جستجوی مقالات مرتبط با کلیدواژه « موتور دیزل » در نشریات گروه « مکانیک »
تکرار جستجوی کلیدواژه « موتور دیزل » در نشریات گروه « فنی و مهندسی »-
در این پژوهش عوامل موثر بر روی شکست لاینر موتور توربوشارژ (16215T) لکوموتیو بررسی شده است. با تهیه سه نمونه لاینر از تولیدکننده های مختلف و ارسال به آزمایشگاه، خواص مکانیکی اعم از سختی و استحکام کششی و همچنین درصد عناصر سازنده و تفاوت مقادیر آن ها در نمونه های مختلف مورد مطالعه قرار گرفت. در ادامه تاثیر درصد وزنی عناصر مختلف بر روی خواص مکانیکی چدن خاکستری تحقیق شد. با تهیه تصاویر میکروسکوپی در بزرگنمایی 100x، ساختار زمینه رویت گردید. همچنین شکل و آرایش گرافیت های ورقه ای در نمونه های مختلف با یکدیگر مقایسه و تاثیر آن بر روی شکست و رشد ترک در لاینر بررسی گردید. سه نمونه لاینر، تعیین دسته بندی و نوع ماده سازنده، شده اند. با رویت فسفید یوتکتیک در ریز ساختار دو نمونه A (لاینر کاملا شکسته شده) و B (لاینر ترک خورده) و همچنین درصد بالای فسفر، عیوب ساختاری و وجود نابجایی ها در دانه بندی سبب شکست این نمونه ها شده است. همچنین توزیع غیر یکنواخت گرافیت ورقه ای در این دو نمونه، طول و ضخامت کم آن ها سبب افزایش استحکام، کاهش جذب و تعدیل انرژی شده است.
کلید واژگان: لاینر, موتور دیزل, چدن خاکستری, گرافیت ورقه ای, رشد ترک, 16rk215T}In this research, the effective factors on the liner failure of the turbocharged engine (16rk215T) of the locomotive have been investigated. By preparing three liner samples from different manufacturers and sending them to the laboratory, the mechanical properties, including hardness and tensile strength, as well as the percentage of constituent elements and the difference in their values in different samples, were studied. Next, the effect of the weight percentage of different elements on the mechanical properties of gray cast iron was investigated. By preparing microscopic images at 100x magnification, the background structure was seen. Also, the shape and arrangement of lamellar-graphite in different samples were compared with each other and it effect on the fracture and crack growth in the liner was investigated. Three samples of liner, grade and material have been determined. With the appearance of eutectic phosphide in the structures of two samples A (broken liner) and B (liner with crack), as well as the high percentage of phosphorus, structural defects and the presence of dislocations in the grain cause the failure of these samples. Also, non-uniform production of lamellar-graphite in these two samples, its short length and thickness increases strength, reduces absorption and reduces energy.
Keywords: Liner, diesel engine, Gray cast iron, Lamellar graphite, Crack growth, 16rk215T} -
انتشارات مضر احتراق سوخت های فسیلی محققان را تشویق می کند تا سوخت های جایگزین مانند بیودیزل را مطالعه کنند. البته آنالیز آلایندگی مشکل اصلی برای انتخاب سوخت مناسب است. بنابراین، در این مطالعه، یک موتور دیزل دوگانه سوز برای رویکردهای ارزیابی عملکرد و چرخه حیات محیطی مورد بررسی قرار گرفته است. علاوه بر این، مخلوطی شامل بیودیزل مشتق از روغن آفتابگردان با افزودنی بیواتانول 3، 5 درصد و 7 درصد و بیوگاز خالص در کسری 50 تا 80 درصد به عنوان سوخت در فرآیند احتراق تهیه می شود. بر این اساس، در این تحقیق هشت نمونه سوخت تهیه و به همراه سوخت دیزل (به عنوان سوخت شاهد) مورد مطالعه قرار گرفته است. تمام مراحل از تولید نهاده تا احتراق نمونه های سوخت شامل استخراج روغن از دانه های آفتابگردان، تولید بیودیزل و بیواتانول و تولید گازطبیعی مشتق شده از بیوگاز خالص در ارزیابی چرخه حیات به طور جامع، به عنوان یک موضوع جذاب و ابتکاری در نظر گرفته می شود. این نمونه ها در یک موتور دوگانه سوز تحت احتراق قرار گرفتند. نتایج نشان می دهد که نمونه سوخت B5 و 3 درصد از افزودنی بیواتانول در عملکرد موتور و آلایندگی اگزوز بهترین ها هستند. علاوه بر این، شرایط بهتری هم در عملکرد موتور و هم در آلاینده های اگزوز در حداقل نرخ کسر گازطبیعی (50٪) به دست آمد. ارزیابی چرخه حیات جامع مزرعه تا احتراق نشان می دهد که ترکیب سازگار با محیط زیست با شاخص های عملکرد قابل قبول متعلق به B5E7 با 50% کسر گازطبیعی در بار کامل موتور است.کلید واژگان: بیواتانول, بیودیزل, بیوگاز, موتور دیزل, ارزیابی چرخه حیات}The investigation of alternative fuels, such as biodiesel, have been prompted by the detrimental emissions resulting from the combustion of fossil fuels. Undoubtedly, the primary concern in fuel selection lies in the examination of emissions. Hence, the present study aims to examine the performance and environmental life cycle assessment methodologies of a dual fuel diesel engine. Furthermore, a fuel blend is made by combining biodiesel sourced from sunflower oil with varying concentrations of bioethanol (3%, 5%, and 7%) and pure biogas, with a percentage ranging from 50% to 80%. This fuel blend is intended for use in the combustion process. In this study, a total of eight fuel samples were meticulously produced and subsequently examined, alongside diesel fuel which served as the control fuel. The entire life cycle evaluation encompasses several stages, starting with the manufacturing of inputs to the combustion of fuel samples. This includes the extraction of oil from sunflower seeds, the production of biodiesel and bioethanol, as well as the generation of natural gas produced from pure biogas. These processes are regarded as captivating and pioneering topics within the field. The provided samples underwent combustion within a dual fuel engine. The findings indicate that the B5 fuel sample, when combined with a 3% bioethanol additive, demonstrates superior engine performance and reduced exhaust emissions. Furthermore, enhanced conditions were achieved in terms of engine performance and exhaust emissions when operating at the lowest rate of natural gas fractionation, which was 50%. The findings of a thorough life cycle evaluation, which examines the entire process from farm to combustion, indicate that the blend B5E7, consisting of 50% natural gas portion at maximum engine load, demonstrates both environmental friendliness and appropriate performance characteristics.Keywords: Life Cycle Assessment, Bioethanol, Biodiesel, Biogas, Diesel Engine}
-
موتورهای دیزل به عنوان اصلی ترین منابع تولید انرژی و مصرف سوخت دیزل به شمار می آیند. به کارگیری از سوخت بیودیزل به عنوان بخشی از سوخت مصرفی موتورهای دیزل می تواند تاثیر مثبتی در کاهش به کارگیری از منابع فسیلی و انتشار آلاینده ها داشته باشد. به کارگیری از سوخت بیودیزل در کنار مزایای آن، دارای معایبی نظیر افزایش انتشار اکسیدهای نیتروژن می باشد که به عنوان یک گاز سمی تلقی می شود. محققان بسیاری افزودنی های متفاوتی در راستای پوشش بخشی از معایب سوخت بیودیزل ارایه داده اند. در این مقاله دو نوع افزودنی اکسیژن دار شامل دی متیل کربنات و ان بوتانول به صورت تلفیقی با مقادیر کم در سوخت های B2 (2 درصد بیودیزل و 98 درصد دیزل) و B5 (5 درصد بیودیزل و 95 درصد دیزل) مخلوط شدند. به کارگیری مقادیر کم این افزودنی ها می تواند موجب کاهش هزینه تولید سوخت شود. بر اساس نتایج به دست آمده، نمونه سوخت های B2D10N10 و B2D10N0 توانستند توان ترمزی موتور دیزل را به ترتیب حدود 12 و 10 درصد نسبت به سوخت B2 افزایش دهند. از طرفی استفاده از نمونه سوخت های حاوی افزودنی های ترکیبی دی متیل کربنات و ان بوتانول در سوخت B2 به طور متوسط حدود 18 درصد مصرف سوخت ویژه ترمزی را نسبت به سوخت دیزل و حدود 32 درصد نسبت به سوخت B2 کاهش داد. استفاده از افزودنی های ترکیبی دی متیل کربنات و ان بوتانول میزان بازده حرارتی را به طور متوسط حدود 15 الی 30 درصد نسبت به سوخت های دیزل، B2 و B5 افزایش داد. افزودن دی متیل کربنات و ان بوتانول به صورت ترکیبی در مقادیر کم موجب کاهش انتشار مونوکسیدکربن به میزان قابل توجه شد. بالاترین میزان انتشار دی اکسیدکربن در سوخت های حاوی ترکیبات ترکیبی دی متیل کربنات، ان بوتانول و B5 اتفاق می افتد که حدود 10 الی 15 درصد بالاتر از نمونه شاهد بود. طی فرایند بهینه سازی، نمونه سوخت B2D30N20 به عنوان فرمولاسیون بهینه در تلفیق سوخت دیزل، بیودیزل، دی متیل کربنات و ان بوتانول انتخاب شد.