Simulation von Antriebsstrangkomponenten

AVL FIRE™ bietet Softwarefunktionen und validierte Simulationsmethoden für die Entwicklung von Verbrennungsmotoren und Motorenkomponenten, um dediziert eine überlegene Motor-Performance zu ermöglichen.

AVL Approach

“Versuche immer, die beste Lösung anzubieten” – Diese Philosophie vertreten wir bei der Unterstützung unserer Kunden bei der Entwicklung und Optimierung ihrer Produkte. Mehr als 25 Jahre Erfahrung in der Entwicklung von CFD-Software und unser tägliches, anwendungsreiches Geschäft mit zahlreichen Projekten, die eine breite Palette an Anwendungen abdeckt, erlauben uns Ihnen ausgezeichnete Simulationsdienstleistungen und Best-in-Class Software anzubieten.

“Versuche immer, die beste Lösung anzubieten” – So lautet unsere Philosophie, wenn wir unsere Kunden bei der Entwicklung und Optimierung ihrer Produkte unterstützen.


Benefits at a Glance

  • Umfangreiche Erfahrung in Motor- und Komponentenengineering, Softwareimplementierung und Softwareentwicklung
  • Spezifische Softwarelösungen basierend auf Spezialisten-Know-How
  • Globale Präsenz, lokale Dienstleistung: immer für Sie da

Einlasssystem

AVL FIRE™ wird für die Entwicklung und Optimierung des Luftpfads in Verbrennungsmotoren eingesetzt, um die optimale Motorleistung zu entfalten:

  • Minimierung der Druckverluste
  • Harmonisierung der Zylinderladung
  • Herstellung einheitlicher Verteilung der rückgeführten Abgase
  • Ausgleich der Ölnebelrückführung
  • Bestimmung gasseitiger, thermischer Grenzwerte für integrierte Krümmer
Die Simulation trägt zur Erarbeitung von Designempfehlungen bei, damit parasitische Verluste reduziert und eine optimale Motorleistung erreicht werden kann.

Einlasskanal

AVL FIRE™ wird oft als numerischer Prüfstand zur Designverifikation des Ansaugkanals eingesetzt. Kanalkonzepte werden wie folgt beurteilt:

  • Leistungsanforderungen gemäß charakteristischen Merkmalen (Durchfluss, Swirl/Tumble)
  • Zulässige Produktionstoleranzen

Die Simulation unterstützt die Entscheidung zwischen Kanalkonzepten und über detaillierten Kanaldesigns.


Einspritzdüse

AVL FIRE™ wird von führenden Einspritzsystemherstellern zur Analyse und Optimierung der Einspritzdüsen eingesetzt:

  • Stationäre und transiente Durchflussraten
  • Auftreten von Kavitation
  • Erosion des Materials verursacht durch Kavitation
  • Strömungsbedingungen innerhalb des Düsenaustritts zur verbesserten Zerstäubung des Kraftstoffs bei Eintritt in die Brennkammer


Die Simulation stellt Empfehlungen für das Design der Einspritzdüse bereit und liefert Informationen für weitere Simulationen der Kraftstoffeinspritzung.


Diesel Motor (Bowl Layout)

AVL FIRE™ wird bei der überwiegenden Mehrheit aller führenden Firmen, die Dieselmotorentwicklung betreiben, eingesetzt. AVL FIRE™ trägt zur Herstellung neuer Verbrennungskonzepte und Optimierung existierender bei, wobei Leistung, Kraftstoffverbrauch, Emissionen und thermische Last behandelt werden. Designs werden durch die Untersuchung von der Auswirkung folgender Aspekte evaluiert:

  • Unterschiedlicher Drall
  • Einspritzstrategien
  • Muldenformen
  • Betriebslast

Die Simulation unterstützt die Entscheidung über das Design des notwendigen Drall, der Einspritzstrategie und Brennkammer.


