一種fsae賽車排氣管的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及賽車排氣技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種FSAE賽車排氣管。
【背景技術(shù)】
[0002]FSAE方程式賽車(Formula SAE)在國際上被視為“學(xué)界的Fl方程式賽車”，自美國汽車工程師協(xié)會于1979年創(chuàng)辦以來，已經(jīng)有三十多年的歷史，并逐漸形成了德國、美國、英國、日本和中國等地的多站比賽，越來越多的大學(xué)生相應(yīng)地加入到了這個行列。現(xiàn)在，F(xiàn)SAE賽事正朝著更快、更輕、更穩(wěn)定的方向迅速發(fā)展，因此輕量化設(shè)計(jì)和空氣動力學(xué)成為FSAE參賽者必考慮的兩個方面。2010年，中國舉辦了首屆大學(xué)生方程式(FSAE)賽車比賽，很多高校相繼展開了對FSAE賽車的研宄、制造與調(diào)試。
[0003]對于FSAE賽車來說，賽車的發(fā)動機(jī)一般都是采用規(guī)定排量的發(fā)動機(jī)，但其排氣管需要根據(jù)FSAE賽車的具體車架結(jié)構(gòu)來重新設(shè)計(jì)，特別是在限制進(jìn)氣后如何合理的設(shè)計(jì)排氣管結(jié)構(gòu)，達(dá)到提升發(fā)動機(jī)性能的目的?，F(xiàn)有的排氣管中，排氣歧管采用對稱設(shè)計(jì)，排氣歧管為接近90度的彎管，排氣時阻力較大，不能滿足不斷發(fā)展的車架結(jié)構(gòu)，因此，有必要對現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的問題在于，針對上述技術(shù)的不足，提供一種排氣阻力小的FSAE賽車排氣管。
[0005]本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種FSAE賽車排氣管，包括出口與消音器的進(jìn)氣口連通的排氣主管，排氣主管為彎管，從排氣主管的入口伸出第一排氣支管和第二排氣支管，從第一排氣支管的入口伸出第一排氣歧管和第四排氣歧管，從第二排氣支管的入口伸出第二排氣歧管和第三排氣歧管，所述第一排氣歧管、第二排氣歧管、第三排氣歧管和第四排氣歧管均為彎管，與賽車的四個氣缸依次對應(yīng)連通；所述第一排氣歧管、第二排氣歧管、第三排氣歧管和第四排氣歧管的入口均位于同一直線上，第一排氣歧管和第四排氣歧管分別位于第二排氣歧管和第三排氣歧管的外側(cè)。
[0006]按上述方案，所述第一排氣支管偏離分別與第一排氣歧管和第四排氣歧管對應(yīng)連通的兩個氣缸的對稱平面，所述第二排氣支管偏離分別與第二排氣歧管和第三排氣歧管對應(yīng)連通的兩個氣缸的對稱平面。
[0007]按上述方案，各排氣歧管的平均曲率半徑的范圍為80mm~100mm。
[0008]按上述方案，各排氣歧管的長度均與其平均曲率半徑呈成正比。
[0009]按上述方案，所述排氣主管通過法蘭與消音器連接。
[0010]按上述方案，所述排氣管的出口與一直管連通，直管穿過法蘭，伸入消音器的進(jìn)氣
□ O
[0011]按上述方案，所述直管與進(jìn)氣口間隙配合。
[0012]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是: 1、第一排氣歧管和第四排氣歧管匯合，第二排氣歧管與第三排氣歧管匯合，與現(xiàn)有的對稱結(jié)構(gòu)相比，這種非對稱設(shè)計(jì)的各排氣歧管的平均曲率半徑大，彎曲程度小，大大降低了賽車廢氣流過排氣歧管時受到的阻力，F(xiàn)ASE賽車的排氣更加順暢，提升了發(fā)動機(jī)的功率，提高了賽車的動力性能；
2、排氣歧管的非等長設(shè)計(jì)(長度與與其曲率半徑成正比)，有效利用了排氣諧振效應(yīng)，加速廢氣排出；
3、排氣歧管的非對稱設(shè)計(jì)，在一定程度上也減小了排氣管整體的體積和質(zhì)量，滿足了FASE賽車的輕量化要求；
4、排氣主管通過法蘭與消音器連接，便于拆卸和維修；排氣主管出口處的直管伸入消音器，與消音器的進(jìn)氣口間隙配合，當(dāng)發(fā)動機(jī)運(yùn)行后，排氣主管的溫度高于消音器的溫度，伸入消音器的直管受熱膨脹后，形成密封環(huán)境，減少了密封劑的使用，排氣管的拆裝也更加方便；
