對基于FSC賽車行駛工況的發(fā)動機匹配標(biāo)定分析

梁毅 陳元華

摘 要：FSC賽車簡稱方程式汽車，作為參賽賽車，對FSC賽車在不同行駛工況的發(fā)動機研究尤為重要。基于此，本文以FSC賽車作為研究對象，分析FSC賽車發(fā)動機的基本控制原理，分別從直線加速工況與8字環(huán)繞工況兩方面詳細闡述FSC賽車發(fā)動機電控標(biāo)定情況，進一步對FSC賽車行駛工況下發(fā)動機展開匹配標(biāo)定分析。

關(guān)鍵詞：FSC賽車；行駛工況；發(fā)動機

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.07.007

1 基于FSC賽車發(fā)動機的控制原理研究

分析FSC賽車的發(fā)動機控制原理，可以從以下幾個角度進行分析：（1）燃油噴射控制方面，可以使用速度密度法得出FSC賽車發(fā)動機循環(huán)進氣量，匹配出相應(yīng)的噴油脈寬，隨后進行噴油器標(biāo)定和初始脈寬計算，預(yù)先設(shè)置燃油噴射時間，結(jié)合多種參數(shù)確定時間，測定燃油壓力；（2）空燃比控制，當(dāng)FSC賽車發(fā)動機在不同的工況之下會面臨著不同的空燃比要求，賽車發(fā)動機運行的時候很少處于穩(wěn)定工作狀態(tài)，大多數(shù)時間都在進行瞬態(tài)變化，F(xiàn)SC賽車發(fā)動機進行冷啟動與暖機工況的時候，溫度比較低，燃油缺乏霧化效果，導(dǎo)致FSC賽車發(fā)動機在那時的進氣量比較少，需要進一步維持發(fā)動機穩(wěn)定，提供足夠的混合氣，混合氣濃度會隨著FSC賽車運行時間的增長而增長，溫度提升時也會發(fā)生變化。當(dāng)FSC賽車面臨加速工況的時候，賽車節(jié)氣門開度會立刻加大，進氣時壓力提升，進氣量加大，由于傳感器與控制信號存在遲滯，導(dǎo)致燃油與空氣比例失調(diào)，燃油空氣比也會更加稀化。

2 基于FSC賽車發(fā)動機電控標(biāo)定研究

2.1 FSC直線加速工況的賽車發(fā)動機電控標(biāo)定研究

FSC賽車在直線加速比賽中可以有效測試FSC賽車的平地直線加速能力，一般情況下賽道起點到終點之間的直線距離為75米，寬度從路標(biāo)樁桶內(nèi)邊緣計算最少有4.9米，這種競技要求FSC賽車有足夠的驅(qū)動力，可以最大程度上完成加速度，賽車起步的時候，F(xiàn)SC賽車發(fā)動機轉(zhuǎn)速在每分鐘10000r-12000r內(nèi)，控制好賽車離合器，瞬間結(jié)合以后能夠?qū)SC賽車節(jié)氣門開度達到最大，讓FSC賽車實現(xiàn)彈射起步，得到FSC賽車行駛的車速達到一檔內(nèi)最高速度時可以換成二檔，達到二檔內(nèi)最高車速的時候開始換入三擋，以同樣的方式進行，當(dāng)FSC賽車經(jīng)過終點的時候，一般汽車變速箱只能夠換到三擋。可見FSC賽車發(fā)動機在直線競技比賽中節(jié)氣門開度經(jīng)常位于百分之百，這對FSC賽車發(fā)動機外特性輸出提出了較高的要求，本文對FSC賽車節(jié)氣門開度達到百分之百時發(fā)動機外特性進行研究，進一步完成電控標(biāo)定匹配研究[1]。

通過對不同混合氣濃度分析，了解FSC賽車發(fā)動機動力性能的影響因素，同時進行FSC賽車直線加速狀態(tài)下的理論耗時計算，在標(biāo)定FSC賽車發(fā)動機噴油量的時候，設(shè)定過量空氣系數(shù)為0.9，使用相應(yīng)的標(biāo)定軟件，了解表格內(nèi)數(shù)據(jù)無法直接填寫噴油器開啟時間，而是提前設(shè)置噴油時間，數(shù)據(jù)是占基本噴油時間的百分比，本次設(shè)定中設(shè)置基本噴油時間為八毫秒。當(dāng)FSC賽車氣節(jié)門開度從0%-50%變化的時候，F(xiàn)SC賽車發(fā)動機輸出扭矩就會增大，當(dāng)FSC賽車氣節(jié)門度變化處于在50%-100%之間的時候，發(fā)送機的輸出扭矩就會在最短時間內(nèi)增加到最大，為FSC賽車提供充足加速度，將加速時間縮短，有利于提高FSC賽車在比賽中的成績。

