فهرست مطالب

نشریه تحقیقات موتور
پیاپی 52 (پاییز 1397)

  • تاریخ انتشار: 1397/07/09
  • تعداد عناوین: 6
|
  • محمد جواد جعفری، مهدی بالو*، مهراب اسدی صفحات 3-10
    یکی از مهم ترین منابع تولید صدا و لرزه در موتورهای احتراق داخلی سامانه زنجیره دریچه است. موتورهایی که  میل‎اسبک و غلتک ندارند و بادامک (پایه) بصورت مستقیم به استکانی (پیرو) اثر می‎گذارد، نقش متغیرهای صافی سطح بادامک پررنگ‎تر می شود. در این تحقیق ضمن بررسی اهمیت متغیرها صافی سطح بادامک به نقش آنها در تولید صدا با بسامد زیاد پرداخته شده است. تعدادی میل بادامک هوا و دود انتخاب شدند و صافی سطح بادامک های آنها اندازه گیری شد. سپس قطعات دارای ویژگی های کیفیت سطح متفاوت بصورت آزمایشی بر روی یک موتور احتراق داخلی چهاراستوانه بنزینی نصب و در شرایط یکسان مورد آزمون صداسنجی  قرار گرفتند. مشخصه های صدای غیرعادی ناشی از میل بادامک های دارای عیوب سطحی، تعیین شدند. همچنین به کمک ریزبین الکترونیکی، ساختار سطح بادامک ها بررسی گردید. نتایج حاصله، به تشریح میزان تاثیرگذاری متغیر زبری و موجی بودن سطح میل بادامک در تولید صدای غیرعادی با بسامد زیاد پرداخته است و نیز لزوم تعیین متغیر مناسب مربوط به این عیوب سطحی را در طراحی قطعه میل بادامک و تهیه نقشه قطعه آشکار می کند.
    کلیدواژگان: موتور احتراق داخلی، صداسنجی، بسامد بالا، عیوب سطحی، زنجیره دریچه
  • ابراهیم عبدی اقدم*، رضا ابراهیمی صفحات 11-18
    یکی از کارآمدترین روش ها برای کاهش آلاینده ها وهزینه ی سوخت مربوط به موتورهای اشتعال جرقه ای در حالت بنزین سوز، استفاده از سوخت ترکیبی بنزین وگاز طبیعی است. توانمندی یک موتور معمولا با حداکثر قدرت و حداکثر گشتاور خروجی حالت بار کامل بیان می شود، اما زمان کارکرد موتورها با بار کامل کمتر از زمان کارکرد آنها در بار غیرکامل است. لذا بررسی عملکرد موتور بایک ترکیب سوخت جدید نیازمند مطالعات تحت بار کامل و غیرکامل است. درکار حاضر حالت ترکیب دو سوخت بنزین و گاز طبیعی با نسبت جرمی برابر، G50، به همراه حالت های تک سوخت آن ها (G100 وG0) در بارکامل و چند بارغیرکامل تحت سرعت 1800 دور بر دقیقه، نسبت تراکم 12/10 و نسبت هم ارزی تقریبا درست در یک موتور پژوهشی تک استوانه اشتعال جرقه ای بطورتجربی مورد توجه قرار گرفته است. درهر بار بایک سوخت معین پیشرسی جرقه با گام 2 درجه میل لنگ تغییر داده شد و از تحلیل نتایج خروجی و درون استوانه ای، زمانبندی بهینه ی جرقه برای آن حالت و بار تعیین شد. نتایج حاصله در پیشرسی های بهینه نشان داد که دمای گازهای خروجی با افزایش بار موتور برای سوخت های G100 و G0 افزایش تقریبا خطی داشت اما برای G50 روند افزایش غیر خطی بود. همچنین در بارکامل تغییرات HC حالت G100 بطورقابل توجه بیشتر از G50 و G0 ظاهر شد، اما با کاهش بار برای G100 مقدار HC سیر نزولی داشت درحالی که برای G50 و G0 سیر افزایشی ملاحظه شد. با تغییر بار میزان CO برای سوخت های G50 و G0 تغییر اندکی داشت، درحالی که برای سوخت G100 تغییرات بیشتر بود. این مشاهدات تاکید بر توجه جدی روی مطالعه حالت ترکیب سوز در بار های جزئی دارد.
