2023年本田節能競技大賽初期方案策劃

2022-04-11 23:03:42 字數 4417 閱讀 1997

節能車專案組技術策劃

發動機是整個賽車的動力**,也是燃油的化學能轉變成內能、並最終轉化為機械能輸出出來的執行機構。對於汽車而言,發動機的效率直接決定了能量的損耗。所以,發動機的除錯、改裝和優化,直接關係著燃油從化學能到機械能轉化的效率,對於改善我們賽車的經濟性有著至關重要的作用。

發動機技術組負責發動機的磨合、除錯、改裝、優化和維護等工作,基於我們節能賽車的實際情況,針對節能比賽中低轉速、低負載、短時間、小強度的特點,我們可以從提高發動機的熱效率,調高燃燒效率和機械效率以上三個方面方面入手改造我們的發動機。

一.曲柄連桿機構的改造

1.提高壓縮比。較高的壓縮比可以使稀薄的混合氣可以在氣缸內更充分燃燒,提高了汽油的燃燒效率,達到增大功率的同時又節省了燃油的消耗量。

因此,提高壓縮比對我們有很大幫助。在不改變排量的前提下對汽缸體進行打磨,提高壓縮比至12,與之前減小排量至100ml並提高·壓縮比的汽缸進行對比實驗。由於壓縮比的提高,氣缸內的壓力增大,對氣缸的密封效能要求更高,這是我們需要解決的乙個重要問題,目前的解決方案是增大緊固螺栓的扭矩。

2.拆除一道活塞氣環減小摩擦機械損失,為活塞匹配一道組合氣環防止漏氣。

3.對發動機汽缸體和汽缸蓋的散熱片進行部分打磨減重。我們的賽車的發動機大部分時間是在熄火狀態,只有極少部分時間是在進行工作,因此,對於我們的發動機來說,散熱是沒有必要的,為了給賽車減重,我們將對汽缸蓋以及汽缸體的散熱片進行打磨。

在打磨汽缸蓋散熱片同時配合配氣機構的改造。

二.配氣機構的改造

1.由於節能車的轉速範圍大,最低轉速與最高轉速有相對差值,對進氣量的要求依轉速有所不同,因此,我們打算模仿現有的可變配氣系統技術,為我們的發動機設計匹配的可變氣門公升程。在不同的轉速下,使進氣達到最優,提高燃燒效率,降低燃油消耗率,使發動機在最經濟的狀態下執行。

2.嘗試對凸輪軸和搖臂的接觸方式進行修改,在搖臂和凸輪軸的接觸處加裝滾輪,減小機械損失。

三.供給系的改造

化油器的重點在於調化油器和點火角,把化油器和點火角調至最佳的配合工作點,其他改裝方案都是在此基礎上的優化方案。

1.更改主油量孔內徑,減少主配劑的供油量,節省燃油,同時防止動力過剩;增加微化泡沫孔,提高霧化質量。具體措施:

(1)為了減小主量孔的內徑,可以採用在主量孔內徑塞銅絲的方法,雖然很有效,但相對比較麻煩,且有安全隱患,不穩定。(2)自己設計做主油量孔(3)可以將不同化油器上的主油量孔互換使用,。對化油器的油水平面,油針工作位置先不要進行調整,可根據電單車使用情況再作調整。

改裝完成後可起動發動機進行加速試驗,如果出現加速不暢,高速供油不足現象。這是由於主量孔內徑過小,供油量過少引發的,可以使用小工具將主量孔內徑稍微擴大一點,增加一點供油量。再與未改裝的化油器進行對比試驗。

2.重做排氣管。從理論上講,排氣管應做成漸擴形。

與進氣管類似,內壁應光滑並做成螺旋狀,方可使排氣更加徹底。我們的節能車,空燃比已經很大了,混合氣較稀,雙火花塞使得稀薄燃燒更加充分,廢氣可利用價值小。原車由於空間所限,排氣管的布置很不合理,今年在空間允許範圍內,盡量使排氣順暢。

