FSAE培训_发动机

1、Hunan University RacingFSAE发动彳i二一-j s 松 j4 BlX1B J； <=3sr«=二 *J JS主讲人：冯仁华/ 1Hunan University Racing主要内容A总成的功能；A总成设计的任务；A设计中须注意的问题;A现有设计的不足；»将来的方向。发动机动力总成(Power Assembly)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。&机油油底壳13 汽缸12-汽缸体Lb飞轮40-水套动力总成的功能Hunan Universi

2、ty Racing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：A动力学指标：最高车速、加速能力和爬坡能力;A燃料经济性：等速百公里油耗。A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A配合总布置组、传动组确定发动机的安装 位置和安装方式；

3、A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。/ 1Hunan University Racing进气系统(Intake System )的设计A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oA包括：空气滤清器、进气管。Hunan Univers2空气滤清器“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

4、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。（純Ji® 0皿进气管(Air Inlet Pipe )在满足规则和整车布置要求的前提下尽可 能凝小气体流动阻力,提高进气能;b, nj 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，攻优花进气紊统。旬用Gpower或者 Boost確也能计算，也可用Fire等做进排气 的三维模拟计算，主要优

5、化进排气管的长 度和管径大小。liI*UMA H C.rxjTOfflnaBn|1 p'乡/:-J.-'7FEdit View Run DOE Assembly Tools Window 旦elp色剧 管！oax輸念软厘©<¥ E8>fci0© $to=eb 罗Wg¥ 曾Main岛inComponent EndEnvirc® EnvjB EenvH g EngCylinc S H cylincpoi1 atticy" 1010 与Oi»p Lc-qi*冏exh印 王厨1砒知1 曰目Pipe ben

6、dexh I目目目目目目目目ESSESSE®$-V c1cii c-014l.q）卫尹3讥IDT I > Iil»K>rivKO«aa>i-OkkaI"力a l<>04 . . |I|IC|.4.Iin l>IIICl>4<DdI *1 -口 Iicllo 0l(J"GltO «d t< ad JIQJai IlC I 4>D )1 d>ID'L>OJ _ I ._ xI 一上I _XI 一 八 一/I *kl>riWDKia>vOJkMIM

7、KMPMdElL IdClfttl l»IO»T3)T：<Nb3& 匕 IJ?D tz* bMcI tvInmanInpipcInpipe intake區PipeRounSi |fS|exterE inpipe 不园inp帙 §3 Compound 厲 Engineers* 0 cranh 二)Connection I-J EngCylCo® defB InjAF-Rati vI 邑iisygvIc IHo Hb-a4-4 X d 41SW lie I 4-010 at 冷W入K"dMI -wPMkX Z弋灯 ，l2进气管长度对充

8、气效率的影响充气效率69OX0. 880. 84X原长度加长5%加长10%加长15%加长20%0. 8100015002000250030003500400045005000转速(r/min)550060006500Hunan University Racing115100015002000250030003500400045005000550060006500转速(r/min)Hunan University Racing进气管长度对扭矩的影响扭矩对比115100015002000250030003500400045005000550060006500转速(r/min)Hunan Unive

9、rsity Racing115100015002000250030003500400045005000550060006500转速(r/min)Hunan University Racing165155145135125S.NX二SF115100015002000250030003500400045005000550060006500转速(r/min)Hunan University Racing100100015002000250030003500400045005000550060006500转速(r/min)Hunan University Racing(曳)<何进气管长度对功率的

10、影响功率対比1009080706050403020100100015002000250030003500400045005000550060006500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

11、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。Hunan University Racing排气系统会IA功用：以尽可能小的排气阻力和噪声，将 气缸内的废气排到大气中。A包括：排气支管、排气管、消声器。三气管的设计A尽量降低排气系统的阻力，减小残余废气系数， 提咼冲量系数；A保证排气管的制作和安装简单、方便；A设计原则：降低排气背压，减小排气噪声。A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。

12、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。0. 98充气效率对比X/kV/P彳-B排气歧管原氏度 一一扌1F气歧管加心5% 扌作气歧管加K10%TC-排气歧管加K15%X 排气歧管加氏20%/0. 960. 940. 920. 90. 880860. 840. 820. 8100015002000250030003500400045005000550060006500转速(r/min)Hunan University RacingHunan University RacingHu

