فهرست مطالب

تحقیقات موتور - پیاپی 17 (زمستان 1389)

نشریه تحقیقات موتور
پیاپی 17 (زمستان 1389)

  • تاریخ انتشار: 1388/11/13
  • تعداد عناوین: 7
|
  • امیر حسن کاکایی، محمد مومنی موحد، علی اصغر محمودی، محمد غفوری کوهساره صفحه 3
    پارامترهای زیادی در اندازه گیری و تحلیل سیگنال فشار درون سیلندر برای تشخیص صحیح کوبش تاثیر گذار می باشند. پارامترهای اندازه گیری شامل فرکانس نمونه برداری، تعداد سیکلهای مورد نیاز برای تشخیص صحیح کوبش، محل نصب حسگر و طریقه نصب آن می باشد. پارامترهای تحلیل داده ها شامل خصوصیات فیلتراسیون، انتخاب پنجره محاسباتی از سیکل موتور، نحوه تعریف شدت کوبش و روش استفاده از آن برای تشخیص کوبش می باشد. اثر این پارامترها در تشخیص کوبش به همراه نحوه انتخاب بهینه آنها با استفاده از تحلیل نتایج آزمونهای انجام شده با موتور EF7 در این مقاله ارائه شده است. ذکر این نکته ضروری است که بر خلاف اکثر مقالات، مقادیر یا روش های بهینه ارائه شده برای شرایط کاری خاصی از موتور نبوده و تقریبا تمامی محدوده عملکرد آنرا پوشش می دهند.
    تبدیل فوریه سریع و فیلتراسیون دیجیتالی از روش های مهم برای پردازش اطلاعات حسگرها می باشندکه نحوه محاسبه و کاربرد آنها بررسی شده است. تبدیل فوریه سریع فرکانس اصلی نوسانات سیگنال ورودی را مشخص نموده و فیلتراسیون دیجیتالی نوسانات ایجاد شده با فرکانسهای غیر دلخواه را حذف می نماید.
    با بررسی نتایج آزمونها مشخص می شود که کوبش در فرکانسهایی خاص به علت مدهای ارتعاشاتی آکوستیک در محفظه احتراق رخ می دهد که روش هایی برای پیش بینی و محاسبه این فرکانسها ارائه شده است. قابل ذکر است که فرکانس اصلی نوسانات ایجاد شده در اثر کوبش در این موتور حدود 8 کیلوهرتز می باشد. به طور کلی تعیین دقیق این فرکانسها برای بررسی اثر فیلتراسیون و مکان بهینه قرار گیری حسگر فشار سیلندر، کاربرد زیادی دارند.
    کلیدواژگان: تشخیص کوبش، فشار درون سیلندر، آنالیز حساسیت، پارامترهای بهینه، موتور بنزینی
  • علی قاسمیان مقدم، سیدعلی جزایری صفحه 15
    دوره گرم شدن موتور یک دوره گذرای حرارتی است که طی آن، دمای موتور و اجزای آن در اثر شار حرارتی ناشی از احتراق از دمای محیط به دمای پایای کارکرد موتور و از دیدگاه حرارتی به شرایط پایای حرارتی می رسند. از آنجایی که این زمان در یک موتور احتراق داخلی از نظر حرارتی گذرا محسوب می گردد، لذا توسط روش های تحلیل انتقال حرارت پایا قابل تجزیه و تحلیل نبوده است و باید از روش های تحلیل انتقال حرارت گذرا برای این منظور بهره برد. یکی از مناسب ترین روش های تحلیل انتقال حرارت گذرا روش ظرفیت حرارتی فشرده است که در راستای دستیابی به اهداف پژوهش پیش رو مورد استفاده قرار گرفته است. البته به کارگیری روش یاد شده مستلزم برآورده شدن شرایط خاصی است که در جای خود به آن ها پرداخته خواهد شد.