2.2 基于8字環(huán)繞工況下的FSC賽車發(fā)動機電控標(biāo)定研究

8字環(huán)繞賽道呈現(xiàn)出兩組同心圓形式，比賽的時候FSC賽車從入口進入8字賽道，繞右圓行駛一圈后轉(zhuǎn)向，然后第二圈繞著右圓計時，結(jié)束以后FSC賽車需要進入左圓進行第三圈建立轉(zhuǎn)向，第四圈的時候也需要計時，完成以后FSC賽車需要與進入的時候同一個方向，從交叉點離開賽道。FSC賽車曲線行駛的時候，車輪中心在力的作用下會產(chǎn)生側(cè)偏力，當(dāng)FSC賽車在側(cè)向傾斜或者曲線行駛的時候，F(xiàn)SC賽車輪胎會受到側(cè)向力與切向力影響。經(jīng)過研究得知，在一定側(cè)偏角之下，F(xiàn)SC賽車輪胎驅(qū)動力會增加，側(cè)偏力會減小，二者之間相互關(guān)聯(lián)，包絡(luò)線類似一個橢圓，根據(jù)FSC賽車輪胎側(cè)偏特性不同，某些賽車輪胎的驅(qū)動力和側(cè)偏力之間的包絡(luò)線很像一個圓。因此，實際情況需要根據(jù)FSC賽車輪胎側(cè)偏特性決定。FSC賽車競賽項目的重點在于衡量FSC賽車平地上做定半徑轉(zhuǎn)向能力，要想在比賽中得到優(yōu)異成績，不僅要求FSC賽車自身有著良好的轉(zhuǎn)向操控能力，還要讓FSC賽車盡可能的提升行駛速度，直到側(cè)滑極限速度，如果FSC賽車速度提升，發(fā)動機需要為賽車帶來更大的驅(qū)動力，但是如果驅(qū)動力增加，側(cè)偏力就會減小，導(dǎo)致FSC賽車在進行圓周行駛的時候受到的側(cè)偏力無法克服離心力。因此，當(dāng)FSC賽車在8字環(huán)繞比賽當(dāng)中，建議保證FSC賽車受到的驅(qū)動力不要超過一定范圍，發(fā)動機扭矩輸出不能超過一定限值。

8字環(huán)繞下，F(xiàn)SC賽車發(fā)送機匹配標(biāo)定與上文提到的直線加速FSC賽車發(fā)動機匹配標(biāo)定的目標(biāo)不同，直線加速狀態(tài)下需要FSC賽車發(fā)動機輸出最大扭矩，而8字環(huán)繞中這樣做會導(dǎo)致驅(qū)動力過大，容易引起輪胎側(cè)滑，因此發(fā)動機輸出扭矩不建議過大。在標(biāo)定FSC賽車發(fā)動機噴油MVP的時候，根據(jù)FSC賽車的全工況加以分析，目標(biāo)過量空氣系數(shù)不再選擇固定值，而是根據(jù)輸出扭矩極限值決定，F(xiàn)SC賽車發(fā)動機空燃比控制在功率空燃比與理論空燃比附近時，F(xiàn)SC賽車發(fā)動機輸出扭矩就會比極限扭矩稍高，達到每分鐘2000r-4000r區(qū)間內(nèi)是FSC賽車在8字環(huán)繞比賽當(dāng)中比較常見的發(fā)動機轉(zhuǎn)速區(qū)間，因此，為了滿足FSC賽車發(fā)動機輸出扭矩需求，要特別注重調(diào)整匹配標(biāo)定常用轉(zhuǎn)速區(qū)間的FSC賽車發(fā)動機噴油量[2]。

3 總結(jié)

總而言之，本文對FSC賽車發(fā)動機在直線加速和8字環(huán)繞兩個競技項目中展開研究，對發(fā)動機進行電控匹配標(biāo)定，通過科學(xué)調(diào)整FSC賽車發(fā)動機電控標(biāo)定的關(guān)鍵參數(shù)，定制其輸出扭矩，進一步滿足FSC賽車在競技項目中的不同需求，從而保證FSC賽車發(fā)動機的使用性能。

參考文獻：

[1]閻力.FSC賽車車架的結(jié)構(gòu)分析與優(yōu)化設(shè)計[D].太原科技大學(xué)，

2016.

[2]譚正平.基于FSC賽車行駛工況的發(fā)動機匹配標(biāo)定研究[D].西華大學(xué)，2014.