فهرست مطالب

نشریه تحقیقات موتور
پیاپی 42 (بهار 1395)

  • تاریخ انتشار: 1395/03/26
  • تعداد عناوین: 6
|
  • سعید چامه سرا، سید مصطفی میرسلیم، مهدی تاجداری صفحات 3-12
    در این مقاله تاثیر نیمرخ پاشش سوخت به همراه فشار پاشش سوخت بر ارتقاء توان موتور دیزل سنگین با شبیه سازی فرایند احتراق در نرم افزار فایر مورد بررسی قرار گرفته است. برای این منظور، نیمرخ پاشش سوخت از حالت شبه مثلثی به حالت مستطیلی که در سامانه چند راهه مشترک معمول است، تغییر کرده و فشار پاشش سوخت نیز از طریق یک معادله تجربی با توجه به میزان سوخت پاشش شده و قطر نازل تغییر داده شده است. ارتقاء توان برای دو فشار پاشش 1000بار و 2000 بار مورد بررسی قرار گرفته است. برای حالت 1000بار که میزان سوخت پاشش شده 188 میلی گرم و قطر نازل 3 میلی متر می باشد، نسبت به حالت قبل که نیمرخ پاشش سوخت شبه مستطیلی با میزان پاشش سوخت 139 میلی گرم و قطر افشانه 3 میلی متر بوده، ارتقاء توان مشاهده شده در حدود 19% می باشد درحالیکه فشار بیشینه تغییر قابل توجهی نداشته است. از طرفی آلاینده نیتروژن منواکسید و دوده به ترتیب 30% و 6% افزایش داشته اند. برای حالت 2000بار، میزان سوخت پاشش شده 196 میلیگرم و قطر نازل 2.6 میلی متر، ارتقاء توان 22% بهبود یافته درحالیکه فشار بیشینه ثابت نگه داشته شده است. آلاینده نیتروژن منواکسید و دوده نیز به ترتیب 36% و 20% افزایش یافته اند.
    کلیدواژگان: فرایند احتراق، فشار پاششش سوخت، نیمرخ پاشش سوخت، ارتقاء توان، موتور دیزل سنگین، دینامیک سیالات محاسباتی
  • پرویز سلطانی، حسین علیزاده، حسن پوروثوقی گرگری صفحات 13-22
    در این مطاله تاثیر مخلوط های سوختی مختلف دیزل- بیودیزل و نرخ بازخورانی گازهای اگزوز (EGR) بر روی مصرف سوخت ویژه (BSFC)، درجه حرارت گاز خروجی و انتشار NO، HC، CO، مورد مطالعه قرار گرفت. موتور مورد استفاده چهار سیلندر، پاشش مستقیم و خنک شونده با آب بود. بیودیزل برای حل دو مسئله اساسی کاهش سوخت های فسیلی و تخریب محیط زیست به صورت گسترده ای مورد مطالعه قرار گرفته است. بازخورانی گازهای اگزوز به هنگام استفاده از مخلوط های سوختی دیزل- بیودیزل یک راه کار مناسب برای کاهش NO به شمار می آید. اگر موتور با مخلوط سوخت بیودیزل-دیزل راه اندازی شود، به علت توان تولیدی کمتر BSFC افزایش می یابد و همچنین BSFC با افزایش نرخ EGR افزایش داشته است. توان و گشتاور موتور با استفاده از سوخت بیودیزل کاهش می یابد. نتایج نشان داد که B0 دارای بیشترین مقدار توان و B50 دارای کمترین مقدار توان بوده است. با استفاده از بازخورانی گازهای اگزوز (EGR) کاهش NO و دمای گاز های خروجی اگزوز مشاهده شد ولی مشخص شد که آلاینده های HC و CO افزایش پیدا کرده اند.
