فهرست مطالب

نشریه تحقیقات موتور
پیاپی 66 (بهار 1401)

  • تاریخ انتشار: 1401/01/16
  • تعداد عناوین: 6
|
  • عباس زارع نژاد اشکذری*، صادق پورتقی یوسفده صفحات 3-21
    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.
    کلیدواژگان: بیودیزل، اتانول، موتور دیزل، آلایندگی
  • رضوان رخشان، علی مددی*، مسعود برومند صفحات 22-35
    امروزه کاربرد توربوشارژرها در موتورهای احتراق داخلی با هدف افزایش قدرت موتور با حفظ اندازه موتور و نزدیک شدن به احتراق دماپایین برای کاهش آلاینده ها بسیار حایز اهمیت است. تمرکز این پژوهش روی مقیاس بندی کمپرسور گریزازمرکز یک توربوشارژر برای افزایش ظرفیت کمپرسور به مقدار 15 درصد دبی جرمی با حفظ نسبت فشار است؛ به طوریکه عملکرد کمپرسور به لحاظ دامنه عملکردی و راندمان کاهش نیابد و ابعاد کلی توربوشارژر، حفظ شده تا تغییر ایجاد شده، هزینه ساخت را بالا نبرد. برای رسیدن به این هدف راه حل های متفاوتی وجود دارد؛ اما تمرکز این پژوهش بر روی تغییرات هندسی موثر بدون تغییر محسوس در سرعت دورانی توربوشارژر به منظور حفظ عملکرد توربین محرک است. دو سناریو برای افزایش ظرفیت در این پژوهش بررسی شده  که شامل کاهش شعاع ریشه و افزایش شعاع شرود به همراه تغییر موثر محل قرارگیری پره های جداکننده است. در سناریو اول با کاهش شعاع ریشه در ورود  به مقدار 1.8 میلیمتر و تنظیم منحنی ریشه با استفاده از طراحی یک بعدی و سه بعدی، تنها 2 درصد افزایش ظرفیت حاصل شد که کمتر از پیش بینی بود. اما در سناریو دوم با افزایش شعاع شرود به اندازه 1.63 میلیمتر در ورود، تنظیم منحنی ریشه با استفاده از طراحی یک بعدی و سه بعدی، و تنظیم محل قرارگیری پره های جداکننده در 35 درصد طول نصف النهاری به طور میانگین 16.5 درصد افزایش ظرفیت در دور طراحی صورت گرفت. پژوهش انجام شده یک روش تحلیلی-عددی قابل اطمینان برای مقیاس کردن کمپرسورهای گریز از مرکز ارایه میدهد که مطابق آن، بدون تغییر در ابعاد کلی کمپرسور (که در صورت تغییر مستلزم هزینه و تغییرات اساسی در ساختار پوسته کمپرسور می شود)، ظرفیت کمپرسور افزایش می یابد. روش ارایه شده برای تمامی کمپرسورهای گریز از مرکز در توربوشارژرها و یا درکاربردهای دیگر قابل  تعمیم است.
    کلیدواژگان: طراحی سه بعدی، توربوشارژر، کمپرسور گریز از مرکز، مدل سازی عددی، مقیاس کردن
  • سید مسعود هاشمی*، مسعود ترحمی، مسلم هوشیار صفحات 36-45
    هدف از این مقاله بهینه سازی نسبت های تبدیل جعبه دنده خودروهاست و نسبت های تبدیل جعبه دنده به گونه ای محاسبه می شود که موتور بیشترین نیروی کششی ممکن، در نتیجه بیشترین قدرت شیب روی را با رعایت شرط پایداری تامین کند. ابتدا نسبت های تبدیل جعبه دنده با در نظر گرفتن نوع وسیله نقلیه و روش محاسبه مناسب با آن، تعیین می شود. سپس نسبت های تبدیل دنده ها طوری تغییر داده می شوند که با در نظر گرفتن شرط پایداری، نمودار نیروی کششی در دنده ها تا حد امکان به نمودار نیروی کششی آرمانی نزدیک شده و قسمت های پوشش داده نشده در نمودار نیروی کششی آرمانی و نمودار واقعی دنده های میانی کمتر باشد. این کار برای یک جعبه دنده پنج دنده دو مرحله ای با محور واسطه که با یک موتور دیزلی در خط انتقال قدرت قرار گرفته است صورت می گیرد. نتایج به دست آمده نشان می دهد با بهینه سازی جعبه دنده، میزان بهبود نیروی کششی در بیشترین حالت 17.5 %، شیب روی 16.3 %، شتابگیری 17.2 % و گشتاور 13.5 % در دنده 3 می باشد. مقایسات انجام شده به منظور صحه سنجی نیز با یک خودرو مبنا نشان دهنده یک تطابق خوب بین خودرو مبنا و خودرو مورد نظر در این تحقیق می باشند.
