汽车的整体结构及动力系统剖析.ppt

中国大学生方程式汽车大赛 认识汽车发动机 前置发动机 前置发动机，即发动机位车前轮轴之前。前置发动机的优点是简化了车子变速器与驱动桥的结构，特别是对于占绝对主流的前轮驱动车型而言，发动机将动力直接输送到前轮上，省略了长长的传动轴，不但减少了功率传递损耗，也大大降低了动力传动机构的复杂性和故障率。 另外，将发动机置驾驶员的前方，在正面撞车时，发动机可以保护驾驶员免受冲击，从而提高了车的安全性。 大学生方程式赛车的动力系统要求 1)发动机必须为往复活塞式汽油发动机; 2)发动机排量不得超过 610mL;混合动力，例如使用车载储能设备驱动的电动机是不被允许的。 3)发动机的所有进气必须流经一个内径不超过20mm 的进气限制器; 4)允许使用机械增压器或涡轮增压器， 压气机必须布置在进气限制器之后。 5）水冷发动机必须使用水作为冷却液。电动机、电池或者高压电子设备可以使用水或油作冷却液。严禁使用乙二醇防冻剂、水箱保护剂、任何形式的水泵润滑剂、以及其他任何添加剂。 代表车型动力系统 吉林大学吉速车队Gspeed2013赛车 2、广东工业大学GDUT FSAE 2013 发动机参数 赛车发动机选型 CBR600发动机与CF188发动机相比，具有高转速、大功率、大扭矩的特点，将为赛车提供更加强大的动力输出，同时，电喷的应用将使赛车在拥有强大动力的同时，还将具有良好的燃油经济性。 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： 1、动力学指标：最高车速 、加速能力 和爬坡能力； 2、燃料经济性 ：等速百公里油耗； 3、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： 1、配合总布置组、传动组确定发动机的安装位置和安装方式； 2、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（Intake System ）的设计 1、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 。 2、包括:空气滤清器、进气管。 空气滤清器（Air Filter ） “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 Inlet Pipe ） 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。 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 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。 包括：排气支管、排气管、消声器。 排气管的设计 1、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； 2、保证排气管的制作和安装简单、方便； 3、设计原则：降低排气背压，减小排气噪声。 4、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。 冷却系