فهرست مطالب

تحقیقات موتور - پیاپی 40 (پاییز 1394)

نشریه تحقیقات موتور
پیاپی 40 (پاییز 1394)

  • تاریخ انتشار: 1394/08/25
  • تعداد عناوین: 6
|
  • حمید اسفندیاری، وحید فخاری *، علی شوشتری صفحات 3-12
    موتور خودرو از منابع مهم تولید ارتعاش در خودرو است. از این رو، تعیین مقادیر مناسب سختی، موقعیت و زاویه قرارگیری نگهدارنده های آن باعث کاهش ارتعاشات موتور و همچنین کاهش نیروی منتقل شده به شاسی و افزایش آرامش سرنشینان خودرو می گردد. در این مقاله، در نظر است که مقادیر مناسب سختی نگهدارنده های موتور ملی به منظور بهبود رفتار ارتعاشی آن تعیین گردد. به این منظور، در ابتدا سعی می گردد که با استفاده از روش جداسازی کامل حالت های ارتعاشی موتور حول محور گشتاور غلتشی، ضرایب مناسب سختی نگهدارنده ها تعیین گردند. ولی، محاسبات نشان می دهند که امکان دستیابی به جداسازی کامل حالت های ارتعاشی تنها با تغییر سختی نگهدارنده ها و با توجه به محدودیت های طراحی وجود ندارد. از این رو، با استفاده از روش بهینه سازی به جداسازی جزئی حالت های ارتعاشی موتور حول محور گشتاور غلتشی پرداخته می شود. به این منظور، سختی نگهدارنده ها به عنوان متغیرهای بهینه سازی در نظر گرفته شده و با انجام تحلیل حساسیت، تنها متغیرهایی که بیشترین تاثیر را بر تابع هدف دارند، انتخاب می گردند. بهینه سازی به روش وراثت و با قید مناسب انجام می پذیرد. در نهایت، مقایسه نمودارهای پاسخ بسامدی حالت های معمول و بهینه نشان می دهد که با به کارگیری سختی های به دست آمده از بهینه سازی، نه تنها ارتعاشات موتور کاهش می یابد، بلکه مقدار نیروی منتقل شده به شاسی هم کاهش می یابد که به معنای افزایش آرامش سرنشینان خودرو است.
    کلیدواژگان: نگهدارنده موتور، ارتعاشات، موتور ملی، بهینه سازی، محور گشتاور غلتشی
  • امین حسنی*، وحید حسینی صفحات 13-22
    موتورسیکلت ها به عنوان یکی از منابع مهم انتشار آلاینده ها در شهر تهران شناخته می شود. بررسی عملکرد انتشار آلایندگی این وسایل نقلیه و ارائه راه حل برای کاهش انتشار آلایندگی از موتورسیکلت ها از اهمیت فراوانی برخوردار است. در این پژوهش، 60 موتورسیکلت از ناوگان فعلی موتورسیکلت های تهران و 4 موتورسیکلت مجهز به سامانه افشانه ای حلقه بسته و واکنشگر سه کاره مبدل آلاینده ها آزمون سنجش آلایندگی شاسی لگام ترمز شدند. آزمون ها مطابق با استاندارد اروپا 3، به صورت روشن شدن سرد و با چرخه رانندگی استاندارد اروپا انجام گردیدند. نتایج نشان داند ضریب انتشار منوکسیدکربن موتورسیکلت های ناوگان فعلی تهران 7 برابر حد مجاز استاندارد اروپا 3 است. مشخص گردید که در موتورسیکلت های فعلی شهر تهران حدود 40 درصد از کربن سوخت به صورت ناقص می سوزد که موجب انتشار زیاد آلاینده ها می گردد. استفاده از کاربراتور در پایش مخلوط سوخت و هوا دلیل این عملکرد است. نتایج آزمون ها نشان داد که ضریب انتشار منوکسیدکربن و هیدروکربن های نسوخته موتورسیکلت های افشانه ای و واکنشگر دار به طور متوسط 87 و 75 درصد کمتر از موتورسیکلت های فعلی ناوگان تهران است. تخمین انتشار آلاینده ها از موتورسیکلت های تهران در ساعت اوج رفت و آمد صبحگاهی نشان داد که با تغییر موتورسیکلت های تهران از کاربراتوری به افشانه ای حلقه بسته و مجهز به واکنشگر، انتشار منوکسیدکربن، هیدروکربن های نسوخته و اکسیدهای نیتروژن از کل موتورسیکلت های تهران در ساعت اوج رفت و آمد صبحگاهی بترتیب 88، 88 و 46 درصد کاهش میابد.
