一種fsae賽車發(fā)動機轉(zhuǎn)子及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種發(fā)動機轉(zhuǎn)子，特別是一種FSAE賽車發(fā)動機轉(zhuǎn)子及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]廣西科技大學(xué)鹿山學(xué)院LS Racing車隊在中國大學(xué)生方程式汽車大賽(簡稱FSAE)燃油賽車比賽中所使用的發(fā)動機是化油器發(fā)動機?；推饕揽繗饬鹘?jīng)過喉管時所產(chǎn)生的真空度吸出汽油，形成可燃混合氣。這種供油方式有以下不足：
(1)進氣阻力大、汽油霧化質(zhì)量差。喉管設(shè)在進氣通道中增加了進氣阻力，使發(fā)動機的充氣系數(shù)較?。皇軞饬魉俣鹊南拗?，吸出的汽油其霧化較差，尤其在小負荷和低轉(zhuǎn)速時，汽油的霧化就更差。這些都對發(fā)動機的動力性和經(jīng)濟性造成不良的影響。
[0003](2)供油變化不及時。由于汽油慣性較空氣大，在加速時容量造成供油滯后而使混合氣過稀，減速時則會使汽油不能及時減少而造成混合氣過濃。
[0004](3)不能實現(xiàn)最佳空燃比控制。雖然化油器通過增設(shè)一些輔助裝置來改善其供油特性，但仍不能滿足發(fā)動機工況變化對混合氣空燃比的實際需要，發(fā)動機通常在混合氣偏濃的情況下工作。
[0005]化油器式發(fā)動機其動力性、經(jīng)濟性差，排氣污染高，已成為現(xiàn)代汽車發(fā)展的障礙。汽油噴射系統(tǒng)采用噴油器將汽油噴射到進氣管中，并與進氣流混合形成可燃混合氣。這種供油方式很好地解決了化油器進氣阻力大、汽油霧化質(zhì)量差、供油變化不及時等問題，并可實現(xiàn)最佳的空燃比控制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：針對動力性與燃油經(jīng)濟性對發(fā)動機重新進行自主標(biāo)定，提供一種在保證動力性的前提下提高燃油經(jīng)濟性的FSAE賽車發(fā)動機轉(zhuǎn)子及其制備方法，進而對原化油器式發(fā)動機供油方式進行改進，使其改變成成汽油噴射系統(tǒng)。
[0007]解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案是：一種FSAE賽車發(fā)動機轉(zhuǎn)子，包括發(fā)動機轉(zhuǎn)子本體，所述的發(fā)動機轉(zhuǎn)子本體為一端為閉合端、另一端為開口端的圓桶結(jié)構(gòu)，該發(fā)動機轉(zhuǎn)子本體的閉合端上設(shè)有曲軸安裝孔和螺栓孔，所述的曲軸安裝孔上設(shè)有楔形鍵槽，所述的發(fā)動機轉(zhuǎn)子本體的內(nèi)孔中設(shè)有磁圈，還包括齒圈，所述的齒圈為外壁上設(shè)有齒條的圓環(huán)結(jié)構(gòu)，所述的發(fā)動機轉(zhuǎn)子本體上設(shè)有限位臺階，所述的齒圈套在發(fā)動機轉(zhuǎn)子本體上并通過限位臺階限位。
[0008]本發(fā)明的進一步技術(shù)方案是：所述齒圈的外壁上的齒條數(shù)量為36齒缺2齒。
[0009]所述的發(fā)動機轉(zhuǎn)子本體上設(shè)有減重孔。
[0010]所述的齒圈的高度Η為1cm、厚度為3mm，該齒圈的內(nèi)孔與發(fā)動機轉(zhuǎn)子本體為過盈配合安裝，過盈量為〇. 15_。
[0011]本發(fā)明的進一步技術(shù)方案是：一種FSAE賽車發(fā)動機轉(zhuǎn)子的制備方法，包括以下步驟：A.采用未加工有齒條的毛坯齒圈和外圓周面上未設(shè)有齒條的發(fā)動機轉(zhuǎn)子本體，所述毛坯齒圈的內(nèi)孔與相配合安裝的發(fā)動機轉(zhuǎn)子本體為過盈配合，過盈量為0. 15_ ;
