مدل سازي عددي سيالاتي يك بعدي موتور TU5JP2 و بررسي عملكرد در تغيير سوخت

Numerical 1D fluid modeling of TU5JP4 engine & performance review in fuel change

در ساليان اخير استفاده از اتانول زيستي به عنوان سوخت به دليل چرخه بسته كربن رونق يافته است. لذا خودروهاي دوسوختي اتانول بنزين مي توانند به عنوان گامي در كاهش توليد گاز گلخانه اي CO2 در نظر گرفته شده و به تعهدات جهاني كشور در معاهداتي مانند COP21 كمك نمايند . هدف از اين مقاله ارايه مدل يك بعدي موتور 4 سيلندر خطي Peugeot TU5JP4 و همچنين بررسي عملكرد قدرتي موتور در تغيير سوخت است. در اين مدل به كمك نرم افزار شبيه سازي يك بعدي سيالاتي/احتراقي، عملكرد موتور با دو سوخت بنزين و E85 مورد بررسي قرار گرفت. در اين مقاله پس از طراحي مدل بر اساس داده هاي ابعادي موجود و با بهره گيري از مدل احتراقي، اصطكاكي و انتقال حرارتي مناسب، از نتايج تجربي عملكرد قدرتي موتور با سوخت بنزين به عنوان معيار براي كاليبراسيون مدل استفاده شد. پس از اعتبارسنجي مدل براي كاركرد با سوخت بنزين با در نظر گرفتن ملاحظات لازم براي تغيير سوخت، مدل احتراقي بهينه براي سوخت E85 و تغيير در زمان جرقه شمع براي توليد حداكثر گشتاور و توان ترمزي ارايه شد و عملكرد موتور در دو حالت مذكور مورد مقايسه قرار گرفت. در اين بررسي به صورت عددي نشان داده شد كه عليرغم افزايش مصرف سوخت ويژه ترمزي در شرايط يكسان، موتور با سوخت E85 نه تنها عملكرد بهتري در توليد توان و گشتاور ترمزي نسبت به بنزين نشان داده بلكه ملاحظات زيست محيطي را نيز رعايت نموده است. از دستاوردهاي اين بررسي، رسيدن به مدلي مناسب به عنوان ابزاري براي تحليل عملكرد ديگر اجزاي موتور است.

In recent years, using bioethanol as fuel has been noticed because of carbon closed cycle. Therefore, flex-fuel vehicles (FFVs) can be considered as a step toward decrease in greenhouse gas emission and help global commitments in agreements like COP21. The purpose of this article is to offer a 1D model of linear 4-cylinder Peugeot TU5JP4 engine and also to study on engine power performance in fuel change. In this model by using fluid/combustion 1D simulation software, engine performance has been studied with two fuels - gasoline and E85. In this article after model design according to available dimensional data and proper combustion, friction and heat transfer models, the model has been calibrated by experimental results of engine power performance with gasoline as fuel. After model validation with gasoline, optimized combustion model for E85 and ignition time tuning for generating maximum brake power and torque has been offered under consideration of required changes in case of fuel change; and engine performance has been compared in two explained cases. In this study, it’s shown numerically that engine performance in generating brake power and torque with E85 as fuel is better than gasoline in addition to observe environmental considerations in spite of increase in brake special fuel consumption. The achievement of this study is to attain a proper model as a tool for other engine parts performance analysis.