    کلیدواژگان: روغن حاصل از پسماند، بیودیزل، موتور تراکتور، آلایندگی، بازخورانی گازهای اگزوز
  • پرویز سلطانی، حسین حاجی آقا علیزاده، حسن پوروثوقی گرگری، حمیده فریدی صفحات 23-32
    آلاینده های خودرو یکی از عوامل اصلی آسیب های زیست محیطی است. موتورهای خودرو تولید کننده ی دی اکسید کربن (CO2)، هیدروکربن (HC)، اکسیدهای نیتروژن (NOx) و بسیاری دیگر از مواد مضر هستند. یک بررسی با استفاده از موتور اشتعال تراکمی راه اندازی شده با نسبت های مختلف دیزل و بیودیزل به همراه نرخ مختلف EGR انجام شد. تاثیر نسبت های مختلف مخلوط سوختی و نرخ EGR بر مشخصات آلاینده هایی مثل هیدروکربن های نسوخته (UHC)، اکسید نیتریک (NO)، دی اکسید کربن (CO2) و اکسیژن (O2) مورد بررسی قرار گرفتند. نسبت هم ارزی هوا و سوخت (λ)، دمای روغن و دمای گاز ورودی نیز مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان می دهد که نسبت های مختلف مخلوط دیزل و بیودیزل انتشار HC را نسبت به سوخت دیزل کاهش می دهد. افزودن بیودیزل می تواند در مقایسه با سوخت دیزل تولید NO، CO2 و O2 دهد. EGR به همراه مخلوط سوخت دیزل و بیودیزل می تواند انتشار NO را در یک موتور اشتعال تراکمی کاهش دهد. همچنین نتایج نشان می دهد که مصرف سوخت و نسبت هم ارزی سوخت و هوا برای 20٪ بیودیزل با 20٪ EGR به ترتیب به اندازه ی 19.2٪ و 72.9٪ در مقایسه با سوخت دیزل بدون EGR ، کاهش یافته است. همچنین مشاهده شد که دمای گاز ورودی و درجه حرارت روغن نیز برای 20٪ بیودیزل با 20٪ EGR به ترتیب 87.5٪ و 6.2٪، در مقایسه با سوخت دیزل بدون EGR افزایش داشت.
    کلیدواژگان: مخلوط سوختی دیزل، بیودیزل، آلایندگی، بازخورانی گازهای اگزوز، موتور اشتعال تراکمی
  • حسین گلبخشی، مسلم نامجو، مجید دولتی، فرهاد خوشنام صفحات 33-42
    در موتورهای جدید که از نسبت تراکمهای بالاتری برخوردار هستند، قطعات موتور تحت فشار و حرارت نا همنواخت شدیدتری قرار می گیرند. پیستون به عنوان یکی از بحرانی ترین قطعات موتور همواره موضوع اصلی در بسیاری از تحقیقات مرتبط با تعیین توزیع دمایی بوده است. با این وجود، تحقیقات محدودی در زمینه تعیین تنش ها در این قطعه انجام شده است. در بررسی حاضر، پیستون موتور بنرینی XU7 که کاربرد فراوانی در صنعت خودروی ایران دارد مورد تحلیل حرارتی و مکانیکی قرار گرفته است. مدل اجزاء محدود سه بعدی مبتنی بر تحلیل الاستیک خطی در محیط نرم افزار COSMOS Works ارائه شده است تا به کمک آن امکان برآورد توزیع تنش های حرارتی در مرحله احتراق فراهم شود. حداکثر تنش قائم در مرکز تاج پیستون و مقدار بحرانی تنش وان میسز در قسمت های بالایی سوراخ گژن پین مشاهده گردید. تاثیر ضخامت لایه سرامیکی پوششی بر توزیع تنش ایجاد شده در پیستون محاسبه و با نتایج مربوط به پیستون متداول بدون پوشش مقایسه گردیده است. طبق نتایج بدست آمده، حداکثر بزرگی تنش ها را به طور موثری می توان با افزایش ضخامت لایه سرامیکی کنترل نمود.
    کلیدواژگان: پیستون، اجزاء محدود، تحلیل ترمو، مکانیکی، پوشش سرامیکی، توزیع تنش
  • علیرضا شیرنشان، بهرام حسین زاده سامانی، امین ندای علی صفحات 43-50
    امروزه سوخت های جایگزین برای سوخت دیزل به شدت مورد بررسی قرار گرفته است. امروزه در ایران، دیزل ژنراتورها بطور عمده در کارخانه های مختلف صنعتی مورد استفاده قرار می گیرد. بهمین جهت، تخمین میزان عملکرد دیزل ژنراتورها با استفاده از زیست سوخت ها ضروری بنظر می رسد. برای اولین بار، در این مطالعه، پیش بینی مشخصه های عملکردی یک دیزل ژنراتور مدل CAT3412 بوسیله روش شبکه های عصبی با کاربرد مخلوط های سوخت بیودیزل حاصل از روغن پسماند جهت تعیین اینکه چگونه ورودی ها بر خروجی ها تاثیر می گذارد، مورد انجام قرار گرفته است. سوخت دیزل و بیودیزل (B100) و مخلوط های آن با سوخت دیزل کهB20 ، B50 و B100 هستند جهت تعیین مشخصه های عملکردی موتور در دور ثابت و برای بارهای مختلف اعمالی مورد ارزیابی قرار گرفتند. در این تحقیق مدل های شبکه عصبی جهت پیش بینی توان ترمزی، گشتاور ترمزی، مصرف سوخت ویژه ترمزی و بازده حرارتی ترمزی دیزل ژنراتور مورد نظر پیشنهاد شدند. ضریب تبیین بدست آمده برای همه مدل ها در این تحقیق بیشتر از 95/0 بود که این نشان می دهد که مدل های شبکه عصبی مصنوعی به عنوان یک ابزار قابل اطمینان برای پیش بینی مشخصه های عملکردی دیزل ژنراتورها محسوب می شوند.