کلید واژگان: بیودیزل, موتور دیزل, سوخت دیزل, دی متیل کربنات, ان-بوتانول}Diesel engines are considered the main sources of energy production and diesel fuel consumption. The use of biodiesel fuel as a part of diesel engines can have a positive effect on reducing the use of fossil resources and the emission of pollutants. Using biodiesel fuel, along with its advantages, has disadvantages such as increasing the emission of nitrogen oxides, which is considered a toxic gas. Many researchers have proposed different additives to cover some of the disadvantages of biodiesel fuel. In this article, two types of oxygen additives, including dimethyl carbonate and n-butanol, were combined with small amounts in B2 (2% biodiesel and 98% diesel) and B5 (5% biodiesel and 95% diesel) fuels. Using small amounts of these additives can reduce the cost of fuel production. Based on the obtained results, B2D10N10 and B2D10N0 fuel samples were able to increase the braking power of the diesel engine by about 12 and 10%, respectively, compared to B2 fuel. On the other hand, the use of fuel samples containing dimethyl carbonate and n-butanol additives in B2 fuel reduced the special brake fuel consumption by about 18% compared to diesel fuel and about 32% Diesel engines are considered the main sources of energy production and diesel fuel consumption. The use of biodiesel fuel as a part of diesel engines can have a positive effect on reducing the use of fossil resources and the emission of pollutants. Using biodiesel fuel, along with its advantages, has disadvantages such as increasing the emission of nitrogen oxides, which is considered a toxic gas. Many researchers have proposed different additives to cover some of the disadvantages of biodiesel fuel. In this article, two types of oxygen additives, including dimethyl carbonate and n-butanol, were combined with small amounts in B2 (2% biodiesel and 98% diesel) and B5 (5% biodiesel and 95% diesel) fuels. Using small amounts of these additives can reduce the cost of fuel production. Based on the obtained results, B2D10N10 and B2D10N0 fuel samples were able to increase the braking power of the diesel engine by about 12 and 10%, respectively, compared to B2 fuel. On the other hand, the use of fuel samples containing dimethyl carbonate and n-butanol additives in B2 fuel reduced the special brake fuel consumption by about 18% compared to diesel fuel and about 32% compared to B2 fuel. Using the combined additives of dimethyl carbonate and n-butanol increased the thermal efficiency by an average of 15-30% compared to diesel, B2, and B5 fuels. The addition of dimethyl carbonate and n-butanol in combination in small amounts significantly reduced carbon monoxide emissions. The highest amount of carbon dioxide emission occurs in fuels containing the combined compounds of dimethyl carbonate, n-butanol, and B5, which was about 10-15% higher than the control sample. During the optimization process, the B2D3N2 fuel sample was selected as the optimal formulation in combining diesel fuel, biodiesel, dimethyl carbonate, and n-butanol.Keywords: Biodiesel, Diesel engine, Diesel fuel, Dimethyl carbonate, n-butanol}
-
نوسانات فشار در هنگام پاشش سوخت یکی از عواملی است که روی عملکرد موتور دیزل تاثیر منفی می گذارد. این نوسان ها به دلیل باز و بسته شدن سریع افشانه ها و ایجاد امواج فشاری در ریل سوخت به وجود می آیند. یکی از روش هایی که می توان این نوسانات فشار را کنترل کرد تغییر در طراحی افشانه و استفاده از یک انباره در ساختمان آن است. این پژوهش به منظور بررسی اثر افزودن انباره بر روی افشانه برای کنترل موج های فشاری در سامانه سوخت رسانی ریل مشترک موتورهای دیزل انجام می شود. همان طور که نتایج شبیه سازی ها نشان می دهد در فشار پاشش 1000 بار و زمان تحریک افشانه 0.8 میلی ثانیه در حالت بدون انباره بیشینه نوسان فشار در مسیر سوخت رسانی عدد 1046 بار وکمینه فشار 891 بار می باشد که با اضافه کردن انباره با حجم 4 سانتی متر مکعب کاهش بیشترین فشار ادامه یافته و به عدد 1023 بار رسیده است و کمترین فشار مسیر سوخت رسانی با افزایش 17 بار، 943 بار می باشد. که این تغییرات در بقیه فشارها و زمان های پاشش نیز قابل ملاحظه می باشد در نتیجه بهترین انباره که بیشترین تاثیرگذاری در کاهش نوسانات فشار را دارا می باشد انباره با حجم 4 سانتی متر مکعب می باشد.کلید واژگان: انباره, ریل مشترک, فشار سوخت, موتور دیزل, نوسانات فشار}Pressure fluctuations during fuel injection are one of the factors that negative effect on performance of diesel engine. These fluctuations are caused by the rapid opening and closing of the nozzles and the creation of pressure waves in the fuel rail. One way to control these pressure fluctuations is to change the injector design and use an accumulator in the injector. This study is performed to investigate the effect of adding accumulator on the injector to control pressure waves in the common rail fuel injection system of diesel engines. As the simulation results show, at injection pressure of 1000 bar and energizing time of 0.8 milliseconds, in the case of no accumulator, the maximum pressure fluctuation in the fuel rail is 1046 bar and the minimum pressure is 891 bar. By adding an accumulator with a volume of 4 cm3, the maximum pressure continued to decrease and reached 1023 bar, and the minimum pressure of the fuel rail increased by 17 bar, 943 bar. These changes are also noticeable in other pressures and energizing times, so the best accumulator that has the most impact on reducing pressure fluctuations is the accumulator with a volume of 4 cm3.Keywords: accumulator, Common rail, Diesel engine, Fuel Pressure, Pressure fluctuations}
-
در این مطالعه به بررسی آزمایشگاهی ترکیب حاصل از امولسیون های بیودیزل -دیزل، اتانول-دیزل و اتانول-بیودیزل-دیزل بر روی عملکرد و آلایندگی یک موتور دیزلی پاشش مستقیم پرداخته شده است. اتانول با خلوص بالا در سه سطح 2، 4 و6 درصد حجمی و بیودیزل تهیه شده از روغن پسماند آشپزخانه ای در چهار سطح 5، 10، 15 و20 درصد حجمی با سوخت دیزل مخلوط گردید و 11 نمونه سوخت تهیه شد که به صورت اختصاری با BxEy نمایش داده می شود. x و y به ترتیب نشان دهنده درصد حجمی بیودیزل و اتانول در مخلوط های آماده شده، می باشد. آزمایشات در حالت بار کامل و با تغییر سرعت از 800 تا 1800 و با گام 200 دور بر دقیقه انجام شد. نتایج نشان داد که دیزل خالص دارای کمترین میزان مصرف سوخت ویژه ترمزی در تمامی سرعت های مورد آزمایش در مقایسه با سایر نمونه های تهیه شده می باشد. استفاده از ترکیب سوخت B15E6 میزان انتشار آلاینده مونوکسید کربن را تا 40 درصد در مقایسه با دیزل خالص بهبود بخشید. همچنین استفاده از این ترکیب میزان انتشار گاز دی اکسید کربن و هیدروکربن نسوخته را به ترتیب 27 و 55 درصد نسبت به دیزل خالص کاهش داد.کلید واژگان: بیودیزل, اتانول, موتور دیزل, آلایندگی}In this study, the combination of biodiesel-diesel, ethanol-diesel, and ethanol-biodiesel-diesel emulsion blends on performance and emissions of a direct injection diesel engine was investigated. High purity ethanol in three levels of 2, 4 and, 6 by volume percent and biodiesel prepared from waste cooking oil in four levels of 5, 10, 15 and 20 by volume percent were mixed with pure diesel. Thus, 11 fuel samples were prepared which were shown with BxEy, that x and y represent the volume percent of biodiesel and ethanol in the prepared mixtures, respectively. The experiments were performed at full load with the change in engine speed from 800 to 1800 rpm, with the interval 200 rpm. The results showed that pure diesel has the lowest specific fuel consumption at all of the speeds compared to other prepared mixtures. Using of B15E6 blend, reduced the emission of carbon monoxide by 40% compared to pure diesel. This mixture also, reduced the emissions of carbon dioxide and hydrocarbon by 27 and 55% compared to pure diesel, respectively.Keywords: Biodiesel, Ethanol, Diesel engine, Emissios}