3.重做進氣管,模仿現有技術為我們的節能車設計可變進氣道,採用電控閥門控制進氣道間的切換.使發動機不同轉速的效能得到優化。

4.對混合氣加熱,或進氣管內布置蜂窩狀ptc電熱陶瓷,以提高霧化效果。

5.發動機熄火時由於慣性,發動機會繼續運轉,從而會再吸入一部分油,這些油根本就不燃燒,造成燃油浪費。我們準備在熄火瞬間切斷燃油供給;喉管處設通氣閥,在發動機熄火瞬間進行補氣,降低真空度。

四.點火系的改造

1.加裝雙火花塞,採用雙點火電路控制。採用雙火花塞可以改善燃燒,提高燃燒效率,這個改動可以使點火能量提高,使燃燒徹底,還可以抑制我們因提高壓縮比產生的爆燃,以及有效防止表面點火現象,防止產生積碳。

2.使用「超級點火器」優化點火正時,採用分時點火。我們會通過大量的實驗完善點火曲線。試驗方法如下:

1)實驗驗證不同轉速的發動機工況,標出怠速區間和穩定區間範圍。

2)對發動機點火曲線進行點標定,採用雙火花塞同時點火方式標定一部分點的最佳點火提前角,描繪點火曲線。

3)切斷乙個點火電路,對原裝單火花塞進行點火標定,描繪點火曲線。

4)保證單火花塞的點火曲線,對進氣門側的火花塞點火提前角進行試驗微調,與雙火花塞同時點火進行對比,調整出優化的分時點火曲線。預計雙火花塞得工作情況為怠速工況為進氣門側火花塞提前點火的分式點火,穩定工況同時點火。

3.更換denso銥金火花塞,使用高品質的高壓線,保證點火的可靠和穩定。

五.潤滑系的改造

去年發動機機體切割及潤滑系統改造方案為基礎,和發動機與車架定位的定位銷位置不變,發動機下部機體切割與去年不同,保留離合器和飛輪的圓形外殼,沿圓形外殼分為2個面切割。該種改動的優點為發動機可以傾斜放置,減小車身高度;方案成熟。

我們將以去年潤滑系統改造方案為基礎,沿用外接機油幫浦,發動機下部與鋁合金板焊接為新的油底殼。

去年主要面臨的問題是主軸末端濾油轉子和殼體間以及主軸軸上的孔漏油嚴重,可將末端的普通軸承換成油封軸承。直接堵住從曲軸軸線經過的油路,因為曲軸輸出動力這側(漏油就發生在曲軸輸出動力這側)可以不潤滑。如下圖所示

黃色線路為潤滑油路,①處溢位來的機油是用來與離合器接觸處潤滑,根據我發動機改裝方法,曲軸和離合器的相對運動時間很少,此處不需潤滑,或裝配錢塗抹潤滑脂即可。②處本是一用濾油轉子,而濾油轉子和離合器一體,除去濾油轉子,打通②處,機油直接流向曲軸,給曲軸潤滑。

六.起動系的改造。

該部分的改造包括尋找匹配我們發動機的快速啟停裝置,或對現有電磁起動機進行改造,以達到減少怠速時間,減小燃油消耗的理想結果。

七.電控方面的改造。

1.採用步進電機精準控制油門開度,協調駕駛員操控的同時一定程度上控制進油量。

2.發動機台架實驗嘗試使用氧感測器對排氣進行檢測,根據反饋資訊對進氣和化油器進行調整。

08、09年的比賽,我車隊都使用碳纖維上下全封閉的車身,自己設計建模,進行cfd分析,採購材料,然後由玻璃鋼廠為我們製作模具以及製作碳纖維車身。由於設計和工藝均存在不同的問題,今年我們將對這兩方面都進行相應的改進。

一.改善車身製作工藝。

碳纖維車身重量以及穩定性等方面都表明它是暫時為止,我們發現最適合我們車身的材料,2023年賽車依然使用碳纖維車身,將對車身工藝進行改進。08、09都是由人工完成模具的開發,費用高但質量並不理想。車身方面採用了玻璃鋼的成型工藝製作碳纖維車身,總重在10kg左右,但主要受力的碳纖維成分只有2.

