فهرست مطالب

  • پیاپی 57 (زمستان 1398)
  • تاریخ انتشار: 1399/02/09
  • تعداد عناوین: 7
|
  • علیرضا شیرنشان*، بهرام حسین زاده سامانی صفحات 3-14

    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.

    کلیدواژگان: JP-4، بیودیزل، آلایندگی، سطح پاسخ ترکیبی، موتور دیزل
  • بهروز مشهدی، امیرحسن کاکائی*، احمد جعفری هرستانی صفحات 15-26

    این پژوهش با هدف افزایش توان تولیدی سیستم بازیابی و با تمرکز بر افزایش انرژی ورودی به سیستم بازیابی و راندمان آن، به بررسی ترکیب یک سیکل رنکین غیرارگانیک دوگانه با یک موتور احتراق داخلی می پردازد. راهبرد افزایش دمای میانگین موثر گرماگیری در سیکل رنکین دمابالا(برای بهبود راندمان سیستم) و راهبرد افزایش جذب گرمای اتلافی در سیکل رنکین دماپایین (برای افزایش انرژی ورودی به سیستم) در سیکل رنکین دوگانه بررسی می شود. در این سیستم بازیابی، با تمرکز بر بازیابی گرمای اتلافی سیستم خنککاری موتور، می توان رادیاتور را از سیستم خنککاری موتور حذف نمود. این ایده می تواند با افزودن قطعات کمتری به موتور، هم کار خنککاری موتور را انجام دهد و هم توان اضافی تولید نماید.با استفاده از تحلیل ترمودینامیکی، شرایط ترکیب سیکل رنکین غیرارگانیک دوگانه با موتور تعیین شد. نتایج این کار نشان داد که نرخ بازیابی با افزایش راندمان سیستم بازیابی و انرژی ورودی به سیستم، افزایش یافت. توان خروجی سیستم بیش از kW 20  حاصل شد و راندمان کل سیستم به 33% افزایش یافت .

    کلیدواژگان: بازیابی گرمای اتلافی، سیکل رنکین غیر ارگانیک دوگانه، موتور احتراق داخلی، بهبود راندمان سیستم، افزایش انرژی ورودی
  • حسن وفامهر*، امین محمودزاده اندواری، وحید اصفهانیان صفحات 27-40

    این مقاله به موضوع مطالعه درباره پیش جرقه در شرایط کوبش موتور پرداخته موتور مورد استفاده در این تحقیق از نوع تک استوانه‏ با قابلیت دسترسی کامل تصویری از بالای استوانه‏ است. این موتور می تواند حداکثر فشار 150 بار را در شرایط سخت تحمل کند. شرایط کوبش در فشار پایین 5 بار و با استفاده از گرم کن هوای ورودی  و استفاده از سوخت با عدد اکتان 75 به موتور تحمیل شد. در این مقاله دوربین عکاسی تندنگار (60,000 عکس در ثانیه) به همراه آنالیز اطلاعات حرارتی دریافتی از موتور کمک به تحلیل اتفاقات احتراق می کند  مهمترین دستاورد این تحقیق ، بهبود درک از احتراق خودکار و مرکزهای متعدد آن در شرایط کوبش سخت می باشد. دیده شدن مرکزهای پراکنده جرقه دو محفظه احتراق همسو با نظریه توسعه انفجار است. بررسی ترمودینامیکی اطلاعات نشان دهنده این است که بین شدت کوبش و مقدار سوخت مشتعل نشده در لحظه شروع کوبش ارتباطی وجود ندارد. همچنین بررسی عکس های گرفته شده در چرخه های بعد از کوبش شدید موتور، قطرات ریز روغن در محفظه احتراق دیده می شود که همین باعث شروع پیش از موقع احتراقمی باشد. این پدیده تاثیر مستقیم با رفتار نوسانی کوبش دارد. در نهایت نتایج بدست آمده نشان دهنده رابطه مستقیم بین دمای مناطق مختلف موتور و خود اشتعالی است.

