فهرست مطالب

تحقیقات موتور - پیاپی 15 (تابستان 1388)

نشریه تحقیقات موتور
پیاپی 15 (تابستان 1388)

  • تاریخ انتشار: 1388/10/11
  • تعداد عناوین: 7
|
  • محمد ضابطیان طرقی، علی اصغر مظفری صفحه 1
    موتورهای احتراق تراکمی با مخلوط همگن [1]، نسل جدیدی از موتورهای احتراق داخلی هستند که با استفاده از سازوکار خود اشتعالی به عنوان اساس احتراق، قدرت تولیدمی کنند و از نظر بهره حرارتی و آلاینده ها، شرایط بهتری نسبت به موتورهای متعارف [2] دارند. در این مطالعه، شبیه سازی فرآیند احتراق موتور HCCI با سوخت گاز طبیعی با استفاده از الگوی سینتیک مفصل شیمیایی مورد توجه قرارگرفته است. نتایج شبیه سازی فرآیند خوداشتعالی نشان می دهد که با استفاده از تعاریف خاص موتورهای HCCI قابل توصیف است. همچنین، اثر متغیرهای پایشگر مرحله احتراق HCCI، بر زمان شروع احتراق و فشار درون استوانه [3] بررسی می شود و با استفاده از این شبیه سازی می توان احتراق پایدار پایش شده را در محدوده وسیعی از شرایط عملکردی این موتور ها پیش بینی کرد. مقایسه نمودارهای محاسباتی P-θ (فشار- زاویه لنگ) از الگوی پیشنهادی با نمودارهای مرجع در دماهای ورودی مختلف، نشان دهنده دقت بسیار خوب الگو در پیش بینی زمان آغاز اشتعال است.
    کلیدواژگان: خود اشتعالی، احتراق تراکمی، سینتیک شیمیایی، گاز طبیعی
  • مرتضی منتظری، اکبر نادرپور صفحه 11
    در این مقاله، شبیه سازی مصرف سوخت و آلاینده های خودرو سمند با موتور ملی دو گانه سوز به روش رو به عقب ارائه شده است. شبیه سازی خودرو با کمک نتایج آزمون منحنی های عملکردی موتور و واکنشگر شیمیایی در دو حالت بنزین سوز و گازسوز صورت گرفته است. در پایان، نتایج شبیه سازی با نتایج آزمون مودال لگام ترمز [4] شاسی تحت چرخه [5] رانندگی NEDC مقایسه شده است. این مقایسه بیانگر تطابق مناسبی بین نتایج شبیه سازی و آزمون است و نشان می دهد دقت کافی برای بهره گیری از این الگو [6] در طراحی و درجه [7] بندی خودروی دورگه الکتریکی بر پایه خودرو ملی وجود دارد.
    کلیدواژگان: شبیه سازی رو به عقب، چرخه رانندگی، مصرف سوخت، آلاینده ها، آزمون مودال
  • امیر حسن کاکایی، محمد مومنی موحد صفحه 17
    روش های زیادی برای تعیین شدت کوبش با استفاده از علامت فشار درون استوانه وجود دارند و هدف اصلی در این مقاله توسعه و ارزیابی این روش ها با استفاده از اجرای آزمون در اتاق آزمون مجهز به لگام ترمز [10] با موتور EF7 است. در ابتدا تمامی روش های تعیین شدت کوبش بررسی می شود و با استفاده از مقایسه نتایج آزمون در شرایط ثابت، روش های بهینه معرفی می شوند. پس از تعیین شدت کوبش با روشی مناسب، می بایست حد مجازی برای آن تعریف نمود که مرز وقوع کوبش را مشخص نماید. روش های مختلفی برای تعیین حد مجاز شدت کوبش، در چرخه [11] های مجزا و یا محاسبه ای آماری از چند چرخه، ارائه شده است.