5、本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，易于加工。
【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明一個具體實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖圖2為本實(shí)施例的左視圖。
[0014]圖3為本實(shí)施例的俯視圖。
[0015]圖4為本實(shí)施例中消音器與排氣主管連接處的結(jié)構(gòu)示意圖圖5為本實(shí)施例中四角法蘭盤的主視圖。
[0016]其中:1、第一排氣歧管；2、第二排氣歧管；3、第三排氣歧管；4、第四排氣歧管；5、直管；6、第一法蘭盤；7、第二法蘭盤；8、進(jìn)氣口 ；9、消音器；10、第一排氣支管；11、第二排氣支管；12、排氣主管；13、排氣主管。
【具體實(shí)施方式】
[0017]為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步地解釋的說明。
[0018]如圖1?圖3所示的一種FSAE賽車排氣管，包括出口與消音器9的進(jìn)氣口 8連通的排氣主管13，排氣主管13為彎管，從排氣主管13的入口伸出第一排氣支管10和第二排氣支管11，從第一排氣支管10的入口伸出第一排氣歧管I和第四排氣歧管4，從第二排氣支管11的入口伸出第二排氣歧管2和第三排氣歧管3，第一排氣歧管1、第二排氣歧管2、第三排氣歧管3和第四排氣歧管4均為彎管，與賽車的四個氣缸依次對應(yīng)連通；第一排氣歧管1、第二排氣歧管2、第三排氣歧管3和第四排氣歧管4的入口均位于同一直線上，第一排氣歧管I和第四排氣歧管4分別位于第二排氣歧管2和第三排氣歧管3的外側(cè)。
[0019]本實(shí)施例中，第一排氣支管10偏離分別與第一排氣歧管I和第四排氣歧管4對應(yīng)連通的兩個氣缸的對稱面，第二排氣支管11偏離分別與第二排氣歧管2和第三排氣歧管3對應(yīng)連通的兩個氣缸的對稱面。
[0020]本實(shí)施例中，各排氣歧管的長度不盡相同，各排氣歧管的的長度與各自的平均曲率成反比，與平均曲率半徑成正比；根據(jù)廢氣在管內(nèi)的流動規(guī)律分析，長度較小的排氣歧管，其平均曲率較大，以有效利用排氣諧振效應(yīng)。
[0021 ] 本實(shí)施例中，排氣主管13與第一法蘭盤6連接，消音器9與第二法蘭盤7焊接，第二法蘭盤7的盤面與消音器9的入口端面平行，第一法蘭盤6和第二法蘭盤7通過螺栓連接；排氣主管13的出口與一直管5連通，直管5外徑小于消音器9的進(jìn)氣口 8的直徑，直管5伸入進(jìn)氣口 8的長度為20_，如圖4所示；直管5與進(jìn)氣口 8間隙配合，當(dāng)發(fā)動機(jī)運(yùn)行后，排氣主管13的溫度高于消音器9的溫度，直管5受熱膨脹，與進(jìn)氣口 8形成密封環(huán)境；加工時，排氣主管(13彎管)與直管5分別加工，然后按照模型拼好后采用氬弧焊焊接。
[0022]如圖5所示，本實(shí)施例采用的法蘭是四角結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)與三角形結(jié)構(gòu)相比，法蘭整體面積較小，浪費(fèi)的空間小，而六邊形結(jié)構(gòu)的法蘭相比，連接螺栓較少，在預(yù)留操作空間的情況下四角法蘭與其配套的螺栓可以最大限度地實(shí)現(xiàn)賽車的輕量化。
[0023]在排氣歧管的具體設(shè)計(jì)中，可以將第二排氣歧管2和第三排氣歧管3等長設(shè)計(jì)，首先按照現(xiàn)有技術(shù)中排氣管的設(shè)計(jì)假設(shè)四個排氣歧管的工作條件相同，在gt-power軟件中分析得出排氣歧管理論上的最佳長度；根據(jù)排氣管的實(shí)際結(jié)構(gòu)建立模型，同時將理論上的最佳長度設(shè)計(jì)為第二排氣歧管2和第三排氣歧管3的實(shí)際長度，且作為第一排氣歧管I和第四排氣歧管4的參考長度，最后利用ANSYS軟件對賽車氣缸工作過程進(jìn)行模擬仿真，修正第一排氣歧管I和第四排氣歧管4的長度和曲率，以達(dá)到降低排氣背壓的目的。
