fsae赛车发动机进排气管长度分析

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1、FSAE赛车发动机进排气管长度分析彭才望阳林贺绍华王行(广东工业大学机电工程学院广州510006)摘要：本文使用GT-Power软件建立599cc发动机系统的计算仿真模型，模拟在不同转速下发动机的性能，分析进排气管长度对发动机性能的影响，并优化进排气系统。关键词：FSAE赛车GT-Power软件长度AnalysisoftheIntakeandExhaustpipelengthsontheengineofFSAERaceCarPengCaiwang,YangLin,HeShaohua,WangHang(FacultyofElectr

2、omechanicalEngineering,GuangdongUniversityofTechnology,GuangzhouGuangdong510006)Abstracts:Inthispaper,usingthesoftwareGT-power,anenginesystemsimulationmodelissetup.Theengineperformancesundertheconditionsofdifferentenginespeedaresimulated.ThenwestudiedtheeffectsoftheIn

3、takeandExhaustpipelengthsfortheenginesystemperformances.Finally,weoptimizedtheperformanceofthesystem.Keywords:FSAERaceCar,SoftwareGT-power,Length引言SAE方程式(FormulaSae)是由美国汽车工程协会(SocietyofAutomotiveEngineers)卞办的挑战本科生、研究生团队构思、设计、制造和驾驶小型方程式赛车的国际性赛事。该赛事已成功举办20多年。FSAE赛车规则基木要

4、点是赛车使用小于610cc容量的发动机，进行多个项目的比赛。发动机的所有的进气都要通过直径为2()mm的限流阀，如图1限流阀安装位置，并且限流阀必须位于发动机节气门和发动机进气门Z间.在保证上述比赛规则的前提卜一，木文通过发动机系统仿真模型计算，分析不同进排气管长度对发动机扭矩、充气效率、功率的影响来确定与目标转矩点转速相对应的进排气管长度，从而改进设计进排气系统来提高发动机的动力性、提高比赛成绩。图1限流阀安装位置1.GT-Power介绍GT—Power是GT—SUITE系列中最著名的一款软件。GT—SUITE软件包涵了内燃机

5、、驱动系统、冷却系统、燃油供给系统、曲轴机构、配气机构等六个方面，它是采用现代计算机技术和数值计算方法最新开发的内燃机性能模拟L仿真软件，被称为“虚拟发动机”小刀，是目前国内外汽车厂和内燃机制造公司理想的实验模拟工具。GT-Power可模拟点火式发动机、柴油机、二冲程或四冲程机、增圧机等多种活寒式发动机。可用丁-预测稳态或瞬态的发动机性能，如所冇管路段的流量和流速、系统的温度和压力、发动机充气效率、功率、扭矩、燃烧率模型、汽油机NO*的排放、柴油机NO、和微粒排放、催化剂化学反应等⑶。GT-Power是基于面向对向的交互式界面，从

6、模型图的建立，运行，到数据的后处理，GT-Power的操作都是在GT-ISE.GT-Pos〔中进行，使用方法简便，高效，界面如图2所示，主要组成部分包括：菜单、按钮、窗口、建模区域、数据库、模块管理器等，与常见的Windows界面类似，如图2所示图2GT-Powcr软件界而图航导2仿真模型的建立GT-Power软件通过采用模块结构的方式建立内燃机工作过程计算模型。内燃机的元件（如气缸、空滤器、管道等）模块用方形框图表示，而元件Z间用圆形图框的连接件相连接。内燃机的所冇结构参数和运行参数在相应的元件模块和连接件模块中进行定义⑷。CB

7、R600型发动机的主要参数如衣1所示。利用GT-Power软件建立的发动机模型.主要分三个部分：缸内、进气系统、排气系统.图3为建立的发动机整机模型规则：发动机都必须耍在位丁•发动机节气门和发动机进气门之间安装直径为20mm的限流阀。发动机的进气系统主要包括进气管和进气道两部分，而进气管的形状包括长度、直径和曲率三个方面。本文主要从进气管长度方面进行分析，屮低速范围内进气筲长度会影响发动机的充戢系数，在发动机高速状态下，长度较长的进气管会增加空气进给量，同时损失量也会增加，并口对发动机的动力输出有较大影响。在其他结构因索不变卞，本

8、文用GT-Power软件模拟不同进气管长度对发动机充气效率、扭矩、功率的影响。如图4、图5.图6100-

9、098・X096-*原长度加长5%7-加长10%▼加长15%参数值缸数4缸径67mm冲程42.5mm圧缩比I2:l吸气方式自然吸气额定功率50