فهرست مطالب

نشریه تحقیقات موتور
پیاپی 56 (پاییز 1398)

  • شماره ویژه مقالات برتر یازدهمین همایش بین المللی موتورهای درونسوز و نفت 9-1398
  • تاریخ انتشار: 1398/08/21
  • تعداد عناوین: 6
|
  • سید علیرضا شریفی*، پیمان یوسفی، صابر میرزالی، احسان عباسی صفحات 3-14

    پرخوران‏ ها برای افزایش فشار هوای راهگاه ورودی موتور استفاده می‏شوند. مسئله بسیار مهم در پرخوران‏ ها، مهار فشار هوای راهگاه ورودی موتور است که این موضوع از طریق مهار سرعت پرخوران صورت می پذیرد، اما از آنجایی که مهار سرعت پرخوران به صورت مستقیم از لحاظ عملی امری دشوار است، لذا این کار، به صورت غیرمستقیم و از طریق دریچه ای به نام هدررو که در خروجی موتور و ورودی گردای پرخوران قرار می گیرد، انجام می پذیرد. یکی از روش های مهار پرکاربرد در صنعت، مهار زمان بندی بهره است. این روش برای مهار عملکرد پرخوران در سه بخش: متغیرهای مهار کننده، ناظر و سامانه‏، طراحی شده و استفاده شده است. عملکرد صحیح یک حلقه مهار را می توان با صحت شبیه ‏سازی در نظر گرفته شده برای سامانه‏ و مهار کننده مناسب طراحی شده، ارزیابی نمود. در این مقاله ابتدا شبیه ‏ سازی موتور موردنظر با پرخوران در GT-POWER ایجاد شد. سپس با تعریف متغیرهای ورودی و خروجی در شبیه ‏سازی ایجادشده در نرم افزار GT-POWER، شبیه ‏سازی برای طراحی مهار کننده با نرم افزار MATLAB متصل می شود. در گام بعدی دو روش برای طراحی مهار کننده های مناسب برای روش مهار زمان بندی بهره ارایه شده است، درنهایت موثر بودن روش مهار زمان بندی بهره برای مهار پرخوران نشان داده می شود.

    کلیدواژگان: پر خوران، مهار زمان بندی بهره، مهار پرخوران، شناسایی سامانه، MATLAB، GT-POWER
  • جعفر هاشمی داریان*، سعید جوان، بهنام میرزا رضایی، محمد نجات صفحات 15-24

    ارتعاشات عرضی تسمه متعلقات بر صدای تولید شده از این ناحیه و همچنین عمر این تسمه تاثیر گذار است. بنابراین درک این پدیده و بررسی عوامل تاثیر گذار بر آن می‏تواند در فرآیند کاهش صدای تولید شده و افزایش عمر تسمه اثرگذار باشد. در این مقاله ارتعاشات عرضی تسمه متعلقات به‏صورت تجربی اندازه گیری شده و تحلیل گردیده است. بعد از انجام آزمون و اندازه گیری جابجایی تسمه در دو نقطه از مجموعه متعلقات، این علامت به حوزه بسامد برده شد و با توجه به مشاهده تابعیت ارتعاشات به دور موتور، تحلیل مرتبه برای تحلیل ارتعاشات استفاده شد. نتایج آزمون و تحلیل آن نشان می‏دهد که بسامد طبیعی ارتعاشات عرضی تسمه در ناحیه بین چرخ‏تسمه تنجار و چرخ‏تسمه میل لنگ در حالت روشن بودن تنجار و خاموش بودن آن متفاوت است ولی بار موتور تاثیری بر آن ندارد. اما در ناحیه بین هرزگرد و تسمه سفت‏کن، بسامد طبیعی ارتعاشات تسمه، تاثیری زیادی از بار موتور و وضعیت روشن و یا خاموش بودن تنجار و مولد برق نمی گیرد. در تمام دورهای موتور، بسامد غالب نوسانات تسمه برابر بسامد طبیعی است. در برخی نقاط، دامنه نوسان مقدار بیشتری دارد که بسامد این نقاط متناسب مرتبه های 2، 3، 4 و برخی مرتبه های دیگر دور موتور است.

