CN104948284B - 一种fsae赛车排气管 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种FSAE赛车排气管，包括出口与消音器的进气口连通的排气主管，排气主管为弯管，从排气主管的入口伸出第一排气支管和第二排气支管，从第一排气支管的入口伸出第一排气歧管和第四排气歧管，从第二排气支管的入口伸出第二排气歧管和第三排气歧管，各排气歧管均为弯管，与赛车的四个气缸依次对应连通；各排气歧管的入口均位于同一直线上，第一排气歧管和第四排气歧管分别位于第二排气歧管和第三排气歧管的外侧。本发明中的排气歧管为非对称设计，非对称设计的各排气歧管平均曲率半径大，弯曲程度小，大大降低了赛车废气流过排气歧管时受到的阻力，FASE赛车的排气更加顺畅，提升了发动机的功率，提高了赛车的动力性能。

Description

一种FSAE赛车排气管

技术领域

本发明涉及赛车排气技术领域，尤其涉及一种FSAE赛车排气管。

背景技术

FSAE方程式赛车（Formula SAE）在国际上被视为“学界的 F1方程式赛车”，自美国汽车工程师协会于1979年创办以来，已经有三十多年的历史，并逐渐形成了德国、美国、英国、日本和中国等地的多站比赛，越来越多的大学生相应地加入到了这个行列。现在，FSAE赛事正朝着更快、更轻、更稳定的方向迅速发展，因此轻量化设计和空气动力学成为FSAE参赛者必考虑的两个方面。2010年，中国举办了首届大学生方程式（FSAE）赛车比赛，很多高校相继展开了对FSAE赛车的研究、制造与调试。

对于FSAE赛车来说，赛车的发动机一般都是采用规定排量的发动机，但其排气管需要根据FSAE赛车的具体车架结构来重新设计，特别是在限制进气后如何合理的设计排气管结构，达到提升发动机性能的目的。现有的排气管中，排气歧管采用对称设计，排气歧管为接近90度的弯管，排气时阻力较大，不能满足不断发展的车架结构，因此，有必要对现有技术进行改进。

发明内容

本发明所要解决的问题在于，针对上述技术的不足，提供一种排气阻力小的FSAE赛车排气管。

本发明采用的技术方案是：一种FSAE赛车排气管，包括出口与消音器的进气口连通的排气主管，排气主管为弯管，从排气主管的入口伸出第一排气支管和第二排气支管，从第一排气支管的入口伸出第一排气歧管和第四排气歧管，从第二排气支管的入口伸出第二排气歧管和第三排气歧管，所述第一排气歧管、第二排气歧管、第三排气歧管和第四排气歧管均为弯管，与赛车的四个气缸依次对应连通；所述第一排气歧管、第二排气歧管、第三排气歧管和第四排气歧管的入口均位于同一直线上，第一排气歧管和第四排气歧管分别位于第二排气歧管和第三排气歧管的外侧。

按上述方案，所述第一排气支管偏离分别与第一排气歧管和第四排气歧管对应连通的两个气缸的对称平面，所述第二排气支管偏离分别与第二排气歧管和第三排气歧管对应连通的两个气缸的对称平面。

按上述方案，各排气歧管的平均曲率半径的范围为80mm~100mm。

按上述方案，各排气歧管的长度均与其平均曲率半径呈成正比。

按上述方案，所述排气主管通过法兰与消音器连接。

按上述方案，所述排气管的出口与一直管连通，直管穿过法兰，伸入消音器的进气口。

按上述方案，所述直管与进气口间隙配合。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、第一排气歧管和第四排气歧管汇合，第二排气歧管与第三排气歧管汇合，与现有的对称结构相比，这种非对称设计的各排气歧管的平均曲率半径大，弯曲程度小，大大降低了赛车废气流过排气歧管时受到的阻力，FASE赛车的排气更加顺畅，提升了发动机的功率，提高了赛车的动力性能；

2、排气歧管的非等长设计（长度与与其曲率半径成正比），有效利用了排气谐振效应，加速废气排出；

3、排气歧管的非对称设计，在一定程度上也减小了排气管整体的体积和质量，满足了FASE赛车的轻量化要求；

4、排气主管通过法兰与消音器连接，便于拆卸和维修； 排气主管出口处的直管伸入消音器，与消音器的进气口间隙配合，当发动机运行后，排气主管的温度高于消音器的温度，伸入消音器的直管受热膨胀后，形成密封环境，减少了密封剂的使用，排气管的拆装也更加方便；

5、本发明结构简单，易于加工。

附图说明

图1为本发明一个具体实施例的结构示意图

图2为本实施例的左视图。

图3为本实施例的俯视图。

图4为本实施例中消音器与排气主管连接处的结构示意图

图5为本实施例中四角法兰盘的主视图。

其中：1、第一排气歧管；2、第二排气歧管；3、第三排气歧管；4、第四排气歧管；5、直管；6、第一法兰盘；7、第二法兰盘；8、进气口；9、消音器；10、第一排气支管；11、第二排气支管；12、排气主管；13、排气主管。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步地解释的说明。