[0024]本發(fā)明中的排氣諧振效應(yīng)是指，四個氣缸的排氣過程具有周期性和間歇性，排氣歧管內(nèi)會因此產(chǎn)生一定幅度的壓力波，該壓力波在管內(nèi)傳播和往復(fù)反射，通過調(diào)整管徑(管徑在本發(fā)明中基本不變，發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)的限制)和長度，使壓力波在發(fā)動機(jī)排氣出口的壓力下降，從而更容易吸出氣缸內(nèi)的廢氣，減小殘余廢氣系數(shù)，提高發(fā)動機(jī)性能，加速廢氣的排出。
[0025]排氣歧管的非對稱設(shè)計(jì)而造成的廢氣流過時間不一致，如果在各氣缸排出的尾氣在各排氣歧管內(nèi)的流動時間不一致，則會在排氣歧管的匯合處(即在第一排氣支管10和第二排氣支管11的入口處)發(fā)生干涉，不僅不能形成上述的諧振效應(yīng)，還可能將后到達(dá)的廢氣擠回去，在匯合處附近形成局部高壓，增加了排氣過程中的推出功，降低了發(fā)動機(jī)性能。因此，為了避免這個問題，本發(fā)明將與匯合至同一排氣支管的兩個排氣歧管對應(yīng)連通的兩個氣缸錯開工作，如與第一排氣歧管I對應(yīng)連通的氣缸先工作，其次是與第二排氣歧管2對應(yīng)連通的氣缸，接著是與第四排氣歧管4對應(yīng)連通的氣缸，最后是與第三排氣歧管3對應(yīng)連通的氣缸。
[0026]以上僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種FSAE賽車排氣管，包括出口與消音器的進(jìn)氣口連通的排氣主管，排氣主管為彎管，從排氣主管的入口伸出第一排氣支管和第二排氣支管，其特征在于，從第一排氣支管的入口伸出第一排氣歧管和第四排氣歧管，從第二排氣支管的入口伸出第二排氣歧管和第三排氣歧管，所述第一排氣歧管、第二排氣歧管、第三排氣歧管和第四排氣歧管均為彎管，與賽車的四個氣缸依次對應(yīng)連通；所述第一排氣歧管、第二排氣歧管、第三排氣歧管和第四排氣歧管的入口均位于同一直線上，第一排氣歧管和第四排氣歧管分別位于第二排氣歧管和第三排氣歧管的外側(cè)。2.如權(quán)利要求1所述的一種FSAE賽車排氣管，其特征在于，所述第一排氣支管偏離分別與第一排氣歧管和第四排氣歧管對應(yīng)連通的兩個氣缸的對稱平面，所述第二排氣支管偏離分別與第二排氣歧管和第三排氣歧管對應(yīng)連通的兩個氣缸的對稱平面。3.如權(quán)利要求1所述的一種FASE賽車排氣管，其特征在于，各排氣歧管的平均曲率半徑的范圍均為80mm~100mm。4.如權(quán)利要求3所述的一種FSAE賽車排氣管，其特征在于，各排氣歧管的長度均與其平均曲率半徑成正比。5.如權(quán)利要求1所述的一種FSAE賽車排氣管，其特征在于，所述排氣主管通過法蘭與消音器連接。6.如權(quán)利要求5所述的一種FSAE賽車排氣管，其特征在于，所述排氣管的出口與一直管連通，直管穿過法蘭，伸入消音器的進(jìn)氣口。7.如權(quán)利要求6所述的一種FSAE賽車排氣管，其特征在于，所述直管與進(jìn)氣口間隙配入口 ο
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種FSAE賽車排氣管，包括出口與消音器的進(jìn)氣口連通的排氣主管，排氣主管為彎管，從排氣主管的入口伸出第一排氣支管和第二排氣支管，從第一排氣支管的入口伸出第一排氣歧管和第四排氣歧管，從第二排氣支管的入口伸出第二排氣歧管和第三排氣歧管，各排氣歧管均為彎管，與賽車的四個氣缸依次對應(yīng)連通；各排氣歧管的入口均位于同一直線上，第一排氣歧管和第四排氣歧管分別位于第二排氣歧管和第三排氣歧管的外側(cè)。本發(fā)明中的排氣歧管為非對稱設(shè)計(jì)，非對稱設(shè)計(jì)的各排氣歧管平均曲率半徑大，彎曲程度小，大大降低了賽車廢氣流過排氣歧管時受到的阻力，F(xiàn)ASE賽車的排氣更加順暢，提升了發(fā)動機(jī)的功率，提高了賽車的動力性能。
【IPC分類】F01N13/18, F01N13/10
【公開號】CN104948284
【申請?zhí)枴緾N201510408641
【發(fā)明人】劉建國, 徐峰, 張 浩, 吳康成
【申請人】武漢理工大學(xué)
【公開日】2015年9月30日
【申請日】2015年7月13日