فهرست مطالب

تحقیقات موتور - پیاپی 41 (زمستان 1394)

نشریه تحقیقات موتور
پیاپی 41 (زمستان 1394)

  • تاریخ انتشار: 1394/12/27
  • تعداد عناوین: 6
|
  • رضوان روحانی*، سید محمد جعفری، مهدی روزبان صفحات 3-11
    لگام ترمزهای جریان گردابی در مراکز تحقیقات موتور، یکی از مهمترین تجهیزات اتاق های آزمون موتور بشمار می روند. خرابی یاتاقان های غلتشی در این تجهیزات یکی از دلایل رایج توقفات اتاق آزمون موتور می باشد. دانش ناکافی در این زمینه علاوه بر تحمیل هزینه های ناخواسته سبب جمع آوری داده های نادرست آزمون می گردد. هدف این مقاله شناسایی و دسته بندی حالت های مختلف خرابی یاتاقان های غلتشی در لگام ترمزهای جریان گردابی است. برای انتخاب یک برنامه نگهداری مناسب در آزمایشگاه های موتور، این یک تحقیق ضروری می باشد. بیش از 30 یاتاقان ساچمه ای معیوب از لگام ترمزهای جریان گردابی مختلف جمع آوری شده است تا حالت های مختلف خرابی که در آن ها یاتاقان قادر به عملکرد درست نیست بررسی گردند. علاوه براین، مطالعات متالورژیکی روی قطعات معیوب انجام گردید تا دلایل اصلی خرابی مشخص گردند. لگام ترمزهایی که یاتاقان های آن ها مورد بررسی قرار می گیرد در پروسه های آزمون مختلفی که یک لگام ترمز جریان گردابی قادر به کار باشد مانند آزمون های دوام، سرعت بالا و غیره مورد استفاده قرار گرفته اند. بنابراین مجموعه متنوعی از حالات کاری یک لگام ترمز جریان گردابی درنظر گرفته شده است. درنهایت حالت های شناسایی شده جهت آماده سازی یک پایه کاربردی برای پایش وضعیت لگام ترمزها با استفاده از آنالیز ارتعاشات یا روش های دیگر دسته بندی می گردند.
    کلیدواژگان: لگام ترمز، یاتاقان ساچمه ای، حالت خرابی، عیوب
  • حسن خاتم نژاد*، شهرام خلیل آریا، صمد جعفرمدار، ناگاراج بناپورمت، سید مصطفی میرسلیم صفحات 13-19
    مفاهیم احتراق پیش آمیخته نظیر احتراق اشتعال تراکمی همگن و احتراق پیش آمیخته جزیی همگن به سبب کاهش آلاینده های خروجی تا یک میزان کم در کنار بازدهی مناسب، توجه زیادی را به خود معطوف نمودند. تحقیقات اخیر نشان می دهد، مفاهیم احتراق پیش آمیخته با استفاده از دو سوخت با اختلاف زیاد در ویژگی های خود اشتعالی سبب تولید تغییرات واکنش پذیری مخلوط در محفظه احتراق و افزایش زمان تاخیر در اشتعال شده و منجر به کاهش همزمان دوده و اکسید ازت در مقایسه با مفهوم دیزلی مرسوم می شود. سوخت گاز طبیعی بدلیل افزایش میزان تولید، هزینه پایینتر و آلایندگی کمتر می تواند با توجه به واکنش پذیری پایین به عنوان یک سوخت مناسب به همراه سوخت دیزل با واکنش پذیری بالا در یک مفهوم احتراق پیش آمیخته جزیی استفاده شود. در این تحقیق نتایج بررسی تجربی یک احتراق پیش آمیخته با استفاده از سوخت گاز طبیعی و دیزل ارائه شده و پس از آن بررسی جریان داخل محفظه احتراق با استفاده از تحلیل سه بعدی به روش CFD انجام می شود. نتایج نشان دهنده کاهش همزمان آلاینده های دوده و اکسید ازت و افزایش هیدروکربنهای نسوخته در حالت پیش آمیخته جزیی دوگانه سوز در مقایسه با مفهوم دیزلی مرسوم می باشد.
