فهرست مطالب

تحقیقات موتور - پیاپی 47 (تابستان 1396)

نشریه تحقیقات موتور
پیاپی 47 (تابستان 1396)

  • تاریخ انتشار: 1396/06/30
  • تعداد عناوین: 6
|
  • حسین گلبخشی *، مسلم نامجو، فرهاد خوشنام صفحات 3-12
    در دماهای محیطی پایین به علت شرایط حرارتی و کیفیت نامناسب مخلوط سوخت و هوا، احتراق قادر به سوزاندن کامل مخلوط نمی باشد. به همین جهت گشتاور و توان خروجی کافی در موتور تولید نمی شود و موتور زمان راه اندازی طولانی تری لازم خواهد داشت ضمن اینکه آلودگی زیست محیطی قابل توجهی نیز تولید خواهد شد. با ایجاد پوشش سرامیکی روی دیواره تاج سنبه و افزایش دمای مخلوط قبل از جرقه زنی شمع، احتراق در مدت زمان کوتاه تری موتور را به شرایط معمول می رساند. در تحقیق حاضر، تحلیل حرارتی گذرا برای شبیه سازی عملکرد موتور در شرایط راه اندازی سرد ارائه شده است تا اثر ضخامت لایه عایق روی دمای مخلوط مورد بررسی قرار گیرد. نتایج به دست آمده به خوبی موید این واقعیت است که پوشش حرارتی تاثیر بسزایی در بهبود شرایط موتور در حالت راه اندازی سرد دارد.
    کلیدواژگان: راه اندازی سرد، تحلیل حرارتی، مدل سازی موتور، لایه سرامیکی، روش اجزا محدود
  • عماد منعمیان *، السدر کرنز، وینیسیوس پدروزو صفحات 13-20
    پیاده سازی قوانین آلایندگی در بخش حمل و نقل، سازندگان را ملزم به بهبود عملکرد موتورهای دیزل سنگین کرده است. چرا که این وسایل نقلیه مسبب 25% انتشار دی اکسید کربن در اتحادیه اروپا می باشند. تحقیق حاضر به بررسی تجربی جایگزینی بخشی از سوخت دیزل با گاز هیدروژن و غنی سازی اکسیژن هوای ورودی یک موتور دیزل سنگین تک استوانه می پردازد. بخوردهی هیدروژن در هوای ورودی در دو بار کاری ویژه ( bar imep6 و bar imep 12) صورت پذیرفته است. نسبتهای بالای جانشینی هیدروژن باعث افزایش بازده اندیکاتوری به میزان 4.6% و 2.4% به ترتیب در بارهای bar imep 6 و bar imep 12 گردیده است. در حالیکه این امر باعث کاهش دی اکسید کربن خروجی به میزان 58% و 32% به ترتیب در بارهای bar imep 6 و bar imep 12 می گردد. پاشش مقطعی قبل از پاشش اصلی سوخت دیزل منجر به کاهش نرخ بالای رشد فشار استوانه موسوم به اختلال احتراق می شود. همچنین، غنی سازی اکسیژن هوای ورودی باعث تسریع احتراق شده، دوده و مونواکسید کربن خروجی را به هزینه افزایش چشمگیر اکسید نیتروژن کاهش می دهد.
    کلیدواژگان: هیدروژن، اکسیژن، موتور دیزل سنگین، دی اکسید کربن
  • مهدی بالو، سانگ یونگ لی *، ایمان چیت ساز صفحات 21-30
    در این مقاله به مطالعه آزمایشگاهی سرعت شعله آرام و ویژگی های احتراقی مخلوط متان و هوا در غنای (f= 0.7) و در شرایط موتوری با سوخت رقیق، در محفظه حجم ثابت پرداخته شده است. همچنین گاز پروپان با نسبت حجمی 20% و 40% حجمی به عنوان ناخالصی و گازهای نیتروژن، اکسیژن و دی اکسید کربن نیز به عنوان رقیق کننده و شبیه ساز گازهای برگشتی در موتور به مخلوط سوخت و هوا اضافه شد. شعاع لحظه ای شعله کروی و سرعت شعله آرام با در نظر گرفتن اثرات کشیدگی شعله با استفاده از روش عکسبرداری شیلیرین و روش لبه یابی درنرم افزار متلب، اندازه گیری و محاسبه شد. مدلسازی عددی سرعت شعله نیز با نرم افزار کمکین و با استفاده از مکانیزم بهبود یافته سینتیکی انجام و تطابق خوبی با نتایج اندازه گیری سرعت شعله آرام آزمایشگاهی مشاهده شد. نتایج نشان دادکه افزایش پروپان به متان رقیق شده با دود برگشتی، باعث افزایش سرعت شعله آرام و تمایل به ناپایداری بیشتر شعله می شود. همچنین ناپایداری های سلولی سطح شعله با دسته بندی ناپایداری هیدرو دینامیکی و نفوذ حرارتی مورد بحث قرار گرفته است.
