فهرست مطالب

نشریه تحقیقات موتور
پیاپی 33 (زمستان 1392)

  • بهای روی جلد: 40,000ريال
  • تاریخ انتشار: 1392/12/13
  • تعداد عناوین: 6
|
  • محمد آزادی*، اکبر نادرپور، مهدی روزبان، امیر مافی، فرشید مقدم، حامد نوابی، محمد کاظمی، مهدی رضایی صفحات 3-12
    در این مقاله، تحلیل کاملی برای بررسی مواد، سازوکار، رفتار ارتعاشی، تنش و خواص خستگی در فنرهای دریچه ارائه گردیده است. در ابتدای امر، تحلیل خرابی بر فنری شکسته، براساس بررسی های مواد ارائه شد. سپس، با تغییر طراحی فنر از حالت تک گام به دوگام، پیشنهادی برای بهبود عملکرد آن ارائه شد. به منظور صحت سنجی این پیشنهاد، سازوکار فنر از نظر سرعت و شتاب بررسی شد. در ادامه نیز، تحلیل تنش و خستگی فنر ارائه شد.
    کلیدواژگان: فنر دریچه، بررسی مواد، سازوکار، تحلیل ارتعاش، تنش و خستگی
  • الهه نشاط اسفهلانی*، رحیم خوشبختی سرای صفحات 13-21
    هدف از مطالعه حاضر، توسعه شبیه سازی چندمنطقه ای برای عملکرد و آلاینده های موتورهای HCCI است. شبیه سازی شامل منطقه هسته، منطقه لایه مرزی، مناطق میانی (مناطقی بین دو منطقه هسته و لایه مرزی) و منطقه درزها است. حجم منطقه هسته، مناطق میانی و لایه های مرزی با زمان تغییر می یابد ولی حجم منطقه درزها همواره ثابت و برابر 3 درصد حجم فضای مرده است. برای افزایش دقت شبیه سازی در پیش بینی عملکرد موتور انتقال حرارت هدایتی بین مناطق مجاور درنظر گرفته شده است. تبادل انرژی بین لایه مرزی و دیواره های محفظه احتراق نیز از طریق انتقال حرارت جابه جایی صورت می گیرد. علاوه بر انتقال حرارت هدایتی، انتقال انرژی بین مناطق مجاور با انتقال جرم بین آنها صورت می گیرد. در حالت توسعه یافته برای شبیه سازی فرایند احتراق از سازوکارهای سینتیک شیمیایی مناسب سوخت استفاده شده است. برای محاسبه دقیق دما، فشار و ترکیب گازهای داخل استوانه در لحظه بسته شدن دریچه ورودی، از فرض تک منطقه ای برای شبیه سازی عملکرد موتور در حین فرایندهای تبادل گاز استفاده شده است. شبیه سازی با داده های تجربی احتراق HCCI هپتان نرمال و متان صحت سنجی شد. نتایج نشان می دهند که شبیه سازی دارای دقت مناسبی در پیش بینی آلاینده ها و فشار داخل محفظه احتراق است. بیشینه خطای شبیه سازی در پیش بینی CO برابر با 1.78 درصد و در پیش بینی UHC برابر با 12.86 درصد است.
    کلیدواژگان: موتور HCCI، شبیه سازی چندمنطقه ای، سازوکار سینتیک شیمیایی، انتقال جرم، انتقال حرارت
  • ابراهیم عبدی اقدم *، محسن باشی صفحات 23-30
    برای بهبود عملکرد موتورهای اشتعال جرقه ای، شناخت تغییرات چرخه ای از اهداف اصلی است. این تغییرات به نوع سوخت، غنا (نسبت هم ارزی)، سرعت دورانی، بار و مشخصات هندسی موتور وابسته است و می تواند سبب نوسانات قدرت خروجی و هیدروکربن نسوخته شود. در این مقاله با استفاده از موتور تک استوانه پژوهشی مجموعه ای از چرخه های پیاپی ثبت شد و سپس بررسی آماری آن ها ارائه شد. برای هرچه کمتر کردن خطاهای آزمایش تمام عوامل به طور پیوسته بررسی شد تا از اعمال شرائط مختلف و اخذ داده های متناقض تا حد امکان جلوگیری شود. بر اساس نتایج، تغییرات چرخه ای به علت کاهش توان خروجی، پدیده مطلوبی محسوب نمی شود اما افزایش تغییرات چرخه ای سبب کاهش هیدروکربن های نسوخته در خروجی می شود و از این منظر پدیده مطلوبی است.
