力，减小残余废气系数，提高冲量系数；¾保证排气管的制作和安装简单、方便；¾设计原则：降低排气背压，减小排气噪声。¾与进气管一样，排气管也存在谐振现象，只不过所希望的谐振效果是使排气门处的压力降低，以利于排气。排气管的长度决定了它的适用转速范围。短的排气管适合中低转速，长的则适合高转速。对于排气管的长度是固定的发动机，只能将其设计成一个最适合的相对折中的转速。排气管长度对充气效率的影响充气效率对比0.980.960.940.92率0.9充气效0.88排气歧管原长度0.8

8、6排气歧管加长5%排气歧管加长10%排气歧管加长15%0.84排气歧管加长20%