릴리즈 2023 R1: 가상 파워트레인 - Performance and Thermal

AVL시뮬레이션 솔루션 업데이트 및 개선 사항

AVL FIRE™ M의 주요 특징

분사기 및 실린더 내 흐름 시뮬레이션을 위한 다성분 감압 비등

내부 분사 노즐 흐름, 연소실로의 연료 분사, 벽막 생성, 연소 및 배기가스 생성에 이르는 전체 이벤트 체인을 시뮬레이션하는 것은 어려운 작업이지만, 이제 FIRE M 2023 R1을 통해 훨씬 더 많은 물리적 요소를 고려하면서 더욱 편리하게 수행할 수 있습니다. 모든 관련 시뮬레이션 및 시뮬레이션 모델은 확장된 재료 특성 데이터베이스에 접근하여 여러 성분의 대체 연료(화석 자원 기반, 전자, 바이오, 합성 연료)를 처리할 수 있습니다. 또한 연료 증발 모델의 확장을 통해 높은 온도에서 주입할 때 발생하는 감압 비등 현상을 처리할 수 있습니다.

Powertrain - Performance and Thermal Release R1 2023 - Figure 1: Comparison of liquid density between experiment (left) and AVL FIRE™ M Simulation (right). Experimental data provided by Argonne National Laboratory via ECN

그림 1: 실험(왼쪽)과 AVL FIRE™ M 시뮬레이션(오른쪽) 간의 액체 밀도 비교. 아르곤 국립 연구소(Argonne National Laboratory)가 ECN을 통해 제공한 실험 데이터

$Powertrain - Performance and Thermal Release R1 2023 - Figure 2: Pressure and molar density fraction (MDF) of H2O, HCNO and NH3 from the thermolysis-hydrolysis process in a urea injector$

그림 2: 요소 분사기의 열분해-가수분해 공정에서 발생하는 H2O, HCNO 및 NH3의 압력 및 몰 밀도 분율(MDF)

AVL FIRE™ M 다상 프레임워크에서의 열분해 및 가수분해 모델

디젤 차량의 경우 질소산화물(NOx) 배출은 특히 어려운 도전 과제입니다.
새롭게 출시된 FIRE M 릴리즈에서는 열분해-수분해 과정이 동시에 일어나는 것을 고려하여 활성화된 일반 기상 반응(GGPR) 모듈과 함께 요소-물 용액의 분해를 다상 프레임워크에서 시뮬레이션할 수 있어 시뮬레이션 솔루션의 예측력이 한층 향상됩니다.

ECFM-3Z를 이용한 ICE 연소 시뮬레이션 표 생성

2023 R1 릴리즈에서는 층류 화염 속도 및 자동 점화 지연표 생성을 위한 툴로써 GUI 기반 워크플로우로 제공됩니다. 이 표는 FIRE M의 ECFM-3Z 모델을 사용하여 연소 시뮬레이션에 직접 활용할 수 있습니다.

Figure 3: AVL FIRE™ M 2023 R1 offers a COMPOSE-based GUI-supported workflow for laminar flame and ignition delay tables for use with the EXCM-3Z

그림 3: AVL FIRE™ M 2023 R1은 EXCM-3Z 모델과 함께 사용할 수 있는 층류 화염 및 점화 지연 테이블을 위한 COMPOSE 기반 GUI 지원 워크플로우를 제공합니다.

AVL FIRE™ M 2023 R1의 주요 특징

FAME 프로젝트의 UI 기반 차별화: FAME 2023 R1 릴리즈는 그래픽 사용자 인터페이스를 사용하여 FAME 프로젝트를 쉽게 비교하고 차이점을 시각화할 수 있는 첫 번째 단계입니다.

용융 및 응고 모델: 이 새로운 릴리즈는 FIRE M의 다상 프레임워크에서 용해 및 응고 문제의 질량 전달을 모델링합니다.

TABKIN 표 생성: 이제 Windows에서도 표 생성을 사용할 수 있습니다.