-
مطالعات متعددی برای استفاده از سوخت های سبک در موتورهای اشتعال تراکمی به جهت کاهش انتشار آلاینده ها و افزایش بازده انجام شده است؛ موتور های اشتعال تراکمی کنترل واکنشی از جمله این مطالعات هستند. اما استفاده از بخار سوخت های سنگین برای ایجاد احتراق شبه همگن مورد توجه نبوده است. استفاده از بخار گازوییل نیاز به مخزن سوخت ثانویه در خودروها را بر طرف می کند، اما گازوییل حاوی هیدروکربن های سنگین است و از واکنش پذیری بالایی برخوردار است. لذا در این مطالعه با تبخیر گازوییل و تزریق آن به هوای ورودی به مطالعه یک احتراق شبه همگن با کمک بخار گازوییل پرداخته شده است. آزمایشات در سرعت rpm 2000 (سرعت حداکثر گشتاور) انجام شده است. بر اساس نتایج حاصله افزودن بخار گازوییل علی رغم حضور هیدروکربن های سنگین در آن و به عنوان یک سوخت با واکنش پذیری بالا، می تواند انتشار دوده و اکسیدهای نیتروژن را به ترتیب حداکثر 20 درصد و 50 درصد کاهش دهد. افزایش بار موتور اثر مثبت بخار گازوییل در کاهش دوده و اکسیدهای نیتروژن را کاهش می دهد، اما این اثر مثبت تا 80 درصد بار کامل ادامه دارد. افزودن بخار گازوییل تاثیری بر کاهش و یا افزایش تغییرات سیکلی و شدت صدای موتور ندارد، اما انتشار منواکسیدکربن و هیدروکربن های نسوخته را افزایش می دهد. برای تبخیر گازوییل به طور متوسط 15 درصد توان ترمزی موتور مصرف می شود. با گرمایش گازوییل تا دمای گازهای خروجی، می توان به طور متوسط 5 درصد از توان لازم برای تبخیر گازوییل را بازیابی کرد.
کلید واژگان: بخار گازوئیل, احتراق شبه همگن, موتور دیزل, آلاینده ها, مصرف سوخت ویژه, تحلیل فشار سیلندر}Numerous studies on using light fuels in compression ignition engines to reduce emission and increase efficiency have been done. The Reactivity Controlled Compression Ignition engines are one of these studies. Nevertheless, using heavy fuels vapor for achieving partially premixed combustion is not investigated. Using diesel fume (to upgrade conventional combustion to premixed combustion) resolves the need for a secondary fuel tank in a car. However, diesel fuel has heavy hydrocarbons and is a high reactivity fuel. So in this study, diesel has evaporated in a tank, and its vapor has injected into the intake air for studying a semi homogeneous combustion. The tests have performed at 2000 rpm (the speed of maximum torque). According to the achieved results, although diesel has heavy hydrocarbons and is a high reactivity fuel, adding diesel fumigation can reduce soot and NOx emissions up to 20% and 50%, respectively. Increasing load reduces the positive impact of adding diesel fumigation on soot and NOx emission reduction. However, the positive impact of adding diesel fumigation continues up to 80% of the full load. Adding diesel fumigation has no impact on cyclic variation and ringing intensity, but increases CO and HC emission. The evaporation of diesel averagely consumes 15% of brake power. Also on average, 5% of diesel evaporation energy can be supplied by recovering heat energy from the exhaust gas (warming up diesel from ambient temperature to the exhaust gas temperature).
Keywords: Partially Premixed Combustion, Diesel Engine, Emissions, Specific Fuel Consumption, Cylinder Pressure Analysis, Diesel Fumigation, Diesel Vapor} -
امروزه به دلیل رقابت تولیدکنندگان در کیفیت محصولات، معیارهای ارزیابی کیفیت در مراحل مختلف تولید از اهمیت به سزایی برخوردار اند. یکی از این معیارها، قابلیت اطمینان بوده که در بیشتر موارد از ارزیابی های آماری داده های خدمات پس از فروش ناشی از بازگشت قابل توجهی از محصولات و یا به کمک آزمون های شتاب یافته در زمان تولید نمونه محاسبه میشود. در این پژوهش با اجرای آزمون های شتاب یافته متنوع، در پنج شرایط متفاوت و متناسب با تنش های وارده بر روی موتور دیزل، قطعه بازوی لنگ پس از هر آزمون ارزیابی شد. شاخص مورد نظر در تجزیه و تحلیل قابلیت اطمینان در این مطالعه زمان بین خرابی است که پس از جمع آوری و طبقه بندی داده ها به کمک آزمون های شتاب یافته، تایید ماهیت توزیع مستقل و یکسان داده ها به کمک سه آزمون میلیتاری-هندبوک، لاپلاس و اندرسون دارلینگ بررسی گردید. در نهایت نمودار توزیع قابلیت اطمینان بازوی لنگ در زمان های مختلف کارکرد به کمک توزیع آماری لوگ- لجستیک، با توجه به بهترین تطابق با نتایج تجربی، ترسیم شد. نتایج به دست آمده نشان داد که قابلیت اطمینان بازوی لنگ بترتیب برای 177471 و 212753 کیلومتر کارکرد تجمعی برابر با 99 و 95 درصد خواهد شد و پس از 448240 کیلومتر به کمتر از 5 درصد خواهد رسید.
کلید واژگان: قابلیت اطمینان, آزمون شتاب یافته, موتور دیزل, بازوی لنگ}Nowadays, due to the competitive market, quality evaluation criteria at different stages of production are very important. One of these criteria is reliability, which is calculated using statistical evaluations of after-sales service data in most cases or with the help of accelerated tests at the early stage of the product development life cycle. In this research study, various accelerated test scenarios in proportion to the stresses on the diesel engine have been conducted to evaluate the lifetime of the connecting rod parts. The considered criterion for the reliability analysis is the time between failures which is evaluated after collecting and classifying the data using accelerated tests and confirming independent and uniform distribution of data via MIL-Hdbk, Laplace’s, and Anderson-Darling functions. Finally, the distribution diagram of reliability at different operating times was drawn using log-logistic statistical distribution, according to the best agreement with the experimental results. The results depicted that the reliability of the connecting rod would be equal to (0.99 @ 177417 hrs.) and (0.95@ 212753 hrs.) kilometers of cumulative operation, respectively, and after 448240 kilometers it would be less than 0.05.
Keywords: accelerated test method, diesel engine, connecting rod} -
یکی از مشکلات عمده کشورهای جهان، تامین انرژی مورد نیاز است. بیودیزل یکی از سوخت های جایگزین و منابع انرژی تجدیدپذیر می باشد. در غالب کشورها استفاده از بیودیزل B5در ترکیب سوخت دیزل مرسوم است و اغلب آنها برای بکارگیری ترکیب بیودیزل B20 برنامه ریزی کرده اند. استفاده از گاز طبیعی در موتور دیزلی و بررسی امکان بکارگیری آن در درصدهای بالا یک راهکار نوین دیگر هست، که می تواند وابستگی به سوخت دیزل را کمتر کند. در این راستا در این مطالعه، بیودیزل با فرآیند ترانس استریفیکاسیون از روغن پسماند تولید شد و در دو سطح 5 و %20 در سوخت دیزل ترکیب گردید. سپس از گاز طبیعی در سه سطح 60، 70 و %80 (G/T%) در موتور دیزل استفاده شد. آزمایشات موتور در بار کامل و در دور rpm1500 انجام گرفت. به طور کلی نتایج این آزمایش نشان داد که برای شرایطی که از بیودیزل B20در ترکیب سوخت دیزل و از سوخت گازی نیز در مقدار %80 در موتور دیزل استفاده می شود، به دلیل کاهش در اغلب آلاینده های انتشاری موتور، افزایش بازدهی انرژی و کاهش هزینه اقتصادی، شرایط مناسبی فراهم می گردد؛ به طوری که تحت این شرایط در مقایسه با موتور دیزل معمولی، توان ترمزی و بازده انرژی به ترتیب 8.86 و %29.06 افزایش می یابد، همچنین مصرف سوخت ویژه ترمزی، CO و CO2 نیز به ترتیب 26.5، 57.58 و %4.54 کاهش پیدا می کند، هرچند مقدار NOx اندکی افزایش می یابد، ولی هزینه اقتصادی در مقایسه با دیزل % $/kwh26.47 کمتر می شود و لذا از این جهت نتایج ارزشمندی را درپی دارد.
