فهرست مطالب

نشریه تحقیقات موتور
پیاپی 23 (تابستان 1390)

  • تاریخ انتشار: 1390/05/11
  • تعداد عناوین: 7
|
  • محمد علی احترام، حسن بصیرت تبریزی، سید شهاب الدین علویون، مهدی احمدی، سید مصطفی میرسلیم صفحه 3
    حرکت رفت و برگشتی سمبه موجب ایجاد تراکم و انبساط و حرکت سیال در داخل محفظه لنگ می شود. انرژی اتلافی حاصل از این حرکت یکی از عوامل کاهش بازدهی به شمار می آید. در این تحقیق افت اصطکاکی و نوسانات فشار در محفظه لنگ به صورت تجربی و عددی برآورد می شود. به منظور بررسی مقدار دامنه نوسانات فشار، مقادیر فشار زیر سمبه ها با حساسه فشار پیزوالکتریک با بسامد 80 کیلو هرتز با تغییرات زاویه لنگ اندازه گیری می شود. مقایسه نتایج نشان دهنده قابلیت خوب الگوهای یک بعدی برای شبیه سازی نوسانات فشار و افت تلمبه ای در محفظه لنگ به خصوص برای سرعت های کم در صورت در نظر گرفتن تاثیر حرکت میل لنگ می باشد. با افزایش سرعت و محسوس تر شدن تاثیر چرخش میل لنگ، تفاوت پیش بینی الگوی یک بعدی با آزمایش تجربی بیشتر می شود. در این تحقیق با پیشنهاد یک مدل اصلاحی برای در نظر گرفتن تغییر مساحت ناشی از حرکت میل لنگ، خطای شبیه سازی یک بعدی تا حد قابل ملاحظه ای کاهش یافته است. همچنین مساحت پنجره رابط فضای زیر استوانه ها بسته شده و تاثیر این بسته شدن در افت تلمبه ای دیده شده است. با توجه به نتایج به دست آمده، در سرعت های کم، بسامد نوسانات فشار محفظه لنگ، دو برابر بسامد ناشی از سرعت موتور و در سرعت های زیاد برابر بسامد ناشی از سرعت می شود. همچنین با افزایش سرعت موتور، دامنه نوسانات به صورت چشمگیری افزایش می یابد. در عین حال کاهش مساحت رابط زیر استوانه ها سبب افزایش چشمگیر میزان افت تلمبه ای موتور می شود.
    کلیدواژگان: افت تلمبه ای، پنجره های تهویه، فشار محفظه لنگ، شبیه سازی یک بعدی
  • فتح الله امی، احسان موحدنژاد، کورس نکوفر صفحه 11
    یکی از متغیرهای موثر بر عملکرد موتورهای افشانه ای و میزان آلاینده های خروجی از آن ها، تعیین سازوکار زمانی پاشش و زمان مناسب برای پاشش در هر کدام از سازوکار ها می باشد. زمان پاشش سوخت به طور مستقیم بر چگونگی تبخیر سوخت، اختلاط هوا و سوخت، میزان تشکیل غشاء (فیلم) مایع در راهگاه و میزان سوخت وارد شده به استوانه تاثیر گذاشته و بر این اساس تاثیر مهمی در عملکرد مناسب موتور و پایش میزان آلاینده های خروجی به خصوص HC ایفا می کند. در این مقاله تاثیر زمان پاشش سوخت در سازوکار زمانی ترتیبی با استفاده از الگوی ایجاد شده از موتور XU7JP–L3 (استفاده شده در خودروی سمند) در نرم افزار مهندسی Wave و با استفاده از الگوی افشانه پالس ویدس بررسی می شود و با نتایج آزمایش موتور در سرعت های 2600 و 6000 د.د.د در حالت تمام بار و نیمه بار مقایسه می شود. دقت شبیه سازی با استفاده از داده های حاصل از آزمایش گرم موتور تایید شده و با توجه به میزان گشتاور موتور و آلاینده های خروجی از موتور، حالت پاشش باید به گونه ای باشد که بیشتر قطرات سوخت در انتهای مرحله تخلیه و در زمان باز شدن دریچه ورودی به پشت آن برسند.
