一种可变进气歧管长度的发动机进气系统

rpm来确定直线测试时的进气歧管长度，根据动态效应计算得出歧管长度为237mm时，惯性效应振动次数，波动效应振动次数；根据8字绕环的平均转速5300rpm来确定8字绕环测试时的进气歧管长度，歧管长度为271mm时。直线加速测试进气歧管长度为237mm和8字绕环测试进气歧管长度为271mm时，惯性效应和波动效应共同产生谐振效果较好。
15.（2）不同进气歧管长度时发动机动力性能仿真
16.根据台架标定数据，再次修改发动机一维热力学模型，并在进气歧管长度不同时，进行发动机动力性能仿真，仿真结果如图2所示。在进行直线加速测试时，进气歧管长度为95mm，发动机工作区间为8000 rpm ~14500 rpm。从图可以看出，在8000 rpm ~12000 rpm的转速区间内，三种不同长度的进气歧管下发动机所表现出的动力性能大致相同，在12000 rpm~15000 rpm的转速区间内，进气歧管长度为95mm时，发动机的扭矩和功率都为最高，更有利于提升直线加速测试时发动机的动力。在8字绕环测试时，进气歧管长度为159mm，发动机工作区间为4000 rpm ~7000 rpm。从图可以看出，在4000 rpm ~7000 rpm的转速区间内，进气歧管长度为159mm时，发动机的扭矩曲线相对于另外两种歧管长度表现更好，功率曲线与另外两种歧管长度表现相似，更有利于提升8字绕环测试时发动机的动力。在高速避障和耐久测试时，发动机工作区间为3000 rpm ~135000 rpm，并且测试时间较长，耐久测试还要考虑燃油效率测试，所以选择进气歧管长度为129mm。此时，发动机在全转速区间内，动力表现更加均衡，也更加稳定。
17.为解决现有技术中存在的技术问题，基于上述的设计思路，本实用新型提供一种可变进气歧管长度的发动机进气系统，包括依次连接的电子节气门、导流叶栅、限流阀、进气总管、稳压腔、进气歧管上段、进气歧管下段、喷油底座，所述限流阀的上面依次固定有电子节气门和导流叶栅，所述限流阀的下端固定有有进气总管，所述进气总管的下方固定有稳压腔，所述稳压腔和进气总管一体成型，所述稳压腔的下部固定有进气歧管上段，所述进气歧管上段的三个气筒与稳压腔一体成型，所述进气歧管上段的底部套接有进气歧管下段，所述进气歧管上段的底部和进气歧管下段滑动相连，所述进气歧管下段的三个气筒的底部分别粘结有喷油底座，所述进气歧管下段的两端分别固定有第一吊耳，所述第一吊耳固定有步进电机，所述步进电机的输出轴与丝杆相连，所述稳压腔的两侧分别固定有第二吊耳，所述第二吊耳上固定有螺母，所述丝杆和螺母转动连接，通过丝杆的转动调整进气歧管的长度的变化。
18.进一步的，所述丝杆选择单线程，导程为2 mm，旋向为右旋的丝杆。
19.进一步的，所述进气歧管上段的总长度为95mm，进气歧管下段的总长度为64mm。
20.进一步的，所述进气歧管上段的气筒内设有导流叶片。
21.进一步的，进气歧管下段和进气歧管上段组成的进气歧管的长度可在95mm、129mm和159mm之间调节，在进行直线加速测试时，进气歧管的长度为95mm，在进行8字绕环测试时，进气歧管长度为159mm，在进行高速避障测试和耐久测试，进气歧管长度为129mm。
22.进一步的，所述步进电机通过51单片机来控制，实现步进电机正反转控制、按键控制和圈数控制。
23.本实用新型的有益技术效果：
24.本实用新型是通过电控系统来控制进气歧管长度的变化，使其更好地适应不同的
测试项目，提升发动机的动力表现。当进行直线加速测试项目时，进气歧管长度调整为95mm，此时在12000 rpm~15000 rpm的转速区间内，发动机的功率显著提高，更有利于满足直线加速项目对发动机最大功率的需求。当进行8字绕环测试项目时，进气歧管长度调整为159mm，此时在4000 rpm~7000 rpm的转速区间内，发动机的扭矩更加平顺，更有利于车手在8字绕环测试项目中对赛车的操控。当进行高速避障和耐久测试项目时，进气歧管长度调整为129mm。高速避障和耐久测试项目中发动机工作区间为3000 rpm ~135000 rpm，并且测试时间较长，耐久测试还要考虑燃油效率测试。将进气歧管长度调整为129mm，发动机在全转速区间内，动力表现更加均衡，也更加稳定。