    کلیدواژگان: جعبه دنده، موتور، بهینه سازی، نیروی کششی، شرط پایداری
  • مجتبی فروزنده نسب* صفحات 46-56
    در این پژوهش کاربردی با استفاده از روش تعمیر بعد از  وقوع خرابی بر روی موتور ماشین آلات ، یک برنامه نگهداری و تعمیرات  پیشگیرانه زمانبندی شده بر روی سیستم سوخت رسانی که علت اصلی از کارافتادگی موتور این ماشین آلات بود مورد بررسی قرار گرفت. مطالعه موردی بر روی موتور 80 دستگاه از غلطک های بوماگ مدل BW211D ساخت کارخانه بوماگ ، مجهز به سیستم سوخت رسانی ریل مشترک که در پروژه های راهسازی در استان های فارس، بوشهر، هرمزگان و کهکیلویه و بویراحمد مشغول به کار بودند صورت پذیرفت . نخست  داده های  میزان خسارت و هزینه های تحمیلی جمع آوری شد و با طراحی هشت مدل سرویس بر روی سیستم سوخت رسانی که به صورت آرایشی از انجام و عدم انجام سه سرویس دوره ای 250،  500 و 1000 ساعته بر روی موتور و سیستم سوخت رسانی بود، طول عمر سوزن های انژکتور این دستگاه ها از طریق آزمون Fبا سطح خطای 1 درصد  به صورت کاملا تصادفی مورد تحلیل قرارگرفت و اثر کاملا معنی دار بودن سرویس ها بر روی طول عمر سوزن های انژکتور مشاهده شد.. با استفاده از آزمون مقایسه میانگین LSD اثر مدل های  سرویس بر روی یکدیگر و بر روی طول عمر سوزن های انژکتور معنی دار بود.  معنی دار بودن اثرسرویس های سه گانه در کاهش هزینه های سیستم سوخت رسانی و افزایش طول عمر سوزن های انژکتور بر اساس ساعت کارکرد موتور، یک دامنه پایین 700 ساعته در صورت عدم انجام سرویس  تا دامنه بالای 10000 ساعته  در صورت انجام سرویس کامل را پوشش می داد. با بررسی ساعت کاری در مقایسه با افزایش  نسبت هزینه به درآمد دستگاه در صورت عدم انجام سرویس، رابطه معکوس هزینه با درآمد با  R2=1نتیجه گیری و نمودار آن رسم شد.در پایان راه حل های پیشنهادی جهت افزایش طول عمر سوزن های انژکتور نظیر استفاده از فیلترهای آبگیر گازوییل و تخلیه تانک گازوییل از آب و رسوبات پیشنهاد گردید.
    کلیدواژگان: تعمیرات پیشگیرانه، تعمیر بعد از وقوع خرابی، سرویس دوره ای، سوزن انژکتور، ریل مشترک
  • ادریس رحمتی، نصرت اله سرلک*، هادی زارعی دارانی، ادیب سوزنی صفحات 57-67
    هدف از این مطالعه بررسی اثر چگالی شار مغناطیسی (6000 گاوس) بر مصرف سوخت و آلاینده ها در موتور دیزل بود. آزمایشات در فواصل مختلف آهنربا در مسیر سوخت (20، 40 و 60 سانتی متر) و سرعت ‎های مختلف موتور (1800، 2100، 2400 و 2700 د.د.د) انجام شد. کربن مونواکسید (CO)، هیدروکربن نسوخته (UHC)، دی اکسید کربن (CO2)، نیتروژن اکسید (NOX) و مصرف سوخت به عنوان صفات مورد بررسی انتخاب شدند. طبق نتایج به دست آمده بیشترین کاهش کربن مونواکسید در ترکیب سطوح 1800 د.د.د و 40 سانتی ‎متر مشاهده شد که به میزان 67  درصد در مقایسه با نمونه شاهد کاهش پیدا کرد. کمترین مقدار هیدروکربن نسوخته در سرعت 1800 و فاصله 40 سانتی متری آهنربا با مقدار 33/131 مشاهده شد. همچنین بیشترین مقدار اکسید نیتروژن در ترکیبات سطوح 1800-20، 1800-40، 2100-40 به ترتیب با مقدار 62، 59، 57 و 56 ppm مشاهده شد. میزان مصرف سوخت در بیشترین سرعت موتور و در فواصل 20، 40 و 60 سانتی متری آهنربا از موتور، به ترتیب 023/3، 23/3 و 25/3 لیتر بر ساعت مشاهده شد که این میزان به ترتیب 12، 1/6 و 52/5 درصد در مقایسه با نمونه شاهد کاهش یافت. روش سطح پاسخ برای بهینه ‎کردن شرایط آزمایش به کار گرفته شد. طبق نتایج به دست آمده شرایط بهینه در دور موتور 1800 د.د.د و فاصله آهنربا از مسیر سوخت 37 سانتی متر به دست آمد. در این شرایط بهینه، مقادیر کربن مونواکسید، هیدروکربن نسوخته، کربن دی اکسید، نیتروژن اکسید و مصرف سوخت به ترتیب 49/0 درصد حجمی، 128/45ppm ، 96/1 درصد حجمی، 61/3 ppm و 92/1  لیتر بر ساعت با مطلوبیت  7/0 به دست آمد.