Dieselmotor

AVL FIRE™ wird bei der überwiegenden Mehrheit aller führenden Firmen, die Dieselmotorentwicklung betreiben, eingesetzt. AVL FIRE™ trägt zur Herstellung neuer Verbrennungskonzepte und Optimierung existierender bei, wobei Leistung, Kraftstoffverbrauch, Emissionen und thermische Last behandelt werden. Designs werden durch die Untersuchung von der Auswirkung folgender Aspekte evaluiert:

  • Ansaugen: Spülverfahren während einer Ventilüberlappung, Zylinderladung und Luftwirbelung sowie Mischung von Frischluft und AGR
  • Verdichten: globale Luftwirbelung und lokale Bedingungen (Quetschung, Einspritzventil, Vorglühstift)
  • Kraftstoffeinspritzung, Zündung, Verbrennung: Kraftstoffeinspritzung, Zerstäubung und Penetrierung, Wandinteraktion/Laufbüchseninteraktion, Glühstiftpositionierung, Selbstzündung, maximaler Zylinderdruck, Wärmefreisetzung, Abgasformation
  • Abgashub: Vollständigkeit des Spülverfahrens
  • Wärmeübertragung an Struktur (Kopf, Block, Kolben, usw.)


Die Simulation wird zur Verifikation der Motorentwicklungsziele durchgeführt und auch als Basis für weitere Thermo-, Gesamtstress- und Ermüdungsevaluierungen eingesetzt.


Benzinmotor

AVL FIRE™ wird bei der überwiegenden Mehrheit aller führenden Firmen, die Benzinmotorentwicklung betreiben, eingesetzt. AVL FIRE™ trägt zur Analyse und Optimierung von Ansaugströmung, Kraftstoffeinspritzung, Gemischaufbereitung, Verbrennung und Spülverfahren bei, wobei Leistung, Kraftstoffverbrauch, Emissionen und thermische Last behandelt werden. Designs werden durch die Untersuchung folgender Aspekte evaluiert:

  • Ansaugen: Spülverfahren während Ventilüberlappung, Zylinderladung und Luftwirbelung sowie Mischung von Frischluft und AGR
  • Verdichten: globale Luftwirbelung und lokale Bedingungen (Quetschung, Einspritzventil, Zündkerze)
  • Kraftstoffeinspritzung, Zündung, Verbrennung: Kraftstoffeinspritzung, Verdampfung, Wandfilm, Zündkerzenpositionierung, Zündung, maximaler Zylinderdruck, Wärmefreisetzung, Klopftendenz, Abgasformation
  • Abgashub: Vollständigkeit des Spülverfahrens
  • Wärmeübertragung an Struktur (Kopf, Block, Kolben, usw.)


Die Simulation unterstützt die Entscheidung für eine Einspritzstrategie, um Entwicklungsziele zu erreichen. Die Simulationsergebnisse werden zur weiteren strukturellen Lastanalyse herangezogen.


Gasmotor

AVL FIRE™ wird bei der überwiegenden Mehrheit aller führenden Firmen, die Gasmotorentwicklung betreiben, eingesetzt. AVL FIRE™ trägt zur Analyse und Optimierung von Ansaugströmung, Kraftstoffeinspritzung, Gemischaufbereitung, Verbrennung und Spülverfahren bei, wobei Leistung, Kraftstoffverbrauch, Emissionen und thermische Last behandelt werden. Designs werden durch die Untersuchung folgender Aspekte evaluiert:

  • Ansaugen: Spülverfahren während Ventilüberlappung, Zylinderladung und Luftwirbelung sowie Mischung von Frischluft und AGR
  • Verdichten: globale Luftwirbelung und lokale Bedingungen (Quetschung, Einspritzdüsen-/Kraftstoffzufuhr- Positionierung, Zündkerze)
  • Kraftstoffeinspritzung, Nieder- und Hochdruckeinspritzung, Luft-/Kraftstoffgemisch, Funk-/Selbst-Zündungspositionierung, Zündfähigkeit, maximaler Zylinderdruck, Wärmefreisetzung, Klopftendenz, Abgasformation
  • Abgashub: Vollständigkeit des Scavenging
  • Wärmeübertragung an Struktur (Kopf, Block, Kolben, usw.)


Die Simulation unterstützt die Entscheidung zwischen Kraftstoffzufuhrstrategien und Brennkammerdesigns, um Entwicklungsziele zu erreichen. Die Simulationsergebnisse werden zur weiteren strukturellen Lastanalyse herangezogen.