    کلیدواژگان: موتور، افشانه، زمان پاشش، آلاینده ها، پاشش غیر مستقیم
  • احمد تقی زاده علی سرایی، تیمور توکلی هشجین، سید سعید محتسبی، محمد کاظمی صفحه 22
    بیودیزل سوختی است که از روغن های گیاهی و بافت های چربی تولید می شود. بیودیزل با نس ب ت های مختلفی با سوخت دیزل در موتورهای احتراق داخلی استفاده می گردد. سروصدا و ارتعاشات تولید شده در موتورهای دیزلی اثرات مخربی بر کاربران دارند. هم اکنون تحقیقات کمی در ارتعاشات بیودیزل و مخلوط های آن در دنیا وجود دارد. به همین منظور، در این تحقیق ارتعاشات مخلوط های مختلف سوخت بیودیزل با دیزل بر روی موتور چهار زمانه دیزلی پرکینز 6-1006، قبل و بعد از تعمیر موتور بررسی گردید. برای شبیه سازی ارتعاشات، از شبکه عصبی مصنوعی استفاده شد. به این دلیل که روش های شبکه عصبی نسبت به بسیاری از روش های معمولی آماری و قطعی مزایای بیشتری دارند. نتایج نشان داد که مقدار ارتعاش به مقدار چشمگیری بعد از تعمیر موتور کاهش می یابد. مخلوط سوخت به طور معنی داری بر مقدار ارتعاش تاثیر داشت. همچنین ثابت شد که موتور دیزل با مخلوط های سوخت B40 و B20 کمترین مقدار ارتعاش را دارد. بیشترین ارتعاش موتور نیز برای مخلوط های سوخت B15 و B30 مشاهده شد. نتایج نشان داد که بین مقادیر جذر میانگین مربعات شتاب و شبکه عصبی تطابق خوبی وجود دارد و میزان خطا در اکثر الگوها تقریبا نزدیک به صفر است. مقایسه نتایج حاصل از شبیه سازی شبکه عصبی با نتایج بدست آمده از آزمایش نشان داد که شبکه های عصبی ابزار قدرتمندی برای شبیه سازی ارتعاش در موتور هستند.
    کلیدواژگان: بیودیزل، موتور پرکینز 6، 1006، ارتعاشات، شتاب سنج، شبکه عصبی
  • مهرنوش دشتی، علی اصغر حمیدی، علی اصغر مظفری صفحه 32
    با توجه به آلایندگی های زیست محیطی ناشی از موتورهای احتراق داخلی و کاهش منابع سوختهای فسیلی، گاز طبیعی فشرده به عنوان جایگزینی برای سوخت بنزین مصرفی خودروها بسیار مورد توجه قرار دارد. گاز طبیعی فشرده در جایگاه سوخت کمکی نسبت به بنزین دارای مزایایی شامل عدد اکتان بزرگتر و کاهش تولید آلاینده های دی اکسید کربن، مونو اکسید کربن و هیدروکربن نسوخته می باشد. در این مقاله، از الگوی شبیه سازی ترمودینامیکی شبه ابعادی برای شبیه سازی و پیش بینی عملکرد موتور احتراق داخلی جرقه ای چهار استوانه استفاده شده است. الگو، متغیرهای عملکرد موتور شامل توان و مصرف ویژه سوخت داخلی (اندیکاتوری) را به همراه آلاینده های زیست محیطی شامل دی اکسید کربن، مونواکسید کربن، هیدروکربنهای نسوخته و مونواکسید نیتروژن پیش بینی می نماید. نتایج بدست آمده از شبیه سازی با نتایج تجربی مقایسه گردیده است. این مقایسه ها بر روی یک موتور احتراق داخلی جرقه ای بنزینی که گاز سوز شده، در سه حالت عملکردی مختلف بنزین سوز، گاز سوز و دوگانه سوز انجام گرفته است. نتایج پیش بینی شده شامل منحنی تغییرات فشار استوانه به همراه متغیرهای عملکردی موتور تطابق خوبی را با مقادیر تجربی نشان می دهند.
