17405

17405

آناليز حساسيت رفتار موتور بنزيني پرخوران EF7-TC به همراه كنترل مكانيزم شير هدررو به منظور بهبود عملكرد

كارشناسي ارشد

سيستم محركه

دي ماه 1395

دكتر اميرحسن كاكايي

خودرو

چكيده افزايش استفاده از خودروهاي شخصي و توجه بيشتر مجامع قانون¬گذار به مساله گرمايش جهاني موجب وضع قوانين سخت¬گيرانه¬اي براي كنترل آلايندگي خودروهاي سواري در آستانه قرن 21 گرديد. علاوه بر اين تمايل مصرف¬كنندگان به استفاده از خودروهايي با راندمان بالا باعث توسعه سيستم¬هاي محركه جديدي توسط شركت¬هاي خودروسازي شد كه نه تنها حجم كمتري نسبت به انواع قبلي داشتند، بلكه عملكرد آن¬ها نيز برابر يا حتي بهتر از سيستم¬هاي حجيم¬تر بود. نتيجه تحقيق و توسعه موتورهاي احتراق داخلي كم¬حجم در دو دهه اخير، كنترل آلايندگي خودروهاي سواري جديد مي¬باشد كه گزارش¬هاي اخير آژانس¬هاي حفاظت محيط زيست نيز بيان¬گر اين موضوع هستند. يكي از انواع موتورهاي احتراق داخلي كم¬حجم موتورهاي پرخوران مي¬باشند كه با افزايش فشار منيفولد ورودي بيش از فشار اتمسفر موجب بهبود عملكرد موتور مي¬شوند. موتور EF7-TC اولين موتور پرخوران ملي در كشور مي¬باشد كه توسط گروه صنعتي ايران¬خودرو به توليد انبوه رسيده است. به جهت نوظهور بودن تكنولوژي موتورهاي پرخوران در داخل كشور، تحقيقات در زمينه اين سيستم¬هاي محركه در مراحل ابتدايي خود قرار دارد. يكي از اولين مراحل تحقيق و توسعه موتورهاي احتراق داخلي شبيه¬سازي يك بعدي موتور مي¬باشد و به همين دليل در اين پروژه اقدام به مدلسازي موتور پرخوران EF7-TC در نرم-افزار شبيه¬ساز يك بعدي GT-Power شد. نرم¬افزار معرفي شده يكي از نرم¬افزارهاي مطرح در زمينه تحقيقات موتور به شمار رفته و توسط بسياري از شركت¬هاي مطرح در جهان استفاده مي¬گردد. براي مدلسازي موتور در داخل نرم¬افزار و تطبيق آن با نتايج تجربي يك روش نوين بر پايه استفاده از داده-هاي تجربي معرفي گرديد كه نتايج حاصل از آن اختلاف بسيار كمي با داده¬هاي تجربي موجود داشتند. همچنين به منظور امكان شبيه¬سازي حالت نيمه¬بار و بررسي تاثير تغييرات ايجاد شده در مدل، تلاش شد تا حد امكان از زيرمدل¬هاي پيشگو مانند زيرمدل پيشگوي احتراق و زيرمدل پيش¬بيني وقوع ضربه استفاده گردد. پس از اطمينان از صحت نتايج مدل در شرايط تمام بار و نيمه¬بار، بررسي رفتار موتور با تغيير پارامترهاي ورودي مانند فشار منيفولد ورودي، نسبت هوا به سوخت و زمان جرقه بررسي شد. با تحليل نتايج حاصل از شبيه¬سازي حالت¬هاي مختلف، امكان تبيين استراتژي¬هايي براي بهبود توان يا كاهش مصرف سوخت نيز مورد مطالعه قرار گرفت. واژه‌هاي كليدي: موتور احتراق داخلي، پرخوران، فشار منيفولد ورودي، شير هدررو، شبيه¬سازي يك بعدي

1396/03/19

1/1/1900 12:00:00 AM

Abstract: Strict emission regulations in global markets and public appeal for better driveability has given powertrain designers a new challenge to come up with new solutions to enhance vehicle performance without sacrificing efficiency and emission levels of the engine. Moreover, in the past years general public seem more interested in so called “green” cars so for car manufacturers to stay competitive in today’s market, they must adapt to this increasing trend without sacrificing too much performance. One of the new technologies that helps reducing emissions without losing too much performance is “downsizing”. A downsized engine is normally a 3 or 4-cylinder charged engine developed with the aim to achieve same level of performance of a bigger naturally aspirated engine but with less fuel consumption and more efficiency. There has been a wide range of research and development on the topic of downsized engines with many of the published papers studying turbocharger performance and its key role on engine characteristics. With dawn of 21st century and better development of commercial 1D engine simulation softwares like Gamma Technologies GT-Power, number of these papers have increased as well. Downsized turbocharged SI engines were first introduced in Iran’s automotive industry only recently with mass production of EF7-TC engine in IKCO. Research and developments of this engine are still in their initial phase so this project investigates modeling and simulation of EF7-TC in GT-Power which has proven to be a useful asset in engine development. A novel approach based on implementing experimental results of compressor air pressure was used for calibration of engine model and different sub-models for heat transfer and turbocharger efficiency. This method proved to significantly enhance simulation accuracy for full load conditions. Predictive sub-models for combustion and knock occurence were also used to better simulate different conditions and part-load performance. After successful validation of simulation results with available experimental data, project’s aim was shifted toward investigating engine characteristic with altering different engine parameters like manifold air pressure, air to fuel ratio and ignition timing. Possibility of introducing control strategies for engine performance or fuel economy were also analyzed. Keywords: Downsized Engine; Turbocharger; Wastegate; Manifold Air Pressure; Simulation