    کلیدواژگان: تغییرات چرخه ای، هیدروکربن نسوخته، آلاینده ها، موتور اشتعال جرقه ای
  • وحید فخاری*، عبدالرضا اوحدی همدانی صفحات 31-41
    در این مقاله، شبیه سازی دینامیکی شش درجه آزادی برای موتور ملی بر روی نگهدارنده های آن (دسته موتورها) ارائه می شود و اعتبار آن با اجرای آزمون های تجربی صحه گذاری می گردد. معادلات دینامیکی حاکم با استفاده از روش های لاگرانژ و نیوتن- اویلر استخراج می گردند. همچنین، به منظور لحاظ نمودن دینامیک بدنه خودرو، چرخ ها و سامانه تعلیق در رفتار ارتعاشی موتور، شبیه سازی دینامیکی سیزده درجه آزادی برای مجموعه موتور و خودرو استفاده می شود. شبیه سازی ها با استفاده از داده های موتور ملی و خودروی سمند انجام می پذیرد. آزمون های تجربی نیز بر روی خودروی سمند مجهز به موتور ملی بر روی لگام ترمز غلتکی انجام می گردند. در نهایت، اعتبار شبیه سازی دینامیکی ارائه شده و اثر لحاظ نمودن دینامیک بدنه خودرو، چرخ ها و سامانه تعلیق بر رفتار ارتعاشی موتور بررسی می شود.
    کلیدواژگان: شبیه سازی دینامیکی، تحلیل ارتعاشی، موتور احتراق داخلی، صحه گذاری تجربی
  • علیرضا حاجی علی محمدی*، دیمون هونری، امیر عبدالله، سید مصطفی میرسلیم صفحات 43-52
    پردازش تصویر نرم افزاری، یکی از روش هایی است که امروزه می توان به کمک آن خصوصیات مختلف فواره سوخت موتورهای احتراق داخلی را تعیین نمود. روش عکسبرداری و کیفیت عکس ها دو عامل اصلی تعیین کننده دقت و صحت نتایج حاصل از این روش اند. در این مقاله، با توجه به استفاده از روش لبه یابی برای تحلیل تصاویر فواره گاز بدست آمده از روش شیلرین، تحلیل حساسیت اثر متغیرهای حدآستانه روش لبه یابی، ضریب مقیاس و درجه ماتی و ناهنجاری موجود در تصاویر شیلرین فواره تزریق مستقیم گاز روی نتایج پردازش تصویر (عمق نفوذ و سرعت لبه فواره) مطالعه شد. ضمنا استفاده از روش اوتسو برای تعیین حدآستانه متغیر برای پردازش تصاویر شیلرین فواره گاز پیشنهاد شد. نتایج نشان دادند که حساسیت سرعت لبه فواره به حد آستانه ای که لبه فواره را از زمینه تصویر فواره جدا می کند (در محدوده مجاز حد آستانه) بسیار کم است و این حساسیت در مناطقی که سرعت لبه کندتر است، بیشتر می شود و ممکن است به 14 درصد خطا بینجامد. همچنین، حساسیت عمق نفوذ فواره به مقدار ماتی (با توزیع گوسی) کمتر از سرعت لبه است و حداکثر 2 درصد خطا ممکن است در بیشترین ماتی (انحراف معیار برابر 4) اتفاق بیفتد ولی در همین شرائط تا 28 درصد خطا در نتایج سرعت لبه ایجاد می شود.
