فهرست مطالب

  • پیاپی 53 (زمستان 1397)
  • تاریخ انتشار: 1397/10/11
  • تعداد عناوین: 6
|
  • ابوالفضل طالبی، سیدوحید حسینی* صفحات 3-12

    روغن یکی از اجزاء مهم موتورهای احتراق داخلی به شمار می آید که می تواند در مهار نرخ سایش سطوح در اجزای ثابت و متحرک، موثر باشد. یکی از اقداماتی که می توان در راستای بهینه سازی عملکرد موتورها انجام داد نظارت دقیق و لحظه ای بر ذرات ساییده شده در روغن می باشد. از روش های مختلفی برای شناسایی ذرات ساییده شده آهنی در روغن های روانکاری استفاده می شود که بیشتر این روش‎ها به صورت برون خطی صورت می گیرند. در این مطالعه دو حسگر برخط تشخیص ذرات سایشی آهنی به روش القایی طراحی، بهینه سازی و ساخته شده است و عملکرد آنها مورد مقایسه قرار گرفته اند. حسگر شماره یک دارای دو سیم پیچ تحریک کننده و دو سیم پیچ حس کننده با قطر داخلی بزرگتر و حسگر شماره دو دارای دو سیم پیچ تحریک کننده و یک سیم پیچ حس کننده با قطر داخلی کوچکتر طراحی شده اند. با مشخص شدن بهینه قدرت تشخیص هرکدام از حسگرها، در نهایت حسگر بهینه با حساسیت بیشتر در شرایط کارکرد واقعی موتور تعیین گردید. در حسگر مذکور به علت قطر مجرای کوچکتر، در دبی مشخص روغن در موتورهای بنزینی سرعت ذرات افزایش می یابد که این امر موجب افزایش دقت و حساسیت حسگر می شود.

    کلیدواژگان: حسگر بر خط روغن، تشخیص ذرات آهن، حسگر القایی، بهینه سازی، موتورهای درونسوز
  • مهدی کاوند*، علی اکبر تبریزی، امید فروتن صفحات 13-22

    آب بندی مکانیکی محفظه احتراق در موتورهای درونسوز توسط رینگ پیستون انجام می گیرد که باید علاوه بر خاصیت آب بندی دارای مقاومت سایشی مناسب باشد و برای دسترسی به این خاصیت از پوشش آلیاژی بر روی رینگ استفاده می شود. در حال حاضر پوشش های  CrN برای پوشش دهی رینگ پیستون به کار می رود که مقاومت سایشی خوبی در دمای اتاق دارد ولی به خاطر ساختار متخلخل شونده سایش بسیار زیادی در دماهای بالای 200 درجه از خود نشان می دهد و فاقد خاصیت خود روان کننده است. اگرچه رفتار سایشی پوشش های متنوع اعمالی بر روی رینگ های پیستون توسط محققان زیادی مورد بررسی قرار گرفته است، ولی به منظور مقایسه و بررسی کلی پوشش ها تحقیقات اندکی انجام شده است. هدف این پروژه، تحلیل پوشش های جدید نانو کوتینگ برای رینگ پیستون موتور TU5 می باشد. در ابتدا تاثیر پوشش های مختلف به روش نانو کوتینگ بر روی رفتار سایشی رینگ پیستون مورد مطالعه قرار گرفته است و سپس با استفاده از نرم افزار AVL معادلات مدل روانکاری هیدرودینامیک رینگ پیستون با سیلندر شبیه سازی و حل عددی شده وتاثیر پوششهای مختلف رینگ پیستون بر پارامترهائی از قبیل اتلاف اصطکاکی، سایش، میزان بلوبای و ضخامت فیلم روغن مورد بررسی قرار می گیرد. با توجه به نتایج حاصله و نمودارهای شبیه سازی، پوشش دهی نیترات کروم آلومینم آلیاژ شده با رنیوم به روش نانو کوتینگ و آلیاژ سازی، تاثیر 30 درصدی بر کاهش اتلاف اصطکاکی و کاهش 83 درصدی سایش و بهبود 79 درصدی خاصیت آب بندی رینگ دارد.