    کلیدواژگان: موتور اشتعال جرقه ای، ترکیب سوز، بار جزئی، بنزین، گاز طبیعی
  • مجید عباسی*، مجتبی جواهری، سیدمحمود ریاضی صفحات 19-28
    در این مقاله، سامانه آزمون غیرمخرب جریان گردابی برای ارزیابی کیفیت سخت کاری سطحی قطعات صنعتی کربونیتروره شده خودرویی، طراحی شد. به این منظور ‏نمونه های مختلفی از قطعات استکانی دریچه بعد از عملیات سخت کاری سطحی و سنگ زنی به عنوان نمونه های شاهد استفاده شد و حسب نیاز، ‏مورد بررسی های مخرب و غیرمخرب قرار گرفتند. مطالعات ریزساختاری با ریزبین نوری مجهز به سامانه پردازش تصویر و سختی سنجی با روش ویکرز به عنوان آزمون های مخرب انجام شد. برای شناسایی نقطه بحرانی در سختی از روش های آماری استفاده شد. در ادامه با استفاده از ‏یک دستگاه آزمون جریان گردابی به صورت غیرمخرب، ریزساختار و سختی نمونه های شاهد سالم و معیوب در بسامد های مختلف در نقطه بحرانی ‏مورد ارزیابی قرار گرفت. از مقاومت ظاهری سیم پیچ به عنوان پاسخ جریان گردابی استفاده شد. با استفاده از تحلیل وایازی‏‎(R2)‎، بسامد مناسب برای ‏ارزیابی قطعات انتخاب شد. نتایج این تحقیق نشان داد که با استفاده از روش جریان گردابی می توان قطعات کربونیتروره شده را بر اساس ریزساختار و ‏میزان ضخامت لایه سخت شده به صورت غیرمخرب و سریع از یکدیگر شناسایی و تفکیک کرد. همچنین مشخص شد که بهترین تفکیک این نمونه ها در ‏بسامد ‏‎ kHz‏80، بدست می آید.‏
    کلیدواژگان: جریان گردابی، ارزیابی غیرمخرب، کربونیتریوره، سختی، استکانی
  • مهدی نظری چکووری، علیرضا حاجی علی محمدی، سید مصطفی میرسلیم*، حمیدرضا فجری صفحات 29-41
    نحوه توسعه فواره یکی از عوامل مهم تاثیرگذار بر احتراق موتورهای تزریق راهگاهی می باشد. این تحقیق به منظور بررسی برخی از مشخصات فواره خروجی از افشانه موتور تزریق راهگاهی انجام پذیرفت. در این تحقیق شار افشانه به روش جرمی بررسی و روابطی برای آن ارائه شد. نتایج نشان داد که در بازه فشار مورد بررسی (2 تا 6 بار) رابطه شار با فشار به صورت چند جمله ای درجه دوم است. خطی بودن افشانه ها مورد بررسی و نتایج حاصل آزمون ها و روابط استخراجی با مقدار نامی شرکت سازنده کم تر از 2 درصد اختلاف داشت. به منظور بدست آوردن مشخصات هندسی فواره از روش عکسبرداری سریع شیلرین استفاده شد. تصاویر حاصل از عکسبرداری، در نرم افزار متلب پردازش شده تا عمق نفوذ به عنوان مشخصه هندسی محاسبه شود. تغییرات عمق نفوذ با فشار تزریق برای دو نوع افشانه مورد بررسی قرار گرفت. در زمان معین پس از شروع تزریق، عمق نفوذ با فشار افزایش یافت. همچنین اثر زاویه قرارگیری افشانه بر روی عمق نفوذ فواره دنبال شد که مشخص شد نمی توان روند مشخصی را برای آن پیشنهاد کرد ولی در برخی موارد تغییر زاویه سبب تغییر عمق نفوذ به میزان 15 میلی متر با حالت قرارگیری قائم خواهد شد.