    کلیدواژگان: آزمایش مغناطیسی، موتور استعال تراکمی، مصرف سوخت، آلاینده ‎ها، بهینه ‎سازی
  • سید سجاد کاشی، علی قاسمیان مقدم* صفحات 68-84
    از مجموع انرژی تولید شده در موتورهای احتراق داخلی در بهترین حالت حدود 30 تا 40 درصد به کار مکانیکی مفید تبدیل می شود و مابقی از طریق گازهای خروجی و سیستم های خنک کاری موتور به محیط اطراف منتقل می شود. بازیابی حرارت خروجی از اگزوز موتورهای احتراق داخلی می تواند به عنوان یک راه حل برای رفع این مشکل درنظر  گرفته شود. در پژوهش پیش رو، مدلسازی یک موتور استرلینگ برای بازیابی حرارتی موتور احتراق داخلی با استفاده از روش مرتبه دوم انجام می شود. در روش مذکور مدلسازی با فرض انجام فرایندها به صورت آدیاباتیک و دخیل کردن عملکرد واقعی مبدل های حرارتی، مقاومت جریان عبوری، انتقال حرارت دیواره ها، اثر شاتل، هیسترزی و نشت سیال عامل شرایط عملکرد واقعی موتور استرلینگ GPU-3 شبیه ساز می گردد. برای این کار از یک الگوریتم حل اختصاصی استفاده می شود. به منظور استفاده از موتور استرلینگ برای بازیابی حرارتی موتور احتراق داخلی، فرض استفاده از کولر موتور استرینگ در مسیر سیال خنک کننده موتور احتراق داخلی و هیتر موتور استرلینگ در مسیر دودهای خروجی ناشی از احتراق موتور احتراق داخلی درنظر گرفته می شود. تغییرات دما و دبی جرمی دود خروجی از موتور احتراق داخلی در سرعت های مختلف، تغییرات عملکرد موتور استرلینگ را موجب می شود. موتور استرلینگ در حالت بیشینه، قابلیت افزودن توان 10 تا 5/8 اسب بخار و گشتاور 20 تا 22  نیوتن متر در دروهای 1000 تا 6000 دور بر دقیقه موتور به احتراق داخلی را دارا می باشد. این افزایش توان در شرایطی که هیچ سوخت اضافه ای سوزانده نشده است، باعث کاهش شاخص مصرف سوخت ویژه ترمزی از 3/46% تا 3/8% می شود. همچنین با استفاده از موتور استرلینگ در شرایط مختلف کاری علاوه بر افزایش گشتاور موتور احتراق داخلی، می توان برخی از افت های گشتاوری در دورهای ابتدایی و انتهایی موتور احتراق داخلی و نوسانات گشتاور در دورهای میانی موتور احتراق داخلی را به خوبی اصلاح نمود.
    کلیدواژگان: بازیابی حرارت خروجی، موتور استرلینگ، تجزیه و تحلیل مرتبه دوم، مدل آدیاباتیک، ترکیب موتور استرلینگ و موتور احتراق داخلی
|
  • Abbas Zarenezhad Ashkezari *, Sadegh Pourtaghi Yousefdeh Pages 3-21
    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
  • Rezvan Rakhshan, Ali Madadi *, Masoud Boroomand Pages 22-35
    Nowadays, turbochargers application has been essential to increase the internal combustion engine's power and reduce the emissions while engine size remains unchanged. In this research, the scaling of a centrifugal compressor of a turbocharger is investigated to increase the mass flow rate by 15 percent. In contrast, compressor pressure ratio, efficiency, and performance range should be preserved, and the general dimension will be unchanged to cut the construction costs. This study has focused on the purpose in which the compressor should be compatible with the turbine, so the rotational speed is almost unchanged by the geometrical modification during the investigation. Two scenarios are considered, including reducing the hub radius, increasing the shroud radius, and changing the location of the splitter blade. In the first scenario, the hub radius is decreased by 1.8 mm, and only a 2 percent improvement in mass flow rate is obtained. In the second scenario, in addition to reducing the hub radius, the shroud radius is increased by 1.63 mm. The splitter blade is located at 35 percent of the meridional coordinate. One-dimensional design and three-dimensional simulation show that the mass flow rate is improved by 16.5 percent. The study introduces a reliable analytical-numerical method to scale up a centrifugal compressor without any significant modification on general dimensions, leading to a drastic change in the turbocharger casings and an increase in manufacturing costs). The method is a general way to scale up a centrifugal compressor extended for turbochargers or other applications.
