فهرست مطالب
نشریه تحقیقات موتور
پیاپی 39 (تابستان 1394)
- تاریخ انتشار: 1394/05/30
- تعداد عناوین: 6
-
-
صفحات 3-10ویژگی اصلی موتورهای اشتعال تراکمی (HCCI) کاهش شدید آلاینده NOx و PM همزمان با افزایش بازده و کاهش مصرف سوخت است. با این وجود به علت بازه کاری محدود و نبود راه های معین برای پایش زمان شروع احتراق کاربردهای این موتورها محدود مانده است. در این مطالعه از موتوری تک استوانه دیزلی با نسبت تراکم 19.3 برای احتراق در حالت HCCI استفاده شده است. بازه کاری در این مطالعه براساس λ و EGR تعریف شده است. در موتوری HCCI برای مقادیر ثابت نسبت تراکم، دور موتور، دما و فشار دمای هوای ورودی می توان با تغییر مقدار λ و EGR به مقدار توان مورد نیاز دست یافت. کلیه آزمون ها در دمای هوای ورودی 75 درجه سانتیگراد و فشار ورودی 137 کیلوپاسکال و دور 1600 rpm انجام گرفته است. مقدار گازهای EGR هم در آزمون ها از صفر تا 41 درصد متغیر بوده است. در آزمون ها در هر EGR ثابت مقدار λ از حالت کوبش تا حالت بدسوزی جاروب شده است. نتایج نشان داد با استفاده از EGR می توان بازه کاری موتور HCCI را تا بارهای متوسط (imep = 5.4 bar) افزایش داد. در یک مقدار EGR ثابت با افزایش مقدار λ مقادیر HC و CO افزایش یافت. روند کلی کاهش HC و CO با افزایش EGR به علت ماهیت مخلوط است که با افزایش EGR به سمت مقدار درست (stoichiometric) می رود. ولی EGR به خودی خود باعث افزایش این آلاینده ها می گردد.کلیدواژگان: موتور اشتعال تراکمی همگن، بازه عملکردی موتور، پرخوران، سوخت بنزین
-
صفحات 11-20استفاده از سوخت های ترکیبی از موضوعات مهم در صنعت خودرو است که چند سال اخیر مورد توجه زیاد پژوهشگران این حوزه قرار گرفته است. استفاده از قابلیت های بالقوه هر یک از سوخت های پایه در یک سوخت ترکیبی موجب هم افزایی و بهبود عملکرد احتراق موتور خواهد شد. در این تحقیق، سرعت شعله آرام (به عنوان یک خاصیت ذاتی مخلوط اشتعال پذیر) سوخت متان (سوخت پایه گاز طبیعی) و ایزواکتان (سوخت پایه بنزین) و ترکیب آنها، بررسی شد. با استفاده از روش فشار جزئی در تعیین غنای مخلوط، ایزواکتان و متان (با کسر های مولی 70% و 95% در سوخت ترکیبی) به محفظه حجم ثابت در دما های 368، 408 و 448 کلوین و فشار 1، 2.5 و 5.5 بار تزریق شدند و بعد از ورود هوا و ایجاد جرقه در مرکز محفظه، از مراحل انتشار شعله کروی به روش نوری شلیرین عکسبرداری شد. سپس با پردازش تصاویر، سرعت شعله آرام و طول مارک اشتاین استخراج شد. برای شبیه سازی عددی سرعت شعله آرام، از الگوی شعله تخت یک بعدی پیش مخلوط در نرم افزار کمکین و با سازوکار سینتیکی توسعه داده شده برای مخلوط متان و ایزواکتان استفاده شد و با نتایج آزمون های تجربی مقایسه شدند. بعد از شبیه سازی عددی معادله همبسته (نیمه تجربی) برای محاسبه سرعت شعله سوخت ترکیبی که تابعی از دما، فشار، غنا و نسبت جرمی متان در سوخت ترکیبی باشد ارائه شد. استفاده از این معادله، دقت بسیار خوبی در تخمین سرعت شعله آرام سوخت ترکیبی در دما و فشار و نسبت جرمی های مختلف دارد.کلیدواژگان: سوخت ترکیبی، سرعت شعله آرام، روش نوری شیلیرین، طول مارک اشتاین
-
