12118

12118

هموار سازي زمانبندي باز و بسته شدن سوپاپ هابر اساس سيكل رانندگي شهري

كارشناسي ارشد

خودرو -گرايش سيستمهاي نيرو محركه

اسفند 1391

اسفند 1391

اميرحسن كاكايي

چكيده امروزه زمانبندي متغير سوپاپ¬ها يكي از راهكارهاي مناسب و مورد بحث روز دنيا براي بهبود عملكرد (افزايش قدرت و گشتاور) موتورهاي SI است. از آنجا كه زمانبندي تنفس و تخليه توسط شكل و زاويه قرارگيري بادامك¬ها تنظيم مي¬‌شود و بازده حجمي وابسته به فركانس موج-هاي آكوستيكي بوجود آمده ناشي از سرعت موتور و زمان‌بندي و نوع سوپاپ¬ها است، ‌براي رسيدن به بيشينه بازده حجمي چه در تنفس و چه در تخليه، ‌لازم است تا زمانبندي سوپاپ¬ها در سرعت¬هاي مختلف متناسب با اين فركانس¬ها باشد. اما به دلايل فني و اقتصادي تاكنون به ‌صورت متداول فقط يك زمانبندي ثابت در سوپاپ ها قابل حصول بوده است و مهندسان به ‌ناچار زمانبندي ميانه¬‌اي را براي موتور انتخاب مي‌كرده‌اند. اين موضوع باعث مي‌شود كه بازده حجمي و در نتيجه عملكرد خودرو فقط در يك نقطه بهينه باشد. اما امروزه با توجه به پيشرفت فناوري‌هاي ساخت و نياز به افزايش بازده موتورها و كاهش آلايندگي‌ها در دورهاي مختلف فناوري زمانبندي متغير سوپاپ ها بعنوان يك فناوري قابل حصول و تقريبا اقتصادي مورد بررسي و استفاده خودروسازان دنيا قرار گرفته است. از آنجا كه موتور XU7JP4/L3 محصول شركت پژو دومين موتور پرتيراژ داخلي¬سازي شده كشور است، اين موتور به عنوان موتور مورد مطالعه در اين پژوهش انتخاب شده است. در اين مطالعه سعي شده است با بهينه¬سازي زمان¬بندي باز و بسته شدن سوپاپ¬هاي وروردي و خروجي درموتور XU7JP4/L3 ، با معيار بهينه‌سازي سراسري در يك سيكل شهري استاندارد و ارائه معادلات جبري زمان بهينه باز و بسته شدن سوپاپ ها در دورهاي مختلف به كاهش مصرف سوخت دست يافت. با توجه به قدرت و دقت شبيه¬سازي و با توجه به وسعت كاربرد نرم¬افزار GT-POWER، در اين مطالعه از اين نرم¬افزار بهره گرفته شده است. دراين تحقيق ابتدا مدل موتور XU7JP4/L3 در اين نرم¬افزار بهينه شده، سپس با توجه به دراختيار داشتن نتايج تجربي، از اين نتايج براي صحه¬گذاري مدل استفاده شده است. ضريب انتقال حرارت سيلندر، دماي راهگاه ورودي و اصطكاك از مهمترين پارامترهاي تأثيرگذار درمدل بوده كه بهينه¬سازي آن¬ها باعث كم شدن بين خطاي مدل با نتايج آزمايشگاهي شده است. (ميانگين خطاي مصرف سوخت و گشتاور مدل با نتايج آزمايشگاهي به ترتيب 1.71 و 0.85 درصد است). پس از تأييد مدل و با فرض ثابت بودن كليه شرايط هندسي موتور، مدل تهيه شده در GT-POWER با نرم¬افزارMatlab-simulink براي كنترل روي ورودي¬ها و خروجي¬ها توسط الگوريتم¬هاي بهينه¬سازي ژنتيك و تندترين كاهش¬، كوپله شده است. سپس نتايج حاصل از تحليل صورت گرفته، مورد تجزيه و تحليل قرار گرفته و با نتايج تجربي موتور اوليه مقايسه شده است. طريقه كار به¬اين صورت است كه درقسمت M-File برنامه متلب، كدهاي بهينه سازي نوشته شده و هر زمان كه نياز به خروجي-هاي موتور باشد، M-File، مدل سيمولينكي مسئله را فراخواني كرده، سيمولينك نيز نرم افزار GT-POWER را براي تحليل موتور اجرا مي كند. نتايج به دست آمده به Matlab M-File رفته و ادامه فرايند بهينه¬سازي انجام مي¬شود. نتايج اين مطالعه نشان مي دهد استفاده از يك سيستم زمان بندي متغير در يك سيكل رانندگي شهري مي تواند در حالت مطلق 92/13% و در حالت هموار شده 77/13% از مصرف سوخت نسبت به حالت بدون استفاده از زمان بندي متغير سوپاپ ها بكاهد. واژه‌هاي كليدي: سيستم زمانبندي متغير سوپاپ¬ها، سيكل شهري، GT-Power، Matlab، Simulink، الگوريتم ژنتيك، الگوريتم تندترين كاهش