    کلیدواژگان: پردازش تصویر، فواره گاز، لبه یابی، اوتسو، حد آستانه
  • مرضیه شکرریز*، یدالله پیرزاده، فروزان حاجی علی اکبری صفحات 53-60
    سوخت های نانومخلوط معلق قطره های کوچکی به قطر 2 تا 100 نانومتری دارند که از دو حالت پیوسته و غیرپیوسته تشکیل شده اند. این قطرات به صورت غیرپیوسته در پایه ای سوختی در ابعاد نانو پخش شده اند و با تغییر ترکیب سوخت و بهبود احتراق، سبب کاهش آلاینده های گازهای خروجی موتور می گردند. در این تحقیق، ابتدا با استفاده از مواد فعال کننده سطحی (سورفکتانت) مختلف، نانومخلوط معلق گازوئیل با 15-10% آب بررسی شد و سپس، چندین ترکیب محلول شفاف با روانروی مناسب حاصل شد. ترکیب مخلوط نهایی بهینه با الکل های چرب اتوکسیله (C12-C14) که از مواد فعال کننده سطحی سازگار با محیط زیست و قابل تهیه در داخل کشوراند، انجام شد. پس از تهیه نانومخلوطهای معلق پایدار و شفاف آزمون های موتوری انجام شدند. نتایج آزمایش ها با سوخت های نانومخلوط معلق گازوئیل در مقایسه با گازوئیل معمولی (پایه) بر موتور دیزل OM314 نشان داد که دود خروجی از موتور تا 53.7% کاهش می یابد و مصرف ویژه سوخت موتور (هیدروکربن) با مخلوط معلق آب در گازوئیل تغییر نمی کند. سوخت های مخلوط معلقی باعث افت توان می شوند ولی بازده گرمایی ترمزی موتور را بهبود می دهند. همچنین، بررسی های خوردگی و تاثیر سوخت تهیه شده بر سامانه سوخت رسانی در این تحقیق انجام شد.
    کلیدواژگان: نانومخلوط معلق، گازوئیل، آب، ترکیب، آزمون موتوری
|
  • M. Azadi *, A. Naderpour, M. Roozban, A. Mafi, F. Moghaddam, H. Navabi, M. Kazemi, M. Rezaei Pages 3-12
    This article presents a completed analysis for the material investigation, the mechanism, the vibration behavior, the stress and fatigue properties in valve springs. In the first stage, the failure analysis of a broken spring is performed based on material investigations. Then, by changing the spring design from one-step to two-step, a suggestion is proposed to improve the performance of the spring. In order to verify this suggestion, the spring mechanism is analyzed based on the velocity and the acceleration. In addition, stress and fatigue analyses are conducted.
    Keywords: Valve spring, Material investigation, Mechanism, Vibration analysis, Stress, fatigue
  • E. Neshat Esfahlani*, R. Khoshbakhti Saray Pages 13-21
    The main purpose of this paper is the development of a multi-zone model for the prediction of combustion, performance and emissions characteristics of HCCI engines. The developed model contained four various zones that included the core zone, the boundary layer zone, outer zones, which were between the core and the boundary layer, and the crevice zone. The core zone was the innermost zone and the boundary layer was the nearest zone to the wall. The volume of the crevice zone was constant and equaled to 3% of the volume of TDC, but the volume of other zones changed by the time. There was the conductive heat transfer between neighborhood zones. The mass transfer was considered between zones, too. There was the convective heat transfer between boundary layer gases and combustion chamber walls. Suitable chemical kinetics mechanisms were used for the accurate combustion simulation. To calculate the in-cylinder temperature, the pressure and the composition at intake valve closing, a single-zone model was used for the simulation of the gas exchange process. The model was validated using experimental data of the HCCI combustion of n-heptane and methane fuels. Results showed that the model can predict HCCI combustion, performance and emissions characteristics, accurately. The maximum error of model results for the CO prediction was equal to 1.7% and for the UHC prediction was equal to 12.86%.