B.將發(fā)動機轉(zhuǎn)子本體通過車削方式在其外圓周面上削磨出限位臺階，將浸滿水的砂布團放入發(fā)動機轉(zhuǎn)子本體的內(nèi)孔中，將毛坯齒圈用乙炔火焰迅速加熱到300-400 °C后，用尖嘴鉗將該毛坯齒圈套入發(fā)動機轉(zhuǎn)子本體上，并通過限位臺階進行限位；
C.用水馬上淋到步驟B中已安裝到位的毛坯齒圈上，使毛坯齒圈的溫度迅速降至常溫，此時毛坯齒圈和發(fā)動機轉(zhuǎn)子本體整合成一體得到安裝有毛坯齒圈的發(fā)動機轉(zhuǎn)子；
D.將步驟C中得到的安裝有毛坯齒圈的發(fā)動機轉(zhuǎn)子用螺栓安裝在發(fā)動機轉(zhuǎn)子線切割定位夾緊夾具上，然后將該發(fā)動機轉(zhuǎn)子線切割定位夾緊夾具在線切割機上定位夾緊后，通過線切割機對發(fā)動機轉(zhuǎn)子線切割定位夾緊夾具和毛坯齒圈進行切割加工使毛坯齒圈形成帶有齒條的齒圈，即可得到一種FSAE賽車發(fā)動機轉(zhuǎn)子。
[0012]—種FSAE賽車發(fā)動機轉(zhuǎn)子的制備方法，還包括以下步驟：對步驟D中得到的FSAE賽車發(fā)動機轉(zhuǎn)子進行動平衡試驗，通過開設(shè)減重孔去除發(fā)動機轉(zhuǎn)子在5000r/min的高速轉(zhuǎn)速下的不平衡量，使其在高速轉(zhuǎn)速下的轉(zhuǎn)動慣量最小。
[0013]所述齒圈上的齒條為36齒缺2齒的齒條形狀，該齒條形狀為采用逆向工程，根據(jù)霍爾式凸輪軸位置傳感器輸出的波形得到的。
[0014]所述的發(fā)動機轉(zhuǎn)子線切割定位夾緊夾具為一塊開設(shè)有用以固定安裝發(fā)動機轉(zhuǎn)子本體的螺栓孔的平板。
[0015]所述未加工有齒條的毛坯齒圈通過對45號鋼材料加工而得的。
[0016]由于采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明之一種FSAE賽車發(fā)動機轉(zhuǎn)子及其制備方法，具有以下有益效果：
1.本發(fā)明還包括發(fā)動機轉(zhuǎn)子本體和齒圈，所述的齒圈為外壁上設(shè)有齒條的圓環(huán)結(jié)構(gòu)，所述的發(fā)動機轉(zhuǎn)子本體上設(shè)有限位臺階，所述的齒圈套在發(fā)動機轉(zhuǎn)子本體上并通過限位臺階限位。本發(fā)明通過改變發(fā)動機轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)以對原化油器式發(fā)動機供油方式進行改進，使其改變成成汽油噴射系統(tǒng)。且本發(fā)明在發(fā)動機臺架和水力測功機上進行了改裝后的發(fā)動機標(biāo)定實驗，使用MOTEC M84 ECU對發(fā)動機的噴油量和點火正時進行標(biāo)定，以確保發(fā)動機有優(yōu)良的功率和扭矩輸出。針對動力性與燃油經(jīng)濟性對發(fā)動機重新進行標(biāo)定，通過試驗得出改進后的發(fā)動機在保證動力性的前提下提高了燃油經(jīng)濟性。
[0017]2.本發(fā)明中的制備方法中將發(fā)動機轉(zhuǎn)子本體通過車削在其外圓周面上削磨出限位臺階，將浸滿水的砂布團放入發(fā)動機轉(zhuǎn)子本體的內(nèi)孔中，將毛坯齒圈用乙炔火焰迅速加熱到300-400°C后，此時毛坯齒圈馬上擴大到原來的1. 2至1. 3倍，然后用尖嘴鉗將該毛坯齒圈套入發(fā)動機轉(zhuǎn)子本體上，并通過限位臺階進行限位；最后通過用水澆將毛坯齒圈的溫度迅速降至常溫，此時毛坯齒圈和發(fā)動機轉(zhuǎn)子本體整合成一體得到安裝有毛坯齒圈的發(fā)動機轉(zhuǎn)子。由于發(fā)動機轉(zhuǎn)子的內(nèi)孔安裝有磁圈，故齒圈與發(fā)動機轉(zhuǎn)子的連接不能用焊接的方式整合為一體，因為高溫的焊接方式會使磁圈的磁性消失，而本發(fā)明采用對齒圈進行熱脹冷縮的方式將齒圈與發(fā)動機轉(zhuǎn)子整合為一體，避免了磁圈的磁性消失。