    برای ارزیابی دو روش تشخیص کوبش، می توان یکی را به عنوان روش مرجع انتخاب نمود و دیگری را با آن مقایسه کرد. برای انتخاب عوامل [12] بهینه محاسباتی، کانتور [13] ضریب ارتباطی را بر حسب دو عامل انتخابی ترسیم نمود و نقطه ای که بیشترین ضریب را دارد، به عنوان نقطه بهینه انتخاب می شود.
    نکات مهمی برای پردازش اطلاعات حسگرها وجود دارند، از جمله آنها می توان به تبدیل فوریه سریع و صاف شدن رقومی اشاره کرد که نحوه محاسبه و کاربرد آنها بررسی شده است. تبدیل فوریه سریع، بسامد [14] اصلی نوسانات علامت ورودی را مشخص می کند و صاف شدن رقومی نوسانات ایجاد شده با بسامد های غیر دلخواه را حذف می نماید.
    با بررسی نتایج آزمونها مشخص می شود که کوبش در بسامد هایی خاص به علت مدهای ارتعاشاتی آکوستیک در محفظه احتراق رخ می دهد و روش هایی برای پیش بینی و محاسبه این بسامد ها ارائه شده است. توجه شود که بسامد اصلی نوسانات ایجاد شده در اثر کوبش برای این موتور حدود 8 کیلو هرتز است. به طور کلی تعیین دقیق این بسامد ها برای بررسی اثر صاف شدن و مکان بهینه قرارگیری حسگر فشار استوانه، کاربرد زیادی دارند.
    کلیدواژگان: تشخیص کوبش، فشار درون استوانه، حد مجاز، شدت کوبش، موتور بنزینی
  • فتح الله امی، آزاد مشیری، احمد شفیعی ثابت صفحه 29
    این پژوهش با هدف مقایسه عملکرد گاز طبیعی فشرده و ترکیب این گاز با هیدروژن (هایتن [16]) در موتور احتراق داخلی اشتعال جرقه ای انجام شده است. در این تحقیق سه نوع سوخت مختلف شامل گاز طبیعی فشرده خالص، هایتن با 15% هیدروژن و هایتن با 30% هیدروژن استفاده شده است. آزمون ها در دو حالت بار کامل و بار جزیی انجام شد. آزمون بار کامل در سرعت های مختلف موتور و آزمون بار جزیی تنها در سرعت های 2000 و 3000 دور در دقیقه و از 2 بار تا تمام بار با گام 1 انجام شد. در هر آزمون زمان بندی جرقه با توجه به بیشترین فشار متوسط مؤثر اندیکاتوری [17] تعیین شده است. نتایج به دست آمده نشان می دهند که با افزایش میزان هیدروژن در هایتن، بازده تنفسی، توان و گشتاور موتور کاهش می یابد و وجود هیدروژن در مخلوط، باعث کاهش آلاینده های منوکسیدکربن و هیدروکربن های نسوخته می شود، ولی میزان اکسیدهای نیتروژن افزایش می یابد.
  • بهروز مشهدی، سیدابومحمد عمادی صفحه 36
    در این مقاله یک سامانه انتقال قدرت هیبرید معرفی گردیده که در آن یک «مجموعه تقسیم کننده توان» جدید یک ارتباط مکانیکی را بین چهار محور موتور احتراقی، دو موتور الکتریکی و محور متصل به دیفرانسیل و چرخ ها فراهم می آورد. یک استراتژی کنترلی موثر برای سامانه انتقال قدرت هیبرید جدید طراحی و سپس مراحل شبیه سازی و نتایج آن ارائه شده است. کنترلر طراحی شده دارای چهار ورودی توان درخواستی، سرعت خودرو، حد شارژ باتری و دمای موتور احتراقی بوده و عملکرد تک تک اجزای انتقال قدرت شامل موتور احتراقی، دو موتور الکتریکی و باتری را به گونه ای تنظیم می کند که راندمان کل سامانه بیشینه گردد. این کنترلر با استفاده از منطق فازی چگونگی شارژ باتری را با توجه به ورودی های دریافتی از تک تک اجزا تعیین می کند. این منطق فازی حد شارژ باتری را همواره در یک محدوده بالا نگه می دارد و در صورت امکان میزان شارژ باتری را افزایش می دهد تا نقاط عملکردی موتور احتراقی را به نقاط پربازده تر انتقال دهد. همچنین کنترلر طراحی شده با استفاده از یک بهینه سازی عددی، دور موتور احتراقی را تعیین می کند تا نه صرفا موتور احتراقی بلکه کل سامانه را در حالت بهینه قرار دهد. برای مدلسازی و شبیه سازی سامانه انتقال قدرت و کنترلر طراحی شده از نرم افزارهای Matlab-Simulink و Advisor استفاده شده است. نتایج شبیه سازی ارائه شده و با نتایج شبیه سازی انجام شده با کنترلر پیش فرض مقایسه شده است که این مقایسه کارآمدی کنترلر طراحی شده را نشان می دهد.