    در این پژوهش انتقال حرارت در اجزای اصلی موتور مانند سمبه (پیستون)، بدنه موتور (بلوک سیلندر)، بستار (سرسیلندر)، روغن و خنک کننده موتور در مرحله گذرای گرم شدن موتور به کمک روش ظرفیت حرارتی فشرده بررسی و معادلات انتقال حرارت طی این دوره ارائه می گردد. معادلات انتقال حرارت اجزای موتور طی دوره یاد شده به صورت یک دستگاه معادلات دیفرانسیل ظاهر می شوند. به دلیل وجود جملات غیرخطی پیچیده در معادلات یاد شده، حل تحلیلی آن ها به سادگی امکان پذیر نیست و لذا برای حل آن ها از نرم افزار متلب [1] استفاده می شود. پس از نوشتن کد مربوطه در نرم افزار یاد شده، رفتار حرارتی اجزای موتور، به ویژه خنک کننده آن که از اهمیت بسزایی برخوردار است استخراج می گردد.
    پس از استخراج دمای خنک کننده، نتایج یاد شده با نتایج تجربی حاصل از آزمون موتور در دوره گرم شدن آن که توسط شرکت مرکز تحقیقات موتور ایران خودرو، ایپکو، صورت گرفته است، مورد مقایسه قرار می گیرد و بدین ترتیب درستی و صحت نتایج به دست آمده مورد بررسی قرار می گیرد. در نهایت نیز پس از تایید روش های اتخاذ شده، راهکارهای پیشنهادی کاهش زمان گرم شدن موتور مطرح می شود و نتایج حاصل از تاثیر روش های یاد شده بر روی رفتار حرارتی خنک کننده ارائه می گردد.
    کلیدواژگان: دوره گرم شدن موتور، روش ظرفیت کلی، خنک کننده
  • جواد قارلقی، امیر حسن کاکایی صفحه 28
    در این تحقیق انتقال حرارت در پیستون موتور احتراق جرقه ای محاسبه شده است. سه روش متفاوت برای مدل کردن انتقال حرارت بکار رفته است. در روش اول برای پیستون، سیلندر و سرسیلندر، یک دمای ثابت و تقریبی در نظر گرفته شده و بوسیله مدل دو ناحیه ای احتراق شرایط میدان گاز درون سیلندر (دما، فشار و ضرایب انتقال حرارت جابجایی) محاسبه می شود. در روش دوم برای هر سه قسمت پیستون، سیلندر و سرسیلندر، سه دمای مجهول در نظر گرفته شده و معادلات انتقال حرارت مربوطه با مدل دو ناحیه ای به صورت کوپل حل می شود. در روش سوم که دقیقترین روش است، به صورت همزمان بر اساس مدل شبکه حرارتی مقاومت-خازن، 24 معادله انتقال حرارت با کد دو ناحیه ای، حل می شود. نتایج بدست آمده از سه روش به منظور بررسی اثر آنها بر رفتار حرارتی پیستون با هم مقایسه می شود. نشان داده شده است که استفاده از مدل مقاومت-خازن با تعداد معادلات کمتر و درنتیجه زمان حل کمتر، روشی مناسب برای حل مسائل حرارتی موتور است. مجموعه این عملیات بوسیله کدی که در نرم افزار MATLAB نوشته شده، انجام شده و نتایج با داده های تجربی موتور EF7. TC صحه گذاری شده است.
    کلیدواژگان: شرایط مرزی، پیستون، موتور احتراق داخلی، انتقال حرارت، احتراق دو ناحیه ای
  • مرتضی منتظری، عباس فتوحی، اکبر نادرپور صفحه 42
    در این مقاله به مشخصه های رانندگی و میزان تاثیر آنها بر مصرف سوخت خودرو و آلاینده ها در گازهای خروجی مجرای دود پرداخته شده است. جمع آوری داده های رانندگی در شرایط شدآمد(ترافیک) واقعی جهت دستیابی به سری زمانی سرعت خودرو انجام گرفته است. فرآیند داده برداری به کمک سامانه پیشرفته موقعیت یاب خودرو (AVL) که بر اساس فنآوری GPS عمل می کند، انجام پذیرفته است. پس از آن 21 مشخصه رانندگی بر اساس سری زمانی سرعت خودرو تعریف شده است. سپس به بررسی این مشخصه ها در داده های اندازه گیری شده پرداخته شده و رابطه بین مشخصه های رانندگی به منظور تعیین مشخصه های مستقل مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین تاثیر مشخصه های رانندگی بر مصرف سوخت و آلاینده های خودرو با استفاده از شبیه سازی نرم افزاری ارزیابی شده است. برای این کار از نرم افزار Advisor برای شبیه سازی دو نوع خودرو سمند معمولی و سمند دورگه با موتور ملی بنزین سوز، بهره برده شده است و نتایج شبیه سازی در چند مورد با آزمایش عملی مقایسه شده است. در انتها شاخص دهی مشخصه های رانندگی با استفاده از یک شاخص کلی صورت گرفته اند و مشخصه های برتر شناسایی و معرفی شده اند. مشخصه های رانندگی مهمتر را می توان در دسته بندی شرایط شدآمد، توسعه چرخه های رانندگی، دسته بندی الگوهای رانندگی و پایش هوشمند خودروهای دورگه مورد استفاده قرار داد.