25.本实用新型通过改变进气歧管的长度来更好的利用波动效应增强发动机的动力表现。根据所进行测试项目的发动机转速区间和完成测试所需的时间来合理的选择进气歧管长度，进而改善其相应转速区间内发动机功率和扭矩，使其更好的适应不同的比赛项目，提升赛车的圈速。
26.进气歧管长度可通过单片机编程控制，车手可以根据所参加的测试项目自由的选定相应的长度模式，操作简便，工作可靠。选定与测试项目相应的歧管长度，配合相应的标定数据可以提升赛车的动力表现和操控性。
附图说明
27.图1为8字赛道示意图；
28.图2为不同歧管长度下发动机外特性曲线对比；
29.图3本实用新型工作原理图；
30.图4单片机控制系统的流程图；
31.图5为可变进气歧管长度的发动机进气系统的三维示意图；
32.图6为可变进气歧管长度的发动机进气系统的另一三维示意图；
33.图7为图5的前视图；
34.图8为图5的后视图；
35.图9为图5的上视图；
36.图10为图5的下视图；
37.图11为图5的左视图；
38.图12为图5的右视图；
39.图中，1-电子节气门，2-导流叶栅，3-限流阀，4-进气总管，5-稳压腔，6-进气歧管上段，7-进气歧管下段，8-喷油底座，9-步进电机，10-丝杆，11-螺母，12-第一吊耳，13-第一吊耳。
具体实施方式
40.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。
41.如图5-图12所示，本实用新型所述的可变进气歧管长度的发动机进气系统，包括依次连接的电子节气门1、导流叶栅2、限流阀3、进气总管4、稳压腔5、进气歧管上段6、进气歧管下段7、喷油底座8，所述限流阀3的上面依次固定连接有电子节气门1和导流叶栅2，所
述电子节气门1、导流叶栅2固定相连，所述限流阀3的下端固定有有进气总管4，所述进气总管4的下方设有稳压腔5，所述稳压腔5和进气总管4一体成型，所述稳压腔5的下部设有进气歧管上段6，所述进气歧管上段6的三个气筒与稳压腔5一体成型，所述进气歧管上段6的底部套接有进气歧管下段7，所述进气歧管上段6的底部和进气歧管下段7滑动相连，所述进气歧管下段7的三个气筒的底部分别粘结有喷油底座8，所述进气歧管下段7的两端分别固定有第一吊耳12，所述吊耳固定有步进电机9，所述步进电机9的输出轴与丝杆10相连，所述稳压腔5的两侧分别固定有第二吊耳13，所述第二吊耳13上固定有螺母11，所述丝杆10和螺母11螺纹连接，通过丝杆10的转动调整进气歧管的长度的变化。
42.在本实施例中，电子节气门1、导流叶栅2、限流阀3、进气总管4、稳压腔5、进气歧管上段6、第二吊耳13和螺母11为一个整体，即上部整体结构，上部整体结构随着螺母11的上下移动实现进气歧管上段6的上下运动而运动，以此来实现进气歧管的伸长和缩短，从而改变进气歧管的长度。进气歧管下段7、喷油底座8、步进电机9和第一吊耳12组成的下半部分是不动的，固定于发动机之上。
43.在本实施例中，所述丝杆10选择单线程，导程为2 mm，旋向为右旋的丝杆10。
44.在本实施例中，所述进气歧管上段6的总长度为95mm，进气歧管下段7的总长度为64mm，
45.在本实施例中，所述进气歧管上段6的气筒内设有导流叶片。
46.在本实施例中，进气歧管下段7和进气歧管上段6组成的进气歧管的长度可在95mm、129mm和159mm之间调节，在进行直线加速测试时，进气歧管的长度为95mm，在进行8字绕环测试时，进气歧管长度为159mm，在进行高速避障测试和耐久测试，进气歧管长度为129mm。
47.本实用新型通过步进电机9的旋转带动丝杆10的旋转，由于丝杆10和螺母11螺纹连接，螺母11固定在第二吊耳13上，因此可以实现丝杆10带动改变进气歧管上段6和进气歧管下段7组成的进气歧管的长度。
48.参见图3，定义进气歧管上段6最下端为b面，进气歧管上段6最上端为c面。进气歧管下段7和进气歧管上段6组成的进气歧管的初始长度为129mm，此时进气歧管上段6和进气歧管下段7的重合长度为30mm，即bc面之间的长度为30mm，此时长度为基于9000 rpm计算的长度，主要用于高速避障测试和耐久测试。根据比赛日程安排，首先进行的是直线加速测试，进气歧管长度应为95mm，即bc面之间的长度为64mm，此时需要步进电机9带动丝杆10逆时针转动17圈从上往下看；然后进行8字绕环测试，进气歧管长度应为159mm，即bc长度为0mm，此时需要电机带动丝杆10顺时针转动32圈从上往下看。最后进行高速避障测试和耐久测试，进气歧管长度应为129mm，即bc面之间的长度为0mm，此时需要电机带动丝杆10逆时针转动15圈从上往下看。