    کلیدواژگان: افشانه تزریق راهگاهی، عکسبرداری شیلرین، پردازش تصاویر، عمق نفوذ، زاویه قرارگیری افشانه
  • غزاله نصرت*، محمد آزادی صفحات 43-53
    در این مقاله، آسیب پیوسته خستگی کم چرخه همدما در دماهای مختلف برای همبسته آلومینیوم سنبه موتور، ارزیابی شده است. برای این منظور، از داده های آزمون خستگی کم چرخه همدما در دماهای 280، 350 و 425 درجه سانتیگراد بر روی نمونه های استاندارد آزمون استفاده شد. سپس، براساس روش مکانیک آسیب پیوسته، میزان آسیب خستگی در ماده، در طول بارگذاری چرخه ای محاسبه گردید. نتایج این پژوهش که شامل تخمین عمر خستگی کم چرخه همبسته آلومینیوم سنبه بود، نشان داد که در مقایسه با داده های عمر خستگی تجربی ماده، براساس بیشینه خطای نسبی و خطای میانگین، دارای مطابقت مناسبی می باشد. اعمال جداگانه روش مکانیک آسیب پیوسته در هر سطح دمایی، خطای نسبی را به مقدار قابل توجهی، کاهش داد. بر این اساس، خواص همبسته آلومینیوم- سیلسیوم سنبه موتور در مدل مکانیک آسیب پیوسته، تحت بارهای چرخه ای، بر حسب دما استخراج گردید. در انتها، متغیرهای آسیب مختلفی تعریف شد و با نتایج روش مکانیک آسیب پیوسته مقایسه گردید و بهترین متغیر انتخاب و معرفی شد.
    کلیدواژگان: همبسته آلومینیوم- سیلیسیوم، سنبه موتور، مکانیک آسیب پیوسته، خستگی کم چرخه همدما
  • شهاب مرادی کلارده*، سیدوحید حسینی صفحات 55-62
    پیچ استحکام بالای کپه یاتاقان ثابت (M18×1.5) در موتورهای دیزل دریایی دور بالا تحت بارهای کششی و نوسانی بالایی قرار دارد. این پیچ ها با تحمل نیروهای نوسانی زیاد ناشی از بارهای احتراقی و اینرسی در دورهای بالای 3100 د.د.د، وظیفه نگهداری میل لنگ و کپه یاتاقان را با حفظ لقی مجاز یاتاقانی و اعمال نیروی همبندی دقیق بر عهده دارند. در این تحقیق روابط بین گشتاور و نیروی همبندی، مقدار ضریب اصطکاک، اثر تعداد دفعات همبندی و وضعیت یاتاقانی برای پیچ ساخته شده (با و بدون پوشش) و پیچ اصلی مورد ارزیابی و مقایسه قرار گرفت. همچنین نتایج آزمایش ها نشان داد که پیچ های ساخته شده در بالاترین سطح کلاس استانده پیچ و منطبق بر استانده 898 DIN کلاس 9/12 طراحی و ساخته شده اند. فرایند تولید پیچ ساخته شده با روش تولید کلگی آهنگری سرد و عملیات حرارتی بعد از نورد رزوه انجام گرفته است. به منظور تعیین رفتار و مقایسه عملکرد پیچ های ساخته شده و اصلی، مقادیر گشتاور اعمالی و نیروی همبندی بر اساس فرایند همبندی با استفاده از آچار گشتاور-زاویه رقمی و لایی نیروسنج اندازه گیری شد. درنهایت مقادیر ضریب اصطکاک با استفاده از رابطه موتوش برای پیچ های با و بدون پوشش در چند مرحله همبندی، محاسبه و مورد بررسی قرار گرفت. بعلاوه مقدار متوسط ثابت k (ضریب گشتاور) برای پیچ ها محاسبه شد. در ادامه مقدار لقی یاتاقانی نیز در همبندی واقعی با ریزسنج داخل سنج اندازه گیری شد. نتایج نشان داد که حدود 10% از گشتاور اعمالی به نیروی همبندی تبدیل شده و پیچ های ساخته شده شرایط عملکرد یکسانی با پیچ های اصلی را دارا می باشند. همچنین مقدار انحرافات یاتاقانی مشابه بوده و در محدوده مجاز قرار دارند.
