Многие инженеры, разрабатывающие автомобильные двигатели, знакомы с возможностями программы GT-SUITE от компании Gamma Technologies в области одномерного моделирования автомобильной трансмиссии. Эта программа является распространённым инструментом для исследования и оптимизации характеристик двигателя, в частности коэффициента полезного дейстия. С помощью различных моделей в программе GT-SUITE можно провести оценку, каким образом ключевые элементы трансмиссии влияют на её характеристики и управляемость: можно моделировать различные варианты турбонасоса, выхлопного канала, системы рециркуляции выхлопных газов, цилиндров двигателя и каталитических преобразователей. Для оценки характеристик двигателя можно также исследовать циклические эффекты, связанные с чередованием работы отдельных цилиндров и тактами.
Клиенты компаний ANSYS и Gamma Technologies теперь могут применять модуль ANSYS Chemkin-Pro в расчётах GT-Power, что позволяет учесть влияние топлива. Совместная работа этих двух программ позволяет рассчитывать, каким образом характеристики двигателя зависят от состава топлива.
Библиотека ANSYS’ Model Fuel Library содержит химические модели топлив, выверенные в большом диапазоне параметров, наблюдаемых в двигателях, а именно: природный газ, бензин, дизельное топливо, биотопливо и даже топлива для реактивных двигателей, а также комбинации этих топлив. Модуль Reaction Workbench программы Chemkin-Pro позволяет легко задавать модели топлив, которые бы адекватно отображали наблюдаемые в реальности их реальные свойства. Даже при очень подробном расчёте химических реакций расчёт в Chemkin-Pro занимает всего несколько минут, так что исследование влияние топлив не приведёт к существенному увеличению времени на расчёт трансмиссии.
Топливо, без сомнения, оказывает существенное влияние на двигатель. В инструкции к вашему автомобилю наверняка указана марка топлива, которую производитель рекомендует для обеспечения лучшей производительности. Обычно, необходимость в использовании определенного вида топлива обуславливается необходимостью снижения детонации, которая приводит к повышенному износу и задирам на деталях. Вы также могли заметить, что летом и зимой расход топлива отличается, в том числе из-за различных составов топлива. Эти эффекты крайне важны для инженеров, разрабатывающих двигатели и новые топлива, так как автомобильная отрасль выдвигает очень жесткие требования по снижению выбросов CO2 и повышению топливной эффективности. Одной из задач, с которой приходится сталкиваться в попытке удовлетворения этим требованиям, является выбор компромиссного решения между топливной эффективностью и надёжностью двигателя. Увеличение топливной эффективности зачастую ограничено началом детонации, поэтому ученые прикладывают значительные усилия по борьбе с этим явлением с помощью изменения состава топлив либо с помощью других мер. Использование лучших моделей топлива при одномерном моделировании трансмиссии автомобиля существенно облегчает такие работы.
В таблице ниже приведен пример результатов работы обособленной модели детонации (Knock Model) модуля Chemkin-Pro, использующей детализованную многокомпонентную модель топлива, в сравнении с экспериментальными результатами для различных режимов работы двигателя. Связывание модели Chemkin-Pro с модулем GT-Power позволит улучшить эти результаты, особенно для режимов со средней интенсивностью рециркуляции отработанных газов (EGR), для которых явление детонации является весьма критичным.
Источник: http://www.ansys-blog.com/automotive-powertrain-simulations/
Автор: Ellen Meeks