    کلیدواژگان: مشخصه رانندگی، خودرو دورگه، مصرف سوخت، آلایندگی
  • محمدرضا بشیری، فرزاد رجایی سلماسی، بابک نجار اعرابی صفحه 52
    این مقاله روشی جهت شناسایی شیوه رانندگی و نیز نوع و میزان ترافیک مسیر بر اساس اطلاعات موجود در واحد الکترونیکی خودرو ارائه می دهد. سیگنالهایی که جهت این امر مورد استفاده قرار می گیرند سرعت خودرو، دور موتور، میزان فشردن پدال گاز، گشتاور، و پدالهای ترمز و کلاچ می باشند. شیوه رانندگی بیان کننده رفتار راننده می باشد که بسته به میزان ترافیک و روحیه راننده می تواند متغیر باشد. در واقع یک راننده خاص ممکن است گاهی به صورت آرام و گاهی به شکل تهاجمی رانندگی کند. تشخیص شیوه رانندگی و یا رفتار راننده می تواند در جهت کنترل خودروها به ویژه خودروهای دورگه الکتریکی مورد استفاده قرار گیرد. پژوهش حاضر بخشی از تحقیق در زمینه شناسایی الگوی رانندگی و ترافیک در تهران جهت کنترل خودروهای ترکیبی می باشد که با همکاری مرکز تحقیقات موتور ایران خودرو (ایپکو) انجام شده است. در این مقاله روشی ارائه شده که با استفاده از سیگنال های موجود در واحد الکترونیکی خودرو (ECU) و طبقه بندی نحوه رانندگی به سه نوع آرام، عادی، و تهاجمی به کمک یک شبکه عصبی؛ به شکل نسبتا دقیقی شیوه رانندگی تشخیص داده می شود. در این مقاله همچنین به کمک سیگنال های فوق نوع مسیر و میزان ترافیک تا حد قابل قبولی تشخیص داده شده است.
    کلیدواژگان: شیوه رانندگی، نوع مسیر، میزان ترافیک، شبکه عصبی، الگوی رانندگی
  • بهمن نجفی صفحه 60
    بیودیزل به عنوان سوخت جایگزین گازوئیل به آسانی قابل استفاده در موتور دیزل بوده و دوست دار محیط زیست می باشد. در این تحقیق برای پیشگوئی فرآیند احتراق مخلوط سوخت بیودیزل حاصل از روغن پسماند با گازوئیل در یک موتور دیزل کم دور (لیستر M8/1)، از یک مدل تک منطقه ای Whitehouse-Way استفاده گردید. آزمون های تجربی نیز برای مقایسه مقادیر پیشگوئی شده، بر اساس تست کوتاه مدت موتور انجام پذیرفت. نتایج آزمایش های تجربی و شبیه سازی ریاضی نشان داد که مقادیر پیشگوئی شده فشار داخل سیلندر و آهنگ گرمای آزاد شده با مقادیر تجربی توافق خوبی دارند. همچنین، نتایج تجربی حاکی از این واقعیت است که با افزودن 20% بیودیزل به گازوئیل، مشخصه هایی نظیر حداکثر فشار داخل محفظه احتراق، دمای خروجی اگزوز، زمان تاخیر اشتعال، بازده حرارتی اندیکاتوری و ترمزی در جهت کارایی مناسب موتور افزایش یافته و بدلیل بهبود کیفیت احتراق، انتشار آلاینده های CO و UHC کاهش می یابد، ولی مقدار آلاینده NOx اندکی افزایش می یابد. مصرف سوخت ویژه ترمزی در این مخلوط تقریبا برابر سوخت گازوئیل می باشد که به لحاظ اقتصادی بسیار مهم است.