    کلیدواژگان: پیچ کپه یاتاقان، موتور دیزل دریایی دور بالا، نیروی همبندی، گشتاور، ضریب اصطکاک
|
  • M. J. Jafari, M. Baloo*, M. Asadi Pages 3-10
    Valvetrain is one of the major sources of noise and vibration in IC engines. The importance of cam surface quality parameters is highlighted in the valve train mechanisms with direct sliding contact between cam and tappet. In this paper, the influence of surface quality parameters on high frequency noise producing is investigated. The roughness and waviness of some intake and exhaust camshafts with diverse surface qualities were measured and then were mounted on a four cylinder gasoline engine to measure the noise level of valvetrain mechanism through NVH analysis. Furthermore, the characteristics of the unusual sound which is considered as an annoying noise were determined also, the camshaft Surface topology was inspected by a Scanning electron microscope (SEM). The results show that the nonconformities in surface parameters such as roughness and waviness are the main factors that lead to producing high frequency annoying noise and therefore must be carefully considered by designer.
    Keywords: Valvetrain, Camshaft, Surface quality, NVH, SEM, High frequency noise
  • E. Abdi Aghdam*, R. Ebrahimi Pages 11-18
    One of the most efficient methods to reduce emissions and fuel costs of SI engines in petrol case, is the use of combined gasoline and NG. The ability of an engine is usually expressed with maximum power and maximum torque output of full-load state, but the operating time of the engines with full-load is less than that of part-load time. Therefore, studying the performance of the engine with a new mixed fuel (dual-fuel) requires studies under full-load and part-load. In the present work, dual gasoline-NG fuel with equal mass ratio together with single original fuel modes in full-load and a few part-load at 1800 rpm, 10.12 compression-ratio and almost stoichiometric equivalence-ratio have been taken into consideration in a SI single-cylinder research engine. In each load with a certain fuel, the spark advance was changed with 2°CAbTDC step and from obtained output and in-cylinder results, the optimum spark timing was determined for that mode and load. The results at optimum advance showed that increasing engine load, the exhaust gas temperature almost linearly for G100 and G0 but nonlinearly for G50 enhanced. Also, in full-load, the HC of the G100 appeared to be noticeably larger than those of G50 and G0. Decreasing engine-load for G100, HC amount reduced, while those for G50 and G0 increased. By changing the load, CO content for G50 and G0 fuels changed slightly, whilst that for G100 changed significantly. These observations emphasize a serious attention to dual fuel study mode in part-loads.
    Keywords: Spark-ignition engines, Dual fuel, Part load, Gasoline, Natural gas
  • M. Abbasi*, M. Javaheri, S. M. Riazi Pages 19-28
    In this paper, a non-destructive eddy current test system was designed to evaluate the surface hardness of the carbonitrided steel parts. For this purpose, various samples of the tappet were used after the surface hardening and grinding operations as control samples and, if necessary, were subjected to destructive and non-destructive tests. Microstructural studies were performed with a microscope equipped with an image processing and micro and microprocessor based on the Vickers method as destructive tests. Statistical methods were used to identify the critical point for eddy current test position. Then, using a non-destructive eddy current test device, the microstructure and hardness of the good and bad part were evaluated at different frequencies at the critical point. The apparent resistance of the coil (impedance) was used as the eddy current response. Using regression analysis (R2), the frequency was chosen to evaluate the components. The results of this study showed that, using the eddy current method, carbonitrided parts can be identified and separated on the basis of the microstructure and the thickness of the hardened layer in a non-destructive manner. It was also found that the best separation of these samples is obtained at a frequency of 80 kHz.