    کلیدواژگان: کوبش، خود اشتعالی، تصویر برداری
  • احمد مومن نیا، ابوالفضل محمدابراهیم* صفحات 41-49

    روش های مختلفی برای بهینه‏سازی مصرف سوخت و کاهش گازهای گلخانه ای در دنیا استفاده شده اند. از فناوری های مطرح، غیرفعال کردن استوانه‏ با روش های مختلفی از جمله، حذف افشانه، بستن دریچه های دود و هوا و قطع جرقه است. در این مقاله، غیرفعال کردن استوانه‏ با حذف افشانه‏ روی موتور دوگانه سوز انجام شده است. در ابتدا موتور در نرم افزار GT-Suite شبیه سازی و با نتایج تجربی، ارزیابی می شود. پس از اطمینان از عملکرد مناسب طرح، غیرفعال کردن استوانه شبیه سازی می شود. شاخص‏های عملکردی موتور شامل گشتاور، توان، مصرف سوخت ویژه و دمای گازهای خروجی، در دو حالت عادی و غیرفعال سازی شده استوانه‏ها، مقایسه شدند. غیرفعال کردن استوانه‏ در دو فشار موثر متوسط ترمزی انجام شد تا موتور به گشتاور و توان خروجی یکسان نسبت به حالت عادی برسد. نتایج نشان داد که دمای گازهای خروجی موتور افزایش و مصرف سوخت ویژه کاهش می یابد. مقایسه ها در دورهای 1500 تا 5500 دور بر دقیقه انجام شدند.

    کلیدواژگان: GT-Power، افشانه، غیرفعال کردن استوانه، مصرف سوخت ویژه ترمزی، دمای گازهای خروجی
  • لویجی آلوکا*، آلساندرو مونتانارو صفحات 51-64

    اهمیت تهیه مخلوط مناسب در موتور احتراق داخلی  بر هیچکس پوشیده نیست و ارزش تهیه مخلوط در کارکرد درست چرخه ترمودینامیکی برای همه محققین مشخص است. مدت کوتاه میان پاشش سوخت و شروع احتراق برای تهیه بهترین مخلوط و آزاد شدن بهینه انرژی و تولید آلاینده، بسیار مهم است. قوانین سخت گیرانه مربوط به انتشار گازهای گلخانه ای سبب شده است که محققین موتور به سمت استفاده از سامانه های فشار قوی و تزریق مستقیم برای ایجاد بهترین مخلوط سوخت حرکت کنند. شایان ذکر است که کوچک سازی موتور منجر به افزایش تاثیر سوخت بر روی هیدروکربن نسوخته  و ذرات دوده در خروجی موتور می شود. دانش جامعی از سوخت تزریق شده ، پخش شدن آن در محفظه با شکست های اولیه و ثانویه، تبخیر، اختلاط با هوا و احتراق دیدگاه های کاملی به محققین داده و در طراحی معماری جدید موتورها کمک شایانی خواهد نمود. روش های نوری در توصیف این فرایندها بسیار قدرتمند بوده و در عین حال تداخلی در فرایندهای موتور ندارند. روش های تصویربرداری و طیف سنجی به ما اجازه می دهد تا تحولات فیزیکی و شیمیایی سوخت در هنگام تهیه مخلوط را بررسی کرده و  تولید گونه های اولیه و فرعی را دنبال کنیم. در عین حال مکان های بالقوه تولید آلاینده در روش های نوری به خوبی شناسایی می شود. شایان ذکر است که با توسعه این روش در تهیه مخلوط، مجموعه ای از داده ها برای شروع و نگاشت کدهای عددی آماده می شود. در پژوهش حاضر، روش های نوری برای به تصویر کشیدن انتشار سوخت در یک محفظه حجم ثابت با شرایط شبیه به موتور، به منظور شبیه سازی تزریق مستقیم سوخت در موتور ارایه شده است.

