The turbocharger for a four-stroke gasoline engine of the Formula SAE racecar

Cover Page


Cite item

Full Text

Abstract

Background: Any motorsport events consider some restrictions for engines, such as power restrictions or volumes restrictions, for the sake of safety. An air restrictor, which is a gauged orifice in an intake manifold, is one kind of used restrictors. The most efficient and permitted by competition regulations method of engine power increasing is turbocharging.

Objective: Study of power increasing of a 1-cylinder four-stroke engine with an air restrictor at the intake by means of turbocharging.

Methods: The study was conducted as simulation of operation of the 1-cylinder four-stroke engine with an air restrictor at the intake and a turbocharger. To simplify the simulation, the air restrictor was considered as a direct diffuser. The simulation was performed in the Ricardo WAVE software package, capable of performing complicated simulations of various intake and exhaust systems with or without restrictors or turbochargers.

Results: The procedure of using the Ricardo WAVE software package for simulation of the 1-cylinder four-stroke gasoline engine is considered. Using the built mathematical model, simulation of main operation modes of the engine with a turbocharger, with and without a restrictor was performed in order to obtain its optimal characteristic curves. The scientific novelty lies in choosing and optimization the inlet nozzle length and using the restrictor for improvement the engine characteristic curves.

Conclusions: The turbocharged air-restricted four-stroke engine of the Formula SAE racecar showed considerable advantages in comparison with the naturally aspirated one. Thus, the naturally aspirated engine has a maximal power of 31 kW and a maximal torque of 34 Nm, whereas the turbocharged engine has a maximal power of 40 kW and a maximal torque of 54 Nm that gives a significant improvement of racecar performance. Therefore, turbocharging is capable of not only solving problems caused by a restrictor but also improving key engine indicators significantly.

About the authors

Alexander A. Dementiev

Moscow Polytechnic University

Author for correspondence.
Email: w1941w@yandex.ru
ORCID iD: 0009-0001-2311-0849
SPIN-code: 7826-5560

Associate Professor of the Power Plants for Transport and Small Energy Department

Russian Federation, 38 Bolshaya Semenovskaya st, Moscow, 107023

References

  1. Griess E, McCutcheon K, Roberts M. Formula SAE Turbocharger System Development. 2012.
  2. Beach B, Hristov S, Napier P, Robie B, Smith P, Wilson Z, Fsae TurboSystem Design. 2010.
  3. Habib Aghaali. On-Engine Turbocharger Performance Considering Heat Transfer. 2012.
  4. Romagnoli A, Martinez-Botas R. Heat Transfer Analysis In A Turbocharger Turbine: An Experimental And Computational Evaluation. 2012.
  5. Ulrica Renberg.1D engine simulation of a turbo-charged SI engine with CFD computation on components. 2008.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2. Fig. 1. The intake system of the engine of the Cal Poly Formula SAE team.

Download (192KB)
3. Fig. 2. Influence of the intake receiver volume on engine torque.

Download (201KB)
4. Fig. 3. Dependence of engine torque on the intake nozzle length.

Download (176KB)
5. Fig. 4. Influence of shape of the nozzle with a restrictor on engine power.

Download (122KB)
6. Fig. 5. Influence of divergence angle of the nozzle with a restrictor on engine power.

Download (133KB)
7. Fig. 6. Influence of the intake nozzle length on engine torque.

Download (163KB)

Copyright (c) 2024 Eco-Vector

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».