    Keywords: Eddy current, Nondestructive Evaluation, Carbonitrided, Hardness, Tappet
  • M. Nazari Chekoveri, A. Hajiali Mohammadi, S. M. Mirsalim*, H. R. Fajri Pages 29-41
    The development of spray is one of the important factors effecting the combustion of PFI engines. This research was carried out in order to investigate some of the spray characteristics from PFI injector. In this study, the injector flux was investigated by a mass method and equations for it were presented. The results showed that in the pressure interval (2 to 6 bar), the relation of flux with pressure is a quadratic polynomial. The linearity of the injector was investigated and the results of experiments and equations with the manufacturer's nominal value were less than the difference of 2%. Use the Shillerin Imaging method to get the geometry of the spray. Tip penetration depth was followed as a geometric characteristic. The images were processed by image processing in MATLAB software. Investigations showed changes in penetration depth with pressure injections. At a Certain time after the injection began, the depth of penetration increased with pressure. Also, the effect of injector angle on the depth of penetration of the spray was followed by a finding that a certain trend could not be proposed for it, but in some cases, the angle change would change the depth of penetration by 15 mm then vertical position.
    Keywords: PFI injector, Schlieren Imaging, Image Processing, Tip Penetration, Injector Angle
  • G. Nosrat*, M. Azadi Pages 43-53
    In this article, the isothermal low-cycle fatigue continuum damage in the engine piston aluminum alloy has been evaluated at different temperatures. For this objective, experimental data of low-cycle fatigue tests on standard specimens were used at 280, 350 and 425°C. Based on the continuum damage mechanics method, the fatigue damage was calculated during cyclic loading. Obtained results, including the predicted low-cycle fatigue lifetime of the piston aluminum alloy, indicated that based the maximum value of the relative error and the average error, a proper agreement was achieved, compared to the experimental fatigue lifetime. Applying the continuum damage mechanics approach in each temperature level in a separately condition, reduced significantly the relative error. Then, properties of the engine piston aluminum-silicon alloy based on the continuum damage mechanics model were obtained versus the temperature, under cyclic loadings. Finally, different damage parameter were defined and their results were compared to results of the continuum damage mechanics technique and the superior parameter was defined and selected.
    Keywords: Aluminum-silicon alloy, Engine piston, Continuum damage mechanics, Isothermal low-cycle fatigue
  • Sh. Moradi Kelardeh*, S. V. Hosseini Pages 55-62
    In marine diesel engine, main bearing bolts (M18×1.5) withstand large tensile and cyclic loads to keep the crank shaft, bearing whit acceptable clearance and precision clamping force at high crank speed like 3100 rpm. In this research, the relationship between torque and clamp force, the friction coefficient, the effect of number of tightening and bearing conditions on the new manufactured bolt (with and without coating) and the original bolt were studied and compared. Also, the experimental results show that the new bolt designed and manufacture at maximum level of bolts standard (DIN 898 class 12.9). The process of manufacturing of new bolt was cold forging and heat treatment method after thread rolled. In order to determine the behavior and compering the performance of the new and original bolt, the tightening torque and clamping force were measured according to clamping process using a digital torque-wrench and load cell. Finally, the coefficients of friction were calculated using Motoch relationship for a bolt with and without coating in several stages of tightening. In addition, the amount of k constant (Torque coefficient) estimated. Also the bearing clearance measured with the micrometer. The results showed that about 10% of the tightening torque was converted to the clamping force, and the new bolt had the same functional condition with the original bolt.  Also, the value of the diameter deviations of the bearing caps was acceptable.
    Keywords: Main bearing bolt, High speed marine diesel engine, Clamping load, Torque, Friction coefficient