Агрегат турбонаддува четырёхтактного двигателя гоночного болида класса «Формула Студент»

Обоснование. В любых автоспортивных соревнованиях в целях безопасности применяются какие-либо ограничения на двигатели: по мощностям, объёмам и т. п. Один из видов ограничителей — это воздушный рестриктор, представляющий собой калиброванное отверстие во впускном коллекторе. Наиболее эффективным и разрешённым по условиям соревнований способом увеличения мощности двигателя с рестриктором является установка агрегата турбонаддува.

Цель работы — проведение исследования по увеличению мощности одноцилиндрового, рядного 4-тактного двигателя, с рестриктором на впуске воздуха, путём установки агрегата наддува воздуха.

Материалы и методы. Исследование выполнено с помощью моделирования работы одноцилиндрового, рядного 4-тактного двигателя, с рестриктором на впуске воздуха, и агрегатом наддува. Для упрощения расчёта, рестриктор принимался как прямой диффузор. Расчёт проводился в программном комплексе Ricardo WAVE, который может выполнять сложные расчёты различных систем впуска и выпуска, с рестриктором и без него, с агрегатами наддува и без них.

Результаты. Рассмотрен порядок применения пакета программ Ricardo WAVE для математического моделирования работы одноцилиндрового четырёхтактного бензинового двигателя. С помощью разработанной математической модели проведена симуляция работы двигателя с агрегатом наддува, с рестриктором и без него на основных режимах работы с целью получения его оптимальных характеристик. Научная новизна исследования заключается в выборе и оптимизации длинны входного патрубка и применении рестриктора для улучшения характеристик двигателя.

Заключение. Система агрегата турбонаддува (с рестриктором) четырёхтактного двигателя гоночного болида класса «Формула Студент» показала значительное преимущество перед атмосферным вариантом двигателя. Так, двигатель без турбонаддува имеет 31 кВт и крутящий момент 34 Нм, тогда как двигатель с турбонаддувом показывает характеристики в 40 кВт и 54 Нм, что даёт значительное увеличение динамики гоночного автомобиля. Таким образом, установка агрегата наддува способна не только решить проблемы, связанные с рестриктором, но и значительно улучшить ключевые показатели двигателя.