    کلیدواژگان: موتور احتراق داخلی، احتراق، عیب یابی با روش نوری، تزریق مستقیم بنزین، سوخت مایع، بخار
  • وان نورماوا غزالی*، ریزالمن ممات، غلامحسین نجفی، سیزوان سابپه صفحات 65-74

    گرمایش کره زمین و تغییرات آب و هوایی، محرکی قوی برای جایگزینی سوخت های متداول فسیلی با سوخت های جایگزین بی کرین است. به منظور تطابق با الزامات قوانین آلایندگی، محققین ترکیب سوخت های جایگزین تجدید پذیر نظیر دیزل زیستی با آب را بررسی کرده اند. مشخصه های فیزیکی سوخت از مهمترین مشخصه ها برای تعیین کیفیت هر سوخت قبل از آزمایش در موتور است. نوشتار حاضر به بررسی ویژگی های مخلوط دیزل زیستی(B20) با درصدهای مختلف آب، می پردازد. در این تحقیق درصد آب از 5% تا 30% تغییر کرده و گرانروی سینماتیک، چگالی و ارزش حرارتی سوخت مورد بررسی قرار می گیرد. نتایج نمونه های آزمون با نتایج سوخت دیزل و ترکیب 20% روغن پالم با دیزل مقایسه شده است. نتایج تجربی نشان می دهد که با افزایش نسبت آب  در محلول دیزل- دیزل زیستی، قطرات پخش شده آب در محلول بزرگتر می شوند. با افزایش مقدار آب در محلول، دوره پایداری سوخت کمتر می شود. کمترین زمان پایداری برای محلول سوخت حاصل از ترکیب با 20٪ و 30٪  آب،  2 روز است. گرانروی سینماتیکی و چگالی محلول دیزل زیستی بیشتر از دیزل زیستی خالص بود. ارزش حرارتی محلول با 5% آب قابل مقایسه با سوخت دیزل و دیزل زیستی بود و میزان کاهش ارزش حرارتی بسیار جزیی بود.

    کلیدواژگان: امولسیون آب، سوخت جایگزین، بیودیزل، روغن پالم، خواص سوخت
  • سعید عبدالملکی، غلامحسن نجفی*، برات قبادیان، علی ذاکری، محمد نجات صفحات 75-83

    اخیرا با افزایش نگرانی های زیست محیطی تقاضا برای واکنشگرهای شیمیایی خودرویی با عملکرد بهتر افزایش یافته و میزان زیادی از فعالیت های پژوهشی محققان بر روی عملکرد و طول عمر واکنشگرهای شمیمیایی سه کاره خودرویی تمرکز یافته است. در این پژوهش یک واکنشگر شیمیایی سه راهه با روش های سریع فرسوده سازی شده و میزان آلاینده های خروجی خودرو در چرخه رانندگی قبل و بعد از پیرسازی اندازه گیری شده است در این پووهش از یک واکنشگر تجاری استفاده شده و فرسوده سازی سریع کاتالیست با استفاده از بستر آزمون موتوری و به روش چرخه استاندارد دوام فرسوده سازی واکنشگر انجام شده است.  مقایسه نتایج آلایندگی نشان می دهد که مقدار هر سه آلاینده ی خروجی افزایش یافته است ولی در شرایط ناپایا این افزایش آلاینده های خروجی بسیار بیشتر است و در  شرایط واقعی رانندگی که تقریبا موتور همیشه ناپایدار است و نسبت هوا به سوخت در حال نوسان شدید است شرایط بسیار بدتر است و واکنشگرهای فرسوده در شریاط واقعی رانندگی آلاینده های بسیار بیشتری تولید خواهند کرد.

