تحقیقات موتور

تحقیقات موتور

استفاده از شرایط محصورسازی موتور با هدف کاهش مصرف سوخت در شرایط آب و هوایی ایران

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 دانشکده مهندسی مکانیک و انرژی، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران
2 شرکت تحقیق، طراحی و تولید موتور ایران خودرو (ایپکو)، تهران، ایران
10.22034/er.2026.2077335.1118
چکیده
افزایش الزامات مبنی بر کاهش مصرف سوخت و آلایندگی، بررسی رفتار حرارتی موتور در حالت راه‏‌اندازی سرد را به یکی از محورهای اصلی در پژوهش‌های مهندسی خودرو تبدیل کرده است. افت دمای موتور پس از دوره خاموشی، موجب افزایش گرانروی روغن و تشدید اصطکاک داخلی می‌شود که این امر سهم قابل‌توجهی در افزایش مصرف سوخت اولیه دارد. در این پژوهش، تأثیر سامانه محصورسازی حرارتی بر عملکرد حرارتی و مقدار مصرف سوخت موتور ملی نسل دوم به‌صورت کمی ارزیابی شده است. بدین منظور، یک الگوی حرارتی یک‌بعدی در نرم‌افزار جی‌‏تی‌‏سوئیت توسعه یافت و با استفاده از داده‌های تجربی شرکت ایپکو اعتبارسنجی شد. این الگو با متصل کردن فرآیند سرد شدن گذرا و رفتار مصرف سوخت در چرخه‌رانندگی استاندارد اروپا، امکان تحلیل همزمان دمای راه‌‏اندازی مجدد و پیامدهای آن را بر عملکرد موتور فراهم آورد. نتایج نشان می‌دهد که حفظ انرژی گرمایی در دوره خاموشی، موجب افزایش دمای اولیه راه‌اندازی و در نتیجه، کاهش تلفات اصطکاکی می‌شود. تحلیل تجمعی و لحظه‌ای مصرف سوخت در چرخه اروپا حاکی از آن است که محصورسازی حرارتی می‌تواند مصرف سوخت را در دمای محیطی 20 درجه سانتی‌گراد تا 10% و در هوای 5 درجه سانتی‌گراد، تا %11.5 کاهش دهد. این تحقیق، توجیه فنی و اقتصادی کاربرد فناوری مذکور را در موتورهای رایج داخلی اثبات می‌کند.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Engine encapsulation techniques for fuel consumption reduction under Iran’s climatic conditions

نویسندگان English

Matin Samanian 1
MohammadAli Ehteram 1
Hossein Bostan-Shirin 2
1 Faculty of Mechanical and Energy Engineering, Shahid Beheshti University, Tehran, Iran
2 Irankhodro Powertrain Company (IPCo), Tehran, Iran
چکیده English

Increasingly stringent regulatory demands for fuel consumption and emission reduction have made the investigation of engine thermal behavior during the cold-start phase a key focus of automotive engineering research. The drop in engine temperature after a shutdown period leads to increased lubricant viscosity and intensified internal friction, which significantly contribute to higher initial fuel consumption. In this study, the effect of a thermal engine encapsulation system on the thermal performance and fuel consumption of the EF7 Plus engine was quantitatively evaluated. To this end, a one-dimensional thermal model was developed in GT-SUITE and validated against experimental data provided by IPCO. By coupling the transient cool-down process with fuel consumption behavior over the standard New European Driving Cycle (NEDC), the model enabled a simultaneous analysis of the restart temperature and its impact on engine performance. The results indicate that retaining thermal energy during the soak period increases the initial restart temperature and consequently reduces frictional losses. Both cumulative and instantaneous fuel consumption analyses over the NEDC show that thermal encapsulation can reduce fuel consumption by up to 10% at an ambient temperature of 20°C and by up to 11.5% at 5°C. These findings demonstrate the technical and economic feasibility of implementing this technology in widely used domestically produced engines.