    کلیدواژگان: تحلیل مرتبه، ارتعاشات عرضی، تسمه مجموعه متعلقات موتور، بسامد طبیعی
  • یعقوب عباس زاده*، محسن غفاری، هادی محمدی بیدهندی، مهدی گریوانی، وحید فخاری صفحات 25-33

    صداخفه‏ کن یک قطعه از سامانه خروجی خودرو می باشد که با جذب و یا پس زنی امواج صوتی باعث کاهش صدای خروجی می شوند. یکی از مهم ترین عوامل بیان کنندهی عملکرد یک صدا خفه کن، مقدار اثر تضعیفیای است که بر موج ورودی خود دارد؛ این متغیر با افت انتقال صدا شناخته میشود. یکی از روشهای بدست آوردن مقدار این متغیر روش آزمون استاندارد چهار- میکروفون است که در این مقاله مورد استفاده قرار می گیرد. در این تحقیق برای اندازه گیری میزان افت انتقال صدا دستگاه آزمون ساخته شد. برای صحه گذاری عملکرد دستگاه آزمون و نتایج آن، با استفاده از شبیه سازی در نرم افزار جی تی پاور و محاسبات نظری میزان افت انتقال صدا برای یک نمونه واقعی محاسبه شده است. از دستگاه آزمون افت انتقال صدا می توان برای ارزیابی عملکرد صداخفه‏ کن های مورد استفاده در خودرو و صنایع دیگر استفاده کرد. بطور کلی هدف اصلی از این تحقیق ساخت دستگاه آزمون افت انتقال صدا و توسعه کد محاسباتی مربوط به آن و صحه گذاری عملکرد دستگاه آزمون است.

    کلیدواژگان: صداخفه کن خروجی، افت انتقال صدا، دستگاه آزمون افت انتقال صدا
  • پرهام طاهرخانی، شهاب مافی، امیرحسن کاکایی* صفحات 35-43

    فرسایش واکنشگر نقش مهمی بر آلایندگی تولید شده توسط خودروها در طی عمر خودرو ایفا می‏‏کند. شناخت بهتر عوامل موثر بر فرسودگی واکنشگر و تعویض به موقع آن می‏ تواند تاثیر شگرفی بر کاهش آلایندگی ناشی از خودروهای احتراق داخلی و بهبود کیفیت هوای کلان شهرها داشته باشد. یکی از عوامل مهمی که می‏ تواند بر عملکرد و عمر واکنشگر تاثیرگذار باشد، شرایط رانندگی یا همان چرخه رانندگی روزانه است. در این مقاله این تیوری مورد تحقیق و بررسی قرار می‏ گیرد که فرسایش واکنشگر در چرخه های رانندگی مختلف رفتار متفاوتی داشته و از همین برای میزان مسافت پیشنهادی توسط سازندگان واکنشگر برای تعیین حد فرسایش باید مطابق با چرخه های رانندگی بومی باشد. به منظور بررسی این ایده از شبیه‏سازی سینماتیکی خودرو به همراه واکنشگر سه راهه در چرخه رانندگی با نرم افزار GT-Suite استفاده می‏ شود. نرخ فرسایش متناسب با چرخه رانندگی مبنا یا همان NEDC محاسبه شده و برای استفاده از این نرخ برای چرخه رانندگی دیگر از وابستگی مسافت معادل برای مقایسه چرخه رانندگی با چرخه مبنا از منظر کاهش عمر واکنشگر، استفاده می‏‏شود. مقایسه واکنشگر در یک مسافت مشخص در دو حالت مشاهده پدیده فرسایش و عدم مشاهده پدیده فرسایش، ارزش موضوع فرسایش واکنشگر مشخص می‏‏شود. اختلاف آلایندگی تولید شده وابسته به چرخه بین حالت تازه و فرسوده از 2 تا 5 برابر اختلاف وجود دارد. در چرخه های رانندگی که از داده های رانندگی در تهران توسعه یافته اند، با تعویض به موقع واکنشگر در 74 هزار کیلومتر مسافت طی شده توسط خودرو، مقدار آلایندگی به یک پنجم حالت کلی می‏‏رسد.

    کلیدواژگان: مبدل واکنشگر سه راهه، فرسایش، شبیه سازی سینماتیکی خودرو، چرخه رانندگی، آلایندگی
  • رسول توکلی واسکس، مجتبی ابراهیمی*، سیدعلی جزایری صفحات 45-53