    کلیدواژگان: حلقه و سنبه، پوشش نانو، اتلاف اصطکاکی، مقاومت سایشی
  • امین شاکری، علی کشاورز، علی قاسمیان، فرانک مرادی* صفحات 23-32

    انتقال حرارت جوششی همواره بعنوان یکی از راهکارهای مهم در افزایش انتقال حرارت بین سیال و سطوح جامد مطرح بوده است. جوشش جریانی مادون سرد یکی از مکانیزم های انتقال حرارت با حجم انتقال حرارت بسیار بالا در راهگاه خنک کاری موتورهای احتراق داخلی می باشد. در این پژوهش سعی بر آن است تا به مدل سازی جوشش مادون سرد در هندسه مشابه با کانال آب درون موتور احتراق داخلی در یک نرم افزار تجاری پرداخته شود. هندسه مورد استفاده بر اساس کار آزمایشگاهی صورت گرفته در پژوهش های پیشین، به صورت یک کانال با سطح مقطع مستطیل و یک نقطه داغ در کف کانال در نظر گرفته شد، هندسه مورد استفاده در این پژوهش که جنبه اصلی نوآوری این پژوهش می باشد به گونه ای مدل شده است که قادر باشد از نظر پدیده جوشش، اتفاق مشابه درون راهگاه را شبیه سازی کند مدل های مورد نیاز برای مدل سازی جریان جوشش مادون سرد با استفاده از پژوهش های پیشین استخراج و درون نرم افزار تجاری جایگذاری شد. نتایج به دست آمده پس از صحت سنجی در هندسه نهایی جایگذاری شد. نتایج نشان داد که با افزایش سرعت، تاثیر زبری کمتر شده و مقادیر عددی به مقادیر عملی نزدیک می شوند. همچنین با گذر دمای سطح از دمای اشباع میزان انتقال حرارت توسط این مکانیزم افزایش چشمگیری داشت.

    کلیدواژگان: انتقال حرارت، موتورهای احتراق داخلی، جوشش جریانی مادون سرد، راهگاه خنک کاری
  • علی ذاکری، آرمن آدامیان*، آرش محمدی صفحات 33-44

    افزایش توان (گشتاور) موتورهای امروزی در کنار کاهش مصرف سوخت و کوچک سازی ابعادی آنها منجر به استفاده از سامانه های پرخورانی هوای ورودی شده است. از آنجا که پرخوران در معرض گازهای داغ خروجی قرار داشته و دورهای کاری آن بسیار بالا است بکارگیری فن آوری های مکانیکی و موادی خاص و پرهزینه در آنها ضروری است. دمای اجزای مسیر دود این قطعه با سوخت بنزین گاهی تا 950 درجه سلسیوس می رسد و تغییر نقاط کاری موجب خستگی حرارتی آن می شود. از این رو ارزیابی حرارتی از کارهای اساسی طراحی، ساخت و آزمون های پرخوران و قطعات وابسته به آن مانند واشر پرخوران است. در این مقاله روش جدیدی برای ارزیابی دمای واشر پرخوران یک موتور چهار استوانه بنزینی ارائه شده است. در این روش دمای نزدیک ترین نقاط واشر در پرخوران و چندراهه دود اندازه گیری شده و دمای واشر با استفاده از آنها تخمین زده می شود. نتایج نشان می دهد که در این بررسی حداکثر دمای واشر پرخوران به حدود 807 درجه سلسیوس می رسد که با نتایج تحلیل ها و سایر اندازه گیری دمایی پرخوران مطابقت دارد. از آنجا که دسترسی به لایی پرخوران و اندازه گیری مستقیم دمای آن کاری دشوار و یا غیرممکن می باشد روش ارائه شده می تواند در ارزیابی حرارتی لایی پرخوران مفید باشد. سپس از دمای اندازه گیری شده در آزمون دوام خستگی حرارتی- مکانیکی لایی پرخوران استفاده شده و نتیجه دمایی بدست آمده در آن ارزیابی شده است. خرابی لایی پرخوران در این آزمون می تواند نشان دهنده صحت دمای بدست آمده باشد.