کلید واژگان: بیودیزل, گاز طبیعی, موتور دیزل, انتشار گازهای گلخانه ای و عملکرد اقتصادی}One of the major problems in the world is the supply of energy. Biodiesel is one of the alternative fuels and renewable energy sources. The use of B5 biodiesel in diesel fuel mixtures is common and most countries have planned to use B20 biodiesel. The use of natural gas in diesel engines and the study of the possibility of using it in high quantities is another new solution, which can reduce dependence on diesel fuel. In this study, biodiesel was produced from waste oil by transesterification process and used in two levels of 5 and 20% in diesel composition. Then natural gas was used in three levels of 60, 70, and 80% (% G / T) in the diesel engine. Engine tests were performed at full-load at 1500 rpm. In general, the test results showed that in conditions where biodiesel B20 was used in the composition of diesel fuel and gaseous fuel was used in the amount of 80% in a diesel engine, suitable conditions in terms of reducing emissions, increasing energy efficiency, and reducing economic costs were obtained; Under these conditions, compared to a conventional diesel engine, brake power, and energy efficiency increased by 8.86 and 29.06%, respectively. Also, brake specific fuel consumption, CO and CO2 were reduced by 26.5, 57.58, and 4.54%, respectively. Although the amount of NOx increased slightly, but, decreased the economic cost compared to diesel 26.47% $/kwh, so the results were valuable.
Keywords: Biodiesel, Natural Gas, Diesel engine, Emissions of greenhouse gases, and economic performance} -
در چند دهه اخیر افزایش گازهای گلخانه ای به چالش و نگرانی بزرگی تبدیل شده است. آلودگی محیط زیست یکی از بزرگ ترین چالش های بشر در قرن بیست و یکم است. بهبود عملکرد موتورهای احتراق داخلی و کاهش میزان آلاینده ها همواره از دغدغه های محققان بوده است. استفاده از سوخت های جایگزین و کنترل و تنظیم ضریب لامبدا به عنوان موثرترین راهکاهایی جهت افزایش راندمان سوخت، کاهش آلودگی و بهبود توانایی حرکتی موتور شناخته شده است. لذا در این پژوهش، رابطه بین نسبت تعادلی هوا به سوخت یا ضریب لامبدا با متغیرهای عملکردی موتور و همچنین آلاینده های خروجی از اگزوز با ا ستفاده از مخلوط های سوخت دیزل- اتانول به عنوان سوخت جایگزین در یک موتور دیزل در دورهای 1700، 1800 و 1900 دور بر دقیقه بررسی شده است. نتایج نشان داد که افزایش درصد اتانول در مخلوط سوخت دیزل و اتانول باعث افزایش ضریب لامبدا گردید. این افزایش باعث کاهش توان و گشتاور موتور گردید. بیشترین کاهش توان در دور 1900 دور در دقیقه و به میزان 1.18 کیلو وات و بیشترین کاهش گشتاور در دور 1800 دور در دقیقه به میزان 5.94 نیوتن در متر بدست آمد. با افزایش مقدار ضریب لامبدا، اکسیژن خروجی از اگزوز به میزان 42.89% در دور 1700 دور در دقیقه افزایش یافت. همچنین افزایش لامبدا باعث کاهش آلاینده های هیدروکربن های نسوخته و منواکسید کربن گردید. به طوری که، بیشترین کاهش این آلاینده ها به ترتیب به میزان 23.8% در دور 1800 دور در دقیقه و 38.75% در دور 1900 دور در دقیقه بدست آمد. همچنین افزایش ضریب لامبدا، اندکی باعث افزایش اکسید های نیتروژن گردید. در نهایت، در اثر استفاده از مخلوط های سوخت دیزل-اتانول و در نتیجه آن افزایش ضریب لامبدا، کاهش قابل توجهی در میزان انتشار آلاینده های خروجی از اگزوز بدست آمد.
کلید واژگان: ضریب لامبدا, نسبت هوا به سوخت, موتور دیزل, سوخت جایگزین, آلاینده های اگزوز}In recent decades, rising greenhouse gas emissions have become a major challenge and concern. Environmental pollution is one of the greatest human challenges of the 21st century. Improving the performance of internal combustion engines and reducing the amount of pollutant emissions has always been a concern for researchers. The use of alternative fuels and the control and adjustment of the lambda coefficient are known as the most effective ways to increase fuel efficiency, reduce pollution and improve engine mobility. Therefore, in this study, the relationship between air-to-fuel equilibrium ratio or lambda coefficient with engine performance and exhaust emissions of a diesel engine using diesel-ethanol fuel blends as an alternative fuel at 1700, 1800 and 1900 rpm engine speeds has been investigated. The results showed that increasing the percentage of ethanol in the diesel-ethanol fuel blend increased the lambda coefficient. This increase reduced engine power and torque. The highest power reduction was achieved at 1900 rpm at the rate of 1.18 kW and the maximum torque reduction at 1800 rpm at the rate of 5.94 N.m. As the lambda coefficient increased, the exhaust oxygen output increased by 42.89% at 1700 rpm. The increase in lambda also reduced the emissions of unburned hydrocarbons and carbon monoxide. Thus, the highest reduction of these pollutants was 23.8% at 1800 rpm and 38.75% at 1900 rpm, respectively. Also, increasing the lambda coefficient slightly increased the nitrogen oxides. Finally, due to the use of diesel-ethanol fuel blends and as a result of increasing the lambda coefficient, a significant reduction in the amount of emissions of exhaust gases was achieved.
Keywords: Lambda coefficient, Air to fuel ratio, diesel engine, Alternative fuel, Exhaust emissions} -
هدف اصلی این تحقیق بررسی تاثیر مخلوط های JP-4- بیودیزل- دیزل و شرایط کارکردی موتور (سرعت و بار اعمالی) بر روی مشخصه های آلایندگی یک موتور دیزل می باشد. آزمایش های تجربی بر روی یک موتور چهار سیلندر پاشش مستقیم انجام شد. در این تحقیق روشMixture-RSM جهت توسعه مدل های ریاضی بر مبنای داده های تجربی به کار داده شد. نتایج تحقیق نشان داد که مدل های برازش شده قابلیت پیش بینی مشخصه های آلایندگی موتور را دارند. نتایج نشان داد که با افزایش مقدار بیودیزل در مخلوط سوخت مقدار انتشار آلاینده هایHC وCO به علت وجود مولکول های اکسیژن در ساختار بیودیزل که سبب احتراق بهتر و کامل تر می شوند، کاهش می یابد. بر اساس نتایج تحقیق، با افزایش مقدار سوخت JP-4 در مخلوط سوخت مقدار انتشار آلاینده هایHC وCO به علت عدد ستان کمتر و فرصت کمتر احتراق این سوخت در مقایسه با دیزل و بیودیزل به شدت افزایش می یابد. همچنین نتایج مشخص کرد که تولید آلاینده NOx به شدت وابسته به مقدار بیودیزل در مخلوط سوخت می باشد که علت آن تراکم ناپذیری کمتر و عدد ستان بیشتر سوخت بیودیزل است. از طرف دیگر نتایج نشان داد که با افزایش مقدار سوخت JP-4 در مخلوط سوخت، انتشار آلاینده NOxبه علت تاخیر در احتراق بیشتر این سوخت که سبب کاهش دمای احتراق می شود، کاهش می یابد. بر اساس نتایج بدست آمده، انتشار آلاینده های HC وCO در بارهای بالاتر موتور به علت شرایط بهتر احتراق کاهش می یابد. هر چند مقدار انتشار آلاینده NOxدر بارهای اعمالی بالا به موتور به علت دمای زیاد گاز احتراق شدت می گیرد. به طور کلی نتایج نشان داد که افزودن سوختJP-4 سبب کاهش آلاینده NOx می شود؛ در حالی که تاثیر مثبتی بر دیگر مشخصه های آلایندگی موتور ندارد.