کلیدواژه‌ها English

Thermal Encapsulation
Cold Start
Driving Cycle
Internal Friction
Fuel Consumption
[1]         Faria MV, Varella RA, Duarte GO, Farias TL, Baptista PC. Engine cold start analysis using naturalistic driving data: City level impacts on local pollutants emissions and energy consumption. Science of The Total Environment. 2018 Jul 15;630:544-59. doi: 10.1016/j.scitotenv.2018.02.232
[2]         Mohammadi A, Montazer Y, Rahimi Asiabaraki H. Reduction of fuel consumption and emissions of Iranian naturally aspirated engine on Samand vehicle with thermal management. The Journal of Engine Research. 2025 Feb 19;71(4):58-76. doi: 10.22034/er.2025.2053701.1077
[3]         Yuan R, Price C, Kasurkar R, Spenley M, Dutta N, Ebrahimi K. Numerical investigation of heat retention and warm-up with thermal encapsulation of powertrain. InWCX SAE World Congress Experience 237384 2020 Apr 14. doi: 10.4271/2020-01-0158
[4]         Minovski B, Andrić J, Löfdahl L, Gullberg P. A numerical investigation of thermal engine encapsulation concept for a passenger vehicle and its effect on fuel consumption. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part D: Journal of Automobile Engineering. 2019 Feb;233(3):557-71. doi: 10.1177/0954407017749074
[5]         Duvigneau F, Luft T, Hots J, Verhey JL, Rottengruber H, Gabbert U. Thermo-acoustic performance of full engine encapsulations–A numerical, experimental and psychoacoustic study. Applied Acoustics. 2016 Jan 15;102:79-87. doi: 10.1016/j.apacoust.2015.09.012
[6]         Tan L, Yuan Y, Huang C, Yu Q. Numerical simulation of muffler cover temperature analysis for general purpose engine based on CFD. Energy Sources, Part A: Recovery, Utilization, and Environmental Effects. 2024 Dec 31;46(1):17034-52. doi: 10.1080/15567036.2020.1819477
[7]         Caputo F, Lamanna G, De Luca A, Armentani E. Thermo‐Mechanical Investigation on an Automotive Engine Encapsulation System Made of Fiberglass Reinforced Polyamide PA6 GF30 Material. InMacromolecular Symposia 2020 Feb (Vol. 389, No. 1, p. 1900100). doi: /10.1002/masy.201900100
[8]         Owen R, Price A, Barril Boleto JD, Sivasankaran S, Jansen W. Method development and application of thermal encapsulation to reduce fuel consumption of internal combustion powertrains. InWCX SAE World Congress Experience 237383 2019 Apr 2. doi: 10.4271/2019-01-0902
[9]         Yuan R, Dutta N, Sivasankaran S, Jansen W, Ebrahimi K. Heat retention analysis with thermal encapsulation of powertrain under natural soak environment. International Journal of Heat and Mass Transfer. 2020 Feb 1;147:118940. doi: 10.1016/j.ijheatmasstransfer.2019.118940
[10]       D’Amico R, Stelzer R, Bihhadi A, Courtois T. Engine encapsulation: impact on vehicle NVH and CAE challenges. InInternational Conference on Noise and Vibration Engineering (ISMA2016), Leuven 2016.
[11]       Batooei A. Performance and fuel consumption simulation for optimized manual transmission gear ratio selection. The Journal of Engine Research. 2025 May 22;72(1):45-58. doi: 10.22034/er.2025.2058229.1091
[12]       Heywood JB. Internal combustion engine fundamentals. 2nd ed. New York: McGraw-Hill; 2018.
[13]       Bergman TL, Lavine AS, Incropera FP, DeWitt DP. Introduction to heat transfer. John Wiley & Sons; 2011 Jun 13.

  • تاریخ دریافت 08 آذر 1404
  • تاریخ بازنگری 31 اردیبهشت 1405
  • تاریخ پذیرش 12 مرداد 1405