Abgasleitung

AVL FIRE™ wird oft zur Analyse von Strömungen im Abgasstrang und zur Optimierung des Systems, in Bezug auf Gasdynamik, Strömungsuniformität (Aufladung, Nachbehandlungssysteme) und Druckabfall, eingesetzt. Im Laufe dieser Analyseaufgaben liefert die Simulation auch Eingangsdaten für eine thermische Analyse der Abgaskrümmer. Zur Abgasleitungsanalyse zählen:

  • Strömungstrennung und -stagnierung
  • Systemdruckabfall
  • Fluktuation und Uniformität der Strömung am Flansch des Turboladers
  • Lokale Gastemperaturen und Wärmeübertragungskoeffizienten

Die Simulation unterstützt die Entscheidung zwischen Abgasstrangdesigns und die Positionierung von Komponenten im Strang. Sie liefert auch thermische Grenzbedingungen.

Abgasnachbehandlung

AVL FIRE™ unterstützt die Entwicklung von Abgasnachbehandlungssystemen bei sämtlichen führenden OEMs und TIERs, da sie einmalige und anerkannte Möglichkeiten einer genauen Prognose der Spezieskonvertierung, Filterbeladung und Regenerierung, AdBlue-Einspritzung, Tropfen/Wand-Interaktion, Flüssigkeit/Wand-Wärmeübertragung, Thermolyse und Hydrolyse in SCR Systemen liefert. Zur Entwicklungsunterstützung für Abgasnachbehandlungssysteme zählen:

  • Analyse und Optimierung der in Komponenten eines Abgasnachbehandlungssystems stattfindenden physikalischen und chemischen Prozesse, um Effizienz und Effektivität bezgl. Schadstoffreduktion zu maximieren
  • Minimieren von Komponenten- und Systemdruckabfällen
  • Optimierung der Positionierung der Abgasnachbehandlungskomponente im Abgasstrang, um ein schnelles Aufwärmen zu ermöglichen und Dauerfestigkeit zu garantieren


Die Simulation unterstützt die Bestimmung des Designs und der Betriebsstrategien von Abgasnachbehandlungskomponenten und -systemen. Zusätzlich liefert die Simulation Eingangsdaten für eine thermische Analyse der Abgasleitungen und Nachbehandlungskomponenten.


Kühlwassermantel

Aufgrund einfacher Bedienbarkeit und schnellen Projektbearbeitungszeiten wird FIRE™ zur Strömungssimulation in Kühlwassermänteln eingesetzt mit dem Ziel, eine entsprechende und gleichmäßige Kühlung aller Zylinder zu ermöglichen, während Druckverluste minimiert werden. Die Simulationsaufgaben inkludieren:

  • Optimierung der Strömungsunterteilung zwischen Zylinderkopf und -block, linker und rechter Zylinderreihe (V-Motoren)
  • Herstellung einheitlicher Kühlung für alle Zylinder
  • Herstellung präziser Kühlung von thermisch hochbelasteten Teilen
  • Entfernung von Stagnationszonen
  • Evaluierung der Wärmeübertragung zwischen flüssigen und strukturellen Komponenten
  • Bestimmung thermischer Grenzbedingungen für HBC-Analyse

Die Simulation unterstützt die Entscheidungsfindung über Ausrichtung der Zylinderkopfdichtung und benötigte Kühlmittelströmung. Zusätzlich liefert sie auch thermische Grenzbedingungen für eine Stoffanalyse des Zylinderkopfs und -blocks.

Kurbelgehäuse

AVL FIRE™ unterstützt die Simulation der Strömung in Kurbelgehäusen und zusammenhängenden oder montierten Komponenten. Zu den typischen Simulationsaufgaben zählen Neigungs- und Beschleunigungsversuche, Schätzung des Lüftungsbedarfs oder Druckverlusts, Kolbenkühlung, Transport und Trennung des Ölnebels und -tropfens sowie die Simulation der Ölversorgung zu den Hauptlagern der Kurbelwellen und zu Pleuelstangenlager.