    کلیدواژگان: گاز طبیعی فشرده، دو گانه سوز، شبیه سازی، ترمودینامیکی، گاز سوز
  • آرش محمدی، علی جزایری، ضیاء بشرحق صفحه 45
    محیطهای متخلخل در مشعلها به منظور پایداری احتراق با مخلوطهای رقیق، افزایش توان خروجی، گسترش محدوده اشتعال پذیری و کاهش آلاینده های حاصل از احتراق، کاربرد زیادی دارند. مشخصه موتورهای احتراق داخلی آینده میزان آلایندگی بسیار کم به همراه کمترین مقدار مصرف سوخت تحت تمام شرایط کارکرد موتور می باشد و این متغیرها وابسته به تشکیل فرآیند مخلوط و احتراق است، این هدف با همگن کردن فرآیند احتراق امکان پذیر است که پایش آنها در موتورهای احتراق داخلی بسیار مشکل است. در این مقاله شبیه سازی موتور تزریق مستقیم انجام گرفته که در بستار آن فضایی مکعب مستطیلی برای محیط متخلخل ایجاد شده، که محیط متخلخل تنها وظیفه بازیاب را دارد و از لحاظ شیمیایی بی اثر است. مطالعه سه بعدی جریان و احتراق داخل استوانه و محیط متخلخل همزمان با یکدیگر با استفاده از برنامه تصحیح شده کیوا انجام شده است. به دلیل نبود نتایج آزمایشگاهی منتشر شده برای موتورهای محیط متخلخل، برای اعتبار نتایج پخش موج احتراقی با نتایج آزمایشگاهی مخلوط هوا و متان رقیق در بستر متخلخل، مقایسه شده است. سوخت متان داخل موتور محیط متخلخل پاشیده می شود و مخلوط رقیقی به همراه احتراق حجمی اتفاق می افتد. تشکیل مخلوط، تغییرات فشار و دما در هر دو حالت جامد و سیال محیط متخلخل و سیال داخل استوانه به همراه تولید آلاینده های مونوکسید کربن و مونوکسید نیتروژن بررسی شده است. همچنین اثر زمان پاشش روی توزیع فشار و دمای محیط متخلخل و سیال داخل استوانه در یک چرخه بسته بررسی شده است.
    کلیدواژگان: موتور تزریق مستقیم، محیط متخلخل، احتراق همگن، آلاینده ها
  • مجیدرضا آیت اللهی، فائزه محمدی، حمیدرضا چمنی صفحه 59
    بسیاری از قطعات مکانیکی موتور خودرو و سازه هایی که در نیرو گاه ها، صنایع پتروشیمی، هوایی و غیره به کار می روند، تحت بارگذاری های نوسانی مختلف مکانیکی و حرارتی قرار دارند. خستگی حرارتی- مکانیکی مهم ترین عامل شکست در این گونه قطعات است. بنابراین بررسی روش های مختلف ارزیابی عمر خستگی حرارتی مکانیکی از اهمیت زیادی برخوردار است. وقتی قطعات تحت چرخه های حرارتی دما داغ و بطور هم زمان تحت چرخه های کرنش مکانیکی قرار می گیرند، فرایند خستگی حرارتی مکانیکی منجر به ایجاد آسیب های ریز ساختاری و نهایتا شکست قطعه می گردد.