    کلیدواژگان: شیلیرین، سرعت شعله، گاز برگشتی موتور، ناپایداری هیدرودینامیکی، نفوذ حرارتی
  • احمد المنصوری، علیرضا حاجی علی محمدی *، سیدمصطفی آقا میرسلیم، سیامک علیزاده نیا صفحات 31-38
    موتورهای دیزل به دلیل بازده بزرگ و گشتاور زیاد در سال های اخیر به نسبت موتورهای بنزینی بیشتر مورد توجه قرار گرفته اند. اما مشکلات مربوط به راه اندازی سرد در رفتار سوخت دیزل در دماهای بسیار کم مسائلی هستند که نیاز به بهبود دارند. در این تحقیق یک مجموعه آزمایشی جدید برای سرد کردن سوخت، تعیین دمای ژل شدن و اندازه گیری مشخصه CFPP سوخت و سنجش عملکرد سامانه پرفشار تزریق سوخت در دماهای پایین با استفاده از موتور استرلینگ توسعه داده شد. نتایج نشان داد، سوخت دیزل تولید داخل قابل این را دارد که در سامانه سوخت رسانی موتور دیزل تا دمای -250C بدون استفاده از افزودنی جریان پیدا کند. نتایج همچنین درک درستی از عملکرد سوخت دیزل در دماهای کم ارائه داد و سامانه ساخته شده می تواند برای ارزیابی قطعات سامانه سوخت رسانی موتور دیزل در دمای کم مورد استفاده قرار بگیرد.
    کلیدواژگان: موتور استرلینگ، سوخت دیزل، صافی سوخت دیزل، سوخت ایران
  • مرتضی فتحی *، امید جهانیان صفحات 39-46
    احتراق اشتعال تراکمی بار همگن، یک مفهوم احتراقی مفید، از نظر بازدهی و میزان آلاینده های منتشره، برای موتورهای درون سوز است. این راهبرد احتراقی، یکی از مهمترین انواع احتراق کم دماسوز است. این شیوه، احتراق همزمان حجمی مخلوط پیش-آمیخته بسیار رقیق سوخت و هوا است. لیکن بازه کارکردی محدود این نوع احتراق سبب شده است که استفاده کاربردی از آن در موتورها تاکنون موفق نبوده باشد. یکی از روش های کاربردی نمودن این نوع احتراق در موتورها این است که با دیگر انواع احتراق ترکیب گردد و هر نوع از احتراق در بازه کارکردی بهینه خود ایفای نقش نماید. ایده موتور اشتعال تراکمی بار همگن که در آن تزریق مستقیم سوخت به داخل محفظه احتراق انجام می شود راهبرد مناسبی برای نیل به این هدف می باشد. در موتورهای اشتعال تراکمی بار همگن ابزار کنترلی خارجی که مستقیما زمان خوداشتعالی را تنظیم نماید وجود ندارد. عدد اکتان یا میزان واکنشگری سوخت یکی از اثرگذارترین پارمترها بر زمانیندی احتراق است. بنابراین، این پژوهش به بررسی اثر عدد اکتان سوخت بر احتراق اشتعال تراکمی بار همگن با پاشش مستقیم سوخت به محفظه احتراق می پردازد. بررسی های ریاضی بر مبنای یک مدل احتراقی جدید دو مرحله ای است. پیشبینی احتراق، از زمان بسته شدن دریچه هوا تا پایان پاشش سوخت با مدل تک منطقه ای، و از آن پس تا زمان بازشدن دریچه دود، با مدل چندمنطقه ای اجرا می شود. نتایج نشان می دهند که عدد اکتان اثر چشمگیری بر زمانبندی احتراق و توان تولیدی دارد. بنابراین، کنترل چرخه-به-چرخه و استوانه-به-استوانه زمانبندی احتراق با تنظیم عدد اکتان سوخت قابل اجرا خواهد بود.