    هدف از این مطالعه ارزیابی عملکرد یک موتور دیزل سنگین با احتراق اشتعال تراکمی با واکنش‏پذیری مهار شده با سوخت‏های گاز طبیعی و گازوییل است که توسط گازهای هیدروژن و نیتروژن غنی سازی شده اند. در این مطالعه، موتور دیزل سنگین تک استوانه کاترپیلار تحت فشار موثر متوسط درست ناخالص معادل 9.4 بار (در محدوده بار میانی) تنظیم شده است. مقدار سوخت تزریق شده درون محفظه احتراق در هر چرخه ثابت بوده و با فرض ثابت بودن محتوی کل انرژی سوخت ها، گازهای هیدروژن و نیتروژن با نسبت حجمی %75 به %25 به همراه گازهای بازگردانی شده از خروجی دود به تدریج به گاز طبیعی افزوده می‏شوند. نتایج مطالعه نشان می‏دهد با افزودن گازهای هیدروژن و نیتروژن به گاز طبیعی می‏توان سهم انرژی هیدروژن به کل سوخت‏ها را بدون افزایش قابل توجه شدت صوت احتراق به مقدار 40.24% افزایش داد و به بازده درست ناخالص بیش از 50% دست یافت. همچنین، بدون تلفات قابل ملاحظه ای در توان خروجی موتور، سطوح آلاینده‏های موتور نظیر اکسیدهای نیتروژن، مونوکسید کربن، هیدروکربن‏های نسوخته و فرمالدیید کاهش قابل ملاحظه ای خواهد داشت.

    کلیدواژگان: احتراق اشتعال تراکمی با واکنش پذیری مهار شده، آلاینده های موتور دیزل سنگین، گاز طبیعی، هیدروژن، نیتروژن
  • آرش محمدی*، محمدامین صالح نژاد صفحات 55-64

    طراحی چندراهه دود به دلیل تاثیر روی عملکرد واکنشگر و وجود بارهای حرارتی و ترمومکانیکی بالا، بسیار مهم است. در این مقاله ابتدا تحلیل جریانی گذرای چندراهه دود و واکنشگر با استفاده از نرم افزار فلوینت انجام شده است و سپس از نمودارهای دما و ضرایب انتقال حرارت برای تحلیل ترمومکانیکی روی سطح داخلی چندراهه دود به کمک نرم افزار متلب در سه چرخه متوالی میانگین زمانی گرفته شده است. توزیع دما و ضریب انتقال حرارت میانگین به عنوان شرط مرزی برای تحلیل ترمومکانیکی پایا روی سطح داخلی چندراهه دود نگاشت شده است. به عنوان اعتبار سنجی نتایج تحلیل حرارتی با داده‏های آزمون تجربی صحه‏گذاری شده اند. در تحلیل ترمومکانیکی، توزیع تنش در چند راهه ناشی از اعمال بار حرارتی، توزیع تنش پسماند در چند راهه پس از سرد شدن، جابجایی قایم اتصال در اثر اعمال بار حرارتی، تابیدگی اتصال در راستای قایم در اثر کرنش دایمی مورد ارزیابی قرار گرفته است. در نهایت اصلاحات هندسی لازم برای بهبود مقاومت سازه‏ای و استحکام آن ارایه شده است.

    کلیدواژگان: موتور بنزینی، چندراهه دود، واکنشگر، وابستگی جامد و سیال
|
  • S. A. Sharifi*P. Yousefi, S. Mirzali, E. Abbasi Pages 3-14

    Turbochargers are used to increase engine manifold air pressure. Control of intake manifold pressure is crucial issue which is done through the speed control of turbocharger, but since it is difficult to directly control the speed of the turbocharger, it is done indirectly through a gate that called the waste gate, which is located in the engine outlet and turbocharger’s turbine inlet. One of the most common control methods for control of turbocharger is the gain scheduling control. This method design in parameter look-up table, supervisor and system subsection to control turbocharger performance. The performance of control loop can be evaluated with accuracy of considered model and designed controller. In this paper, the  engine model with the turbocharger has been created in the GT-POWER software, then, by defining the input and output parameters in the GT-POWER model, the model is coupled with MATLAB software to controller design. In the next step, two methods have been developed to design the controllers for the gain scheduling control method. Eventually, effectiveness of turbocharger control using gain scheduling control is shown.

    Keywords: Turbocharger, Gain scheduling control, Turbocharger control, System identification, MATLABGT-POWER
  • J. Hashemi Daryan*, S. Javan, B. Mirza rezaei, M. Nejat Pages 15-24

    Transverse vibration of the serpentine belt is effective at noise and durability of it. Therefore, understanding of this phenomenon and studying effective parameters can be used in the process of reducing belt noise and increasing life time. In this paper, transverse vibration of serpentine belt is measured experimentally and analyzed. In the implementation test steps, the displacement of the belt in two positions has been measured. Then, the time signals were transformed to frequency domain. It is derived and observed that the belt vibration is synchronous with engine speed, accordingly order analysis is selected to analysis the vibration signal. Results show that the natural frequency of serpentine belt in the region between A/C compressor and crankshaft pulley changes due to A/C compressor loading, but this parameter is not affected by engine load variations. In the area between automatic tensioner and idler, natural frequency is constant regardless of A/C compressor on-off condition and engine load changing. In all engine rotating speeds, the dominant frequencies are highly closed to the natural frequencies. In some engine speeds, vibration amplitude is high and the frequency of these points are proportionally equal to 2, 3, 4 and other orders of engine speed.

