一种fsae赛车发动机转子及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种发动机转子，特别是一种FSAE赛车发动机转子及其制备方法。
【背景技术】
[0002]广西科技大学鹿山学院LS Racing车队在中国大学生方程式汽车大赛(简称FSAE)燃油赛车比赛中所使用的发动机是化油器发动机。化油器依靠气流经过喉管时所产生的真空度吸出汽油，形成可燃混合气。这种供油方式有以下不足：
(1)进气阻力大、汽油雾化质量差。喉管设在进气通道中增加了进气阻力，使发动机的充气系数较小；受气流速度的限制，吸出的汽油其雾化较差，尤其在小负荷和低转速时，汽油的雾化就更差。这些都对发动机的动力性和经济性造成不良的影响。
[0003](2)供油变化不及时。由于汽油惯性较空气大，在加速时容量造成供油滞后而使混合气过稀，减速时则会使汽油不能及时减少而造成混合气过浓。
[0004](3)不能实现最佳空燃比控制。虽然化油器通过增设一些辅助装置来改善其供油特性，但仍不能满足发动机工况变化对混合气空燃比的实际需要，发动机通常在混合气偏浓的情况下工作。
[0005]化油器式发动机其动力性、经济性差，排气污染高，已成为现代汽车发展的障碍。汽油喷射系统采用喷油器将汽油喷射到进气管中，并与进气流混合形成可燃混合气。这种供油方式很好地解决了化油器进气阻力大、汽油雾化质量差、供油变化不及时等问题，并可实现最佳的空燃比控制。
【发明内容】
[0006]本发明要解决的技术问题是：针对动力性与燃油经济性对发动机重新进行自主标定，提供一种在保证动力性的前提下提高燃油经济性的FSAE赛车发动机转子及其制备方法，进而对原化油器式发动机供油方式进行改进，使其改变成成汽油喷射系统。
[0007]解决上述技术问题的技术方案是：一种FSAE赛车发动机转子，包括发动机转子本体，所述的发动机转子本体为一端为闭合端、另一端为开口端的圆桶结构，该发动机转子本体的闭合端上设有曲轴安装孔和螺栓孔，所述的曲轴安装孔上设有楔形键槽，所述的发动机转子本体的内孔中设有磁圈，还包括齿圈，所述的齿圈为外壁上设有齿条的圆环结构，所述的发动机转子本体上设有限位台阶，所述的齿圈套在发动机转子本体上并通过限位台阶限位。
[0008]本发明的进一步技术方案是：所述齿圈的外壁上的齿条数量为36齿缺2齿。
[0009]所述的发动机转子本体上设有减重孔。
[0010]所述的齿圈的高度Η为1cm、厚度为3mm，该齿圈的内孔与发动机转子本体为过盈配合安装，过盈量为〇. 15_。
[0011]本发明的进一步技术方案是：一种FSAE赛车发动机转子的制备方法，包括以下步骤：A.采用未加工有齿条的毛坯齿圈和外圆周面上未设有齿条的发动机转子本体，所述毛坯齿圈的内孔与相配合安装的发动机转子本体为过盈配合，过盈量为0. 15_ ;
B.将发动机转子本体通过车削方式在其外圆周面上削磨出限位台阶，将浸满水的砂布团放入发动机转子本体的内孔中，将毛坯齿圈用乙炔火焰迅速加热到300-400 °C后，用尖嘴钳将该毛坯齿圈套入发动机转子本体上，并通过限位台阶进行限位；
C.用水马上淋到步骤B中已安装到位的毛坯齿圈上，使毛坯齿圈的温度迅速降至常温，此时毛坯齿圈和发动机转子本体整合成一体得到安装有毛坯齿圈的发动机转子；
D.将步骤C中得到的安装有毛坯齿圈的发动机转子用螺栓安装在发动机转子线切割定位夹紧夹具上，然后将该发动机转子线切割定位夹紧夹具在线切割机上定位夹紧后，通过线切割机对发动机转子线切割定位夹紧夹具和毛坯齿圈进行切割加工使毛坯齿圈形成带有齿条的齿圈，即可得到一种FSAE赛车发动机转子。
[0012]—种FSAE赛车发动机转子的制备方法，还包括以下步骤：对步骤D中得到的FSAE赛车发动机转子进行动平衡试验，通过开设减重孔去除发动机转子在5000r/min的高速转速下的不平衡量，使其在高速转速下的转动惯量最小。
[0013]所述齿圈上的齿条为36齿缺2齿的齿条形状，该齿条形状为采用逆向工程，根据霍尔式凸轮轴位置传感器输出的波形得到的。
[0014]所述的发动机转子线切割定位夹紧夹具为一块开设有用以固定安装发动机转子本体的螺栓孔的平板。