    کلیدواژگان: مجموعه تقسیم کننده توان، سامانه انتقال قدرت هیبرید، استراتژی کنترلی، حد شارژ، منطق فازی
  • محسن قاسمی، علیرضا نورپور صفحه 45
    لایی بستار چندلایه فولادی به طور گسترده ای در آب بندی موتورهای احتراق داخلی استفاده می شود. بنابراین اثر متقابل بین بدنه موتور، لایی بستار و بستار از نظر عملکردی بسیار مهم می باشد. برای جلوگیری از فرار گاز از استوانه ها در همه شرایط عملکردی موتور، هم نیروی کششی مناسب پیچ ها و هم طراحی درست لایی بستار جزء موارد مهم در افزایش بازده آب بندی لایی بستار می باشند. در این تحقیق از روش اجزای محدود جهت بررسی اثر متقابل بین بدنه موتور، لایی بستار و بستار استفاده شده است. به علاوه هم توزیع فشار تماسی بر روی لایی بستار جهت بررسی آب بندی و هم تنش های بستار و بدنه موتور در محل تماس آنها با لایی بستار در شرایط عملکردی مختلف مانند هم بندی سرد [18]، هم بندی گرم [19]، روشن کردن سرد [20]، احتراق [21]، سرد شدن موتور تا °C 20 [22] و سرد شدن موتور تا °C 25- [23] محاسبه شده اند. نتایج حاصل از حل عددی به کمک حسگر کاغذی ورق فوجی و آزمون حرارتی صحه گذاری شده اند. نتایج نشان می دهند که توزیع فشار آب بندی بر روی لایی بستار به طور گسترده ای وابسته به نیروی پیش بار پیچ ها می باشد. به علاوه مکان ضعیفترین فشار تماسی بر روی لایی بستار در نتیجه بار حرارتی تغییر می کند.
    کلیدواژگان: بستار، لایی بستار، آب بندی، نیروی پیش بار پیچ، فشار تماسی
  • پیمان باشی شهابی، سید محمدرضا مدرس رضوی، حمید نیازمند صفحه 55
    امروزه مشخص است که استفاده از روش بازگردانی دود [24] به منظور کنترل و کاهش اکسیدهای ازت [25] در موتورهای احتراق داخلی، کاملا اثر بخش و موثر بوده است. اگر روش بازگردانی دود به درستی و با دقت به خدمت گرفته نشود، به کاهش قابل ملاحظه توان موتور و افزایش سایر آلاینده های موتور منجر خواهد شد. یکی از دلایل بروز این مشکل عدم توزیع نسبتا یکنواخت دود بازگردانده شده در راهگاه های ورودی برای هر استوانه است. از این رو به کارگیری سامانه ای که دود بازگردانده شده را به شکل مناسبی بین راهگاه های ورودی استوانه توزیع نماید اجتناب ناپذیر به نظر می رسد. از طرف دیگر قوانین آلایندگی موجود به تولید کنندگان موتور اجازه نمی دهد که گازهای رخنه ای [26] تولید شده در موتور خودروها را به محیط تخلیه کنند. امروزه راهکار مورد استفاده بازگرداندن این گازها به محفظه احتراق و سوزاندن آنها است. در این مورد نیز بنا به دلایلی که در بالا ذکر شد عدم توزیع یکنواخت و یکسان این گازها می تواند منجر به بالا رفتن آلایندگی و کاهش توان موتور گردد. مشخصات هندسی و موقعیت تزریق دود بازگردانده شده یا گازهای رخنه ای تاثیر بسزایی در توزیع یکنواخت آنها بین استوانه ها دارند. روش متعارف برای تعیین موقعیت مناسب تزریق این گازها در راهگاه ورودی هوا استفاده از روش های عددی است که در آن نحوه پخش یک گونه گاز غیر از هوا (مثلا CO2) در جریان هوای درون چندراهه ورودی برای یک چرخه کامل کاری موتور در شرایط مختلف الگو سازی و حل شود. به این ترتیب می توان میزان توزیع گونه دوم را در استوانه های مختلف به شکل کمی بررسی کرد. این کار باید برای شرایط کاری گوناگون و موقعیت های مختلف تزریق انجام گیرد تا مناسبترین محل برای بازگردانی دود یا گازهای رخنه ای مشخص گردد. با توجه به این که زمان و هزینه مورد نیاز برای حل میدان جریان در هر حالت کاملا قابل ملاحظه است این روش بسیار وقت گیر و پر هزینه خواهد بود. در این تحقیق روش دیگری بر اساس تعقیب ذرات [27] پیشنهاد شده است که علاوه بر دقت مناسب و قابلیت بررسی جامع تر (حالتهای ترکیبی) زمان مورد نیاز برای تعیین موقعیت مناسب را به طور قابل توجهی کاهش می دهد.
    کلیدواژگان: گازهای برگشتی، گازهای رخنه ای، روش تعقیب ذرات، توزیع یکنواخت، چندراهه ورودی
