【摘 要】
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大学生方程式汽车大赛Formula SAE(FSAE)是高校科研创新的一项重要活动,近年来,各车队在赛车动力系统方面,性能越来越接近。为了能在比赛中获得优势,提升发动机性能并且降低油耗,尝试新的技术手段是很有必要的。汽油机缸内直喷技术是实现上述目的的一个有效方法。本文在LD196MR气道喷射汽油机的基础上,完成了LD196MR缸内直喷汽油机的开发。针对LD196MR发动机的结构特点设计了直喷喷油器
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大学生方程式汽车大赛Formula SAE(FSAE)是高校科研创新的一项重要活动,近年来,各车队在赛车动力系统方面,性能越来越接近。为了能在比赛中获得优势,提升发动机性能并且降低油耗,尝试新的技术手段是很有必要的。汽油机缸内直喷技术是实现上述目的的一个有效方法。本文在LD196MR气道喷射汽油机的基础上,完成了LD196MR缸内直喷汽油机的开发。针对LD196MR发动机的结构特点设计了直喷喷油器的布置方案;对高压供油系统关键零部件进行了选型;选用F88-GDI4 ECU作为发动机的核心电控单元,并对发动机的电控系进行了匹配设计,标定了相关传感器;设计了直喷发动机电控喷油模拟试验台,借助喷油模拟试验台探究了高压油泵燃油计量阀的控制方法,标定了喷油器的流量特性,根据流量特性决定将本文高压供油系统的供油压力选定为7MPa。通过GT-power仿真计算,研究了进气歧管长度、谐振腔容积对发动机性能的影响,总结出了影响规律,在该规律的指导下,设计了适用于FSAE发动机的进气系统;借助GT-power仿真计算,对GDI发动机的充量冷却现象进行了仿真研究,结果表明在进气冲程中的充量冷却效应可以提高发动机的充量系数,压缩冲程中的充量冷却效应有利于降低缸内爆发压力。而且充量冷却的效果对着喷油时刻的推迟呈现先增大后减小的趋势。通过发动机的台架试验,研究了喷油量对发动机起动和怠速工况的影响,结果表明喷油脉宽的增加有利于缩短起动时间和提高怠速稳定性,但同时会加大起动转速超调和提高怠速转速;在5000r/min的转速下,验证了喷油时刻和空燃比对发动机性能的影响,其中不同喷油时刻的实验结果与仿真结果趋势相同,随着喷油时刻的推迟发动机性能先提高后降低,空燃比的实验结果表明在相同空燃比的情况下GDI发动机的动力性比PFI发动机提升了4.7%。研究结果表明,本文设计的缸内直喷系统是切实可行的,并且在5000r/min的工况下GDI发动机的动力性比PFI发动机有所提升,这对FSAE领域内直喷发动机的开发具有重要参考价值。
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