FEARCE-Vulcan| 製品 |リアリスシミュレーション

FEARCE-Vulcan は、すべての熱経路を詳細に考慮する独自の反復有限要素 (FE) ソリューションを使用し、CFD 解析を必要とせずに、物理モデルと半経験的相関関係を使用してパワーシリンダーコンポーネントの熱境界条件を計算します。これにより、予測的ではないデータベース手法の限界が克服され、決定的な構造調査のための信頼できる正確な予測ツールが提供されます。

反復ソリューションは十分に迅速に実行されるため、さまざまな設計バリアントを複数の動作条件に対して評価できます。計算された温度とそれに対応する変形を使用して、ピストンの二次運動とリングのダイナミクスを予測し、パワーシリンダーの摩擦、摩耗、オイル消費量とコンポーネントの構造耐久性をより正確に予測できます。

より効率的で排出ガスの少ない IC エンジンの熱モデリング

多くの場合ハイブリッドシステムで内燃機関エンジンが小型化するにつれて、燃費を改善するためにより高いピークシリンダー圧力が必要となり、シリンダー内の温度が上昇します。製品開発コストを削減するために広範なテストを最小限に抑えながら、より耐久性のあるコンポーネントを提供するために設計を最適化するには、分析ツールが必要です。

熱調査測定はエンジン開発の重要な部分であり、コンポーネントの温度を予測するために CFD と併用されます。ただし、これらの測定および分析方法は、コスト、時間、労力がかかる可能性があり、測定の場合は物理エンジンが必要です。

FEARCE-Vulcan は、ハードウェアが存在する前の製品開発の初期段階で使用できるため、CFD と熱調査のコストが削減され、エンジン開発サイクルがより効率的になります。この新しいツールは、複数の全負荷および部分負荷条件下で ICE の熱負荷と温度を迅速に正確に予測することで、ICE の設計と開発の将来の課題にも対応します。

熱モデル

シリンダー内

シリンダー内モデルは、シリンダーガスとシリンダーガスにさらされる周囲のコンポーネント、つまりピストンクラウン、シリンダー壁、シリンダーヘッド火炎面、各バルブの火炎面の間の熱伝達を考慮して熱境界条件を生成します。

ピストンクラウンと火炎面の境界条件は、燃焼中の燃焼ガスの伝播に基づいています。ガス温度の空間変動は、平均温度を燃焼ゾーンと未燃焼ゾーンの温度に分割し、表面上の各点の各ゾーンへの曝露を計算することにより、2 ゾーン燃焼モデルを使用して決定されます。

バルブ

バルブモデルは、バルブ、シリンダー、ポートガス間の対流熱伝達と、接触面、つまりシートとガイド間の熱伝達から熱境界条件を生成します。

以下を含む必要な熱伝達メカニズムがすべて考慮されます。

バルブヘッドにかかるガス負荷
背面上のガスの流れ
ステム周りのガスの流れ
ガイドへの油膜伝導
バルブ閉時のシート接触
バルブが開いているときのシート上のガスの流れ

シリンダー内のガスにさらされるバルブの表面については、シリンダー内モデルが熱負荷を計算し、露出したバルブの表面に投影します。ナトリウム冷却バルブの場合、ナトリウム温度は反復解の一部としてシミュレートされます。

ピストンとライナーの境界面

ピストンからライナーへのモデルでは、リングのダイナミクスとピストンの二次運動を考慮して熱境界条件を生成し、ピストンリングとライナー、およびピストンスカートとライナーの間の熱伝達を考慮します。

ピストンの二次ダイナミクスとピストンリングのダイナミクスモデルは、提供された幾何学的データと FE データから自動的に生成され、スカート、リング、ピストンの溝、ライナー間のクリアランスと熱伝達を計算します。熱伝達データはピストンとシリンダーボアの FE モデルにマッピングされ、サイクル平均化されます。

ピストン冷却

ピストン冷却モデルでは、ピストン冷却ジェット、ギャラリー冷却、クランクケースオイルによる冷却機構が考慮されています。

ピストン冷却ジェットモデルには、入力として各ジェットの位置、角度、およびオイル供給境界条件が必要です。モデルでは、次の特徴を考慮して熱境界条件を導き出します。

衝突持続時間
ジェットの広がりによる空間変動
さまざまな衝突位置
複合衝突角による非対称の流れ

シリンダボア

シリンダ内燃焼と、リングパックおよびスカートを介したピストンの熱負荷と、オイルによる冷却により、サイクル平均境界条件がシリンダボアに適用されます。

冷却剤の流れによる境界条件は、一定の HTC 値および流体温度値としてウォータージャケットを定義する表面に適用されるか、冷却剤回路の等温 CFD 解析からマッピングされます。

核沸騰の影響は、結果として得られる壁温度に依存する熱伝達係数のマップを使用して、反復解法の一部としてシミュレートされます。結果として得られる壁温度が沸点を超えると予測される場所では、熱伝達係数が調整 (増加) され、次の反復に使用されます。

主な特長

パワーシリンダのすべての熱経路が考慮されます
専用のグラフィカルユーザーインターフェース
ディーゼル、ガソリン、天然ガス、水素の燃焼をサポート
オプションで、CFD 燃焼境界条件を FEARCE-Vulcan プロセスの一部として含めることができます。
適切なデフォルトを使用したピストンとピストンリングの動的モデルの自動生成
ナトリウム冷却バルブのサポート
ピストン冷却ジェット (PCJ) およびギャラリー付きピストンによるピストン冷却を考慮します。
エンジン冷却水側の核沸騰の影響を含む
Realis Run Distribution Manager (RDM) を使用すると、ケースを並行して実行して、これまでにない短いタイムスケールで熱効率の高い IC エンジンを提供できます。