    کلیدواژگان: سوخت بیودیزل، آزمایش تجربی، شبیه سازی فرآیند احتراق، پارامترهای عملکرد و انتشار آلاینده ها
  • حمیدرضا چمنی، ایرج ستاری فر، محمد محمدی اقدم صفحه 71
    بستار یکی از قطعات اصلی موتور دیزل می باشد که در معرض بارگذاری های مختلف حرارتی و مکانیکی قرار دارد. یکی از اهداف در طراحی بستار، طراحی با دوام و حصول عمر بالای خستگی می باشد. مهمترین بارگذاری از دیدگاه تخمین عمر بستار، بارگذاری حرارتی می باشد که نقش عمده ای را در تخمین عمر بستار ایفا می کند، چرا که منجر به ایجاد تنش های حرارتی و خستگی کم چرخه در بستار می گردد. بنابرین، مطالعه تاثیر شرایط مرزی حرارتی بر توزیع دمای بستار کمک شایانی را به طراحان بستار خواهد نمود و می توان گفت امری ضروری برای طراحی بستار می باشد. در این مقاله، به بررسی اثرات تغییر شرایط مرزی حرارتی ناشی از گازهای احتراق و مجاری خنک کاری در شرایط کارکرد متفاوت موتور بر توزیع دمای بستار موتور دیزل سنگین از جنس های چدن خاکستری و چدن نشکن پرداخته شده است. همچنین، تاثیر دیگر شرایط مرزی حرارتی بر توزیع دمای بستار در نقاط بحرانی آن مطالعه شده است.
    کلیدواژگان: بستار موتور دیزل سنگین، تحلیل حرارتی، شرایط مرزی حرارتی
|
  • M. Momeni, A.H. Kakaee, A. Mahmoudi, M. Ghafuri Page 3
    Several parameters have significant effect on measure and analyzing of cylinder pressure to obtain accurate knock data. Acquisition frequency, number of cycles, transducer location and transducer mounting are measuring parameters. Filtering frequencies, knock windowing, knock model features and threshold values for knock intensity are important analyzing parameters. Effects of these parameters on knock detection and methods for optimal selection are investigated by analyzing test bench datasets. Note that optimalmethods aren’t for special operating conditions and almost cover all operating points of engine. 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 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.
  • A.Ghasemian, S. A. Jazayeri Page 15
    The transient period that lasts from engine starting to achieve engine coolant to its performance temperature is called warm-up. This study tries to decrease the time of warm-up period in a spark ignition engine. To achieving to this goal, at first the coolant thermal operation should be analyzed. For that, engine divided to seven major parts. These components are piston, cylinder block, cylinder head, engine oil, cylinder blockcoolant, cylinder head coolant and radiator coolant. Because warm-up period is a transient period, one of the transient heat transfer analyze methods should be applied. The method that is used in this study is lumped thermal capacitance method. Using heat transfer rules including conduction and convection and ignoring radiation, the thermal equations of mentioned parts are calculated. These equations are nonlinear differential equations that can be arranged in form of a set of differential equations. Because of some complicated nonlinear terms in the differential equations, they can not be solved with analytical methods and so MATLAB software is applied to solve the differential equations set. After solving the differential equations set and finding the temperature changes of major parts, these answers should be validated. To verifying the accuracy of theoretical answers, the answers are compared whit experimental result of engine test that is carried out in IPCO (Irankhodro Powertrain Company). After assuring of the correction and accuracy of theoretical method, some solutions are introduced to reduce the warm-up period. The criterion of warmup period is the thermal operation of engine coolant. So, after applying these solutions, the temperature changes of coolant during warm-up period is calculated for each method and at the end, the advantages anddeficiencies of each solution are discussed.