13、nan University Racing排气管长度对扭矩的影响扭矩对比转速(r/min)宅 N)二£排气管长度对功率的影响Hunan University RacingHunan University Racing功率对比转速（:r/min）冷却系统(Cooling System )的设计A功用：使发动机在所有工况下都保持在适 当的温度范围内。既要防止发动机过热， 又要防止冬季发动机过冷。»般水冷发动机冷却系统由水泵、散热器、 冷去卩岚扇、节温器、补偿水桶、机栋和缸 盖中的水套以及附属装置。A在赛车中要我们设计和布置的主要有：散 热器、风扇、补偿水桶以及一些连接水管。冷却

14、液（Coolant）A冷却液是水和防冻剂的混合物，冷却液用 水最好是用软水，否则将在发动机水套中 产生水垢，使传热受阻，易造成发动机过 热。A防冻剂中通常含有防锈剂和泡沫抑制剂， 在使用过程中，防锈剂和泡沫抑制剂会逐 渐消耗殆尽，因此，应定期更换冷却液。散热器(Radiator)风扇(Fan)的选型和布置在保证总体安装布置的前提下尽量使散热 器和风扇安装在有利于冷却的位置，其次 还要考虑发动机散热器和风散的散热、冷 却能力，以保证发动机正常的工作。补偿水桶和连接水管补偿水桶保证冷却液不会溢失，补偿冷却 系统中有足够的冷却液，还可消除冷却系 中的所有水泡。连接水管布置应简洁有序，水管中液体流 动

15、阻力小。1Hunan University !B . r 二边机泠却系统解剖图盘0冷却系统的优化冷却系统的设计、布置和优化可以利用 GTcool做一维模拟仿真，通过计算整个冷 却系统的流量、温度分布情况、散热率等 来优化发动机的冷却系统。xT-SUITE 6 1 - D: GTv6. 1. 0exa>plesGTcoolsysteBsysteB. gtB : GT-COOL v6 1 »匡! Edit View Run DOE Assembly Tools Window 旦elpaq a qquKKF 圖总協鏗匕¥甸舁毎乖ro=ebxT-SUITE 6 1 - D:

16、GTv6. 1. 0exa>plesGTcoolsysteBsysteB. gtB : GT-COOL v6 1 »匡pipe2pipe4pipe7piped PumpSimpleS 囹 pump!Main167Q咬IW1 ztirn cO 2dWPumoThis example deinonstrates a detailed cooliig system containing a purnp, radiator, engine：, engine blocR thermostat valve, and caJoiri heater.pipeB目目目目H 0 s 0 s HHM

17、ainAr_ Component |§ AccumulatorS 匣atankS 更 ctank日口 EndEnvirontM&nt® nnk EngineBlock3 伺 block*! 1 FsplitGeneralS 目 Tstat FsplitSpheres門您能S四 g FsplitTRightS §F3S §F4 g| Heat Addition* 固 CabinHeater 匡OilCoolS UJ HxMasterS 圓Radiator冰卜s1721?7 snj：2卜仆S3 S亠皿2WP-iiiipaCibinlledti-4Bq

18、n?oS 171 S3.T; La5Rjc >亠皿2FuTpOt847C1.3381u-rr «j n p r i1.o731 y.IC1C-QJ；on 4 a:r onfii«irI FIMIMI17：«177R4 -1皿1I- 0/ 1Hunan University Racing汽油供给装置由汽油箱、汽油滤清器、汽油泵和油管组 成，作用是贮存、滤清和输送燃油。在满足规则和容量要求的前提下油箱尽量 精细，安装、拆卸、加油方便，还要保证 安全。/ '喝' Hunan University Racing发动机启动问题V:1 二:訂二A在发动机

19、一切正常的情况下，启动机或蓄电池有故 障都会使发动机难以启动。遇此情况，首先要了解 启动机与蓄电池的使用情况，以便大致判断故障部 位。必须先弄清楚，发动机无法启动是不是蓄电池 电量不足。A检测启动系统。发动机无法启动，首先着手做的工 作是检测发动机启动系统中的电路。启动系统的电 韓一j殳包括蓄由池、启动由机以及连接这些諭祚的 电缆等。B余征;之外，点头开头、启动机继电鶴或电 磁线亂A检测燃油系统。燃油系统的诊断可以分为两部分： 燃油供给系统的诊断和喷油器电路系统的诊断。燃 油供给系统可以通过测量燃油的流量和压力进行检 测。A检测电火花质量。当启动系统的电路通过检测，证 明确实没有故障之后，首先检测的是发动