如图1～图3所示的一种FSAE赛车排气管，包括出口与消音器9的进气口8连通的排气主管13，排气主管13为弯管，从排气主管13的入口伸出第一排气支管10和第二排气支管11，从第一排气支管10的入口伸出第一排气歧管1和第四排气歧管4，从第二排气支管11的入口伸出第二排气歧管2和第三排气歧管3，第一排气歧管1、第二排气歧管2、第三排气歧管3和第四排气歧管4均为弯管，与赛车的四个气缸依次对应连通；第一排气歧管1、第二排气歧管2、第三排气歧管3和第四排气歧管4的入口均位于同一直线上，第一排气歧管1和第四排气歧管4分别位于第二排气歧管2和第三排气歧管3的外侧。

本实施例中，第一排气支管10偏离分别与第一排气歧管1和第四排气歧管4对应连通的两个气缸的对称面，第二排气支管11偏离分别与第二排气歧管2和第三排气歧管3对应连通的两个气缸的对称面。

本实施例中，各排气歧管的长度不尽相同，各排气歧管的的长度与各自的平均曲率成反比，与平均曲率半径成正比；根据废气在管内的流动规律分析，长度较小的排气歧管，其平均曲率较大，以有效利用排气谐振效应。

本实施例中，排气主管13与第一法兰盘6连接，消音器9与第二法兰盘7焊接，第二法兰盘7的盘面与消音器9的入口端面平行，第一法兰盘6和第二法兰盘7通过螺栓连接；排气主管13的出口与一直管5连通，直管5外径小于消音器9的进气口8的直径，直管5伸入进气口8的长度为20mm，如图4所示；直管5与进气口8间隙配合，当发动机运行后，排气主管13的温度高于消音器9的温度，直管5受热膨胀，与进气口8形成密封环境；加工时，排气主管（13弯管）与直管5分别加工，然后按照模型拼好后采用氩弧焊焊接。

如图5所示，本实施例采用的法兰是四角结构，这种结构与三角形结构相比，法兰整体面积较小，浪费的空间小，而六边形结构的法兰相比，连接螺栓较少，在预留操作空间的情况下四角法兰与其配套的螺栓可以最大限度地实现赛车的轻量化。

在排气歧管的具体设计中，可以将第二排气歧管2和第三排气歧管3等长设计，首先按照现有技术中排气管的设计假设四个排气歧管的工作条件相同，在gt-power软件中分析得出排气歧管理论上的最佳长度；根据排气管的实际结构建立模型，同时将理论上的最佳长度设计为第二排气歧管2和第三排气歧管3的实际长度，且作为第一排气歧管1和第四排气歧管4的参考长度，最后利用ANSYS软件对赛车气缸工作过程进行模拟仿真，修正第一排气歧管1和第四排气歧管4的长度和曲率，以达到降低排气背压的目的。

本发明中的排气谐振效应是指，四个气缸的排气过程具有周期性和间歇性，排气歧管内会因此产生一定幅度的压力波，该压力波在管内传播和往复反射，通过调整管径（管径在本发明中基本不变，发动机结构的限制）和长度，使压力波在发动机排气出口的压力下降，从而更容易吸出气缸内的废气，减小残余废气系数，提高发动机性能，加速废气的排出。

排气歧管的非对称设计而造成的废气流过时间不一致，如果在各气缸排出的尾气在各排气歧管内的流动时间不一致，则会在排气歧管的汇合处（即在第一排气支管10和第二排气支管11的入口处）发生干涉，不仅不能形成上述的谐振效应，还可能将后到达的废气挤回去，在汇合处附近形成局部高压，增加了排气过程中的推出功，降低了发动机性能。因此，为了避免这个问题，本发明将与汇合至同一排气支管的两个排气歧管对应连通的两个气缸错开工作，如与第一排气歧管1对应连通的气缸先工作，其次是与第二排气歧管2对应连通的气缸，接着是与第四排气歧管4对应连通的气缸，最后是与第三排气歧管3对应连通的气缸。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种FSAE赛车排气管，包括出口与消音器的进气口连通的排气主管，排气主管为弯管，从排气主管的入口伸出第一排气支管和第二排气支管，其特征在于，从第一排气支管的入口伸出第一排气歧管和第四排气歧管，从第二排气支管的入口伸出第二排气歧管和第三排气歧管，所述第一排气歧管、第二排气歧管、第三排气歧管和第四排气歧管均为弯管，与赛车的四个气缸依次对应连通；所述第一排气歧管、第二排气歧管、第三排气歧管和第四排气歧管的入口均位于同一直线上，第一排气歧管和第四排气歧管分别位于第二排气歧管和第三排气歧管的外侧；所述第一排气支管偏离分别与第一排气歧管和第四排气歧管对应连通的两个气缸的对称平面，所述第二排气支管偏离分别与第二排气歧管和第三排气歧管对应连通的两个气缸的对称平面；汇合至同一排气支管的两个排气歧管对应连通的两个气缸错开工作；各排气歧管的平均曲率半径的范围均为80mm~100mm；各排气歧管的长度均与其平均曲率半径成正比。

2.如权利要求1所述的一种FSAE赛车排气管，其特征在于，所述排气主管通过法兰与消音器连接。

3.如权利要求2所述的一种FSAE赛车排气管，其特征在于，所述排气管的出口与一直管连通，直管穿过法兰，伸入消音器的进气口。

4.如权利要求3所述的一种FSAE赛车排气管，其特征在于，所述直管与进气口间隙配合。