کلید واژگان: JP-4, بیودیزل, آلایندگی, سطح پاسخ ترکیبی, موتور دیزل}The main objective of this research is to study the effects of JP-4-biodiesel-diesel fuel blends and operating parameters on the emission characteristics of a CI engine. The experimental tests were performed on a four-cylinder DI diesel engine. The Mixture-RSM method was used to develop mathematical models based on experimental data. The results showed that with the increase of the biodiesel proportion in the fuel blend, the emission of hydrocarbon and carbon monoxide in the exhaust decreases due to oxygen contents in the molecular structure of biodiesel that leads to effective combustion. According to the results, HC and CO emissions boosted up significantly with the use of jet fuel JP-4 in fuel mixture due to the lower cetane index of jet fuel in comparison with diesel and biodiesel. Results also indicated that the NOx formation is highly related to biodiesel proportion in fuel mixture due to less compressibility and its higher cetane number. On the other hand, the results indicated that NOx emissions reduced by using JP-4 as a result of retarded combustion of jet fuel that reduces combustion temperature. According to the results, CO and HC emission decreased at higher engine loads due to a more complete combustion condition. However, the NOx emission continuously intensifies at the higher levels of engine load due to the arising temperature of combustion gas. Generally, the results indicated that the use of JP4 fuel can improve NOx emissions of the engine but it does not have a desirable effect on other emission characteristics of the engine.
Keywords: JP-4, Biodiesel, Emission, Mixture-RSM, Engine} -
نشریه مهندسی مکانیک مدرس، سال نوزدهم شماره 7 (تیر 1398)، صص 1633 -1643با وجود پیشرفت های اخیر در بهبود کارآیی موتورهای دیزل، بیش از نیمی از انرژی ورودی سوخت به صورت حرارت اتلافی از اگزوز، سرمایش موتور یا از طریق تشعشع از سطوح داغ موتور، به محیط منتقل می شود. از طرفی موتورهای احتراق داخلی یکی از اصلی ترین منابع آلایندگی هوا به شمار می روند که موجب بروز مشکلات عمده ای از قبیل تخریب لایه ازون، گرم شدن زمین و به خطرافتادن سلامت موجودات زنده شده است. بازیافت حرارت اتلافی موتورهای احتراق داخلی، راهکاری برای افزایش راندمان این موتورها و کاهش آلایندگی محیطی ارایه می دهد. یک روش نسبتا کم هزینه و ساده به منظور بازیافت حرارت اتلافی موتورهای احتراق داخلی، استفاده از سیکل رانکین به منظور تولید توان مکانیکی برای تبدیل به توان الکتریکی و ذخیره در باتری برای کاربردهای برقی خودرو است. در این مقاله امکان استفاده از سیستم بازیافت حرارتی اگزوز اتوبوس بدون استفاده از حرارت سایر منابع بازیافتی، با استفاده از سیکل رانکین ارگانیک، به منظور افزایش راندمان موتور دیزل اتوبوس مورد بررسی قرار گرفته است. براساس میزان حرارت قابل استحصال از اگزوز اتوبوس در چند حالت کاری موتور دیزل، میزان دبی سیال عامل و توان خروجی سیکل رانکین محاسبه شده است. نتایج محاسبات، افزایش 5/1کیلوواتی توان موتور دیزل معادل با رشد 1/12درصدی راندمان موتور، در شرایط بار جزئی موتور را نشان می دهد. توان مکانیکی تولیدی توسط میکروژنراتور به توان الکتریکی تبدیل می شود و در باتری به منظور استفاده در تجهیزات برقی خودرو از قبیل فن ها و لامپ ها و همچنین شارژ گوشی سرنشینان، ذخیره می شود.کلید واژگان: بازیافت حرارت اتلافی, سیکل رانکین ارگانیک, موتور دیزل, تحلیل کارآیی}Despite recent improvement in energy efficiency of diesel engines, more than 50% of the energy input is lost as waste heat in the form of hot exhaust gases, cooling water, and heat lost from hot equipment surfaces. Exhaust pollution from internal combustion engines can potentially result in severe damages on earth atmosphere, including ozone depletion, global warming, and significant health problems. Waste heat recovery based on Rankine cycle has been identified as a potential solution to increase the energy efficiency and consequently to reduce the engine emissions. In this rather low cost technology, waste heat is recovered in a Rankine cycle, aiming to convert mechanical power into electrical power. Output electrical energy is stored in a battery and can be used in electric usages. In this paper, the possibility of using the exhaust heat recovery system without utilizing the heat of other recyclable materials has been investigated, using the organic Rankine cycle (ORC), in order to increase the efficiency of the diesel engine of the bus. Depending on amount of achievable heat of exhaust, in some performance point of diesel engine, the amount of fluid flow rate and output power of Rankine cycle was calculated. Our results exhibit 5.1 KW increase in the diesel engine power resulting in 1.12% increase in energy efficiency in engine part load condition. The output mechanical power from the micro-generator is converted to electrical power and is stored in an energy storage system. The storage energy can be utilized to supply power for electrical equipment such as fans, bulbs, and also phone chargers of passengers.Keywords: Waste heat recovery, Organic Rankine cycle, Diesel engine, Performance analysis}
-
در موتورهای دیزل پاشش مستقیم امروزی، فرآیندهای اسپری و احتراق آن، از طریق اختلاط کنترل می شوند. در روش شبیه سازی گردابه های بزرگ به دلیل اینکه مقیاس های بزرگ جریان به طور مستقیم حل می شوند و مقیا سهای کوچک مدل می شوند، بنابراین اختلاط هوا و بخار سوخت به روش شبیه سازی گردابه های بزرگ بهتر پیش بینی می شود و در نتیجه قابلیت پیش بینی مشخصات جریان واکنشی افزایش می یابد. در این پژوهش اغتشاش در جریان احتراقی اسپری دیزل با استفاده از روش شبیه سازی گردابه های بزرگ و مدل احتراقی راکتور اختلاط جزئی بر روی کد EPISO-SPRAY مورد مطالعه قرار می گیرد. با توسعه ی این کد، روش شبیه سازی گردابه های بزرگ بر روی حلگر جریان دوفازی مربوط به این کد اعمال می شود که درآن از دیدگاه اولری - لاگرانژی، دینامیک جریان بررسی می شود و در نهایت با روش رنس مقایسه می گردد. در این پژوهش، به منظور شبیه سازی اغتشاش در جریان احتراقی اسپری دیزل از مدل های زیرشبکه ی اسماگورینسکی و اسماگورینسکی دینامیکی و مدل احتراقی راکتور اختلاط جزئی استفاده شده است و نشان داده شده که استفاده از شبکه ی نسبتا ریز نتایج قابل قبولی به دست می دهد. نتایج به دست آمده از طول نفوذ اسپری غیرواکنشی در محیط گازی و همچنین پروفیل سرعت فاز گاز در مرحله ی مکش جریان هوا به درون سیلندر در موتور دیزل به منظور اعتبارسنجی عملکرد کد حاضر در جریان تک فازی و دوفازی با داده های تجربی مقایسه گردیده است که نسبت به داده های تجربی دارای تطابق نسبتا خوبی می باشد، به طوری که با مقایسه ی نتایج با داده های تجربی می توان نتیجه گرفت که نتایج شبیه سازی گردابه های بزرگ با شبکه ی ریز در جریان مغشوش غیر واکنشی از نتایج رنس بهتر است. نتایج احتراق اسپری دیزل با دو روش شبیه سازی گردابه های بزرگ و رنس نیز با استفاده از سینتیک تک مرحله ای با نتایج تجربی گروه آزمایشگاهی سندیا مقایسه گردیده است. مشخصات کلی جریان واکنشی مغشوش اعم از طول نفوذ اسپری سوخت و بخار آن با استفاده از هر دو روش اغتشاشی به خوبی پیش بینی می شود. با مقایسه ی شکل شعله با استفاده از دو روش اغتشاشی تفاوت های اندکی می توان مشاهده نمود، ولی مقدار کمینه و بیشین هی دما در هر دو یکسان است.