صفحات 21-32هدف مطالعه حاضر توسعه یک الگوی چند منطقه ای برای شبیه سازی عملکرد موتورهای دیزل پاشش مستقیم است. هندسه بندی مناطق الهام گرفته از شکل مخروطی فواره بوده است. برای محاسبه زاویه مخروطی فواره از معادله سایبرز استفاده شده است. برای محاسبه طول منطقه مایع نیز از معادله هیگینز استفاده شده است. برای محاسبه مقدار جرم ورودی به داخل محفظه احتراق از فشار تجربی پشت افشانه استفاده شده است. مقدار جرم ورودی به هر منطقه از افشانه از معادله ارائه شده در مرکز تحقیقات موتور سندیا به دست آمده است. در این الگو از سازوکار سینتیک شیمیایی برای شبیه سازی عملکرد موتور دیزل استفاده شده است. بنابراین برای محاسبه نرخ نفوذ ذرات سوخت و هوا در داخل یکدیگر از قانون فیک بهره گرفته شده است. از زیر الگوهای کمکین برای شبیه سازی شیمی احتراق استفاده شده است. از سازوکار سینتیک شیمیایی ارائه شده در دانشگاه چالمرز برای شبیه سازی شیمی احتراق سوخت دیزل استفاده شده است. این سازوکار دارای 76 گونه و 327 واکنش است. و در آن از 6 واکنش برای شبیه سازی تولید دوده و از 14 واکنش برای شبیه سازی تولید اکسیدهای نیتروژن استفاده شده است. مقایسه نتایج حاصل از شبیه سازی با نتایج تجربی نشان می دهد که الگو دارای قابلیت مطلوبی در پیش بینی آلاینده ها و عملکرد موتور است. بیشینه خطای الگو در پیش بینی دوده 20% و در پیش بینی اکسیدهای نیتروژن 15% برآورده شده است.کلیدواژگان: موتور دیزل، الگوی چند منطقه ای، سازوکار سینتیک شیمیایی
-
صفحات 33-39موتورهای دیزل دریایی از خانواده موتورهای دیزل سنگین و دارای توان قوی هستند. استوانه این موتورها که غالبا از نوع بوش تر است، به وسیله سیال خنک کاری احاطه می شود و سیال خنک کاری نیز حرارت خود را به آب دریا می دهد. احتراق داخل استوانه و برهم کنش بین سیال خنک کاری و استوانه در بیرون، پدیده های فیزیکی و شیمیایی مختلفی در این استوانه ها بوجود می آورد. ایجاد و رشد ترک در استوانه موتورهای دیزل سنگین امری محتمل است و عوامل مختلفی مانند ازدیاد تنش حرارتی، پدیده حفره زایی و یا خوردگی دارد که منجر به باز کردن موتور و تعویض استوانه می شود. در این مقاله ایجاد و رشد ترک در استوانه یک موتور دیزل دریایی خورجینی شکل 12 استوانه بررسی می شود. نتایج نشان می دهند که افزایش دمای سیال خنک کاری موجب تسریع خستگی حرارتی استوانه و ایجاد ترک در آن شده است و عوامل خوردگی و پدیده حفره زایی، رشد ترک را تشدید کرده است.کلیدواژگان: موتور دیزل سنگین، استوانه بوش تر، ترک، تحلیل خرابی
-
صفحات 41-48یکی از موضوعات بسیار مهم که در بازده موتور تاثیر بسزایی دارد اصطکاک داخلی موتور است. در این مقاله نحوه اصطکاک مجموعه سمبه و استوانه موتور EF7 توسط نرم افزار AVL Excite شبیه سازی شده است. در نهایت نتایج حاصل از آزمون با نتایج حاصل از شبیه سازی برای اعتبارسنجی الگوی شبیه سازی شده، مقایسه شد. سپس مقدار اصطکاک موتور برای لقی های دیگر، توسط شبیه سازی ارائه شده به دست آمد. همچنین اصطکاک موتور در شرایط احتراق نیز به دست آمد و مقدار آن با حالت موتورگردانی مقایسه شد. نتایج شبیه سازی نشان داد که در حالت موتورگردانی با افزایش لقی سمبه و حلقه، مقدار اصطکاک در سرعت های کمتر از 3000 د.د.د. (دور در دقیقه) تغییر چندانی نمی کند. اما افزایش لقی از 30 به 80 میکرومتر در سرعت 6000 د.د.د.، سبب حدود 20% کاهش اصطکاک می شود. همچنین دیده شد که احتراق منجر به افزایش قابل ملاحظه ای در اصطکاک موتور می شود.کلیدواژگان: اصطکاک، سمبه، حلقه، لقی، موتورگردانی