    کلیدواژگان: موتور دوگانه سوز، مفهوم احتراق پیش آمیخته جزیی، احتراق، آلایندگی، بررسی تجربی، تحلیل CFD
  • بهرام بحری *، ازهر عبدالعزیز، علی صلواتی زاده، وحید اصفهانیان صفحات 21-30
    استفاده از اتانول به عنوان سوخت جایگزین و تجدیدپذیر در موتور های احتراق تراکمی با مخلوط همگن (HCCI) در توسعه موتورهای احتراق داخلی نقش بسزایی داشته و باعث کاهش اکسیدهای نیتروژن و ذرات معلق گردیده است. موتور HCCI در دو محدوده عملکردی با احتراق ناقص و احتراق با صدای شدید کار می کند، که تاخیر و جلو افتادن احتراق تاثیر فراوانی در کارکرد این موتورها، عملکرد و آلودگی آنها خواهد داشت. در این مقاله، یک موتور 3/0 لیتر دیزل تک سیلندر با پاشش مستقیم به موتور HCCI با پاشش غیرمستقیم تغییر یافته است. در این تحقیق تاثیر احتراق اتانول بر روی عملکرد و آلودگی موتور HCCI بوسیله تغییرات دمای هوای ورودی و نسبت سوخت به هوا در مناطق عملکردی نزدیک به احتراق ناقص و احتراق با صدای شدید صورت گرفته است. نتایج بدست آمده نشان می دهد که تاخیر افتادن زیاد زمان احتراق، احتراق HCCI را ناپایدار کرده که باعث کاهش دمای احتراق از حد طبیعی شده و همچنین باعث خواهد شد که فشار متوسط موثر اندیکاتوری کاهش یافته و مقدار هیدروکربن های نسوخته و اکسیدهای کربن افزایش می یابد. جلو افتادن زیاد زمان احتراق بیشینه فشار داخل سیلندر را افزایش داده و در نتیجه مدت احتراق کاهش یافته و بیشینه اندازه افزایش فشار زیاد در داخل سیلندر تولید خواهد شد. مقدار هیدروکربن های نسوخته و اکسیدهای کربن در این وضعیت نسبت به حالت قبل کاهش پیدا کرده و فشار متوسط موثر اندیکاتوری نسبت به حالت کارکرد نرمال کاهش پیدا خواهد کرد.
    کلیدواژگان: موتور احتراق تراکمی با مخلوط همگن، اتانول، عملکرد، آلودگی
  • رضا همت خانلو، آرش محمدی*، مصطفی ورمزیار صفحات 31-39
    با توسعه موتورهای احتراق داخلی، توان موتورها افزایش یافته است و تحلیل دقیق و کاملی از آنها مورد نیاز است. طراحی سامانه خنک کاری تاثیر قابل توجه روی عملکرد موتور دارد. روش مناسب برای مطالعه انتقال حرارت در راهگاه آب یک موتور دینامیک سیالات محاسباتی است. در این تحقیق، توزیع فشار، سرعت و ضریب انتقال حرارت در راهگاه آب یک موتور پرخوران بدست آمده با نرم افزار فایر انجام شده است. هدف اصلی نویسندگان بررسی اثر سوراخهای لایی بستار در توزیع جریان در ناحیه های بحرانی حرارتی بستار می باشد. سه طرح متفاوت برای بهبود توزیع جریان در بستار ارائه شده است. در نهایت روی نتایج بحث شده است.
    کلیدواژگان: انتقال حرارت، راهگاه آب، موتور پرخوران، لایی بستار
  • محمد کردی *، وحید اصفهانیان صفحات 41-53
    موتورهای دورانی از نظر قابلیت ها همچنان دارای مزایای بسیاری نسبت به موتورهای رفت و برگشتی رایج می باشند. اما موتورهای رفت و برگشتی بخاطر مکانیزم ساده آب بندی محفظه احتراق جزو موتورهای رایج در دنیا می باشند. این مقاله به نحوه عملکرد، طراحی، مدلسازی و تحلیل یک نوع موتور دورانی جدید، موتور دورانی پره محوری، می پردازد. یکی از اجزاء مهم موتور دورانی پره محوری، بادامک آن است که می تواند بر رفتار دینامیکی موتور تاثیر داشته باشد. در این مطالعه 7 نوع بادامک مختلف به منظور یافتن بادامک بهینه از نظر رفتار سینماتیکی، داشتن کمترین میزان سرعت، شتاب، ژرک و زاویه فشار و عمر کاری (TBO) شبیه سازی شده و آنها با بادامک متداول بکار رفته در موتورهای دورانی پره محوری مقایسه و بادامک بهینه پیشنهاد شده است. همچنین به منظور یافتن فشارها و نیروهای اعمال شده به اجزاء موتور دورانی پره محوری یک مدل دوناحیه ای و شبه ابعادی بعنوان یک مدل ساده، سریع و دقیق برای شبیه سازی چرخه عملکردی موتور بدون نیاز به انجام محاسبات پیچیده و همچنین بدون نیاز به دانستن اطلاعات دقیق ابعادی آن، توسعه داده شده است. در نهایت با استفاده از یک مدل پارامتریک برای موتور دورانی پره محوری شامل پارامترهای ابعادی و عملکردی آن، برخی از ملاحظات طراحی آن مورد بررسی قرار گرفته است.