کلید واژگان: اغتشاش, جریان احتراقی اسپری دیزل, شبیه سازی گردابه های بزرگ, متوسط گیری رینولدز معادلات ناویر استوکس, موتور دیزل}Under modern direct injection diesel engine conditions, the spray and combustion processes are known to be controlled by mixing. In large eddy simulation method, large eddies are solved directly and small scales are modeled, so it can potentially improve the predictive capability by better capturing the large-scale mixing of ambient air with the fuel vapor. In this paper, turbulent spray combustion is studied using the large eddy simulation method together with partially stirred reactor model using EPISO- SPRAY code. To develop this code, large eddy simulation method is applied in an Eulerian – Lagranian approach in which conservation equations of both phases are solved and then results of large eddy simulation are compared with those of Reynolds averaged of Navier-Stocks. Simulation of spray combustion using different sub-grid scale models of large eddy simulation method (Simple Smagorinesky and dynamic Smagorinesky) with partially stirred reactor combustion model are presented here. It is shown that with a fine mesh, results are in good agreement with experimental data. Results of non-reacting spray penetration length in gas environment and velocity profile during the intake stage are compared with related experimental data in order to validate the EPISO-SPRAY code performance. It is proved in this study that large eddy simulation results with relative fine mesh are much better than the Reynolds-averaged Navier–Stokes equations results. Results of reacting liquid spray using simple step kinetic and fuel vapor penetration length are compared with experimental data. It is shown that overall characteristics of diesel spray combustion such as liquid spray penetration and fuel vapor penetration are both in good agreement with experimental data using Reynolds-averaged Navier– Stokes equations or large eddy simulation models. Although small differences in the flame shape are seen with the two methods, maximum and minimum temperatures are predicted to be the same in both models.Keywords: Turbulence, Diesel Spray combustion, Large Eddy Simulation, Reynolds averaged of Navier-Stocks equations, Diesel Engine}
-
موتورهای احتراق داخلی دیزلی با وجود تمام مزیت ها جهت استفاده به عنوان خودروهای سنگین، مقدار قابل توجهی انتشار ذرات معلق و اکسیدهای نیتروژن دارند. اندازه گیری های مستقیم بر روی خروجی اگزوز این دست خودروها نشان داده است که بخش عمده از ذرات معلق تولیدی موتورهای دیزل را ذرات حاوی کربن یا دوده تشکیل می دهد. آلاینده ی کربن سیاه (Black Carbon) اثر مخرب فراوانی بر سلامت انسان و محیط زیست دارد و لازم است اقداماتی در جهت کنترل مقدار انتشار آن صورت گیرد. بنابراین باید برآوردی صحیح از غلظت آلاینده کربن سیاه در هوا و منابع اصلی انتشار آن در دست باشد. در این تحقیق، اندازه گیری مستقیم غلظت کربن سیاه در شهر تهران و در دو ایستگاه اندازه گیری کیفیت هوا انجام شده است. سایر آلاینده های مهم در هوای تهران، از جمله ذرات معلق کوچکتر از 5/2 میکرون و اکسیدهای نیتروژن، در مدت مشابه اندازه گیری شده اند و نتایج به منظور منشایابی و برقراری ارتباط میان تغییرات غلظت آن ها و کربن سیاه با هم مقایسه شده است. نتایج به دست آمده تاثیر مستقیم حضور ناوگان سنگین بر انتشار کربن سیاه و اکسید نیتروژن را به وضوح آشکار می سازد. به طوری که غلظت کربن سیاه با ورود گسترده کامیون های سنگین به سطح شهر در ساعت شامگاهی به شدت افزایش پیدا کرده و تا خروج ناوگان این افزایش ادامه پیدا می کند و سپس با شروع روز به مقدار بسیار کم در مقایسه با مقدار شبانه این آلاینده تقلیل می یابد.کلید واژگان: کربن سیاه, آلودگی هوا, موتور دیزل, ذرات معلق, دوده}Diesel-fueled engines, despite all their benefits for heavy-duty vehicles, emit a large amount of particulate matter and Nitrogen oxides. Direct measurements of these vehicles exhaust have shown that the major part of emitted particulate matter consists of carbon or soot. The pollutant Black Carbon (BC) has a destructive effect on humans health and environment and it is necessary to control its emission. For this purpose, BC concentration and its sources should be clearly estimated. In this study, direct measurement of BC concentration was conducted at two air quality monitoring stations in Tehran. This measurement, with a special instrument, illustrates the intensity of presence of BC in Tehrans air. Other prevailing pollutants, including particulate matters with a diameter of 2.5 micrometers or less (PM2.5) and Nitrogen oxides, were monitored in the same period of time and the results were compared with BC in order to source apportionment and find correlations between pollutants concentrations. The results showed that heavy-duty fleet are the main source of BC and Nitrogen oxide pollution in Tehrans air. BC concentration increased as soon as heavy trucks were admitted into the streets and remained high during their night activity. After sunrise, when heavy trucks were prohibited, BC concentration decreased to a low level and remained steady until night.Keywords: Keywords: Black carbon, Air pollution, Diesel engine, Particulate matter, Soot}
-
هدف از انجام این تحقیق مصرف بهینه سورفکتانت در تولید سوخت های امولسیون و نانوامولسیون برای جلوگیری از مشکلات احتمالی استفاده بیش از اندازه آن و کاهش هزینه تولید با داشتن پایداری مناسب است. در این تحقیق، از دو سورفکتات توئین80 و اسپن80 برای تولید سوخت های امولسیون و نانوامولسیون استفاده شد. سوخت های امولسیون و نانوامولسیون آب-بیودیزل-گازوییل در مقادیر و HLB های مختلف سورفکتانت تولید شدند. در تمامی آزمایش ها از سوخت B5 به عنوان سوخت پایه و برای تولید امولسیون و نانوامولسیون از 5 درصد حجمی آب استفاده شد. امولسیون های تولیدشده از نظر ظاهری، شیری رنگ و کدر بودند. بین امولسیون ها با HLB های مختلف، امولسیون در 6HLB=، با 8 روز پایداری، دارای بیشترین پایداری بود. در ادامه، کمترین مقداری از سورفکتانت که برای تولید امولسیون آب- بیودیزل-گازوییل مناسب ارزیابی شد، 1 درصد حجمی در 6HLB= بود. همچنین، کمترین مقداری از سورفکتانت که نانوامولسیون در آن تولید شد، 5 درصد حجمی با 8= HLB بود.کلید واژگان: موتور دیزل, امولسیون, نانوامولسیون, سورفکتانت, عدد HLB}In the present study, we aimed to investigate the optimum amount of surfactants to be used in emulsion and nano-emulsion fuels. This would ideally overcome the probable setbacks rooted in surfactant over use and dramatically decrease fuel production expanses, while preserving the fuel stability. In this regard, tween80 and span80 were exploited to produce emulsion and nano-emulsion fuels. The biodiesel-diesel-water emulsion and nano-emulsion fuels were produced in different quantities and HLBs of surfactant. All evaluations were carried out using the B5 as the base fuel and water volume percentage of 5. The produced emulsions had milky and turbid appearance. Being stable for 8 days, the emulsion with HLB of 6 indicates the highest stability. The volume percentage of 1 at HLB of 6 was determined to be the minimum amount of the surfactants required to produce biodiesel-diesel-water emulsions. Moreover, the volume percentage of 5 with HLB of 8 is reported to be the minimum amount of surfactants required to produce nano-emulsion.Keywords: Diesel Engine, Emulsion, Nano-emulsion, Surfactant, HLB number}
-