-
بررسی تجربی آلاینده های خروجی موتوری تک استوانه پژوهشی اشتعال جرقه ای در حالت های بنزین سوز و گازسوزصفحات 49-55با توجه به اینکه موتورهای اشتعال جرقه ای سهم زیادی در تولید آلاینده ها دارند، شناخت مقدار آلایندگی موتور در حالتی که موتور در نسبت تراکم های بزرگ و شرایط مختلف با دو سوخت بنزین و گاز کار کند، می تواند برای مقایسه مقدار آلاینده های خروجی با استفاده از دو سوخت بنزین و گاز طبیعی و یافتن شرایطی با کمترین مقدار آلایندگی مورد استفاده قرار گیرد. در کار حاضر موتور در نسبت تراکم 9 و 10 که بترتیب برای حالت های بنزین سوز و گازسوز تنظیم و در سه سرعت موتور و چهار نسبت هم ارزی مبنای مختلف در حالت بار کامل داده های تجربی خروجی موتور استخراج شده در هر سرعت و هر نسبت هم ارزی پیش رسی جرقه در بازه غیر کوبش با گام 2 درجه میل لنگ تغییر داده شد و نتایج خروجی ذخیره گردید. داده های خروجی ثبت شده شامل آلاینده های HC، CO و نسبت هوا به سوخت نسبی (l) و همچنین دبی هوای ورودی و گشتاور خروجی بودند. نتایج نشان داد که، کاهش نسبت هم ارزی مبنا در هر دو حالت بنزین سوز و گازسوز مقدار HC و CO کاهش می یابد. در نسبت هم ارزی مبنای معین، مقادیر HC حالت بنزین سوز بیشتر از حالت گازسوز مشاهده شد و در مجموع افزایش بیش از سه برابر برآورد شد. تغییر سرعت موتور موجب تغییر مقدار HC شد در حالی که تاثیری روی مقدار CO خروجی ملاحظه نشد.کلیدواژگان: آلاینده ها، موتور، سوخت بنزین، سوخت گاز طبیعی، نسبت تراکم بزرگ
-
Pages 3-10Operating an engine with homogeneous charge compression ignition (HCCI) technique is a promising technique to lower NOx and PM emissions of engines while achieving high efficiency and lower fuel consumption. Nevertheless, applications for HCCI are still limited due to the absence of a definite means to control ignition timing and narrow operating region. A single cylinder diesel engine with compression ratio of 19.3 has been used for running in HCCI mode. The operating region in this study was defined based on λ and EGR. For fixed values of compression ratio, intake temperature and engine speed, demand for a particular engine output can be met by varying combinations of λ and EGR. All experimental tests have been done in intake temperature of 75oC, exhaust pressure of 137 kPa and engine speed of 1600 rpm. Amount of EGR varied from 0 to 41 percent in tests. The results indicated that EGR can expand the HCCI operating regions into part loads (imep = 5.4 bar). At any constant EGR line, HC and CO increased by increasing λ. general trend of lower HC and CO emissions at higher EGR rates is just because of the mixture quality that is near to stoichiometric at higher EGR fractions. EGR itself increased HC and CO emissions as it was expected.
