作品名稱：伸縮式無級可變進氣歧管
學校名稱：山東理工大學
參賽隊伍：剛柔并濟隊
參賽學生：于麗華 賈明漢 柳浩修
指導老師：剛憲約
一、 研究背景
為了使內燃機在低轉速時平穩、轉矩充足，高轉速時運轉順暢，功率穩定，利用氣體的波動效應增大進氣量來提高輸出功率，同時降低燃油消耗率，發揮出內燃機的最佳性能，可變進氣歧管技術被廣泛應用于內燃機進氣系統結構設計中。本系統就是基于伸縮式無級可變進氣歧管技術來對發動機進氣系統進行優化設計，實現動力性能的提升，具有較高的實際應用價值和理論價值。
二、 研究思路
原理上，可變進氣歧管技術是指隨發動機轉速及負荷等因素的變化，相應改變進氣系統的結構尺寸或形狀，以充分利用進氣歧管的進氣波動效應來提高發動機充氣效率，實現發動機性能的改善。就目前來講，應用較為廣泛且穩定的是分級可變歧管技術，其中以兩級可變長度歧管見長。但就GT-Power一維仿真與ANSYS三維仿真平臺所呈現的數據來看，發動機轉速與進氣歧管的長度變化應為線性關系。因此，二級以及分級可變歧管已無法滿足發動機在各個工況下的要求。
而本系統就是以此需求為設計目標，旨在滿足實現進氣歧管長度隨發動機轉速變化而線性變化。通過在CATIA、AutoCAD等建模軟件實現進氣系統的計算機輔助輔助設計，后通過GT-Power一維仿真以及ANSYS三維耦合仿真實現進氣系統結構優化、歧管長度變化范圍的確定等多種設計目標，而后通過CATIA建立舵機，齒條總裝等傳動系統以及包括單片機在內的電控單元。在進行workbench應力仿真后進行三維裝配，以實現與整車的完美配合
三、研究內容
基于穩定性與時效性，本系統以歧管長度的變化來實現進氣系統充氣效率的提高，利用GT-Power 一維仿真平臺，模擬仿真出發動機在不同歧管長度下、不同工況下的功率、扭矩、充氣效率的變化，選出長度變化范圍，后通過ANSYS三維仿真平臺修改穩壓腔形狀以及結構參數，以達到各缸進氣均勻且充氣效率最大化。后通過ANSYS與GT-Power聯合仿真實現在計算機中模擬進氣系統在各個工況下的進氣情況，得出歧管長度與轉速相匹配曲線，而后記錄在單片機控制單元。
在實際工況下，通過傳感器采集發動機轉速信息，之后通過單片機控制由舵機、齒條總裝等傳動系統，實現根據發動機轉速適時地控制進氣歧管長度的變化，以達到預期的目的。
而后通過3D打印技術，選取較耐高溫的PLA材料進行進氣系統打印。裝配完成并試驗，采集發動機在各個工況下參數，依托試驗進行進氣系統的改良，最終實現預期目的。
四、 研究意義
本系統解決了線性進氣歧管長度變化、氣體密封、算法設計等一系列難題，能夠進一步提高發動機進氣系統的充氣效率，改善發動機性能，并為整車提供更為穩定強勁的動力輸出。