    کلیدواژگان: واشر پرخوران، اندازه گیری دما، چندراهه دود
  • اسماعیل قاسمی، سید وحید حسینی*، سیده کوثر یزدان پرست صفحات 45-54

    روغن در موتورهای احتراق داخلی وظایف متعددی را بر عهده دارد و پایش وضعیت آن قابلیت بالایی را برای تشخیص عیوب بوجود می آورد. امروزه تحلیل روغن ابزار موثری در بهینه سازی و نظارت بر سامانه های موتوری و روانکارها بشمار می آید. تحقیق حاضر به پایش وضعیت کیفیت روغن در یک موتور بنزینی با استفاده از اندازه گیری ضریب دی الکتریک روغن می پردازد. در ابتدا حسگر خازنی با ساختار شانه ای با امکان عبور روغن از وسط آن بگونه ای طراحی و ساخته می شود که دارای قدرت تشخیص بالایی برای کاربرد موتوری باشد. بر اساس نتایج اختلاط آب با روغن تا %5/1، باعث افزایش خطی ضریب دی الکتریک روغن و زاویه θ می شود. افزایش بیشتر درصد آب باعث افزایش غیرخطی ضریب دی الکتریک روغن خواهد شد. به منظور بررسی رفتار اکسیداسیون روغن در شرایط واقعی و تحت کنترل، کیفیت روغن در آزمون دوام موتوری با استفاده از حسگر شانه ای و یک حسگر صنعتی دیگر پایش می شود. اکسیداسیون روغن موتور بدلیل کارکرد موتور باعث افزایش ضریب دی الکتریک روغن می شود ولی زاویه θ ثابت می ماند. نتایج حاکی از انطباق بسیار خوب عملکرد حسگر شانه ای ساخته شده با حسگر تجاری دارد. در نهایت عملکرد حسگر در برهم کنش دو عامل آب و اکسیداسیون ارزیابی می شود. بر اساس نتایج در صورتیکه ضریب دی الکتریک روغن و زاویه θ افزایش قابل توجهی داشته باشد، احتمال ورود آب به روغن وجود خواهد داشت و در صورت افزایش تنها ضریب دی الکتریک، کارکرد روغن و اکسیداسیون باعث خرابی روغن شده است.

    کلیدواژگان: پایش وضعیت، کیفیت روغن، حسگر خازنی، ضریب دی الکتریک، موتور بنزینی
  • محمدعلی پرگو، بهروز مشهدی، امیرحسن کاکایی* صفحات 55-68

    بهبود و بهینه سازی سیستم دسته موتور یکی از روش های بهبود عملکرد نوفه- ارتعاشات- لرزش موتور یا به اختصار NVH خودرو بشمار می رود. در این تحقیق هدف یافتن ضرایب سختی بهینه برای هرکدام از دسته موتورها در سه جهت x, y, z می باشد. ب طوریکه فرکانس های طبیعی سیستم ثابت مانده و از فرکانس های تحریک دور بمانند تا سیستم دچار پدیده تشدید نشود. همچنین با استفاده از تئوری جداسازی مودهای ارتعاشی ب وسیله ماتریس انرژی جنبشی به بهینه سازی پرداخته شد. موتور و گیربکس بصورت یک مدل صلب 6 درجه آزادی، و دسته موتورها ب صورت مدل کلوین-وویت مدل سازی شدند. برای بهینه سازی از الگوریتم ژنتیک در نرم افزار متلب استفاده گردید. با ابداع روشی معکوس و با استفاده از فرکانس های طبیعی پیشنهادی، اقدام به محاسبه محدوده مجاز برای ضرایب سختی دسته موتورها گردید. با استفاده از این روش نسبت به روش های مرسوم برای تعیین محدوده ضرایب سختی در الگوریتم بهینه سازی، نتایج نشان می دهد محدوده فرکانس طبیعی بمیزان 17.2 درصد، جداسازی مودهای سیستم بمیزان 7 درصد و در بعضی از مودها ب میزان 14 درصد و تابع هدف بمیزان 7.5 درصد بهبود یافته اند. با استفاده از این روش و استفاده از ضرایب سختی بهینه شده، جداسازی مودهای سیستم نسبت ب حالت غیربهینه بمیزان 54 درصد بهبود یافته است.