49.参见图4，为了调节进气歧管的长度，需要完成对步进电机9正反转控制和按键控制。程序设计一般是先把程序划分为各功能模块，然后编写各个功能模块的程序代码。该控制系统程序由控制模块、延时模块、正转模块、反转模块和主程序模块。
50.所述进气歧管长度可通过单片机编程控制系统进行控制。所述控制系统程序包含控制模块、延时模块、正转模块、反转模块和主程序模块，通过51单片机来实现对步进电机9正反转控制、按键控制和圈数控制。首先定义了步进电机9和按键控制与51单片机的连接端
口，然后通过按键对51单片机输入信号，单片机根据检测到不同的按键信号进而对电机做出相应的控制。当进行直线加速比赛测试时，此时按下直线加速按键，51单片机检测到直线加速键的信号，驱动电机逆时针转动17圈，此时进气歧管长度由129mm变为95mm，此时最有利于直线加速测试。
51.当进行8字绕环测试时，按下8字绕环按键，51单片机检测到8字绕环键的信号，驱动电机顺时针转动32圈，此时进气歧管长度由95mm变为159mm，此时最有利于8字绕环测试。
52.当进行高速避障测试和耐久测试时，按下避障耐久按键，51单片机检测到避障耐久键的信号，驱动电机逆时针转动15圈，此时进气歧管长度由159mm变为129mm，此时最有利于直线加速测试和耐久测试。

技术特征：
1.一种可变进气歧管长度的发动机进气系统，其特征在于：包括依次连接的电子节气门（1）、导流叶栅（2）、限流阀（3）、进气总管（4）、稳压腔（5）、进气歧管上段（6）、进气歧管下段（7）、喷油底座（8），所述限流阀（3）的上面依次固定连接有电子节气门（1）和导流叶栅（2），所述限流阀（3）的下端固定有进气总管（4），所述进气总管（4）的下方固定有稳压腔（5），所述稳压腔（5）和进气总管（4）一体成型，所述稳压腔（5）的下部固定有进气歧管上段（6），所述进气歧管上段（6）的三个气筒与稳压腔（5）一体成型，所述进气歧管上段（6）的底部套接有进气歧管下段（7），所述进气歧管上段（6）的底部和进气歧管下段（7）滑动相连，所述进气歧管下段（7）的三个气筒的底部分别粘结有喷油底座（8），所述进气歧管下段（7）的两端分别设有第一吊耳（12），所述第一吊耳（12）固定有步进电机（9），所述步进电机（9）的输出轴与丝杆（10）相连，所述稳压腔（5）的两侧分别固定有第二吊耳（13），所述第二吊耳（13）上固定有螺母（11），所述丝杆（10）和螺母（11）转动连接；进气歧管下段（7）和进气歧管上段（6）组成的进气歧管的长度在95mm、129mm和159mm之间变换，在进行直线加速测试时，进气歧管的长度为95mm，在进行8字绕环测试时，进气歧管长度为159mm，在进行高速避障测试和耐久测试，进气歧管的长度为129mm。2.根据权利要求1所述的可变进气歧管长度的发动机进气系统，其特征在于：所述丝杆（10）选择单线程，导程为2 mm，旋向为右旋的丝杆（10）。3.根据权利要求1所述的可变进气歧管长度的发动机进气系统，其特征在于：所述进气歧管上段（6）的总长度为95mm，进气歧管下段（7）的总长度为64mm。4.根据权利要求1所述的可变进气歧管长度的发动机进气系统，其特征在于：所述进气歧管上段（6）的气筒内设有导流叶片。5.根据权利要求1所述的可变进气歧管长度的发动机进气系统，其特征在于：所述步进电机（9）通过51单片机来控制，实现步进电机（9）的正反转控制、按键控制和圈数控制。

技术总结
本实用新型涉及赛车发动机系统技术领域，具体涉及一种可变进气歧管长度的发动机进气系统。本实用新型通过改变进气歧管的长度来更好的利用波动效应增强发动机的动力表现。根据所进行测试项目的发动机转速区间和完成测试所需的时间来合理的选择进气歧管长度，进而改善其相应转速区间内发动机功率和扭矩，使其更好的适应不同的比赛项目。好的适应不同的比赛项目。好的适应不同的比赛项目。


技术研发人员：孙阳 杨润泽
受保护的技术使用者：湖北汽车工业学院
技术研发日：2022.11.22
技术公布日：2023/6/1