    کلیدواژگان: شبکه عصبی، بیودیزل، مشخصه های عملکردی، دیزل ژنزاتور، بار
  • ابوالفضل محمد ابراهیم صفحات 51-58
    در طراحی راهگاه ورودی جریان در موتورهای احتراق داخلی، علاوه بر ضریب جریان که رابطه مستقیم با بازده تنفسی موتور دارد، شدت جریان های گردبادی نیز که بر بازده احتراق تاثیرگذار است مورد توجه قرار می گیرد. یکی از روش های تجربی بررسی مقدار ضریب جریان و نسبت جریان گردبادی راهگاه ورودی، آزمون میز جریان است. در این مطالعه، در ابتدا دو روش اصلی اندازه گیری شدت جریان گردبادی معرفی شده و روابط حاکم بر آنها ارائه و مقایسه می گردد. در ادامه آزمون های تجربی با استفاده از این دو روش برای یک بستار نمونه انجام گرفته و نتایج آنها مورد بررسی و مقایسه قرار می گیرند. این دو روش که در مراکز تحقیقاتی مختلف مورد استفاده قرار می گیرند شامل اندازه گیری سرعت دورانی جریان گردبادی با استفاده از چرخ پارویی و اندازه گیری گشتاور اعمالی جریان گردبادی با استفاده از یک هندسه لانه زنبوری می باشد. با انجام این مقایسه، امکان بررسی و مقایسه اطلاعات ارائه شده توسط محققان مختلف که با یکی از روش های مذکور انجام گرفته است، فراهم خواهد آمد. در ادامه می توان با انجام آزمون های بیشتر و با استفاده از ضرایب تصحیح مناسب، نتایج این دو روش را به یکدیگر تبدیل کرد. نتایج نشان می دهد که به علت ماهیت روش اندازه گیری، نسبت جریان گردبادی محاسبه شده با استفاده از چرخ پارویی اعداد کوچکتری را نتیجه می دهد.
    کلیدواژگان: راهگاه ورودی، آزمون میز جریان، نسبت جریان گردبادی، چرخ پارویی، هندسه لانه زنبوری
|
  • Saeed Chamehsara, Seyed Mostafa Mirsalim, Mehdi Tajdari Pages 3-12
    In this study, the effect of fuel injection discharge curve and injection pressure simultaneously for upgrading power of heavy duty diesel engine by simulation of combustion process in AVL-Fire software are discussed. Hence, the fuel injection discharge curve was changed from semi-triangular to rectangular which is usual in common rail fuel injection system. Injection pressure with respect to amount of injected fuel and nozzle hole diameter are changed. Injection pressure is calculated by an experimental equation which is for heavy duty diesel engines with common rail fuel injection system. Upgrading power for 1000 and 2000 bar injection pressure are discussed. For 1000bar injection pressure with 188mg injected fuel and 3mm nozzle hole diameter in compare with first state which is semi-triangular discharge curve with 139mg injected fuel and 3mm nozzle hole diameter, upgrading power is about 19% whereas the special change has not been observed in cylinder pressure. On the other hand, both the NOX emission and the Soot emission decreased about 30% and 6% respectively. Compared with first state, for 2000bar injection pressure that injected fuel and nozzle diameter are 196mg and 2.6mm respectively, upgrading power is about 22% whereas cylinder pressure has been fixed and NOX emission and the Soot emission are decreased 36% and 20%, respectively.
    Keywords: CFD Simulation, HD diesel engine, Upgrading power, Injection pressure, Fuel injection discharge curve, combustion process
  • Parviz Soltani, Hossien Alizadeh, Hassan Poorvousooghi Gargari Pages 13-22
    The influences of different diesel/biodiesel blends and EGR rate on brake specific fuel consumption (BSFC), exhaust gas temperature, NO, HC, CO emissions, are studied and demonstrated. In this paper a four stroke direct injection, water cooled, diesel engine was used. Biodiesel either in neat form or as a blend with diesel fuel is extensively investigated to solve the twin problem of reduction of fossil fuels and ecological degradation. Exhaust gas recirculation (EGR) is an impressive technique for decreasing NO emissions. When EGR is utilized in engine, NO emission is decreased. If the engine was fueled with biodiesel-diesel blends, the BSFC would increase due to the lower brake power produced and It was found that BSFC increased with increase in EGR rates. Engine power and torque decreases through the use of biodiesel fuel blends. The results showed that B0 stands on the top level of power and B50 is at the lowest level. Reduction in exhaust gas temperature was observed but emissions of HC and CO were found to be increased with usage of EGR.