    کلیدواژگان: موتور اشتعال تراکمی بار همگن، پاشش مستقیم، عدد اکتان، زمانبندی احتراق، تنظیم(کنترل)
  • سعید کمرخانی *، امیر کریمیان، مجید خیبری، جمال خانعلی صفحات 47-52
    صدا خفه کن های واکنشی باعث کاهش صدای خروجی از طریق انعکاس صدا داخل یک حجم می شوند. شکل و اندازه محدود سازه ها و همچنین پیچیدگی طراحی آن ها همواره منجر به ایجاد چالش در تجزیه و تحلیل مسائل مهندسی می شوند. امروزه کاهش سر و صدای خروجی تولید شده از موتور یکی از مسائل مهم مرتبط با مهندسی خودرو می باشند که شرکت های خودروسازی در این راستا اقدامات قابل توجهی را نیز انجام دادهاند. از طرفی صدا خفه کن ها گزینه خوبی برای کاهش صدای منتشر شده از موتور خودرو هستند اما این سیستم ها نیاز به طراحی خاص و ساخت و ساز پیچیده براساس متغیرهای مختلف سر و صدا تولید شده توسط موتور را دارند. معمولا طراحی ها براساس تجربه می باشند که با بهینه سازی ساختار داخلی صدا خفه کن ها بهبود می یابند. استفاده از سوراخ ها تاثیر قابل توجهی در کاهش انتقال صدا در سیتم خفه کن اگزوز دارند. در این مقاله به منظور ارزیابی تاثیر واکنش صدا خفه کن ها، از نرم افزار کامسول استفاده شده است. نتایج حاصل از مقایسه مدل عددی با مدل تجربی نشان دهنده اختلاف ناچیز بین مدل پیشنهاد شده با مدل تجربی می باشد. همچنین اثر کاهش انتقال صدا براساس مدل ارائه شده در نتایج به صورت قابل توجهی نشان داده شده است.
    کلیدواژگان: المان محدود، صدا خفه کن خروجی، تلفات انتقال
|
  • Hossein Golbakhshi *, Moslem Namjoo, Farhad Khoshnam Pages 3-12
    In low ambient temperatures the engine will have poor output torque and power generation at the first cycles of its performance, long start time and huge noxious emissions because of insufficient temperature and quality of air-fuel mixture and failure of flame to burn the charge. It is noted that any attempt to increase the charge temperature leads to better combustion conditions. By applying thin ceramic coating over the piston top surface and increasing the temperature of engine inner walls, more efficient combustion in shorter time can be provided for the engine. In current research, a transient thermal study is developed for simulating the engine performance under cold starting conditions and predicting the effect of insulating layer thickness on the charge temperature before ignition timing. The results demonstrate that the ceramic coating can provide higher temperature for piston crown and effectively improve the temperature of charge during the first cranking cycles of engine cold start stage.
    Keywords: Cold start, Thermal analysis, Spark Ignition Engine, Ceramic layer, Finite element method
  • E. Monemian *, A. Cairns, V. Pedrozo Pages 13-20
    Implementing emission regulations in the transport sector is enforcing manufacturers to improve performance of Heavy Duty (HD) vehicles as they are accountable for 25% of CO2 emissions within EU. The currently reported research was involved with evaluating partial replacement of hydrogen with diesel fuel experimentally and intake air enrichment with oxygen in a heavy-duty diesel single cylinder engine. Fumigation of hydrogen was done into the intake system at two particular engine loads (6 and 12 bar IMEPn). Indicated efficiency was increased up to 4.6% at 6 bar IMEPn and 2.4% at 12 bar IMEPn, while reducing CO2 emissions by 58% and 32% at 6 and 12 bar IMEPn respectively. Applying diesel pre-injection was required in order to mitigate the high pressure rise rates known as combustion noise. Furthermore, intake air enrichment with oxygen resulted in faster combustion process. This could curb soot and minimised CO emissions to the detriment of NOx increase.