در حال حاضر، جهان با کاهش روزافزون منابع فسیلی، بحران انرژی و نیز مسائل زیست محیطی مواجه است. از طرفی، موتورهای دیزل به دلیل کاربرد گسترده در بخش های مختلف نظیر حمل و نقل، کشاورزی، صنعت و غیره، از منابع اصلی مصرف سوخت و تولید آلاینده هستند. اندازه گیری دقیق مصرف سوخت و آلایندگی موتورها مستلزم صرف وقت و هزینه ی گزاف برای محققین است. از این رو، هدف اصلی این تحقیق ارائه ی مدل های رگرسیون خطی مناسب برای برخی پارامترهای عملکردی مهم موتور تراکتور ITM285 بر حسب گشتاور و سرعت موتور بود. آزمایش در 11 سطح سرعت اولیه موتور (779، 921، 1063، 1204، 1346، 1488، 1629، 1771، 1818، 1913 و 2054 rpm) با اعمال گشتاور از صفر تا بار کامل، با گام های 10 N.m انجام شد. پارامترهای اندازه گیری شامل دبی جرمی مصرف سوخت، دمای اگزوز، سرعت لحظه ای موتور، حداکثر و میانگین کدری دود اگزوز بود. چهار مدل رگرسیون خطی مختلف برای برآورد پارامترها مورد استفاده قرار گرفته است. نتایج بررسی کارآیی مدل های رگرسیونی نشان داد که برای تمامی پارامترها، مدل رگرسیونی مرتبه دوم دارای بیش ترین بازده و کم ترین RMSE بود. بیش ترین و کم ترین تاثیر گشتاور به ترتیب بر دمای اگزوز و سرعت لحظه ای موتور بود؛ درحالی که این نتیجه برای سرعت اولیه ی موتور کاملا برعکس بود. نتایج ارزیابی مدل های رگرسیونی نشان داد که تطابق بالایی بین خروجی مدل ها با خروجی مطلوب وجود داشت. هم چنین، هم بستگی بین دبی جرمی سوخت و دمای اگزوز و نیز بین حداکثر و میانگین کدری دود به ترتیب با ضرائب هم بستگی 0.96 و 0.99 در سطح بسیار بالایی قرار داشت.کلید واژگان: رگرسیون خطی چندمتغیره, کدری دود اگزوز, گشتاور, مصرف سوخت, موتور دیزل}Nowadays, the world is facing to increasing loss of fossil resources, energy crisis and environmental problems. On the other hand, diesel engines due to wide application in various sectors such as transport, agriculture, industry, etc., are the main sources of emissions and fuel consumption. Accurate measurement of fuel consumption and engine pollution is time-consuming and costly. Hence, the main objective of this study was to develop proper linear regression models of some important performance parameters of ITM285 tractor engine based on engine torque and engine speed. Experiments were carried out in 11 levels of primary engine speed (1063, 1204, 1346, 1488, 1629, 1771, 1818, 1913 and 2054 rpm) by 10 N.m steps of torque from zero (no load) to full load. The measured parameters include fuel consumption mass flow, exhaust temperature, instantaneous engine speed, maximum and mean exhaust opacities. Four different linear regression models were used to estimate the parameters. The results of regression models performance evaluation showed that quadratic model had the highest efficiency and the lowest RMSE for all parameters. The maximum and minimum effects of engine torque were on exhaust temperature and instantaneous engine speed, respectively; while, this result was completely reverse for primary engine speed. The results of regression models evaluation showed a high adaptation between the output of each model and the desired output. Also, the fuel mass flow and exhaust temperature were highly correlated to the maximum and mean exhaust opacity with correlation coefficients of 0.96 and 0.99, respectively.Keywords: Multiple linear regression, Exhaust opacity, Torque, fuel consumption, Diesel engine}
-
سوخت زیست دیزل متیل استری است که از روغن های گیاهی، چربی های حیوانی و یا روغن های پسماند پخت و پز با روش هایی مانند تبدیل استریفیکاسی تولید می شود. این سوخت در ترکیب با سوخت دیزل نفتی رفتارهای متفاوتی از خود بروز می دهد. در مواردی، می توان با افزودن نانو ذرات به مخلوط این سوخت ها خواص عملکردی و آلایندگی آن را بهبود بخشید. در این تحقیق، از سوخت B20 در ترکیب با نانو ذرات نقره، برای بررسی عملکرد و ارتعاش آن در موتور تک استوانه ای استفاده شد و پس از پردازش، نتایج از لحاظ آماری نیز بررسی گردیدند. از نانو ذرات نقره با نسبت های 5، 20، 35، 50، 65 و ppm80 در سوخت B20 استفاده شد. ویژگی های اندازه گیری شده شامل ارتعاش، گشتاور، توان، مصرف سوخت ویژه و دمای گازهای خروجی برای موتور تحت بار در سه سطح دور موتور 2500، 2000 و 3000 د.د.د. بودند. نتایج نشان داد ارتعاش، گشتاور، توان و دمای گازهای خروجی موتور با استفاده از سوخت حاوی نانو ذرات اکسید نقره با غلظت Ag50 ppm به ترتیب 10٫8، 6٫8، 6٫8 و 8٫3 درصد نسبت به سوخت B20 افزایش و مصرف سوخت ویژه نیز 6٫7 درصد کاهش داشته است.کلید واژگان: بیودیزل, نانوذرات نقره, عملکرد موتور, ارتعاش, موتور دیزل}Biodiesel fuel is a methyl ester that is usauly produced from plant oils, animal fats or waste cooking oils by transesterification methods. This fuel can blend with crude diesel and shows different behavior. In some cases, these fuels can be mixed with nanoparticles to improve its performance and emission. In this study, the B20 fuel mixed with Ag nanoparticles were used to evaluate the performance and vibration of a single-cylinder engine, and after the post-processing, the results were analyzed statistically. Ag nanoparticles with ratios of 5, 20, 35, 50, 65 and 80 ppm mixed with B20 fuel were used. The measured characteristics were vibration, torque, power, specific fuel consumption and exhaust temperature for under load engine at three levels speeds of 2500, 2000 and 3000 rpm. The results showed that the vibration, torque, power and temperature exhaust were increased by 10.8, 6.8, 6.8, and 8.3%, respectively, using Ag nanoparticles (Ag50) compared to B20. However, the specific fuel consumption was reduced 6.7% for this fuel.Keywords: Biodiesel, Ag Nanoparticles, Engine Performance, Vibration, Diesel Engine}
-
در این مقاله احتراق سوخت زیستی به دست آمده از روغن کلزا در موتور دیزل ملی به صورت عددی بررسی و با استفاده از مدل صحه گذاری شده، تاثیر زمان بندی پاشش، بازگردانی گازهای خروجی و افزایش فشار پرخوران بر عملکرد و آلاینده های خروجی موتور بررسی شد. در این پژوهش از سه سوخت دیزل خالص، سوخت زیستی خالص و ترکیب 50درصد سوخت زیستی و 50درصد سوخت دیزل استفاده شده است. نتایج حاصل از شبیه سازی نشان داد که افزایش درصد سوخت زیستی موجب کامل تر شدن احتراق شده و درنتیجه بازده حرارتی را افزایش و آلاینده مونوکسید کربن را کاهش می دهد. سوخت زیستی در ساختار خود دارای اتم اکسیژن است ولی ارزش حرارتی کمتری نسبت به سوخت دیزل دارد و این دو مشخصه سوخت زیستی باعث می شود که در حالات مختلف عملکردی موتور، افزایش درصد سوخت زیستی تاثیر متفاوتی بر توان تولیدی و آلاینده اکسید نیترات داشته باشد و در بعضی حالات موجب کاهش و یا افزایش این دو پارامتر خروجی موتور شود.کلید واژگان: موتور دیزل, سوخت زیستی, روغن کلزا, دوده, آلاینده های اکسید نیترات}In this study, a numerical investigation of using Rapeseed Oil in National Diesel Engine has been developed and validated against the experimental data. By using validated model, the effect of injection timing, exhaust gas recirculation and initial pressure on performance and emissions of this engine with three different range of using diesel and biodiesel fuels have been investigated. Biodiesel fuel has two significant characteristics, existing Oxygen Atom in its structure and low lower heating value comparing diesel fuel. The results show by increasing biodiesel fuel, better combustion process has been achieved and consequently, increasing in thermal efficiency and reducing carbon monoxide emission have been observed. Because of different characteristics of biodiesel fuel, increasing and decreasing in the amount of this fuel can effect differently on engine power and producing nitrogen oxide emission.Keywords: Diesel engine, Biofuel, Rapeseed oil, Nitrogen oxide}
-