1D/3D 커플링 인터페이스: 이제 FIRE M/GT 파워(GAMMA TECHNOLOGIES Inc. 제품) 인터페이스를 FIRE M과 함께 사용할 수 있습니다.

AVL CRUISE™ M의 주요 특징

듀얼 연료 및 가스 엔진

최신 엔진 및 엔지니어링 강화 실린더 모델을 통해 대체 연료를 조사할 수 있습니다. 이를 통해 여러 연료를 연소하고, 기체 연료를 사용하고, 시뮬레이션을 실행하는 동안 연료를 변경할 수 있습니다.

Powertrain - Performance and Thermal Release R1 2023 - Figure 4: Dual Fuel Modeling - Activation and Fuel Selection

그림 4: 듀얼 연료 모델링 - 활성화 및 연료 선택

엔지니어링 강화 실린더 모델

엔지니어링 강화 가솔린 실린더(EEGC)가 새로운 기능으로 향상되었습니다:

가스 특성 발생기를 활용하여 연료 사양 시트에서 제공하는 연료 특성에 따라 연료 조성을 지정함으로써 연료 처리 과정이 개선되었습니다. 이를 통해 산소가 함유된 가솔린 연료와 다양한 가스 연료 구성을 보다 정확한 방식으로 고려할 수 있습니다.
연료 처리 개선과 함께 압축천연가스(CNG) 연소 모델도 새롭게 도입되었습니다. 엔진 꺼짐 배출 모델은 CNG 전용 THC/CH4 하위 모델로 확장되어, 이제 EEGC GUI의 드롭다운 메뉴를 통해 가솔린 또는 CNG 연소용 탄화수소 배출 모델 중에서 선택할 수 있습니다.
실린더 구성 요소는 두 가지 연료(예: 가솔린 및 CNG)를 구성할 수 있는 가능성을 제공합니다. 시뮬레이션을 시작하기 전에 연료를 선택할 수 있으며 시뮬레이션 실행 중에 연료를 전환할 수도 있습니다. 이를 통해 모델을 재시작할 필요 없이 SiL(Software-in-the-Loop) 및 HiL(Hardware-in-the-Loop) 환경에서 듀얼 연료 애플리케이션을 효과적으로 처리할 수 있습니다.

엔지니어링 강화 디젤 실린더(EEDC) 구성 요소는 추가 모델 및 매개변수를 통해 더욱 향상되었습니다:

연료 분사 시스템에서는 이제 두 가지 유형의 인젝터 중에서 선택할 수 있어 분사되는 연료량을 더욱 정확하게 예측할 수 있습니다.
다양한 파일럿, 메인 및 후분사를 구분하는 분사 조정기는 외부 매개변수로 조정할 수 있어 견고성을 개선할 수 있습니다.
예열 단계에서 오일 온도의 영향을 고려하도록 마찰 모델이 개선되었습니다.
착화실패 가능성에 대한 정보를 제공하기 위해 EEDC에 새로운 모델이 추가되었습니다. 매개변수화 마법사가 더욱 향상되었습니다. 이제 실린더의 최고 온도와 CO, THC 및 먼지 배출량을 조정할 수 있습니다.

Powertrain - Performance and Thermal Release R1 2023 - Figure 5: Spark-Ignited Cylinder Model for Commercial Vehicles and Variable Fuels

그림 5: 상용차 및 가변 연료용 스파크 점화 실린더 모델

전동식 연소 및 가변 압축비

연소실 구성 요소가 두 가지 기능으로 개선되었습니다.

전동식 연소: 연소실은 실제 연소 모델 없이도 작동할 수 있습니다. 모든 가스의 흡입, 압축 및 배출을 분리된 방식으로 시뮬레이션할 수 있으며, 이를 통해 왕복 압축기의 동작을 모방할 수 있습니다.
가변 압축비: 압축비는 데이터 버스 채널을 통해 조작할 수 있습니다. 이를 통해 엔진 개념을 조사할 수 있습니다.

Powertrain - Performance and Thermal Release R1 2023 - Figure6: Motored Combustion, Variable Compression Ratio and Results

그림 6: 전동식 연소, 가변 압축비 및 결과