    کلیدواژگان: فعالیت واکنشگر، واکنشگر شیمیایی سه کاره، فرسوده سازی، چرخه رانندگی، غیر فعال شدن
|
  • Alireza Shirneshan*, Bahram Hosseinzadeh Samani Pages 3-14

    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
  • Behrooz Mashhadi, Amirhasan Kakaee*, Ahmad Jafari Horestani Pages 15-26

    This research proposes the combination of a dual-loop non-organic Rankine cycle (DNORC) with an internal combustion engine to increase the output power of the recovery system by focusing on the increase in the energy input and system efficiency. In doing so, it investigates the strategy of increasing the mean effective temperature of heat addition in the high-temperature Rankine cycle (HTRC) (to improve the system efficiency and the strategy of increasing the waste heat entering the low-temperature Rankine cycle (LTRC) (to increase the energy input. In this recovery system, by focusing on the recovery of the waste heat from the engine cooling system and exhaust, the radiator can be removed from the engine cooling system, and by mounting fewer parts on the engine, not only can extra power be generated but also the engine can be cooled down faster and more efficiently. By using a thermodynamic analysis, the appropriate matching conditions between the DNORC with the engine are determined. The results showed that as the input energy increased, the recovery rate and system efficiency also increased. The output power of the recovery system exceeded 20kW and the efficiency of the whole engine and the recovery system increased to 33%.

    Keywords: Waste heat recovery, dual-loop non-organic Rankine cycle, internal combustion engine, improving system efficiency, increasing energy input
  • H. Vafamehr*, A. Mahmoudzadeh Andwari, V. Esfahanian Pages 27-40

    The work involved a fundamental study of auto-ignition under unusually high knock intensities for an optical spark ignition engine. The single-cylinder research engine adopted included full bore overhead optical access capable of withstanding continuous peak in-cylinder pressures of up to 150bar. A heavy knock was deliberately induced under relatively low loads using inlet air heating and a primary reference fuel blend of reduced octane rating. High-speed chemiluminescence natural light imaging was used together with simultaneous heat release analysis to evaluate the combustion events. Multiple centered auto-ignition events were regularly observed to lead into violent knocking events, with knock intensities above 140 bar observed. The ability to directly image the events associated with such a high magnitude of knock is believed to be a world-first in an optical engine. The multiple centered events were in good agreement with the developing detonation theory proposed elsewhere to be the key mechanism leading to heavy knock in modern downsized SI engines. The accompanying thermodynamic analysis indicated a lack of relation between knock intensity and the remaining unburned mass fraction burned at the onset of the auto-ignition. Spatial analysis of the full series of images captured demonstrated the random location of the initial auto-ignition sites, with new flame kernels forming at these sites and initially growing steadily and suppressing further growth of the main flame front before violent detonation at speeds well over the imaging frequency of the camera.

    Keywords: Auto-ignition, Knock, Imaging, Optical
  • A. Momennia, A. Mohammadebrahim Pages 41-49

    To meet consumer and legislation requirements, various technologies have been used worldwide to achieve optimal fuel consumption and to reduce greenhouse gas emissions. One of the proposed technologies is cylinder deactivation using various methods, including, injectors cutting off, closing the intake and exhaust valves and crankshaft decoupling. In this paper, a GT-Power model is created to investigate the engine performance of a 1.7L bi-fuel natural-gas engine. The model is also evaluated to predict performance differences between cylinder deactivation and nominal four-cylinder operation, including torque, power, brake specific fuel consumption and exhaust gas temperature. The results showed that cylinder deactivation (CDA) capable of increasing exhaust gas temperature until 40°C, also brake specific fuel consumption (BSFC) reduced by 21%. Comparisons are made between periods of 1500 to 5500 rpm.