    کلیدواژگان: موتور دورانی پره محوری، بادامک
  • علی یوسف زاده*، مرتضی منفردی، عبدالرضا نبوی، محسن پورفلاح، سید مصطفی میرسلیم صفحات 55-62
    کاهش آلاینده ها و مصرف سوخت همواره دغدغه اصلی تولیدکنندگان موتورهای احتراق داخلی بوده است. در سال های اخیر با کاهش منابع سوخت فسیلی و اعمال مقررات سختگیرانه آلایندگی این دغدغه بیشتر شده است. هدف اصلی این تحقیق، بهینه سازی موتور ملی دیزل سنگین د87 از لحاظ مصرف سوخت، آلاینده دوده و بیشینه فشار محفظه احتراق می باشد. استفاده از پیش پاشش در کنار مرحله اصلی پاشش به عنوان راهکار مدنظر قرار گرفته است. آزمون در چهار نقطه بارگذاری در سرعت ثابت 1500 دور بر دقیقه انجام شد که در هر نقطه از بارگذاری درصد جرم پیش پاشش به عنوان 3-7% از جرم کل سوخت پاشش شده در نظر گرفته شد. نتایج نشان از کاهش مصرف سوخت در اثر افزایش مقدار پیش پاشش می دهد در حالیکه از طرف دیگر مقدار دوده و بیشینه فشار با افزایش مقدار پیش پاشش افزایش یافت، اما به این دلیل که هر دو پارامتر آلاینده دوده و بیشینه فشار در محدوده امن قرار دارند و از مفادیر هدف خود تجاوز نکرده اند. مبنای انتخاب نقطه بهینه براساس کمترین میزان مصرف سوخت می باشد. بر همین اساس در تمامی نقاط کمترین میزان BSFC در حالت پیش پاشش 7% بدست آمد که در توان نهایی 1000 کیلووات، مقدار مصرف سوخت ویژه به g/kW.h 194 رسیده است.
    کلیدواژگان: دیزل، پیش پاشش، دوده، مصرف سوخت ویژه، بیشینه فشار
|
  • R. Rohani *, S. M. Jafari, M. Roozban Pages 3-11
    Eddy current dynamometers are one of the most important equipment of internal combustion engine test cells in powertrain companies. Failure of rolling element bearings in these assets is a common reason for downtime hours of engine test beds. Insufficient information in this field not only imposes unwanted expenses, but also would result in wrong engine testing data. The purpose of this article is the identification and classification of rolling element bearings failure modes in the eddy current dynamometers. This is an essential research for choosing an appropriate maintenance plan in engine testing laboratories. More than 30 faulty ball bearings of different eddy current dynamometers are collected to study different modes in which the bearings actually fail to operate properly. In addition, metallurgical studies have been applied on the failed parts to specify possible root causes of failure. The dynamometers whose bearings are under study have been employed in different engine testing procedures that an eddy current dynamometer is capable of performing e.g. endurance tests, over-speed tests, etc. so that a diversified collection of modes is available which would happen in any eddy current dynamometer. The recognized cases are then classified to prepare a practical basis for condition monitoring of dynamometers using vibration analysis or other methods.
  • H. Khatamnezhad *, S. Khalilarya, S. Jafarmadar, N. Banapurmath, M. Mirsalim Pages 13-19
    Premixed combustion concepts like HCCI and PPCI have attracted much attention, since these concepts offer possibilities to reduce engine out emissions to a low level, while still achieving good efficiency. Recently researchers have shown that premixed combustion concepts with two fuels with a large difference in auto-ignition properties can generate a spatial gradient of fuel-air mixtures and reactivity offers improved fuel efficiency and lower NOx and smoke exhaust emissions when compared to conventional diesel diffusion combustion due to longer ignition delay. The increased availability of natural gas in the world has renewed interest in order to realize fuel cost savings and reduce pollutant emissions due low carbon content. Thus, premixed combustion using natural gas as a less reactive fuel and diesel fuel with a higher reactivity fuel warrants consideration. This study presents results from an experimental study of Natural Gas-Diesel premixed operation on a single cylinder diesel engine. After that, a computational study using the CFD software has been conducted to investigate the in-cylinder phenomena in different situations. The results reveal both low NOx and smoke emissions can be achieved in dual fuel PPCI concept in compared to conventional diesel but at the expense of increasing of unburned hydrocarbon emissions.