    کلیدواژگان: بهینه سازی، دسته موتور، عملکرد نوفه- ارتعاشات- لرزش موتور، فرکانس طبیعی، جداسازی مودهای ارتعاشی
|
  • A. Talebi, S. V. Hoseini* Pages 3-12

    Engine oil is one of most important parameters in internal combustion engine that plays effective role in component wear. One of the ways to optimize the performance of the IC engines is online monitoring of wear particle in engine oil. There are different ways to identifying these particles, most of which are offline. Nowadays online oil monitoring sensors are quickly developed. In this study two online inductive sensors have been designed and tested to optimize and compare these sensors. Sensor No. 1 has two triggers and two sensing coils, and sensor No. 2 has two triggers and one sensing coil. After determining the optimal input variables, the sensors were tested. The outputs of each of the sensors were examined and compared. By detecting the best power of detecting each sensors, an optimal sensor with higher sensitivity was determined. Sensor No. 1 has lower pressure drop and sensitivity than sensor number two. In sensor No. 2, the fluid is faster due to the smaller diameter of the duct, which increases the accuracy and sensitivity of this sensor.

    Keywords: Online Oil Sensor, Detect Ferrous Particles, Inductive Sensor, Optimization, IC Engine
  • M. Kavand*, A. Tabrizi, O. Froutan Pages 13-22

    The piston ring which prepares mechanical sealing of a combustion chamber, should have significant abrasion resistance and less friction loss, using appropriate ring coating. The coating widely used is CrN, because of its good abrasion resistance at room temperature. However, it suffers from some shortcomings, such as high abrasion rate at temperatures above 200°C and lack of self-lubricating property. Although the abrasion behavior of various coatings has been widely investigated, a comprehensive comparing procedure is required to demonstrate the advantages of each coating. In this study, the effects of different Nano-coatings applied to the piston rings of the TU5 IC engine is investigated. The AVL software was used to create hydrodynamic lubrication model and solve numerically the related equations, such as Reynolds and friction loss and the parameters such as friction loss, abrasion, blow-by and oil film thickness were investigated. The results demonstrate that using the Nano-coating reduced friction loss and abrasion by 30 percent and 83 percent, respectively, and the mechanical sealing were improved by 79 percent.

    Keywords: IC engine, Piston ring, Nano-coating, Friction loss, Abrasion resistance, Oil film thickness
  • A. Shakeri, A. Keshavarz, A. Qasemian, F. Moradi* Pages 23-32

    Boiling heat transfer always has been proposed as a solution for enhancing heat transfer between the fluid and solid surfaces. Subcooled flow boiling is one of the mechanisms that occur in Internal Combustion Engine water jacket in which high amounts of heat is transferred. In this research, it has been tried to simulate subcooled flow boiling in a geometry similar to coolant channel inside the internal combustion engine using commercial software. The geometry, based on experimental studies, was considered as a channel with a rectangular cross-section and a hot spot on the channel lower surface, this geometry is the innovative part of this study. The models required for simulating the subcooled flow boiling were extracted from literature and implemented in the commercial software. The obtained results, after validation, applied in the final geometry. The results showed that with increasing the velocity, roughness effects are reduced, and numerical values get close to the experimental values. Also, with the surface temperature passing through the saturation temperature, the heat transfer rate was significantly increased by this mechanism.