    Keywords: HCCI engine, Multi, zone model, Chemical kinetics mechanism, Mass transfer, Heat transfer
  • E. Abdi Aghdam*, M. Bashi Pages 23-30
    To improve the spark ignition (SI) engine performance, the study of the cycle-to-cycle variation is one the main concerns. The cyclic variations dependent on the fuel type, the equivalence ratio, the speed, the engine load and geometrical properties of the engine. The variations may cause fluctuations of the output power and the unburned hydrocarbon. Previous works presented effects of the fuel type, the equivalence ratio, the speed and the engine load on the cyclic variation, but no study has been reported yet on the effect of the cycle-to-cycle variation on unburned hydrocarbons. In this paper, an experimental study on a single-cylinder SI engine has been conducted to collect consecutive cycle variations and their statistical analyses. To reduce experimental errors, all controlling parameters were continuously monitored to prevent changes in engine operating conditions and that caused the inconsistent data collection. Results showed that although the cyclic variation due to the reduction of the output power was not a good phenomenon, but an increase in the cyclic variation reduced unburned hydrocarbons.
    Keywords: Cyclic variation, Unburned hydrocarbon, Exhaust emission, SI engine
  • V. Fakhari *, A.R. Ohadi Hamedani Pages 31-41
    In this study, a six-degree-of-freedom dynamic model for the national engine on mounts is presented and is validated by experimental tests. Dynamic equations of the motion were derived using Lagrange’s and Newton-Euler equations. In addition, a thirteen-degree-of-freedom dynamic model for the engine and the vehicle was employed to consider dynamics of the vehicle body, tires and suspension systems in the vibration behaviour of the engine. Simulations were performed using data related to the national engine and the Samand vehicle. Experimental tests were performed on the Samand vehicle with the national engine using the chassis dynamometer. Finally, the validity of the presented mathematical model and the consideration of dynamics of the vehicle body, tires and suspension systems on the vibration behaviour of the engine were investigated.
    Keywords: Dynamic modeling, Vibration analysis, Internal combustion engine, Experimental validation
  • A. Hajialimohammadi *, D. Honnery, A. Abdullah, S.M. Mirsalim Pages 43-52
    Digital image processing is one of efficient methods that is adopted today for the determination of fuel spray characteristics in internal combustion engines. The imaging method and the images quality are two important factors that influence the accuracy of results. In this paper, an edge finding method was employed for processing of the Schlieren image of the gaseous jet, and sensitivity analysis has been conducted to investigate effects of the edge finding method threshold, the experiments scale factor and the level of the blur and the noise of images on image processing results. A method based on the Otsu method has been proposed also for finding the dynamic threshold for Schlieren jet images. Results showed that the sensitivity of the jet tip velocity to the edge finding method threshold was low (in the valid range of the threshold), but in regions that the jet tip velocity was low, this sensitivity was as high as 14%. The sensitivity of the jet tip penetration to the blur level of images was less than 2%, while the tip velocity was more sensitive to the blur content of images, and the blur with the standard deviation of 4 could led to 28% error in the tip velocity.
    Keywords: Image processing, Gaseous jet, Edge finding, Otsu, Canny
  • M. Shekarriz*, Y. Pirzadeh, F. Hajialiakbari Pages 53-60
    A nano-emulsion fuel consists of homorganic or heterogenic phases with 2-100 nm diameter droplets of the water. These droplets are dispersed in the fuel and they can change the fuel composition to improve the combustion and in consequence, they can reduce engine exhaust emissions. In this paper, the diesel fuel with 10-15% water nano-emulsification techniques by using various surfactants is investigated. The best formulation was obtained with long chain ethoxylated alcohols (C12-C14) that were environmentally friendly and easily available. In an engine test (model: OM314), the engine performance with this new fuel was studied. Results showed that the nano-emulsion fuel had lower engine exhaust emissions such as the smoke to 53.7%, in comparison to the diesel fuel. The nano-emulsion fuel decreased the engine power, but improved the brake thermal efficiency. In addition, the corrosion and the effect of this fuel on metals in fuel systems were studied.
    Keywords: Nano, emulsion, Diesel, Water, Engine test