    Keywords: GT-Power, Injector, Brake Specific Fuel Consumption, Exhaust Gas Temperature, Cylinder deactivation
  • Luigi Allocca*, Alessandro Montanaro Pages 51-64

    Nobody escapes the importance of the air/fuel mixture preparation in internal combustion engines, whatever is the thermodynamic cycle they work on and the adopted fuel. The short time between the fueling and the start of the combustion is crucial for the best mixture formation and its burning for energy optimization and the pollutant production. The always stringent vehicle emissions rules led engine research toward the use of high-pressures and direct-injection systems for allowing a best atomization/vaporization of the fuel while, as drawback, the downsizing of the combustion system results in increasing of fuel impact on the combustion chamber and cylinder line with HC and particulate matter increase at the exhaust. A complete description of the injected fuel, its spread in the chamber with primary and secondary breakups, the vaporization, the mixture with the air and the combustion are of basic importance to govern the process and help new design architectures. Optical characterization has shown it’s powerful in describing these processes without interfering with their evolution both in stationary and reciprocating devices. Imaging and spectroscopic techniques allow us to follow the physic-chemical transformations of the initial bulk of fuel in the mixture, production of primary and secondary species and individuate the potential sites of pollutant production. Furthermore, the results constitute a data set for initializing and calibrating numerical codes for provisional, results and behavior of diverse injecting systems and at different ambient conditions, and last but not the least inside the engine. In this paper, a tracking shot of optical techniques adopted to depict the fuel spread in a quiescent optical accessible vessel at engine-like conditions is reported for practices of fuel direct injection in engines.

    Keywords: IC Engine, Combustion, Optical diagnosis, gasoline direct injection liquid, vapor fuel
  • Wan Nor Maawa Wan Ghazali*, Rizalman Mamat, Gholamhasan Najafi, Syazwan Sapee Pages 65-74

    Under the crisis of global warming and drastic climate changing, carbon-neutral renewable energy is considerably proposed as a feasible clean alternative energy to fractionally replace fossilized fuel. To cop up with ever stringent emission regulations, researchers have investigated different types of renewable fuels like biodiesel and water emulsion. The fuel physical characteristics are among the most important parameter to determine the quality of each fuel before it being tested in the engine. This study aims to evaluate the stability period and mean droplet size of the particles and to characterize the physicochemical properties of emulsified biodiesel blend B20 in terms of kinematic viscosity, density and calorific value with different percentage of water; 5%, 10%, 20%, and 30%. The tested fuel samples were compared with diesel fuel and blended palm biodiesel (B20). The experimental results show that when the proportion of water was increased in diesel-biodiesel blends, the dispersed water droplets become larger. The stability period in terms of days for emulsion fuels becomes lower when the amount of water was increased to the blends. The least stability period for emulsion obtained by emulsion with 20% and 30% water content which is 2 days. The kinematic viscosity and density of biodiesel emulsions were larger than those of the neat biodiesel. The calorific value for emulsion with 5% water content is comparable to blended fuel and conventional diesel even though there was a slight reduction

    Keywords: Water emulsion, Alternative fuel, Biodiesel, Palm oil, Fuel properties
  • Saeed Abdolmaleki, Gholamhassan Najafi*, Barat Ghobadian, Ali Zakeri, Mohammad Nejat Pages 75-83

    Recently, environmental concern and demand for a catalyst’s high performance have increased and many research activities focused on the operation of a three-way catalyst (TWC) at the end of its lifetime. Catalyst aging is the loss of catalytic activity over time that has crucial importance in emission of three-way catalyst.  The aim of this paper is, investigating experimentally the performance of a fresh and aged three-way catalytic converter (TWC) in legislative driving cycle. For this, vehicle emission test with fresh and aged catalyst was carried out. In this study a commercial catalyst was used, and was aged in a motor-rig, with SBC cycle (Standard Bench Cycle). The total conversions of HC, CO and NOx were decreased over the lean-rich cycles in transient conditions. In the real driving condition, almost in the all-time, the engine has transient condition and in this condition, the non-aged catalyst, achieves higher conversion for times with lambda variations.

    Keywords: activity, catalyst ageing, Three-Way catalyst, deactivation, driving cycle