تحقیقات موتور

تحقیقات موتور

استخراج محدوده کاری مناسب عملگرها در موتور توربو GDI مجهز به VVT جهت شروع فرایند طراحی آزمون

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
اداره کل توسعه نگاشت، شرکت تحقیق، طراحی و تولید موتور ایرانخودرو
10.22034/er.2026.2089657.1132
چکیده
الزام کاهش مصرف سوخت و آلایندگی در کنار تلاش برای کاهش اندازه موتورهای احتراق داخلی، منجر به هرچه پیچیده‌تر شدن آن‌ها شده است. در نتیجه روش‌های کالیبراسیون نیر بایستی همسو با توسعه موتورها، توسعه پیدا کند. باید توجه داشت که افزایش تعداد عملگرهای سامانه مدیریت موتور، افزایش تصاعدی زمان و هزینه نگاشت رایانه موتور را در پی دارد. یکی از راه‌های اولیه ولی در عین حال پراهمیت برای کم کردن زمان کالیبراسیون، تعیین محدوده عملکردی مناسب عملگرها و متعاقب آن تعیین محدوده برای متغیرهای کالیبراسیونی نظیر زاویه باز و بست سوپاپ‌ها، زوایای فازهای محتلف پاشش و نسبت هرکدام از فازها به منظور کاهش تعداد آزمون‌های نگاشت در سطح موتور است.

پژوهش حاضر در راستای توسعه‌ی موتورهای بنزینی پرخوران با قابلیت تزریق مستقیم سوخت و مجهز به سامانه زمان بندی متغیر سوپاپ‌ها، در شرکت تحقیق، طراحی و تولید موتور ایرانخودرو انجام شده است. در چنین موتورهایی استخراج محدوده کاری مناسب عملگرها جهت شروع فرایند نگاشت رایانه موتور و نیز افزایش سرعت و کیفیت امر کالیبراسیون، بسیار حائز اهمیت است. در صورتیکه محدوده کاری عملگرها به روش مناسبی محدودسازی نشود، انجام نگاشت بسیار پیچیده و زمان‌بر یا حتی غیرممکن خواهد بود.

در این پژوهش، متغیرهای نگاشت پایه موتور نظیر نسبت هوا به سوخت، زاویه جرقه، زمان بندی سوپاپ‌ها، زاویه پاشش سوخت، کسر جرمی فازهای پاشش و فشار پاشش در چندین موتور نسبتاً مشابه مورد مطالعه قرار گرفته و محدوده مناسب عملگرها از روی الگوبرداری و تحلیل بدست آمده است. برای این منظور، نقشه عملکردی موتور به سه ناحیه تقسیم شده است. این ناحیه بندی منجر به مقید شدن محدوده و کاهش حالات محتمل برای انجام آزمون کالیبراسیون خواهد شد و دیگر نیازی به روبش همه نقاط کاری برای یافتن نقطه کاری بهینه نخواهد بود. به این ترتیب وسعت محدوده کاری عملگرها جهت آزمون‌های نگاشت تا 99% کاهش می‌یابد.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Determining the Operating Range of the Actuators in a Turbocharged GDI Engine with VVT for Design of the Experiments

نویسندگان English

Amir Akbari Sula
Mohammadreza Bahrambeigi
Calibration deputy, Irankhodro Powertrain Company
چکیده English

Air pollution and global warming have urged automotive manufacturers to improve the efficiency of internal combustion engines to reduce fuel consumption and emissions. This necessity, along with efforts toward engine downsizing, has led to increasingly complex engine systems. Moreover, the absence of proper calibration in modern engines results only in wasted time and costs during engine design and development. Therefore, calibration methods must also improve along with engine technologies.

The growing number of actuators in engine management system significantly increases the time and cost of ECU calibration. One of the fundamental yet crucial approaches to reduce calibration effort is to identify the appropriate operational range of actuators. This, in turn, allows defining practical boundaries for calibration variables such as valve opening and closing angles, injection phase angles, and the relative ratio of each phase. This help reduce the number of required engine-level calibration tests.

This research was carried out at Irankhodro Powertrain Company (IPCO), concentrating on the development of turbocharged gasoline direct injection engines equipped with variable valve timing. These are currently the most advanced engines developed domestically. In such engines, extracting optimal actuator operating ranges is critical for initiating ECU mapping and improving the speed and quality of the calibration process. Without proper constraint of these ranges, the mapping process can become highly complex, time-consuming, or even infeasible.

In this study, base calibration variables such as air-fuel ratio, spark timing, valve timing, injection timing, injection split ratio, and fuel pressure were collected from several similar engines. Suitable actuator operating ranges were derived through benchmarking. The engine map was divided into three regions. This segmentation helps constrain the test domain and reduce the number of possible calibration states, eliminating the need for exhaustive point-by-point mapping. This method reduced the operational domain of the actuators for calibration tests up to 99%.

کلیدواژه‌ها English

Operating Range
Turbo Engine
Direct Injection
Variable Valve Timing
Design of Experiment

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 12 تیر 1405

  • تاریخ دریافت 05 خرداد 1405
  • تاریخ بازنگری 08 تیر 1405
  • تاریخ پذیرش 12 تیر 1405