تحقیقات موتور

تحقیقات موتور

شبیه‌سازی تأثیر استفاده از توربوشارژر بر عملکرد موتور XU7 با استفاده از مکانیزم کنترل مکانیکی و الکترونیکی دریچه هدر‌رو

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 دانشکده مهندسی خودرو، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران. گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه ملی مهارت، تهران، ایران.
2 گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه ملی مهارت، تهران، ایران
3 School of Automotive Engineering, Iran University of Science and Technology, Tehran, Iran
10.22034/er.2026.2077531.1117
چکیده
با توجه به اهمیت بهبود بازده موتورهای احتراق داخلی، کاهش مصرف سوخت و آلاینده‌ها، فناوری پرخوران به‌ویژه توربوشارژر به‌عنوان راهکاری مؤثر مطرح است. پرخورانی قابلیت تحقق مفهوم کوچک سازی موتور را فراهم می‌نماید. در این پژوهش، ابتدا موتور XU7JP4/L3 در نرم‌افزار GT-Power شبیه‌سازی و سپس مدار پرخوران به مدل موتور افزوده شد. عملکرد سامانه پرخوران با دو نوع مکانیزم کنترل برای دریچه هدررو مورد بررسی قرار گرفت. در حالت اول از دریچه هدررو اینترنال با مکانیزم مکانیکی و در حالت دوم از مکانیزم الکترونیکی استفاده گردید. نتایج پژوهش حاکی از آن است که توان ترمزی در حالت پرخوران با کنترل مکانیکی دریچه هدررو به‌طور میانگین ۳۳ درصد و با کنترل الکترونیکی دریچه هدررو ۳۷ درصد افزایش یافت. گشتاور ترمزی نیز در حالت پرخوران با کنترل مکانیکی دریچه هدررو در دورهای ۱۵۰۰ (آغاز شبیه‌سازی)، ۲۵۰۰ (بیشینه گشتاور) و ۶۰۰۰ (بیشینه توان) دور بر دقیقه، به‌ترتیب ۲۵، ۳۷ و ۴۱ درصد نسبت به حالت تنفس طبیعی بالاتر رفت. استفاده از سامانه کنترل الکترونیکی دریچه هدررو، نقطه بیشینه گشتاور را به دور موتور ۳۵۰۰ دور بر دقیقه منتقل کرد و مقدار آن را نسبت به حالت کنترل مکانیکی ۵ درصد افزایش داد. همچنین، مصرف سوخت ویژه ترمزی در هر دو حالت پرخوران، در دورهای پایین و میانی به‌طور میانگین ۲ درصد و در دورهای بالا ۳ درصد کاهش نشان داد. در مقابل، مصرف سوخت لحظه‌ای در تمام محدوده کاری موتور به‌طور میانگین ۳۲ درصد افزایش یافت. در مجموع، نتایج این پژوهش برتری مکانیزم کنترل الکترونیکی دریچه هدررو را در افزایش تأثیرگذاری مجموعه پرخوران بر عملکرد موتور XU7 تأیید می‌کند.
کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله English

Simulation of the Effect of Using a Turbocharger on XU7 Engine Performance with Mechanical and Electronic Wastegate Control Mechanisms

نویسندگان English

Meysam Mafakheri 1
Hossein Rahimi Asiabaraki 2
Ali Qasemian 3
Nima Rahimi 2
1 School of Automotive Engineering, Iran University of Science and Technology, Tehran, Iran. Department of Mechanical Engineering, Technical and Vocational University (TVU), Tehran, Iran.
2 Department of Mechanical Engineering, Technical and Vocational University (TVU), Tehran, Iran
3 School of Automotive Engineering, Iran University of Science and Technology, Tehran, Iran
چکیده English

Given the importance of improving the efficiency of internal combustion engines, reducing fuel consumption, and emissions, boosting technology, particularly the turbocharger, has been introduced as an effective solution. Turbocharging enables the realization of the engine downsizing concept. In this study, the XU7JP4/L3 engine was first simulated in GT-Power software, and subsequently, a boosting circuit was integrated into the engine model. The performance of the boosting system was evaluated under two wastegate control strategies. In the first case, an internal wastegate with a mechanical control mechanism was employed, while in the second case, an electronic control mechanism was utilized. The results revealed that brake power under boosted conditions with mechanical wastegate control increased by an average of 33%, and with electronic wastegate control by 37%, compared to the naturally aspirated mode. The brake torque in the boosted mode with mechanical wastegate control also increased by 25%, 37%, and 41% at 1500 rpm (simulation start), 2500 rpm (maximum torque), and 6000 rpm (maximum power), respectively, compared to the naturally aspirated mode. The implementation of electronic wastegate control shifted the maximum torque to 3500 rpm and further increased it by 5% compared to the maximum torque achieved under mechanical control. Furthermore, the brake-specific fuel consumption decreased by an average of 2% at low-to-medium speeds and by 3% at medium-to-high speeds in both boosted modes compared to the naturally aspirated mode. In contrast, the instantaneous fuel consumption increased by an average of 32% across the entire engine operating range. Overall, the results of this study confirm the superiority of the electronic wastegate control mechanism in enhancing the impact of the boosting system on the performance of the XU7 engine.

کلیدواژه‌ها English

Internal Combustion Engines
Boosting System
Electronic Wastegate
GT-Power
Engine Downsizing

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 08 اردیبهشت 1405

  • تاریخ دریافت 24 آبان 1404
  • تاریخ بازنگری 08 اسفند 1404
  • تاریخ پذیرش 08 اردیبهشت 1405