بهینه سازی عملکرد موتور های دیزلی موضوع بیشتر پژوهشگران این زمینه در دهه های اخیر می باشد. یکی از ابزارهای موثر در حرکت به سمت بهینه سازی عملکرد سیستم های حرارتی تحلیل اگزرژی می باشد. در این تحقیق از مفهوم انرژی و اگزرژی برای ارزیابی عملکرد یک موتور اشتعال تراکمی با سوخت پیش آمیخته بنزین در بارهای مختلف و سرعت ثابت استفاده شده است. همچنین برای رسیدن به عملکرد مناسب موتور دیزل با استفاده از سوخت پیش آمیخته علاوه بر بررسی بازده قانون اول و دوم ترمودینامیک انتشار گازهای آلاینده نیز در نظر گرفته شده است. از نتایج این تحقیق مشخص می شود که بیشترین سهم انتقال اگزرژی مربوط به بازگشت ناپذیری ها و به طور متوسط 50% بوده و در بارهای بالا با استفاده از سوخت پیش آمیخته بنزین تخریب اگزرژی 5% کاهش می یابد. تلفات انرژی و اگزرژی بواسطه گازهای خروجی نیز با پیش آمیختگی بنزین در راهگاه تنفس به ترتیب 5/8 % و 5/16%، متوسط تمام بارها،کاهش خواهد یافت. استفاده از سوخت پیش آمیخته بنزین در تمام بارها می تواند سبب افزایش بازده انرژی و اگزرژی (ماکزیمم 8% در بالا) نسبت به حالت دیزل پایه گردد درحالیکه مقادیر آلاینده NOX را کاهش می دهد. همچنین مشخص گردید که دو آلاینده HC و CO در تمام بارها با سوخت پیش آمیخته افرایش خواهند یافت.کلید واژگان: موتور دیزل, سوخت پیش آمیخته, انرژی, اگزرژی, گازهای خروجی}Performance optimization of diesel engines is the subject of most researchers in the field of internal combustion engine in recent decades. One of the the most effective ways toward optimizing the performance of heating systems is exergy analysis. In this study, energy and exergy concepts are applied to evaluate the performance of a compression ignition engine with premixed gasoline fuel at various loads and constant speed. To reach proper performance of diesel engine with premixed fuel, in addition to first and second-law efficiencies, exhaust emission characteristics are reviewed. The results of this study indicated that greater portion of exergy transfer was due to the irreversibility, averaged 50% while at high loads exergy destruction rate decreased to %5 by using premixed gasoline fuel. Also, energy and exergy losses through exhaust emissions with premixed fuel will be reduced to about %8.5 and %16/5 (averaged on all engine loads), respectively. The use of premixed fuel gasoline can increase energy and exergy efficiency (maximum 8% at high loads) at all loads while NOX pollutants will be reduced. It was also found that both HC and CO emissions with premixed gasoline fuel will be increased at all loads.Keywords: Diesel Engine, Premixed Fuel, Energy, Exergy, Exhaust Emission}
-
در این مقاله تاثیر عوامل سامانه سوخت رسانی و هوارسانی بر ارتقاء توان موتور دیزل سنگین RK215 بررسی شده است. فرایند شبیه سازی در نرم افزار AVL-Fire V8.3.1 طی چهار مرحله در حالت تمام بار صورت پذیرفته است. مرحله اول متعلق به حالت اولیه موتور با قانون پاشش سوخت شبه مثلثی، مقدار سوخت پاشش شده در هر چرخه 139 میلی گرم، قطر سوراخهای دماغه افشانه 3 میلیمتر و فشار هوای ورودی 2/4 بار است. در مرحله دوم اثر تغییر قانون پاشش سوخت به حالت مستطیلی با کاهش قطر سوراخهای دماغه و افزایش مقدار سوخت پاشش شده بررسی شده است که در نتیجه آن فشار بیشینه، توان خروجی، آلاینده های اکسید نیتروژن و دوده بترتیب 2/0%، 21%، 6/16% و 27% نسبت به مرحله اول افزایش داشته اند. در مرحله سوم تنها اثر افزایش فشار هوای ورودی (5 بار) نسبت به مرحله دوم بررسی شده است که در نتیجه آن، فشار بیشینه و توان خروجی و اکسید نیتروژن بترتیب 3/15% ، 26% و 9% افزایش و دوده در حدود 6/4% کاهش یافته اند. در مرحله چهارم کاهش قطر سوراخهای دماغه نسبت به حالت سوم اتفاق افتاده است. فشار بیشینه و توان خروجی بترتیب 4/10%و 24% افزایش یافته اند. از طرفی دوده و مونوکسید نیتروژن نیز بترتیب در حدود 22% و 6/4% کاهش داشته اند.کلید واژگان: ارتقاء توان, موتور دیزل, کاهش آلایندگی, فرایند احتراق, منواکسید نیتروژن}In this paper, the effect of fuel injection and intake systems on upgrading the power of RK215 HD diesel engine investigated. The process simulated in four state with full load performance by AVL-Fire V8.3.1 software.
The first state is about the original engine with semi-triangular discharge curve, 139mg fuel injection per cycle, nozzle diameter of 3mm and air intake pressure of 4.2bar. In the second state the effect of changing the discharge curve to rectangular type and reducing the nozzle diameter and increasing fuel injection quantity is investigated which is resulted in 0.2, 21, 16.6 and 27 percent increase in peak pressure, output power, NO and soot emissions, respectively. In the third state, only the effect of air intake pressure increase (5bar) with respect to the second state is considered. In this state the amount of peak pressure, output power and NO emission is increased by 15.3, 26, 9 percent, respectively and soot emission reduced by 4.6%. In the fourth state the nozzle diameter is reduced with respect to the third state. The result is 10.4 and 24 percent increase in peak pressure and output power, respectively. In the other hand, the Soot and NO emissions are decreased about 22 and 4.6 percent, respectively.Keywords: Power upgrading, Diesel engine, Emission reduction, Combustion process, NO} -
در این پژوهش یک سیستم تولید همزمان توان و گرما بر پایه موتورهای دیزل مورد مطالعه قرار می گیرد. به همین منظور تحلیل پارامتری بر اساس قوانین اول و دوم ترمودینامیک برای یک سیستم تولید همزمان انجام می شود. در این بررسی به جای مدل سازی چرخه ی استاندارد هوا، چرخه ی استاندارد هوا و سوخت و هم چنین فرآیند احتراق شبیه سازی می گردد که باعث بیشتر شدن دقت نتایج می شود. از آن جا که یک چرخه استاندارد دیزل تفاوت های بسیاری با یک چرخه واقعی دارد، گاز خروجی از محفظه احتراق یک موتور دیزل واقعی تولید داخل نیز برای شبیه سازی سیستم تولید همزمان مورد استفاده قرار می گیرد و مبادله کن گرمای سیستم تولید همزمان از نظر اگزرژی و اقتصادی بررسی می شود. ملاحظه می گردد که با به کارگیری سیستم در نظر گرفته شده می توان از اتلافات گاز خروجی موتور برای گرم نمودن 17/0 کیلوگرم بر ثانیه آب از دمای°C25 تا°C64/68 استفاده نمود. این کار بازده کلی سیستم را در حدود %20 و تا حدود %80 افزایش می دهد. البته مقدار تخریب اگزرژی در مبادله کن گرما به نسبت زیاد است که این مربوط به فرآیند انتقال گرما و اختلاف دمای زیاد در مبادله کن می باشد.کلید واژگان: موتور دیزل, سیستم تولید همزمان, اگزرژی, ترمواکونومیک}In the current study a combined heat and power (CHP) system based on diesel engines is studied. A CHP system is investigated parametrically according to first and second laws of thermodynamics. In this investigation instead of modeling the air standard cycle, the fuel air standard cycle and fuel combustion are simulated, which leads to more accurate results. Since a standard cycle has many differences with an actual cycle, the exhaust gas from combustion chamber of a diesel engine is also used to simulate the CHP system, and the heat exchanger of the CHP is investigated from exergetic and economic viewpoints. It was seen that applying the pre-described system, it is possible to warm up 0.17Kg/s water from 25°C to 68.64°C. This enhances the overall efficiency of the system about 20%, raising it up to 80%. Exergy destruction in heat exchanger is almost high which is due to heat transfer process and high temperature difference in the heat exchanger.Keywords: Diesel engine, Combined heat, power (CHP) system, Exergy, Thermoeconomic}
- نتایج بر اساس تاریخ انتشار مرتب شدهاند.
- کلیدواژه مورد نظر شما تنها در فیلد کلیدواژگان مقالات جستجو شدهاست. به منظور حذف نتایج غیر مرتبط، جستجو تنها در مقالات مجلاتی انجام شده که با مجله ماخذ هم موضوع هستند.
- در صورتی که میخواهید جستجو را در همه موضوعات و با شرایط دیگر تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مجلات مراجعه کنید.