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摘要：本文根据大学生方程式赛车比赛规则要求，开发设计了参赛赛车的进气歧管、排气歧管，并完成整车动力系统的安装和调试。通过实车测试表明赛车的动力系统在各工况下均能高效率地完成工作，本设计方案可行，效果较好。

关键词：大学生方程式赛车；动力系统；进气歧管；排气歧管

1 引言

中国大学生方程式汽车大赛（简称“FSC”）是中国汽车工程学会主办的全国性赛事，由高等院校汽车工程或相关专业在校学生组队参加。大学生方程式汽车比赛对于动力系统主要针对发动机、启动机、进气系统、节气门和节气门控制、进气系统限流阀、涡轮增压和机械增压、油路、喷油系统等作出相应的规范和要求。其中进气系统限流阀要求如下：

1）驱动赛车的发动机必须为四冲程、排量在610cc以下活塞式的发动机。

2）可在规则的限制范围之内改造发动机。

3）如果使用多个发动机，则总排量不得超过610cc，且所有进气气流必须流经同一限流阀。

4）为限制发动机功率，一个内部截面为圆形的限流阀必须安装在进气系统的节气门与发动机之间，并且所有发动机的进气气流都应该流经此限流阀。限流阀最大直径为20mm

5）禁止在限流阀和发动机之间使用任何可以控制进气流量的装置。

6）限制器必须安放在便与技术检查时测量的位置。

7）任何情况下，限流阀的内部截面都不能发生变化（例如限流阀不能作为节气门可动部件的一部分）。

本文根据大学生方程式赛车比赛规则要求，在进气门与发动机之间增加一个20毫米的节气阀，为此设计和改进气歧管；根据建模结果，合理安排各器件位置，避免相互影响，最后完成各项调试。

2 动力系统研究

2.1赛车简介

民族之魂赛车采用MoTeC-M84竞赛型全替代式ECU、托森专业赛车用机械式限滑差速器、碳纤维复合材料车身，并且为保证赛车的原创性，赛车主要零部件全部独立设计、制作完成，赛车基本参数如表1所示，基本配置图如图所示。

2.2进气歧管设计

根据比赛规则在进气口与发动机之间增加一个20mm的限流阀的要求，需要开发设计进气歧管。FSAE大赛的各项规则限制了发动机的发挥，从而也限制了赛车的车速，重在考察赛车的加速性，发动机多数都在中低转速运行。而气道燃油喷射式发动机或柴油机，进气歧管只是将洁净的空气分配到各缸进气道。进气歧管必须将空气、燃油混合气或洁净空气尽可能均匀地分配到各个气缸，为此进气歧管内气体流道的长度应尽可能相等，同时，为了减小气体流动阻力，提高进气功效，进气歧管的内壁应该尽量光滑。通过Fluent软件分析及制作工艺限制，设计进气歧管如图2所示。

2.3排气歧管设计

排气歧管是与发动机气缸体相连的、将各缸的排气集中起来导入排气总管的带有分歧的管路。对它的设计要求主要考虑尽量减少排气阻力，并避免各汽缸之间相互干扰。排气过分集中时，各汽缸之间会产生相互干扰，会增加排气的阻力，进而降低发动机的输出功率。设计时要使各缸的排气尽量分开，每缸一个分支，或者两缸一个分支，且各缸分支尽量长度相同。同时为了减少排气阻力，要尽量使排气歧管内壁光滑。排气歧管设计如图3所示。

2.4整车装配

通过catia软件实现动力系统各部件以及赛车的整车装配，确定了赛车各系统部件的准确位置。其中图4是以发动机为主的部分动力系统部件装配图。图5是将动力系统与车架及其他系统部件结合在一起的装配图。

2.5动态调试

在完成各项装配后，在空档情况下对赛车进行启动、点火、加减速、怠速等各项性能测试，并将怠速稳定在800rpm左右，其他各项均能达到正常水平后进行动态测试得到测试报告如图6所示。

3结束语

本项目根据FSAE的比赛规则，独立完成了进气歧管、排气歧管的设计和改进，整车安装后对整个动力系统进行调试，实车试验表明赛车在各个工况下均能达到良好的动力特性。

参考文献

李建秋，赵六奇，韩晓东。汽车电子学教程【第二版】。北京：清华大学出版社，2011.5

关文达主编。汽车构造【第二版】。北京，清华大学出版社，2009.1

李春明主编。汽车发动机电控燃油喷射技术。北京：国防工业出版社，2009

张文春主编。汽车理论【第二版】。北京，机械工业出版社，2010

吴际璋等编著。当代汽车电控系统结构原理与检修。北京。人民交通出版社，2002