    کلیدواژگان: موتورسیکلت، تهران، کاربراتور، افشانه، واکنشگر
  • الهه نشاط اسفهلانی*، رحیم خوشبختی سرای صفحات 23-33
    هدف از مطالعه حاضر بررسی تاثیر افزودن گاز ترکیبی به سوخت پایه بر احتراق بار همگن اشتعال تراکمی است. ابزارهای لازم برای دستیابی به هدف مذکور الگوی چند منطقه ای مناسب و دقیق برای شبیه سازی احتراق HCCI و سازوکار سینتیک شیمیایی شبه مفصل با 101 گونه و 594 واکنش است. در مطالعه حاضر گاز ترکیبی از گازهای هیدروژن و مونوکسیدکربن در نظر گرفته شده و پنچ مقدار مختلف از آن به سوخت پایه اضافه شده است. سوخت پایه ترکیبی از سوخت هپتان نرمال و ایزواکتان است. در این تحقیق از سه ترکیب مختلف به عنوان سوخت پایه استفاده شده است این ترکیب ها عبارتند از: PRF20، PRF40 و PRF80. نتایج به دست آمده نشان می دهند که افزودن گاز ترکیبی آغاز احتراق را به تاخیر می اندازد و سبب کاهش بیشینه فشار و دما در داخل محفظه احتراق می گردد. مقدار مونوکسیدکربن و هیدروکربن های نسوخته خروجی با افزایش مقدار گاز ترکیبی افزایش یافته و مقدار اکسیدهای نیتروژن خروجی کاهش می یابند.
    کلیدواژگان: گاز ترکیبی، احتراق HCCI، هپتان نرمال، ایزواکتان
  • امین نامور ایوری، محمدعلی احترام* صفحات 33-45
    در این تحقیق عملکرد جداساز ذرات روغن مربوط به سامانه تهویه محفظه لنگ سه موتور فورد- اکوبوست (جداساز برخوردی با سطح متغیر)، نیسان vq37de(جداساز برخوردی) و پژو- ایکس یو 7 (جداساز گردشی) در شار های یکسان به صورت آزمایشگاهی برسی شد. به دلیل پیچیدگی های هندسی و کارکردی موتورهای احتراق داخلی، چیدمانی آزمایشگاهی به منظور بررسی جداسازی ذرات بسیار ریز روغن موتور با قطر 0.1 تا 10 میکرومتر موجود در گازهای نشتی (blow-by) طراحی و ساخته شده است. در این آزمایش، برای تولید قطرات میکرونی، از قطره سازی روغن مخصوص که قطراتی مشابه با قطرت روغن موجود در گازهای نشتی ایجاد می کند، استفاده شد. آزمون ها در دو شار 16 و 24 لیتر بر دقیقه انجام گرفته است. برای اطمینان از مقدار دقت نتایج بدست آمده از چیدمان آزمایشگاهی، کلیه آزمایش ها برای هر شار ، حداقل سه بار تکرار گردیده است. برای اندازه گیری بازدهی از روش وزنی استفاده شد. با توجه به نتایج آزمون ها مشاهده شد که جداساز برخوردی با سطح متغیر در مقابل روش های مشابه، بازدهی بهتری دارد، به طوری که در شار یکسان جریان دو حالتی هوا- روغن بازده آن تقریبا هشت برابر روش های مشابه است. در این مقاله همچنین افت فشار جریان به واسطه وجود جداسازهای ذکر شده به صورت آزمایشگاهی اندازه گیری شده است. مشاهده شد که با توجه به اینکه بازده جداساز برخوردی با سطح متغیر بیشتر از بازده جداساز برخوردی نیسان است ولی افت فشار آن کمتر است.