  • B. Bahri *, A. Abdul Aziz, A. Salavati, Zadeh, V. Esfahanian Pages 21-30
    Ethanol as a renewable and alternative fuel when utilized in homogeneous charge compression ignition (HCCI) has potential to substantially reduce nitrogen oxides (NOx) and particle matter (PM) and can maintain HCCI sustainability. HCCI engine operation is limited between two ringing and misfire regions that too retard and advance combustion phasing highly affect HCCI engine operation, performance and emissions. In this study, a modified 0.3 liter single-cylinder direct-injection diesel engine has used with a fuel port injection system. A study has done on effect of ethanol combustion on engine performance and emission by varying incoming air temperature and fuel/air mixture which focused on the zones near ringing and misfire regions. The results indicate that too retarding combustion phasing makes HCCI combustion unstable that affects combustion temperature lower than normal combustion which result in reducing indicated mean effective pressure and producing higher hydrocarbon (HC) and carbon monoxide (CO) emissions and too advancing combustion phasing generates high peak pressure rise rate with rapid combustion and reduces IMEP but amount of CO and HC is lower in this situation.
  • R. Hemmatkhanloo, A. Mohammadi *, M. Varmazyar Pages 31-39
    With the development of engine technology, modern engine power has been improved a lot. Therefore more precise analysis is of much importance. There is more emphasis put on the research on the design of cooling system. An efficient way to study heat transfer in cooling passage of an engine is CFD calculation. With CFD analysis flow pattern in coolant jacket could be analyzed. In this research the velocity, pressure and heat transfer coefficient distribution in the cooling passage of a 4-cylinder SI engine are computed via CFD code AVL Fire. The main goal of author's work is to investigate the precise cooling. Therefore, the effects of head gasket holes on the flow distribution in the hot spot critical regions of the cylinder head can be seen. Three different schemes are proposed to enhance the flow distribution in cylinder head and finally the results are discussed.
  • M. Kordi*, V. Esfahanian Pages 41-53
    The rotary motion engines have still potentially many advantages over the conventional reciprocating engines. But only the reciprocating engine became the dominant mechanism for engines because of the simplicity of the combustion chamber sealing mechanism. This paper describes the basic concept, design, modeling and analysis of a new rotary engine type, axial vane rotary engine. One of important component in the axial vane rotary engine is cam profile which can affect the dynamic behaviors of engine. Seven cam profiles are simulated and compared kinematically to find an optimum cam profile with minimum velocity, acceleration, jerk and pressure angle to have an axial vane rotary engine with high TBO (Time between Overhaul) with respect to conventional type. In addition, a two-zone, quasi-dimensional model as a simple, fast and accurate model, is developed to simulate engine operating cycle and find the chambers pressure. The parametric modeling of an axial vane rotary engine as a prototype, including main parameters (geometrical and operating) is studied and some design considerations are investigated.
  • A. Yousefzadeh *, M. Monfaredi, R. Nabavi, M. Pourfalah, S.M. Mirsalim Pages 55-62
    Reducing emissions and fuel consumption have always been a major concern of engine manufacturers. In recent years, strict emission laws and fast reduction of fossil fuel resources have increased this concern. Main purpose of this work is to optimize D87 diesel engine with consideration of parameters such as amount of soot emission, BSFC and maximum pressure of combustion chamber. Effect of pre injection on engine performance has been investigated experimentally. Test is done for four different load points in constant maximum speed which at each load point 3 up to 7 percent of total fuel mass is considered in pilot injection. Results show that BSFC is decreased with increasing of pre injected fuel. From the other side soot emission and maximum pressure of combustion chamber are increased by increasing of pre injected fuel, but both of them are still in an acceptable level so the optimum point is selected based on the minimum BSFC. In all cases minimum BSFC is reached by considering 7 percent of total fuel mass in pre injection which the minimum amount of BSFC is about 194 g/kW.h at 1000 kW.