對(duì)基于FSC賽車行駛工況的發(fā)動(dòng)機(jī)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(duì)FSC賽車在不同行駛工況的發(fā)動(dòng)機(jī)研究尤為重要。基于此，本文以FSC賽車作為研究對(duì)象，分析FSC賽車發(fā)動(dòng)機(jī)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(xì)闡述FSC賽車發(fā)動(dòng)機(jī)電控標(biāo)定情況，進(jìn)一步對(duì)FSC賽車行駛工況下發(fā)動(dòng)機(jī)展開匹配標(biāo)定分析。

關(guān)鍵詞：FSC賽車；行駛工況；發(fā)動(dòng)機(jī)

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

1 基于FSC賽車發(fā)動(dòng)機(jī)的控制原理研究

分析FSC賽車的發(fā)動(dòng)機(jī)控制原理，可以從以下幾個(gè)角度進(jìn)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(dòng)機(jī)循環(huán)進(jìn)氣量，匹配出相應(yīng)的噴油脈寬，隨后進(jìn)行噴油器標(biāo)定和初始脈寬計(jì)算，預(yù)先設(shè)置燃油噴射時(shí)間，結(jié)合多種參數(shù)確定時(shí)間，測(cè)定燃油壓力；（2）空燃比控制，當(dāng)FSC賽車發(fā)動(dòng)機(jī)在不同的工況之下會(huì)面臨著不同的空燃比要求，賽車發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行的時(shí)候很少處于穩(wěn)定工作狀態(tài)，大多數(shù)時(shí)間都在進(jìn)行瞬態(tài)變化，F(xiàn)SC賽車發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行冷啟動(dòng)與暖機(jī)工況的時(shí)候，溫度比較低，燃油缺乏霧化效果，導(dǎo)致FSC賽車發(fā)動(dòng)機(jī)在那時(shí)的進(jìn)氣量比較少，需要進(jìn)一步維持發(fā)動(dòng)機(jī)穩(wěn)定，提供足夠的混合氣，混合氣濃度會(huì)隨著FSC賽車運(yùn)行時(shí)間的增長而增長，溫度提升時(shí)也會(huì)發(fā)生變化。當(dāng)FSC賽車面臨加速工況的時(shí)候，賽車節(jié)氣門開度會(huì)立刻加大，進(jìn)氣時(shí)壓力提升，進(jìn)氣量加大，由于傳感器與控制信號(hào)存在遲滯，導(dǎo)致燃油與空氣比例失調(diào)，燃油空氣比也會(huì)更加稀化。

2 基于FSC賽車發(fā)動(dòng)機(jī)電控標(biāo)定研究

2.1 FSC直線加速工況的賽車發(fā)動(dòng)機(jī)電控標(biāo)定研究

FSC賽車在直線加速比賽中可以有效測(cè)試FSC賽車的平地直線加速能力，一般情況下賽道起點(diǎn)到終點(diǎn)之間的直線距離為75米，寬度從路標(biāo)樁桶內(nèi)邊緣計(jì)算最少有4.9米，這種競技要求FSC賽車有足夠的驅(qū)動(dòng)力，可以最大程度上完成加速度，賽車起步的時(shí)候，F(xiàn)SC賽車發(fā)動(dòng)機(jī)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(dá)到最大，讓FSC賽車實(shí)現(xiàn)彈射起步，得到FSC賽車行駛的車速達(dá)到一檔內(nèi)最高速度時(shí)可以換成二檔，達(dá)到二檔內(nèi)最高車速的時(shí)候開始換入三擋，以同樣的方式進(jìn)行，當(dāng)FSC賽車經(jīng)過終點(diǎn)的時(shí)候，一般汽車變速箱只能夠換到三擋。可見FSC賽車發(fā)動(dòng)機(jī)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(duì)FSC賽車發(fā)動(dòng)機(jī)外特性輸出提出了較高的要求，本文對(duì)FSC賽車節(jié)氣門開度達(dá)到百分之百時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)外特性進(jìn)行研究，進(jìn)一步完成電控標(biāo)定匹配研究[1]。