  • J. Gharloghy, A. H. Kakaee Page 28
    In this study, the SI engine piston heat transfer is calculated applying three different models for the heat transfer modeling. In the first model, three approximate and constant temperatures are selected for piston, cylinder and cylinder head and determined the in-cylinder gas temperature, pressure and convection coefficients using two-zone combustion model. In the second model for each of the walls (piston, cylinder and cylinder head), the relevant heat transfer equations with two zone model solved considering three unknown temperature. In third model that is the most accurate method, 24 heat transfer equations coupled with the two zone model were solved simultaneously based on resistor-capacitor thermal network model. Eventually, the three model results compared to study their effect on the piston thermal behavior. It has been shown that using of resistor-capacitor model with less number of equations and consequently less time solution is an appropriate method for solving problems of engine heat transfer. The simulations were done by a MATLAB code and the results have been validated with the experimental data of the EF7.TC engine.
  • M. Montazeri, A. Fotouhi, A. Naderpour Page 42
    This paper presents driving features and their influences on the vehicle’s fuel consumption and exhaust emissions; driving data gathering is performed in real traffic conditions in order to provide the velocity time series. Advance Vehicle Locating (AVL) systems based on GPS technology are used for driving data collection. Then 21 driving features are defined based on vehicle’s velocity time series. After the extraction of features from the driving data, relation between the features is investigated in order to determine independent features. The influence of the selected features on vehicle’s fuel consumption and pollutant emissions is then studied using computer simulations. The Advisor software is utilized here for two types of vehicles, conventional SAMAND and hybrid SAMAND (HEV), simulation results are compared with test results in somecases. Finally the most effective driving features are determined by a total index and superior features are identified and presented as the result of this study. These superior features can be used in traffic condition clustering, driving cycle development, traffic condition clustering and intelligent HEV control.
  • M. R. Bashiri, F. Rajaei Salmasi, B. Nadjar Araabi Page 52
    This article proposes a new method on recognition of driving style, Roadway Type, and level of congestion based on some of information available in electronic control unit (ECU) of vehicles. Vehicle speed, engine speed, indicatory torque, acceleration pedal position, brake activity, and clutch pedal are used to achieve this goal. Driving style is the driver's behavior that can be variable according to driver's personal characteristics and level of congestion in the road. This paper is part of the research on «Driving Pattern Recognition and Traffic Identification in Tehran for Control of Hybrid Vehicles» that is supported byIrankhodro Powertrain Corporation (IPCO). In the proposed method, Neural Networks are used to classify the Driving Style into three categories: calm, normal, and aggressive; based on the features extracted from ECU information. Data collected in this research in calm, normal, and aggressive classes in collaboration with IPCO in the real traffic conditions. Results show Driving Style can be recognized with neural network with high performance, although Roadway Type and level of congestion didnt recognized well. Correct classification rate that reached are 70% for Roadway Type and level of congestion, and above 90% for Driving Style. The results attained in this research have many profits and can be used for control of vehicles (especially hybrid electric vehicles) in future works.
  • B. Najafi Page 60
    Biodiesel can be used easily as an alternative fuel in diesel engine and is environmentally friendly. In the present work for prediction of combustion process in a low speed diesel engine (M8/1 Lister), a single-zone combustion model (Whitehouse-Way) was used. This model was verified by experimental data. Predicted values of cylinder pressure and heat release rate from this modeling showed good agreement with corresponding experimental data. Also, the results of the engine short time tests, showed with increasing biodiesel percentage up to 20 volumetric, same properties such as pressure peak in combustion chamber, exhaust engine temperature, ignition delay, engine speed, brake and indicatory efficiency were increased. Due to combustion quality improvement, CO and UHC emissions were decreased, but NOx increased through higher combustion temperature and consequently higher pressure. Brake specific fuel consumption was minimum in compound which is economically very important.
  • H.R. Chamani, I. Sattarifar, M. Mohammadi Aghdam Page 71
    Cylinder head is one of the critical components of diesel engine that is subject to different thermal and mechanical loadings. One of the cylinder head design targets is durability and high fatigue life of this part. Thermal loading is the major loading of cylinder head in term of fatigue life assessment because leads to thermal stress and low cycle fatigue. Therefore, the study of the effect of thermal boundary conditions on the temperature distribution of cylinder head will assist cylinder head designer and is necessary part of cylinder head design. In this study, the effects of thermal boundary conditions, due to combustion gases and cooling gallery, at different engine operating conditions on the temperature distribution of a heavy duty diesel engine cylinder head are investigated. Also, the influences of other thermal boundary conditions on the temperature distribution of cylinder head at the critical regions are studied.