    کلیدواژگان: گازهای نشتی (blow، by)، جریان دو حالتی هوا، روغن، ذرات بسیار ریز روغن موتور، جداساز برخوردی با مقطع متغیر، افت فشار
  • محسن محسنی راد، بیژن ملایی داریانی*، مهدی اخلاقی، مهدی بالو صفحات 47-57
    در سال های اخیر پژوهش های مختلفی در زمینه اندازه گیری سرعت شعله آرام انجام شده است. سرعت شعله آرام یکی از خصوصیات مهم در احتراق است و مطالعه آن از اهمیت خاصی برخوردار است. در این پژوهش اثرات گاز دی اکسیدکربن و گاز نیتروژن بر سرعت شعله آرام سوخت ترکیبی گاز طبیعی و بنزین بررسی شده است. لذا با استفاده از روش نوری شیلیرین، سرعت شعله آرام و طول مارک اشتاین سوخت های مختلف اندازه گیری شده است. تمامی آزمون ها در دمای 95 درجه سانتیگراد و فشار 1 بار انجام گرفت و برای اطمینان از تکرارپذیری، تمامی آزمون ها حداقل دو بار تکرار شده است. آزمون ها بر اساس سه درصد جرمی مختلف (% 4، % 8، % 12) برای گاز دی اکسیدکربن و یک درصد جرمی (% 12) برای گاز نیتروژن صورت گرفته است. نتایج نشان می دهند افزودن گازهای رقیق کننده دی اکسیدکربن و نیتروژن باعث کاهش سرعت شعله آرام و کاهش دمای بی در رو شعله می شود. همچنین گاز دی اکسیدکربن به علت داشتن ظرفیت حرارتی بیشتر نسبت به گاز نیتروژن باعث کاهش بیشتر دمای واکنش و به دنبال آن سرعت شعله آرام می شود. همچنین افزودن گاز دی اکسیدکربن و گاز نیتروژن تاثیر محسوسی بر پدیده سلولی شدن و پایداری شعله نسبت به حالت بدون این گازها ندارند.
    کلیدواژگان: گازهای باقی مانده، سرعت شعله آرام، سلولی شدن، روش نوری شیلیرین
  • امیرحسن کاکایی، بابک پرتوی، امین پی کانی*، علی نصیری طوسی صفحات 59-70
    احتراق اشتعال تراکمی واکنش پذیر پایشی (RCCI) راهکار احتراقی جدیدی است که در آن مخلوط سوخت داخل استوانه توسط پاشش سوختی با واکنش پذیری ضعیف در مسیر ورودی همراه با پاشش چند مرحله ای بهینه سوختی با واکنش پذیری قوی در داخل استوانه فراهم می شود. هندسه محفظه احتراق تاثیر فراوانی بر آلایندگی موتور RCCI بویژه کاهش آلاینده های هیدروکربن های نسوخته دارد. این مقاله تاثیر هندسه کاسه سمبه بر احتراق و آلایندگی موتور RCCI با سوخت گاز طبیعی/دیزل با استفاده از نرم افزار کانورج بررسی می شود. در ابتدا نتایج شبیه سازی در بار ثابت با استفاده از نتایج موجود در ادبیات فن صحه گذاری شده است. سپس سه شکل مختلف کاسه شامل سمبه اصلی، وان حمامی و استوانه ای انتخاب شد. مطالعه متغیرها در سه سرعت 800، 1300 و 1800 دور در دقیقه (د.د.د.). بر روی سه هندسه صورت گرفت. نتایج نشان دادند که بهترین هندسه از نظر عملکرد و آلایندگی برای موتور RCCI مورد مطالعه، هندسه وان حمامی است.
    کلیدواژگان: موتور اشتعال تراکمی واکنش پذیر پایشی، آلایندگی، بازده، گاز طبیعی، هندسه کاسه سمبه
|
  • H. Esfandiyari, V. Fakhari*, A. Shooshtari Pages 3-12
    Internal combustion engine is one of the vibration sources in an automotive. In this study, proper stiffnesses for engine mounts of national engine are determined to improve its vibration behavior. At first, complete mode decoupling about torque roll axis is considered. However, the results show that complete decoupling is impossible. Therefore, partial mode decoupling is performed about torque roll axis. In this regard, an optimization problem is solved to achieve maximum percentage of mode decoupling about the mentioned axis. Finally, frequency response diagrams for displacement and rotation of engine, as well as, for transmitted force to the chassis are presented for nominal and optimized stiffnesses. The obtained results show that the engine movements and transmitted force to the chassis are reduced and therefore vibration behavior of the engine mounting system is improved by employing the mentioned partial mode decoupling.