    در این مقاله روند کامل ارزیابی عمر خستگی حرارتی مکانیکی در قطعات گرم موتور دیزل بررسی شده است. در بررسی خستگی پرچرخه، اثر تنش میانگین با استفاده از نمودار هیگ مورد توجه قرار گرفته است. در محاسبه عمر خستگی کم چرخه از نظریه های مختلف ارزیابی عمر خستگی کم چرخه استفاده شده است و نتایج بدست آمده از آن ها با یکدیگر مقایسه شده است. تقریبا تمام قطعات موتور تحت بارگذاری چند محوری قرار دارند که این بارگذاری ها می توانند به صورت تناسبی و یا غیر تناسبی باشند. در بارگذاری غیر تناسبی یک سخت شوندگی چرخه ای اضافی در ماده اتفاق می افتد. نظریه های خستگی کم چرخه مبتنی بر دیدگاه صفحه بحرانی، برای در نظر گرفتن اثرات این سخت شوندگی چرخه ای اضافی بر کاهش عمر قطعه مناسب هستند. هم چنین اثر خستگی پرچرخه بر خستگی کم چرخه نیز مطالعه شده است. در نهایت از روند ارزیابی عمر ارائه شده برای بدست آوردن عمر خستگی حرارتی مکانیکی سمبه یک موتور دیزل سنگین استفاده شده است.
    کلیدواژگان: خستگی حرارتی مکانیکی، قطعات گرم، موتور دیزل، صفحه بحرانی، خستگی کم چرخه
  • مزدک هوشنگ، رضا عسگری مقدم، مهدی طالع ماسوله، سیامک علیزاده نیا صفحه 72
    در این مقاله به بررسی تاثیر متغیرهای سطح انتقال حرارت گرمکن و خنک کن، جرم و سطح انتقال حرارت بازیاب و افت فشار ناشی از حرکت سیال، بر روی بازده حرارتی و توان تولیدی موتور استرلینگ پرداخته شده است.
    بررسی متغیرهای ذکر شده بوسیله ی ارائه یک الگوی دینامیکی-ترمودینامیکی از موتور استرلینگ با فرض انتقال حرارت غیر ایده آل و توزیع فشار و دمای غیر یکنواخت و متغیر با زمان صورت گرفته و از نرم افزار متلب [2] به عنوان محیط برنامه نویسی استفاده شده است. الگو به گونه ای طراحی شده است که قادر است با یک بار انجام نگاشت (کالیبراسیون)، با استفاده از داده های حاصل از اندازه گیری یا با استفاده از داده های حاصل از شبیه سازی بخش های مختلف یک موتور نمونه، رفتار آن را با تغییر در متغیرهای بهینه سازی، مشخص سازد.
    به منظور نگاشت الگو، از مشخصات هندسی و داده های حاصل از انجام آزمایش بر روی موتور [3] ST500 در فشار نامی استفاده شده است. به منظور اطمینان از صحت پیشبینی الگو، خروجی آن با خروجی آزمایش، برای فشارهایی غیر از فشار نامی موتور، با یکدیگر مقایسه شده است. نهایتا با تغییر متغیرهای بهینه سازی در الگو، تاثیر هریک در بازده حرارتی و توان تولیدی موتور بررسی شده و مهمترین متغیر در بهبود بازده حرارتی و کار خروجی آن انتخاب شده است. پس از اعمال همان تغییر در موتور، بازده حرارتی آن با پیش بینی الگو و با حالت قبل خود مقایسه شده است.