[0018]3.本發(fā)明中的制備方法中將安裝有毛坯齒圈的發(fā)動機轉(zhuǎn)子用螺栓安裝在發(fā)動機轉(zhuǎn)子線切割定位夾緊夾具上，然后將該發(fā)動機轉(zhuǎn)子線切割定位夾緊夾具在線切割機上定位夾緊后，通過線切割機對發(fā)動機轉(zhuǎn)子線切割定位夾緊夾具和毛坯齒圈進行齒條的加工使毛坯齒圈形成帶有齒條的齒圈，即可得到一種FSAE賽車發(fā)動機轉(zhuǎn)子。由于齒圈的厚度比較小，故在加工時由于切割的力度比較大容易發(fā)生形變，而形變后的齒圈在使用過程中容易與霍爾式凸輪軸位置傳感器發(fā)明碰撞，進而影響使用，故在加工過程中通過發(fā)動機轉(zhuǎn)子線切割定位夾緊夾具對發(fā)動機轉(zhuǎn)子進行定位夾持，然后在切割時同時對該發(fā)動機轉(zhuǎn)子線切割定位夾緊夾具和毛坯齒圈進行切割，進而可以預(yù)防齒圈在切割過程中的過渡形變，保證加工后的齒圈的形位公差在0.02mm以內(nèi)，即確保了齒圈的圓度，進而保證在使用時發(fā)動機轉(zhuǎn)子與霍爾式凸輪軸位置傳感器之間的徑向間隙為1.2-1.5_。
[0019]4.本發(fā)明中還對發(fā)動機轉(zhuǎn)子進行動平衡試驗，通過減重孔去除發(fā)動機轉(zhuǎn)子在5000r/min的高速轉(zhuǎn)速下的不平衡量，保證其在高速轉(zhuǎn)速下的轉(zhuǎn)動慣量最小。而本發(fā)明中的毛坯齒圈使用的材料為45號鋼材料，不僅材料來源方便，還具有較高的強度和較好的切削加工性，經(jīng)適當(dāng)?shù)臒崽幚硪院罂色@得一定的韌性、塑性和耐磨性。制造成本低。
[0020]下面，結(jié)合說明書附圖和具體實施例對本發(fā)明之一種FSAE賽車發(fā)動機轉(zhuǎn)子及其制備方法的技術(shù)特征作進一步的說明。
【附圖說明】
[0021]圖1:本發(fā)明之一種FSAE賽車發(fā)動機轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)不意圖。
[0022]圖2:本發(fā)明中未加工有齒條的毛坯齒圈的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖3:本發(fā)明中發(fā)動機轉(zhuǎn)子與發(fā)動機轉(zhuǎn)子線切割定位夾緊夾具的連接示意圖。
[0024]圖4:從另一角度看發(fā)動機轉(zhuǎn)子與發(fā)動機轉(zhuǎn)子線切割定位夾緊夾具的連接狀態(tài)示意圖。
[0025]圖5:本發(fā)明中發(fā)動機轉(zhuǎn)子與霍爾式凸輪軸位置傳感器的連接狀態(tài)示意圖。
[0026]圖6:本發(fā)明中曲軸的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]在上述附圖中，各標(biāo)號說明如下:
1-發(fā)動機轉(zhuǎn)子本體，2-齒圈，3-曲軸安裝孔，4-減重孔，5-楔形鍵槽，6-螺栓，7-發(fā)動機轉(zhuǎn)子線切割定位夾緊夾具，8-曲軸，9-霍爾式凸輪軸位置傳感器。
【具體實施方式】
[0028]—種FSAE賽車發(fā)動機轉(zhuǎn)子，包括發(fā)動機轉(zhuǎn)子本體1和齒圈2，所述的發(fā)動機轉(zhuǎn)子本體1為一端為閉合端、另一端為開口端的圓桶結(jié)構(gòu)，該發(fā)動機轉(zhuǎn)子本體1的閉合端上設(shè)有曲軸安裝孔3和螺栓孔，所述的曲軸安裝孔3上設(shè)有楔形鍵槽5，所述的發(fā)動機轉(zhuǎn)子本體1的內(nèi)孔中設(shè)有磁圈。所述