|
  • M. Zabetian, A. Mozaffari Page 1
    Homogeneous Charge Compression Ignition (HCCI) engine is considered as a new combustion technology based on auto-ignition with higher thermal efficiency and lower emissions compared with the classic engines. In the present research, a theoretical model is provided to study the combustion regimes of HCCI engines fueled with natural gas using detailed chemical kinetics. Simulation results show that the auto-ignition processcan be described using specific definitions of HCCI engines. Also the effects of combustion control parameters on the combustion initiation and in-cylinder pressure have been studied. The model is able to predict conditions for a stable controlled combustion applicable for a wide range of operating conditions. The P-θ curves obtained from the model is compared with the data published in the literature and the comparisonshowed a reasonable compatibility in prediction of combustion initiation
  • M. Montazeri, A. Naderpour Page 11
    In this article, the fuel consumption and the exhaust emissions have been simulated in dual fuel (Gasoline and CNG) Samand vehicle by means of backward facing simulation. The engine performance and the catalysisconvertor curves have been achieved and they have been applied for simulation of the fuel consumption and the exhaust emissions when the engine is burning either gasoline or CNG. Finally, the simulation results and chassis dynamometer test results under NEDC driving cycle are compared. This comparison indicates a good match between the simulation and the test results and it shows that this model has sufficient accuracy to use in designing and sizing of hybrid electric vehicles (HEV) that they are based on the national vehicle.
  • A.H. Kakaee, M. Momeni Movahed Page 17
    There are several methods for determining the knock intensity using cylinder pressure data, evaluation and development of these methods by analyzing test bench datasets is the basic issue of this study. At first, the methods for knock intensity determination are investigated and optimal methods are introduced by comparing test results in the fixed conditions. After determining the knock intensity by an appropriate method,threshold values must be determined for identifying knock borderline. Several methods for determining threshold values in individual cycles or statistical parameters of multiple cycles are introduced.Two methods for determining knock intensity can be compared by assuming one of them as the reference method, the way for comparison and selection of optimal parameters for second method are represented.Note that important parameters for analyzing of transducers› data, such as digital filtering and Fast Fourier Transformation (FFT), are introduced. FFT determines the main oscillation frequencies and digital filtering omits undesired frequencies.Investigations of the test results show that knock is occurred in special frequencies because of acoustic vibration modes, some methods for determining of these frequencies are introduced. It should be mentioned that the main oscillation frequency due to knock is about 8 kHz. Exact determination of these frequencies is important for investigation of filtering and optimal transducer location.