    کلیدواژگان: موتور استرلینگ، دینامیکی، ترمودینامیکی، انتقال حرارت، بازیاب، بازده حرارتی
|
  • Mohammadali Ehteram, Hassan Basirat Tabrizi, Shahab Alaviyoun Page 3
    Experimental investigation on the pumping loss and pressure oscillations in the crankcase Abstract:During the crankshaft rotation, as the pistons fall, the gas in crankcase compresses and its pressure rises because the crankcase is generally closed vessel. Pumping losses inside reciprocating engine is obviously undesirable power reducing parasite. However, precise investigation about deviation of crankcase pressure would be helpful for finding efficient method of oil separation from blow by gases. In this study, a experimental test rig and a thermodynamic model was used to estimate, crankcase pumping loss, pressure deviation, and horizontal ventilation of crankcase gas. Numerical simulation was validated by results of experimental tests which carried out for 4 stroke spark ignition engine. Crankcase pressure was measured by a piezoelectric sensor with 80 kHz frequency. Numerical simulation and experimental results had good agreement especially at low engine speed. By increasing engine speed, variation of numerical and experimental results increased due to effect of crankshaft rotation on the effective area. In addition, effects of window area between liners of crankcase were investigated. Results showed that, decreasing windows area caused higher amount of pumping loss. At low engine speed, frequency of crankcase pressure was two times of engine frequency, but at higher engine speed, frequencies were equal. Moreover, increasing engine speed caused more fluctuation of pressure amplitude. Keywords: Pumping loss, ventilation window, crankcase pressure, one dimensional simulation
    Keywords: Pumping loss, ventilation window, crankcase pressure, one dimensional simulation
  • Fathollah Ommi, Ehsan Movahednejad, Kouros Nekoufar Page 11
    For spark ignition engines, the fuel-air mixture preparation process and injection timing mechanism are known to have a significant influence on engine performance and exhaust emissions. Injection timing mechanism is effective on fuel mixture preparation and fuel vaporization and also HC production. In this paper,a model of a 4 cylinder multi-point fuel injection engine was prepared using a fluid dynamic code. By this code one-dimensional, unsteady, multiphase flow in the intake port has been modeled to study the mixture formation process in the intake port for 2600 and 6000 rpm in part load and full load condition. Accuracy of model was verified using experimental results of engine testing and it shows good agreement between the model and the real engine According to the present investigation, a key point was found to design optimum injection timing for different engine velocities and loads
    Keywords: Engine, injectors, injection time, pollutants, indirect injection
  • A. Taghizadeh, Alisaraei, B. Ghobadian, T. Tavakoli, Hashjin, S. S. Mohtasebi, M. Kazemi Page 22
    The biodiesel fuel is produced from vegetable oils and adipose tissue. Biodiesel with diesel fuel are used in internal combustion engines in different ratios. Noise and vibration generated by combustion engines have detrimental effects on users. This is more acute in diesel engines. A few researches of vibration biodiesel blends exist in the world. Therefore, in this study, the vibrations of different blends biodiesel with diesel fuel on a four-stroke diesel engine Perkins 1006-6 were evaluated. The experiments were performed in two conditions, before and after the service engine. Artificial neural networks were used for modeling of the vibrations. Because neural networks methods have more benefits than many of the usual definite statistical methods. Results showed that the vibration values decrease considerably after the service engine. Fuel blend, was significantly affected on vibration values. It was fixed that diesel engine with B40 and B20 fuel blends have the lowest vibration and B15 and B30 fuel blends had the highest vibrations. The results demonstrated that there is a good match between roots-mean- squares acceleration values and neural networks,and the error rate approximately is close to zero in most patterns. Comparing the results of the neural network simulation and experimental results showed that neural networks are a powerful tool for the modeling of vibration in the engine.
    Keywords: biodiesel, Perkins engine 1006, 6, vibration, accelerometers, neural networ
  • Mehrnoosh Dashti, Ali Asghar Hamidi, Ali Asghar Mozafari Page 32
    Regarding environmental pollution of internal combustion engines and depletion of fossil fuels resources, compressed natural gas has been considered as an alternative to gasoline in vehicle applications. As supplementary fuel for spark-ignition engines, CNG has some advantages over gasoline, such as higher octane number and reduction of CO2, CO and UHC emissions. In this paper, a quasi-dimensional thermodynamic predictive model used to simulate the working cycle of a 4-stroke spark ignition engine fueled with gasoline,CNG, and their mixture for variable mass CNG fraction. The model predicts the performance parameters such as power, ISFC and environmental emissions including CO2, CO, UHC and NO. The results obtained from the present study have been compared with the experimental data. The experiments have been done on a bi-fuel CNG-gasoline engine for gasoline, CNG and the dual fuel operations. The results for pressure traces and performance parameters of the engine showed a good agreement with corresponding experimental data.