    Keywords: Order analysis, Transverse vibration, Engine serpentine belt, Natural frequency
  • Y. Abbaszadeh*, M. Ghaffari, H. Mohammadi, M. Garivani, V. Fakhari Pages 25-33

    Muffler is a part of the vehicle exhaust system that absorb or reflect sound waves to reduce exhaust noise. One of the most important determinants of a muffler performance is the amount of attenuation that has on its input wave; this parameter is known as sound transmission loss. Four - mic standard test is one way to determine this parameter which is used in this paper. In this study, a test device was developed to measure the level of Sound Transmission Loss. In order to validate the performance of the test apparatus and its results, sound transmission loss is calculated for real sample using GT-Power software and theoretical calculations. The sound transmission loss test machine can be used to assess mufflers used in the car and other industries. In general, the main purpose of this research is to construct the sound transmission loss test device and develop the computational code for it and validate the performance of the test system.

    Keywords: Exhaust Muffler, Sound Transmission Loss, Sound Transmission Loss Test Device
  • P. Taherkhani, Sh. Mafi, A. Kakaee* Pages 35-43

    Internal Combustion Engine Vehicles or ICEVs play a major role in air pollution for big cities like Tehran. Catalyst converters manage to contain much of the generated pollution from combustion and are considered as a mandatory part of any vehicle. Manufacturer guidelines clarify a certain mileage for catalyst to be regarded as completely degraded and thus unable to contain harmful gasses from combustion. In this paper we test the theory that catalyst degradation is greatly affected by driving condition by using kinematic simulation of vehicle in different driving cycles. Catalyst degradation parameters are derived for the reference driving cycle (NEDC) and then developed accordingly for other driving conditions. The vehicle model with degradation sub-model is then utilized for investigating different scenarios of replacing old catalyst with a new one. Results clearly support the idea that driving cycles greatly affect the degradation age of 3-way catalysts and vehicle emissions are increased up to 5 times by using catalyst after its age limit. For Tehran driving cycle, 75K kilometers appears to be the aging limit. Authors conclude that local investigation of driving cycles is necessary for finding degradation limits and careful designation of parts replacement plans can help to massively increase air quality in large cities.

    Keywords: 3-way Catalyst Converters, Degradation, Vehicle Kinematic Simulation, Driving cycle, Emission
  • R. Tavakkoli Vaskas, M. Ebrahimi*, S. A. Jazayeri Pages 45-53

    The aim of this study is to evaluate a heavy duty diesel engine operation under reactivity controlled compression ignition combustion fueled with diesel oil and natural gas enriched with hydrogen and nitrogen addition. In this study, a single cylinder heavy– duty diesel engine is set to operate at 9.4bar gross IMEP (Mid- Load). The amount of injected diesel oil per cycle into the engine combustion chamber assumes to be fixed and hydrogen and nitrogen (75:25 volumetric proportion of hydrogen: nitrogen) along with exhaust gas recirculation are gradually added to natural gas while the total fuel energy content is kept fixed. The results show that by adding hydrogen and nitrogen to natural gas, without the exposure to the excessive combustion noise, the hydrogen energy share can be enhanced up to 40.24% and the gross indicated efficiency more than 50% is achievable. Moreover, without significant engine power losses, the engine emission levels such as NOx, carbon monoxide, unburned hydrocarbon, and formaldehyde are reduced significantly.

    Keywords: Reactivity controlled compression ignition combustion, Heavy duty diesel engine emission, Natural gas, Hydrogen, Nitrogen
  • A. mohammadi*, M. A. Salehnejad Pages 55-64

    Design of exhaust manifold is important due to its effects on performance of catalyst, thermal and thermo- mechanical loads. In this paper, first transient analysis of fluid was carried out with FLUENT software, then time-average temperature and heat transfer coefficient contour for three cycle were mapped on inner surface of exhaust manifold with MATLAB software for thermomechanical analysis. For validation of thermal analysis, experimental thermal data was used. In thermomechanical analysis, stress distribution in exhaust manifold due to thermal load, residual stress in exhaust manifold after cooling, vertical displacement of flange due to thermal load, flange torsion in vertical direction due to plastic strain has been validated. Finally, necessary geometrical corrections for optimal design structural resistance and strength of it has been delivered.

    Keywords: Gasoline engine, Exhaust manifold, Catalyst, Coupled fluid, solid