  • A. Hasani *, V. Hosseini Pages 13-22
    As motorcycles are named as one of the important air pollution emission sources in Tehran, investigating their emission performance and finding a solution for reducing their emission is of high importance. In this study, emission factors from 60 motorcycles from Tehran’s present fleet and 4 closed loop injection fuel supply system and catalytic converter equipped motorcycles were measured. Measurements were taken in chassis dynamometer Laboratory according to Euro-3 standard procedure in ECE driving cycle. Tests results showed that CO emission factor from Tehran’s present motorcycles are 7 times higher than Euro-3 certification limit. It was indicated that about 40% of carbon in fuel burns to incomplete combustion product in Tehran’s present motorcycles. Using carburetor fuel supply system is responsible for this emission performance. Test results showed that CO and THC emission factors of injection and catalyst equipped motorcycles are 87% and 75% less than that of Tehran’s present motorcycles respectively. Total pollutants emissions caused by Tehran’s motorcycles in morning peak hour were estimated. It was revealed that, by replacing Tehran’s present motorcycle with closed loop injection fuel supply system and catalyst equipped motorcycles, CO, THC and NOX emissions from motorcycles in morning peak hour would reduce by 88, 88 and 46% respectively.
  • E. Neshat Esfahlani *, R. Khoshbakhti Saray Pages 23-33
    Main purpose of this paper is investigating on the effect of reformer gas on the HCCI combustion of blended fuels. A validated multi zone model coupled with a semi detailed chemical kinetics mechanism. Chemical kinetics mechanism contains 101 species and 594 reactions. Reformer gas is considered as a mixture of carbon monoxide and hydrogen and five different values of it are added to base fuel. Base fuel in this study is a mixture of n-heptane and iso-octane and three different compositions containing PRF20, PRF40 and PRF80 are focused. Results show that reformer gas addition retards the start of combustion, and reduces in-cylinder peak pressure and temperature. Reformer gas addition affects combustion duration and exhaust emissions. Exhaust carbon monoxide and unburned hydrocarbons increase and nitrogen oxides decreases by increase of reformer gas concentration.
  • A. Namvar Ayuri, M. A. Ehream* Pages 33-45
    In this study, performance of oil droplet separator in crankcase ventilation system for three engines, Ford-Ecoboost (impactor with variable area), Nissan-vq37de (inertial impactor), and Peugeot-Xu7 (cyclone) at the same volumetric flow rate has been studied experimentally. Because of the complexities of geometrical and functional in internal combustion engines, a test rig is designed to study the separation of engine oil droplets with a diameter of 0.1 to 10 µm of gas leakage (blow-by), in this experiment, a special oil atomizer implemented for the production of micro droplets, similar to the drops in engine blow-by. Tests were done in two volumetric flow rate 16 and 24 L/min. To ensure the accuracy of the results of designed test rig, all the tests were repeated at least three times for each volumetric flow rate. Gravimetric method was implemented to estimate the separation efficiency. According to the results of the tests it was found that the separation efficiency of impactor with variable area is better than similar models, so that at the same flow rate of two phase air-oil flow, efficiency of impactor with variable area is almost eight times that of similar models. In this article, pressure drops of flow of the mentioned separators were also measured experimentally. Although the efficiency of impactor with variable area is more than the other impactors but its pressure drop is lower than Nissan’s impactor.
  • M. Mohsenirad, B. Mollaei*, M. Akhlaghi, M. Baloo Pages 47-57
    In recent years several studies have been done in the field of laminar flame speed. One of the important characteristics of the combustion is the laminar flame speed. In this study, the effects of CO2 and N2 on the laminar flame speed of natural gas and gasoline fuel mixture have been investigated. Schlieren method has been used in this study. Experiments were carried out at pressure of 1 bar and 363 k in constant volume chamber. The mass fraction of CO2 and N2 varied from 0% to 12%.The result shows laminar burning velocity and the adiabatic flame temperature decrease with the adding CO2 and N2 Specific heat capacity of CO2 more than N2, for this reason the laminar burning velocity of N2 more than CO2. Also the result shows Addition of CO2 and N2 does not cause much change in stability.
  • A. H. Kakaee, B. Partovi, A. Paykani*, A. Toosi Pages 59-70
    Reactivity controlled compression ignition (RCCI) is a novel combustion concept which uses port fuel injection (PFI) of a low reactivity fuel and direct injection (DI) of a high reactivity fuel with optimum multiple injection to provide a stratified mixture inside the combustion chamber. Piston bowl design has a considerable effect on engine’s pollutant emissions specially unburned hydrocarbons (UHC). This paper studies the influence of piston bowl design on combustion and emission characteristics of natural gas/diesel RCCI engine using CONVERGE CFD. Firstly, the obtained results are validated with the available ones in the literature. Then, three piston bowl designs including stock, bathtub and cylindrical are selected for comparison. The parametric study is conducted at three different engine speeds (i.e., 800, 1300 and 1800 rpm). Effects of piston bowl geometry showed that the optimum piston bowl design from performance and emissions point is the bathtub design.