  • F. Ommi, A. Moshiri, A. Shafiei Sabet Page 29
    In this study, effects on a spark ignition engine of pure compressed natural gas (CNG) and mixtures of CNG and hydrogen (Hythane) have been experimentally considered. In this study, three types of fuel including pure CNG, Hythane with 15% hydrogen and Hythane with 30% hydrogen in volume are used. Tests were performed in both of full load and part load conditions. Full load tests contain engine speeds from 1500 rpmup to 6000 rpm with step of 500 rpm. Part load tests were performed in engine speed of 2000 rpm and 3000 rpm. In each test, spark timing was set to reach the maximum indicated mean effective pressure. The results showed that volumetric efficiency, power and torque decreased with increase of Hydrogen fraction at full loads but thermal efficiency increased. Increase of Hydrogen Fraction in Hythane mixture cause CO and HCdecrease but NOx increases.
  • B. Mashadi, S. A. M. Emadi Page 36
    In this paper, an innovative power split device is introduced and a control strategy for a hybrid transmission using the device is developed. This transmission provides a mechanical connection between engine, two motors/generators and the rotational shaft which transmits drive force to the wheels. The controller receives battery state of charge (SOC), vehicle speed and power requested at wheels, and coordinates all componentsin such a way to optimize the entire system efficiency. A fuzzy logic controller is designed to sustain SOC in high regions and shift engine operating points to higher efficiency regions. A numerical optimization algorithm is used to control the engine speed in order to optimize the entire system, rather than optimizing only the engine. Matlab-Simulink and Advisor software are used for vehicle modeling, simulation and implementationof the controllers. Simulation results demonstrate remarkable improvements in fuel economy relative to simulation with default controller of Advisor.
  • A.R. Nourpour, M. Ghasemi Page 45
    Multi-layer steel (MLS) cylinder head gaskets (CHG) are widely used to seal the engine cylinder head. Therefore, The interaction between the engine cylinder head, cylinder block and the cylinder head gasket is very important from technical point of view. To avoid the escaping gas from the engine affecting the overall performance of the engine during operation, both the pre-stressing force of the bolts as well as the gasket designare critical factors in enhancing the efficiency of the sealing of the gasket.In this paper the finite element method (FEM) is used to investigate the interaction between the cylinder head and the cylinder block. Further more the distribution of the contact pressure on the gasket and the cylinder head and the cylinder block stresses at different condition, such as cold assembly, hot assembly, cold start, firing, engine cooling down to 20°(c) and -25°(c) are calculated. The validation are performed using Fuji papertest and thermal survey test. The results revealed that the sealing pressure on the gasket strongly depends on the pre-stressing force of the bolts. However, the location of minimum contact pressure on the gasket is changed by considering the thermal loading.
  • P. B. Shahabi, M. R. Modarres Razavi, H. Niazmand Page 55
    Exhaust Gas Recirculation (EGR) method has already shown its benefits on controlling NOx emissions in internal combustion engines. By using EGR, power reduction and increase of other pollutants may be appeared; therefore use of this method needs an accurate regulation system limiting EGR cylinder-to-cylinder maldistribution. On the other hand, emission law limitations make engine manufacturers to recycle back blowby gases into the cylinders. As the same reasons, mentioned above, homogeneous distribution of blowbygases shows better performance and more emission reduction. Geometrical parameters and injection location of EGR/blowby have substantial effects on homogenous cylinder-to-cylinder distribution of EGR/blowby gases. Therefore a numerical simulation of air flow with another species gas (for example CO2 injection inside intake manifold as EGR/blowby simulation gas) is needed to evaluate the maldistribution quantitatively. Althoughthis method is practicable, it is time consuming because of various injection locations and long solution duration. In this study a new method based on particle tracking is proposed which decreases the time and effort needed to find appropriate injection locations. Furthermore, with the new method double injection analysis is available.