[0015]所述未加工有齿条的毛坯齿圈通过对45号钢材料加工而得的。
[0016]由于采用上述技术方案，本发明之一种FSAE赛车发动机转子及其制备方法，具有以下有益效果：
1.本发明还包括发动机转子本体和齿圈，所述的齿圈为外壁上设有齿条的圆环结构，所述的发动机转子本体上设有限位台阶，所述的齿圈套在发动机转子本体上并通过限位台阶限位。本发明通过改变发动机转子的结构以对原化油器式发动机供油方式进行改进，使其改变成成汽油喷射系统。且本发明在发动机台架和水力测功机上进行了改装后的发动机标定实验，使用MOTEC M84 ECU对发动机的喷油量和点火正时进行标定，以确保发动机有优良的功率和扭矩输出。针对动力性与燃油经济性对发动机重新进行标定，通过试验得出改进后的发动机在保证动力性的前提下提高了燃油经济性。
[0017]2.本发明中的制备方法中将发动机转子本体通过车削在其外圆周面上削磨出限位台阶，将浸满水的砂布团放入发动机转子本体的内孔中，将毛坯齿圈用乙炔火焰迅速加热到300-400°C后，此时毛坯齿圈马上扩大到原来的1. 2至1. 3倍，然后用尖嘴钳将该毛坯齿圈套入发动机转子本体上，并通过限位台阶进行限位；最后通过用水浇将毛坯齿圈的温度迅速降至常温，此时毛坯齿圈和发动机转子本体整合成一体得到安装有毛坯齿圈的发动机转子。由于发动机转子的内孔安装有磁圈，故齿圈与发动机转子的连接不能用焊接的方式整合为一体，因为高温的焊接方式会使磁圈的磁性消失，而本发明采用对齿圈进行热胀冷缩的方式将齿圈与发动机转子整合为一体，避免了磁圈的磁性消失。
[0018]3.本发明中的制备方法中将安装有毛坯齿圈的发动机转子用螺栓安装在发动机转子线切割定位夹紧夹具上，然后将该发动机转子线切割定位夹紧夹具在线切割机上定位夹紧后，通过线切割机对发动机转子线切割定位夹紧夹具和毛坯齿圈进行齿条的加工使毛坯齿圈形成带有齿条的齿圈，即可得到一种FSAE赛车发动机转子。由于齿圈的厚度比较小，故在加工时由于切割的力度比较大容易发生形变，而形变后的齿圈在使用过程中容易与霍尔式凸轮轴位置传感器发明碰撞，进而影响使用，故在加工过程中通过发动机转子线切割定位夹紧夹具对发动机转子进行定位夹持，然后在切割时同时对该发动机转子线切割定位夹紧夹具和毛坯齿圈进行切割，进而可以预防齿圈在切割过程中的过渡形变，保证加工后的齿圈的形位公差在0.02mm以内，即确保了齿圈的圆度，进而保证在使用时发动机转子与霍尔式凸轮轴位置传感器之间的径向间隙为1.2-1.5_。
[0019]4.本发明中还对发动机转子进行动平衡试验，通过减重孔去除发动机转子在5000r/min的高速转速下的不平衡量，保证其在高速转速下的转动惯量最小。而本发明中的毛坯齿圈使用的材料为45号钢材料，不仅材料来源方便，还具有较高的强度和较好的切削加工性，经适当的热处理以后可获得一定的韧性、塑性和耐磨性。制造成本低。
[0020]下面，结合说明书附图和具体实施例对本发明之一种FSAE赛车发动机转子及其制备方法的技术特征作进一步的说明。
【附图说明】
[0021]图1:本发明之一种FSAE赛车发动机转子的结构不意图。
[0022]图2:本发明中未加工有齿条的毛坯齿圈的结构示意图。
[0023]图3:本发明中发动机转子与发动机转子线切割定位夹紧夹具的连接示意图。
[0024]图4:从另一角度看发动机转子与发动机转子线切割定位夹紧夹具的连接状态示意图。
[0025]图5:本发明中发动机转子与霍尔式凸轮轴位置传感器的连接状态示意图。
[0026]图6:本发明中曲轴的结构示意图。
[0027]在上述附图中，各标号说明如下:
1-发动机转子本体，2-齿圈，3-曲轴安装孔，4-减重孔，5-楔形键槽，6-螺栓，7-发动机转子线切割定位夹紧夹具，8-曲轴，9-霍尔式凸轮轴位置传感器。
【具体实施方式】
[0028]—种FSAE赛车发动机转子，包括发动机转子本体1和齿圈2，所述的发动机转子本体1为一端为闭合端、另一端为开口端的圆桶结构，该发动机转子本体1的闭合端上设有曲轴安装孔3和螺栓孔，所述的曲轴安装孔3上设有楔形键槽5，所述的发动机转子本体1的内孔中设有磁圈。所述