    Keywords: Heat transfer, ICE, Subcooled Flow Boiling, Water jacket
  • A. Zakeri, A. Adamieyan*, A. Mohammadi Pages 33-44

    Increasing the power (torque) of nowadays engines, along with reduction of fuel consumption and dimensions of them, cause to the use of turbocharged systems. Since turbo chargers are exposed to the exhaust hot gases and have a high operating speed, it is necessary to utilize high technology design and special materials with high cost. The temperature of the exhaust system with gasoline fuel sometimes reaches 950 degrees Celsius, and the change of operating points causes to its thermal fatigue. Hence, the thermal evaluation is one of the basic design activity for manufacturing and testing of turbo charger and its related parts, such as the turbo gasket. In this paper, a new method for evaluating the temperature of a gasket of a four-cylinder gasoline engine is presented. In this method, the temperature of the closest points to gasket is measured at the turbo housing and the exhaust manifold flange, and finally the temperature of the gasket is estimated using them. The results show that in this study, the maximum temperature of the gaskets is about 807 degrees Celsius, which is consistent with the results of analyzes and other turbo charger temperature measurements. Since the access to turbo charger gasket and direct measurements of its temperature is difficult or impossible, the proposed method can be useful in evaluating the temperature of the turbo charger gasket. Then, the measured temperature in the test of durability of thermal-mechanical fatigue was used and the obtained result was evaluated. The failure of gasket in this type of test could indicate the accuracy of the temperature.

    Keywords: Turbo Charger gasket, temperature survey, exhaust manifold
  • E. Qasemi, S. V. Hosseini*, S. K. Yazdanparast Pages 45-54

    Oil analysis is one of the main methods for monitoring the status of internal combustion engines and oils to ensure the lubricant's protective performance and engine health. This paper investigate oil condition monitoring in gasoline engine using oil dielectric coefficient measurement. At first capacitive sensor pectinate type is designed and manufactured that engine oil can pass through the sensor with high resolution and accuracy for engine monitoring application. Results show that up to 1.5% water pollution in oil, dielectric coefficient and θ is increased linearly. More water pollution increase dielectric coefficient exponentially. Due to investigate oil oxidation in controllable real condition, this sensor and another industrial quality sensor is evaluated in engine durability test. Although oil dielectric coefficient is increased with oil oxidation but also θ is constant permanently. Monitoring the result of dielectric behavior of engine oil in new design sensor is similar to industrial quality sensor. In addition interaction effect of water pollution and oil oxidation is studied. Results indicate that this sensor is capable of detecting water pollution and oxidation in engine oil.

    Keywords: Condition Monitoring, Oil Quality, Capacitive Sensor, Dielectric Coefficient, Gasoline Engine
  • Mohammad Ali Porgoo, Behrooz Mashadi, Amirhasan Kakaee* Pages 55-68

    Improvement and optimization of the Powertrain mounting system are one of the ways to improve the performance NVH cars. The study aims to find the optimal stiffness coefficients for each mount in three directions. The natural frequencies of the system remain steady and stay away from the excitation frequencies, so that the system does not a resonance. It was also, using the decoupling vibration mode theory the kinetic energy matrix was optimized. Powertrain as a rigid model with 6 degrees of freedom, and the engine mounts in the Kelvin-Voight model. To optimize the genetic algorithm in MATLAB software was used. By inventing a reverse method, using the proposed natural frequencies, we calculated the allowable range for the stiffness coefficients. Using this method compared to the conventional methods for determining the range of stiffness in the optimization algorithm, the results show that the natural frequency range is 17.2%, system decoupling modes 7% and in some of the modes 14%, objective function 7.5% improved. By using this method and using optimized stiffness coefficients, the decoupling of system modes 54% relative to non-optimal state improved.

    Keywords: optimization, powertrain mounting system, performance NVH, natural frequency, decoupling vibration modes