-
Pages 11-20Nowadays, utilization of blended fuel in internal combustion engine is one of main topics in vehicle industries. The synergy effect will be highlighted when the potential of each fuel is employed and the engine performance will improve consequently. In this research, the laminar flame speed of methane (main component of reference fuel for Natural gas) and isooctane (main component of reference fuel for gasoline) and their blended fuel, as an intrinsic characteristic of combustible mixtures is measured. Isooctane and methane with two volumetric fractions of 70% and 95% in blended are added in constant volume combustion chamber with partial pressure method in three temperature of 368, 408 and 448K and three pressure of 1, 2.5 and 5 bar. After filling the chamber in specified fuel air ratio, the mixture is ignited at the center of chamber and flame propagation is recorded with schlieren method. Laminar flame speed and Markstein length are calculated via post processing of flame images. Numerical simulation of flame speed is done using CHEMKIN code. Finally, a correlation based on temperature, pressure, equivalence ratio and methane mass fraction in blended fuel is proposed which predict the flame speed well.
-
Pages 21-32Main purpose of current study is development of a new multi zone model for direct injection diesel engines. Zone configuration is based on conical shape of spray. Sieberss correlation is used for spray cone angle calculation. Experimental data are used for calculation of fuel inlet mass flow rate. Fuel diffusion in different zones is calculated using Ficks law. A chemical kinetics mechanism consisting of 76 species and 327 reactions is used for simulation of combustion chemistry. The chemical kinetics mechanism contains 6 reactions for soot formation simulation and 14 reactions for NOx formation simulation. Results are in good agreement with experimental data in wide range of engine operating conditions. Maximum error of model in soot prediction is 20% and in NOx prediction is 15%.
-
Pages 33-39Marine diesel engines are in the heavy duty diesel engines group with high output power. These engines have wet liner sleeve that cooling water surrounded it. The cooling heat transferred to space water. The engine combustion in one side and cooling water and liner interaction at other side create different physical and chemical phenomena. Liner cracking and fracture is probable phenomenon and have different reasons such as over thermal stresses, cavitation or corrosion. These failures cause to general engine overhaul and liner replacing. This paper presents the study of liner cracking of V12 marine diesel engine. The results have shown that the increasing of the cooling water temperature accelerates the liner fatigue and cracking. Liner corrosion and cavitation have additional effects on this failure.
-
Pages 41-48One of the most important matters that have a great effect on engine efficiency is engine internal friction. In this article the friction model of piston-cylinder mechanism has been numerically simulated for a 4 cylinders spark ignition engine. The results were validated and the test results have been compared with simulation results. Consequently, the effect of combustion pressure and temperature, on the friction of ring and piston has been studied. Also, the impact of piston clearance on engine friction has been numerically investigated. The simulation results showed that at speeds of less than 3000 rpm varying the piston-liner clearance cannot significantly change the engine friction. But increasing clearance from the 30 to 80 microns at 6,000 rpm caused about 20% reduction in friction. It was also seen that the consideration of combustion pressure and temperature leads to a considerable increase in the engine friction.
-
Pages 49-55Since spark ignition engines has a large portion in emission production, recognition of the engine emissions when engine work at high compression ratios and different conditions with gasoline and natural gas could be useful to compare engine exhaust emissions in gasoline and natural gas fuel case and find the lowest emissions production condition. In the current work, an engine was set at 9 and 10 compression ratio for gasoline and natural gas fuel case. It warmed up with fuel injection at full load, three engine speeds, at certain spark advance and four equivalence ratios. Then in each engine speed and equivalence ratio, spark advance (according to the crank angle) was changed on non-knock domain with two degree per step and external results were recorded. External data included HC and CO emissions, relative air-fuel ratio (l), also internal air-flow and external torque. It was observed that the decrease of representative equivalence ratio causes the reduction of HC and CO. At equal representative equivalence ratio the amount of HC in gasoline fuel case is more than natural gas fuel case and overall increasing was estimated more than three times. Engine speed change causes variation in the amount of HC while it has no impact in the amount of CO.
©2000-2024 magiran.com All Rights Reserved.