8kg,起結合作用的樹脂佔了大部分比重,今年需要改進這種製作模具以及碳纖維材料成形的工藝。

為達到上述目標,今年將集中力量調研用石膏或木材製造模具、碳纖維布和碳纖維的成型工藝以及採用蜂窩板製作一體化下車身等資料。力爭用石膏製作整模,提高成形後的表面質量,採用新的成型工藝在確保車身強度和剛度的前提下減小車身重量,對蜂窩板的成型和製作儲備技術。

同時,進行調研,考慮由專業廠家根據我們的設計方案進行全套的模具開發及車身製作。不排除尋找外地廠家。

二.優化、探索新的車身造型和車架設計方案。

1.區域性優化原有車型並製作新車型以對比使用:

由於09年總布置輪距較小致使賽車穩定性不足、造型空間侷促、視野不好,今年將對輪距進行適當加寬,在此基礎上車身造型設計提出以下改進方案:

(1)車窗造型由凸改凹,以改善視野。

(2)適當降低油瓶高度並在油瓶開口位置的前後設定導流板,以減少因開設孔洞帶來的風阻的增加。

(3)將車身延伸至車輪下部,儘量減少車輪外露部分,減小風阻。

(4)參考富士白的車身形式設計車輪與車身主體分離的分體式新造型,並對比因較少用料而減輕的重量與可能增加的風阻之間對節油效果的影響,選擇最優的設計方案。

2.車架沿用鋁合金材料

08,09年賽車均使用了鋁合金車架, 無論在重量還是強度上都達到了我們之前的要求。出於對鎂合金效能部分優於鋁合金的考慮,09年賽車上,我們也嘗試採用了鎂合金車架,事實上由於材料本身變形和工廠達不到焊接工藝要求,效果很差。在沒有發現更好的材料之前,今年我們將繼續採用鋁合金焊接車身。

同時我們將在考慮大會工程師的建議,為鋁合金車架作t6處理,以進一步提高強度。同樣我們仍然對車架進行有限元分析,以從理論上確保車架的強度和剛度。

行駛組主要負責後輪傳動部分、前輪轉向部分的設計、試驗、製造,以及車輪的選型和對比試驗。具體做出以下幾方面的策劃:

一.傳動部分

根據08年對可分離式棘輪離合器、搖把式離合器和牙嵌式離合器三套方案的實驗,其中牙嵌式離合器相對前兩種具有突出的優勢,所以今年我們將牙嵌式離合器作為基礎方案。今年將繼續在牙嵌離合器基礎上進行改進,解決離合器控制機構動作慢、結合衝擊的問題。同時進行新型離合器的設計開發。

離合器結合時有衝擊,這是機械離合器不可避免的弊端,我們所能做的就是盡可能的去減小它。經過09年的反覆試驗和除錯,我們最終採用的牙嵌離合器已經將衝擊減小到了較小的程度。今年將採用繼續優化牙籤離合器和設計全新離合器兩個方向。

初步擬定方案:

1. 離合器方案

(2)鏈輪固定牙嵌離合器:08、09年比賽所用牙嵌離合器存在分離結合是需鏈條左右移動的問題,為保持其傳動穩定,需限制離合器上左右尺寸的分布,此外,鏈條移動時對軸施加的側向力會對軸造成強烈衝擊,使軸彎曲,加速直線軸承對軸的磨損。為解決此問題,我們設計了鏈輪不移動的牙嵌離合器,並將進行相關實驗。

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