寸土寸金——L15B进气歧管开发手记-E01

虽说没有了手动挡,但新一代飞度的L15BU引擎,和GK5上的L15B2/L15B3大同小异。对于当代小排量NA引擎而言,新旧飞度上的引擎应该还是能占一席之地。这么看来,小飞度在赛场上的“神话”仍将延续……
寸土寸金——L15B进气歧管开发手记-E01-有驾
新一代车型意味着新一轮的市场机遇,对于擅长做进气设计的不繁工程(LIM-ENG)而言,进气歧管就是最好“下手”的地方。经过了FA20进气歧管的项目洗礼,不繁工程面对进气歧管的开发,已经算是驾轻就熟。其中最重要的第一步,就是建立引擎的一维仿真模型。对于我们相熟的新一车业来说,最不缺的就是飞度和马力机,因此所需的数据可谓信手拈来。
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“Biggerthanbigger”不仅对手机领域适用,在NA进气歧管的设计中也是异曲同工。对于同样的目标转速,如果想获得更大的马力,导气管的直径要加大、长度要加长(是的,你并没有听错),而且稳压腔的容积也要相应提升。如此一来,这就对进气歧管的设计空间有了更高的要求。
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放在其他车型上面,这些都还好说,然则在作为小型车的飞度上,其发动机舱的空余设计空间,可谓寸土寸金。思前想后,最好的方案还是将进气歧管延伸到引擎本体上方,以尽可能地利用现有的设计空间。
只是机械设计这东西,从来都是牵一发动全身;进气歧管向上延伸,调整稳压腔位置一时爽,节气门到稳压腔的气流那就火葬场。由于一开始就考虑了碳纤维的生技性要求,因此进气歧管的形状,就不可能“为所欲为”。如何在原厂节气门位置的前提下,保证空气低压损地流到稳压腔?这个问题让我们掉了很多头发……
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或许是旁观者清,某天对着实车探讨上述问题时,新一负责人机哥提议:要不就将节气门移动至引擎上方,反正旧飞度的节气门都是这样的。对于这样的建议,不繁工程一开始是拒绝的,你不能叫我移就马上移,毕竟调整了节气门位置之后会带来一些列问题,比如其上游的进气系统(包含空滤)应该如何对应?
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经过反复探讨之后,我们觉得这个方案还是利大于弊。第一,这能降低稳压腔形状的复杂程度,降低了生技性要求。第二,可以让车外空气,以更顺畅的路径进入进气歧管。第三,对于目前的原厂节气门位置,各个店家对其上游进气系统的设计,可谓百花齐放,即便真的调整了节气门位置,推进新进气系统的加工对各个店家来说也是easyjob;而后续不繁工程也可以针对新节气门位置,推出专属的进气系统产品。
虽然新设计方案听起来很美好,但有些问题终究不能回避,其中之一就是进气均匀性问题。在原厂设计中,空气流过节气门后,是从稳压腔的中间流入的;该centerfeed设计,基本是进气均匀性的最优解。而调整了节气门位置之后,空气只能从侧面进入到我们的稳压腔,也就是所谓的sidefeed设计,这对各个导气管的进气均匀性是相当不利的。
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通过对稳压腔形状的调整,在CFD中反复迭代之后,4个导气管总压压损的均匀性水平,满足我们的目标设定。
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总体而言,我们这次对L15B用进气歧管的设计,都是对空间“锱铢必较”的结果。对相当多细节的考量,比如导气管和法兰的新粘接设计、导气管轴线曲率优化等,才保证了我们的新设计能“塞”进飞度的发动机舱中。
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基本设计结束后,设计的工作其实并未终止。由于计划采用3D打印方式加工我们的测试品,因此测试品(特别是稳压腔上下面区域)的刚度肯定要考虑的。如果测试品刚度不足,在内外压力的反复“蹂躏”下明显变形甚至破裂,掉出的碎片分分钟变成气缸的“添加剂”;这样的情况肯定是万万不可的。
在供应商获得打印材料物性之后,我们对测试品进行相关CAE分析。通过在内部追加支撑柱、外部追加加强肋的方式,测试品稳压腔部分的刚度明显提升。
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万事俱备,是时候上马力机走一走了。本次的测试品,在前后两台飞度上进行了马力机测试。由于新一车业的飞度都进行了赛道化改装,因此本轮测试对比的,都是他社量产的改装进气歧管,而不是原厂进气歧管。
对于第一台蓝色飞度,其原有的动力相关改装点如下:
●加大节气门
●加大进排气门及进排气道
●直通排气
●全替代电脑
●高辛烷值赛用汽油
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在仅更换了我们的测试品后(没有调电脑),该飞度的最大马力(轮上马力,下同),从131.2匹提升至136.9匹,提升率约为4.34%。
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在后续的相关检查中,由于新一车业发现该蓝色飞度的引擎状态并非特别好,因此帮我们在另外一台黑色飞度上,再进行了一次对比测试。该黑色飞度的改装点,和蓝色飞度的大同小异,在此不再赘述。
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在此黑色飞度上,新一车业蔡师傅对电脑进行了调整,主要针对的是测试品在6000rpm以下的动力。在该测试中,最大马力从129.9匹提升至134.8匹,提升率约为3.77%。
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将近5匹左右的轮上马力提升,听起来似乎杯水车薪,然则放在飞度这样的小车上,还是有明显的区别的。当然,以赛道圈速说话,是更加有说服力的。3D打印的测试品,仅考虑到了马力机的工况;如果要去GIC溜几圈,测试品就需要进一步强化。这边我们选择用环氧树脂和玻璃纤维,对现有的测试品进行强化。
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本以为强化之后的测试品,对于赛道工况应该是游刃有余,没想到在后续的多次马力机过程中,相对而言不算薄弱的导气管居然爆裂了……
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大伙可以猜一猜碎片有没有掉进气缸里(手动狗头)……
(未完待续~)
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