    Keywords: Waste cooking oil, biodiesel, Tractor engine, emissions, EGR
  • Parviz Soltani, Hossien Haji Agha Alizadeh, Hassan Poorvousooghi Gargari, Hamideh Faridi Pages 23-32
    Vehicle Emission is one of the main causes of environmental damage. Vehicle engines produce carbon dioxide (CO2), hydrocarbon (HC), Nitrogen oxides (NOx) and many other harmful substances. An investigation was conducted using a compression-ignition engine fuelled with different ratios of blends of diesel and biodiesel at different EGR rates. The effects of different ratios of fuel blends and EGR rate on the emission characteristics (unburned hydrocarbon (HC), nitric oxide (NO), carbon dioxide (CO2) and oxygen (O2) were examined. The air-fuel equivalence ratio (λ), oil temperature and intake gas temperature were also analyzed. Results show that the different ratios of blends of diesel and biodiesel decrease HC emissions compared to those of the diesel fuel. The addition of biodiesel can increase NO, CO2 and O2 emissions compared with that of the diesel. EGR can reduce NO emissions in a compression-ignition engine fueled with diesel and biodiesel blends. The results also indicate that fuel consumption and air-fuel equivalence ratio were decreased by 19.2% and 72.9%, respectively, for 20% biodiesel blend with 20% EGR compared to diesel fuel without EGR. Intake gas temperature and oil temperature were also observed to increase by 87.5% and 6.2%, respectively, for 20% biodiesel blend with 20% EGR compared to diesel fuel without EGR.
    Keywords: diesel, biodiesel blends, Emissions, EGR, compression, ignition engine
  • Hossein Golbakhshi, Moslem Namjoo, Majid Dowlati, Farhad Khoshnam Pages 33-42
    In modern engines with higher compression ratios, severe pressures and non-uniform heating up is occurred for the engine parts. The piston as the most critical part among all automotive components has been the subject of numerous studies on calculation of temperature distribution, but thermal stress analyses are limited. In this study, the piston of gasoline engine XU7 which is widespread in Iran transport section is considered for thermo-mechanical investigation. A 3D linear static stress analysis is constructed in COSMOS Works to determine the stress distribution during the combustion stroke. The maximum normal stress takes place at the middle surface of the piston crown. The von Mises stress is found to be critical on upper parts of the pin-hole area. Effect of ceramic coating layer on stress distributions are evaluated and compared with results obtained for a traditional uncoated piston. According to the results, the maximum stress can be readily controlled by increasing the thickness of ceramic layer.
    Keywords: Piston, Finite Element Method, Thermo, mechanical analysis, Ceramic Coating, Stress distribution
  • Alireza Shirneshan, Bahram Hosseinzadeh Samani, Amin Nedayali Pages 43-50
    Alternative fuels are intensively investigated for the replacement of the diesel fuel. Today the diesel power generators are mostly used in the various industrial companies in Iran. Therefore, it is necessary to estimate the level of performance of the diesel power generators fueled with biofuels. For the first time, in this study, the prediction of the performance of a diesel power generator model CAT3412 is carried out for different neural networks to define how the inputs affect the outputs using the biodiesel blends produced from waste cooking oil. Diesel fuel, B100, and biodiesel blends with diesel fuel, which are B20, B50, and B80, were used to measure the engine performance for different engine loads at the rated engine speed. In this paper, artificial neural network models are proposed for the prediction of brake power, brake torque, BTE and BSFC. The coefficient of multiple determination values are found to be above 0.95 for all the models. It is evident that the ANN models are reliable tools for the prediction of the performance of diesel power generator.
    Keywords: ANN, Biodiesel, Performance Parmeters, Diesel Power Generator, Engine Load
  • Abolfazl Mohammadebrahim Pages 51-58
    In the design of the intake port of an internal combustion engine, investigation of the flow coefficient and the swirl ratio is important, simultaneously. They are effective on the volumetric efficiency and combustion efficiency, respectively. Steady flow testing of cylinder heads is one of the methods to measure the flow coefficient and the swirl ratio. In this study, at first, two different methods of swirl measurement are introduced and governing equations is presented. In the following, experimental tests with both methods are performed on the cylinder head and the results of them are investigated. Swirl measurement consist measurement of the rotational speed of paddle wheel or the torque is applied to a honeycomb to take into account the swirl ratio. The paddle wheel mechanism gives lower measured swirl ratio.
    Keywords: Intake port, Flowbench Test, Swirl Ratio, Paddle Wheel, Honeycomb