    Keywords: CNG, dual fuelled, simulation, thermodynamic, gas fuelled
  • Arash Mohammadi, Ali Jazayeri, Masoud Ziabasharhagh Page 45
    Porous media (PM) has interesting advantages compared with free flame combustion due to the higher burning rates, the increased power range, the extension of the lean flammability limits, and the low emissionsof pollutants. Future internal combustion (IC) engines should have had minimum emissions level under possible lowest fuel consumption permitted in a wide range of speed, loads and having good transient response. These parameters strongly depend on mixture formation and combustion process which are difficult to be controlled in a conventional engine. This may be achieved by realization of homogeneous combustion process in engine. This paper deal with the simulation of direct injection IC engine equipped with a chemically inert PM, with cylindrical geometry to homogenize and stabilize the combustion of engine. A 3D numerical model for PM engine is presented in this study based on a modified version of the KIVA-3V code.Due to lack of any published data about PM engine, numerical combustion wave propagation in a porous medium are compared with experimental data of methane-air mixture under filtration in packed bed and very good agreement is seen. Methane as a fuel is injected directly inside hot PM that is assumed, mounted in cylinder head. Lean mixture is formed and volumetric combustion occurs in PM. Mixture formation,pressure and temperature distribution in both phases of PM and in-cylinder fluid with the production of pollutants CO and NO and also effect of injection time, in the closed part of the cycle are studied.
    Keywords: direct injection engine, porous medium, homogeneous combustion, emission
  • Majidreza Ayatollahi, Faeze Mohammadi, Hamidreza Chamani Page 59
    Most of mechanical components of automobile engine and structures applied in powerhouses, petrochemical and aviation industries are subjected to different kinds of cyclic loadings, such as low cycle fatigue (LCF) stresses at high temperatures. Thermo-mechanical fatigue is the dominant cause of fracture in these components.Therefore, investigation of different thermo-mechanical fatigue life assessment methods of these components is very necessary. When a component is subjected to high temperature thermal cycles and mechanical strain cycles simultaneously, the thermo-mechanical fatigue process leads to micromechanical damage and final fracture of the component.In this study a precise procedure for the Thermo-mechanical fatigue life assessment of hot diesel engine components is investigated. In high cycle fatigue assessment, the effect of mean stress is considered using Haigh diagram. Different LCF life assessment methods have been used to investigate LCF life and their results are compared to each other. Almost all of the engine components are subjected to proportional or non-proportional multiaxial loadings. The non-proportional loading leads to an additional cyclic hardening in the material. Critical plane LCF theories are appropriate for consideration of the additional cyclic hardening effect on the fatigue life reduction of the component. Effect of high cycle fatigue on low cycle fatigue life reduction is also studied. Finally, the discussed thermo-mechanical fatigue life assessment process is used to estimate thermo-mechanical fatigue life of a diesel engine piston.
    Keywords: Thermo, mechanical fatigue, Diesel engine hot components, Critical plane approach, Low cycle fatigue
  • Mazdak Hooshang, Reza Askary Moghadam, Mehdi Tale Masouleh, Siamak Alizadehnia Page 72
    A dynamic-thermodynamic model of stirling engine is presented to study some of optimization factors on engine thermal efficiency and output power. The optimization factors have been assumed as heater and cooler heat transfer areas, regenerator solid mass amount and its heat transfer area and fluid pressure drop. To study these factors, the model takes into account non-ideal heat transfer, non-uniform pressure distribution and time dependant temperature variation in any stirling engine gas chambers. Calibration parameters also have been defined so that the model should be calibrated via a test result data or simulation data, afterward it can predict the engine behavior while changing the optimization factors.Geometrical dimensions and test results at nominal gas pressure for ST500 stirling engine was used in order to calibrate the model. To ensure the prediction accuracy, comparisons were accomplished between model output and motor test results for different gas pressures. Finally the optimization factors of the model were varied separately, model outputs were compared and the most important factor in improving the thermal efficiency and work output was selected. The determined optimization factor was applied to the engine and the thermal efficiency and output power was measured. The engine test results were compared to the model prediction and to previous engine state.