通過對(duì)不同混合氣濃度分析，了解FSC賽車發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性能的影響因素，同時(shí)進(jìn)行FSC賽車直線加速狀態(tài)下的理論耗時(shí)計(jì)算，在標(biāo)定FSC賽車發(fā)動(dòng)機(jī)噴油量的時(shí)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(shí)間，而是提前設(shè)置噴油時(shí)間，數(shù)據(jù)是占基本噴油時(shí)間的百分比，本次設(shè)定中設(shè)置基本噴油時(shí)間為八毫秒。當(dāng)FSC賽車氣節(jié)門開度從0%-50%變化的時(shí)候，F(xiàn)SC賽車發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩就會(huì)增大，當(dāng)FSC賽車氣節(jié)門度變化處于在50%-100%之間的時(shí)候，發(fā)送機(jī)的輸出扭矩就會(huì)在最短時(shí)間內(nèi)增加到最大，為FSC賽車提供充足加速度，將加速時(shí)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(dòng)機(jī)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(shí)候FSC賽車從入口進(jìn)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(jì)時(shí)，結(jié)束以后FSC賽車需要進(jìn)入左圓進(jìn)行第三圈建立轉(zhuǎn)向，第四圈的時(shí)候也需要計(jì)時(shí)，完成以后FSC賽車需要與進(jìn)入的時(shí)候同一個(gè)方向，從交叉點(diǎn)離開賽道。FSC賽車曲線行駛的時(shí)候，車輪中心在力的作用下會(huì)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(shí)候，F(xiàn)SC賽車輪胎會(huì)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(dòng)力會(huì)增加，側(cè)偏力會(huì)減小，二者之間相互關(guān)聯(lián)，包絡(luò)線類似一個(gè)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(dòng)力和側(cè)偏力之間的包絡(luò)線很像一個(gè)圓。因此，實(shí)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(xiàng)目的重點(diǎn)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(dòng)機(jī)需要為賽車帶來更大的驅(qū)動(dòng)力，但是如果驅(qū)動(dòng)力增加，側(cè)偏力就會(huì)減小，導(dǎo)致FSC賽車在進(jìn)行圓周行駛的時(shí)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(dòng)力不要超過一定范圍，發(fā)動(dòng)機(jī)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(jī)匹配標(biāo)定與上文提到的直線加速FSC賽車發(fā)動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)輸出最大扭矩，而8字環(huán)繞中這樣做會(huì)導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)力過大，容易引起輪胎側(cè)滑，因此發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩不建議過大。在標(biāo)定FSC賽車發(fā)動(dòng)機(jī)噴油MVP的時(shí)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(dòng)機(jī)空燃比控制在功率空燃比與理論空燃比附近時(shí)，F(xiàn)SC賽車發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩就會(huì)比極限扭矩稍高，達(dá)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(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速區(qū)間，因此，為了滿足FSC賽車發(fā)動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)噴油量[2]。

3 總結(jié)

總而言之，本文對(duì)FSC賽車發(fā)動(dòng)機(jī)在直線加速和8字環(huán)繞兩個(gè)競技項(xiàng)目中展開研究，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行電控匹配標(biāo)定，通過科學(xué)調(diào)整FSC賽車發(fā)動(dòng)機(jī)電控標(biāo)定的關(guān)鍵參數(shù)，定制其輸出扭矩，進(jìn)一步滿足FSC賽車在競技項(xiàng)目中的不同需求，從而保證FSC賽車發(fā)動(dòng)機(jī)的使用性能。

參考文獻(xiàn)：

[1]閻力.FSC賽車車架的結(jié)構(gòu)分析與優(yōu)化設(shè)計(jì)[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(dòng)機(jī)匹配標(biāo)定研究[D].西華大學(xué)，2014.