    Keywords: Hydrogen, Oxygen, HD diesel engine, CO2
  • M. Baloo, S. Y. Lee *, I. Chitsaz Pages 21-30
    In the present work, the experimental study was performed to investigate the flame propagation and combustion characteristics of methane (CH4)-air mixture in a constant-volume combustion vessel (CV) under lean (f= 0.7) and diluted engine-like condition. In addition, propane (C3H8) in two volume fractions of 20% and 40% was added to methane as the impurity and EGR gas. Schlieren photography of propagating spherical flame using a high speed camera and edge finding of flame pictures via a Matlab code was used to find the rate of flame instantaneous radius. The unstretched flame propagation speed and Markstein lengths were obtained via a nonlinear methodology in different chamber pressures. Flame speed modeling was performed using an improved version of kinetics model. The result showed that adding propane to methane increases the laminar flame speed and propensity of instability. The cellular instabilities for the diluted methane/propane–air flames were interpreted and evaluated in the viewpoint of the hydrodynamic and diffusional-thermal instabilities.
    Keywords: Flame propagation, Schlieren, EGR, Cellular instability, Markstein lengths
  • A. Q. Almansoori, A. Hajialimohammadi *, S. M. Agha Mirsalim, S. Alizadehnia Pages 31-38
    In recent years diesel direct injection engines have been received more attention due to their high fuel efficiency and torque characteristics compared with gasoline engines. However, the cold start difficulties and cold diesel fuel behavior are still important issues which need improvement. In this study, a novel experimental facility has been developed using Stirling engine for fuel cooling and estimating the gel point and CFPP of diesel fuel and evaluating of the very cold diesel fuel behavior inside high-pressure common rail diesel fuel injection system. The results showed that the diesel fuel that is produced inside Iran has the capability to flow inside fuel injection system at temperature of -250C without using anti-freeze. The results also provided a good understanding of cold diesel fuel behavior and the test rig can be used for evaluating the fuel injection system components under ultra-cold conditions.
    Keywords: Stirling Engine, Diesel fuel, Diesel fuel filter, Iranian fuel
  • M. Fathi *, O. Jahanian Pages 39-46
    The homogeneous charge compression ignition (HCCI) is an advantageous combustion concept for internal combustion engines in terms of efficiency and pollutant emissions. This combustion strategy is one of the main types of low temperature combustion (LTC) concepts. It is a spontaneous multi-point combustion of a highly diluted premixed fuel-air mixture. However, its limited operating range suppressed its successful utilization. One applicable method to use this combustion concept in engines is to combine it with other combustion strategies while each combustion concept come into work during its optimum operating range. The idea of an HCCI combustion engine involving direct fuel injection into the combustion chamber is an applicable strategy aiming at this target. In the HCCI engines there is no direct control method for the time of auto-ignition. The octane number or fuel auto-ignitability characteristic is one of the most influential parameters on the combustion timing. Therefore, this study investigates the effect of the octane number on the direct injection (DI) HCCI combustion. The mathematical investigations are based on a novel two-stage combustion model. The combustion is predicted with the single-zone model from the intake valve closing to the end of injection. Thereupon, it is predicted by the multi-zone model. The results indicate that the octane number has profound effects on combustion phasing and delivered power. Therefore, cycle-by-cycle and cylinder-to-cylinder control of the combustion phasing by octane number adjustment is possible.
    Keywords: Direct injection HCCI, Octane number, Combustion phasing, Control
  • S. Kamarkhani *, A. Karimyan, M. Kheybari, J. Khanali Pages 47-52
    Reactive mufflers depend on reducing the exhaust noise through a volume depending on reflection of sound noises. Muffler analysis is always challenging task due to complex design, shape and size limitation for specific application. That is why the reduction of exhaust noise generated from engine is in today's world an important issue. Attaching a muffler in the exhaust pipe is the good option for reducing noise. But muffler requires specific design and construction considering various noise parameters produced by the engine. Since early development of mufflers, the main objective of design was attenuation of sound in regular mufflers. A typical sound generated by vibrational waves is usually based on the experience and design experience, which can be enhanced by optimizing the internal structure of the exhaust system. The use of baffles and perforations has a significant effect on reducing the transmission loss in a silencer exhaust system. In order to evaluate the response effect of a silencer, the effect of baffle and perforations, without baffles and perforations, was evaluated in COMSOL5.2 software. Which results in numerical results with close experimental results and the effect of baffle and perforations, have shown a good reduction in transmissibility, and their partial differences are due to the features of geometry design.
    Keywords: FEM, Reactive muffler, Absorptive muffler, Transmission loss