    Keywords: 3-D design, Turbocharger, Centrifugal Compressor, numerical simulation, Scale-up
  • Seyed Masoud Hashemi *, Masoud Tarahomi, Moslem Houshyar Pages 36-45
    The purpose of this paper is to optimize the gearbox conversion ratios of vehicles and the gearbox gear ratios are calculated in such a way that the engine provides the maximum possible traction, thus providing the maximum slope force with respect to the stability condition. First, the gearbox conversion ratios are determined by considering the type of vehicle and the appropriate calculation method. Then the gear conversion ratios are changed so that, considering the stability condition, the traction force diagram in the gears is as close as possible to the ideal traction force diagram and the uncovered parts are less in the ideal traction force diagram and the actual middle gear diagram. This is done for a two-stage gearbox with two intermediate axles, which is located in the transmission line with a diesel engine. The obtained results show that with the optimization of the gearbox, the rate of improvement of traction force in the maximum case is 17.5%, slope 16.3%, acceleration 17.2% and torque 13.5% in 3rd gear. Comparisons made for validation with a base vehicle also show a good agreement between the base vehicle and the vehicle in this study.
    Keywords: Gearbox, Engine, Optimization, traction force, stability condition
  • Mojtaba Forozandehnasab * Pages 46-56
    In this applied research, using the breakdown maintenance of the machine engine, a procedure maintenance and preventive maintenance on the fuel system, which was the main cause of the engine breakdown of these machines, was investigated. A case study was conducted on the engine of 80 Bumag BW211D rollers produced by Bumag factory, equipped with Common Rail fueling system, which were working in road construction projects in Fars, Bushehr, Hormozgan, Kohkiluyeh and Boyr Ahmad provinces. First, the data on the amount of damage and imposed costs were collected, and by designing eight service models on the fueling system, which consisted of performing and not performing three periodic services of 250, 500, and 1000 hours on the engine and the fueling system, the life of the injectors of these devices were analyzed completely randomly through the F test with an error level of 1% and the significant effect of the services on the lifetime of the injector needles was observed. Each other and on the life of the injector needles was significant. The significance of the effect of triple services in reducing fuel system costs and increasing the life of injector needles based on engine operating hours covered a low range of 700 hours in case of no service to a high range of 10,000 hours in case of full service. By examining the working hours compared to the increase in the cost-to-income ratio of the machine in case of no service, the inverse relationship between cost and income was drawn with R2=1. At the end, the suggested solutions to increase the life of the injector needles such as using water separator filters and tank drainage from water and sediments were suggested.
    Keywords: Breakdown Maintenance, Common rail, Injector needles, Periodic service, preventive Maintenance
  • Edres Rahmati, Nosratollah Sarlak *, Hadi Zarei, Adib Souzani Pages 57-67
    The aim of this study was to investigate the effect of magnetic flux density (6000 Gauss) on diesel engine fuel consumption and emissions. Experiments were performed at different distances with respect to the magnet in the fuel line (20, 40 and 60 cm) and at different engine speeds (1800, 2100, 2400 and 2700 rpm). We then selected carbon monoxide (CO), unburned hydrocarbons (UHC), carbon dioxide (CO2), nitrogen oxide (NOX) and fuel consumption as our study traits. According to the findings, the levels combination of 1800 rpm and 40 cm resulted in the greatest reduction of carbon monoxide, which was declined by 67 % compared to the control sample. The least amount of unburned hydrocarbon was observed at 1800 speed and 40 cm distance from the magnet with a value of 131.33. Moreover, the highest amount of nitrogen oxide was found in the 1800-20, 1800-40, 2100-40 levels compounds with 62, 59, 57 and 56 ppm, respectively. Fuel consumption was 3.023, 3.23, and 3.25 (Lit/h) at the maximum engine speed and distances of 20, 40, and 60 cm from the magnet, correspondingly; and dropped by 12, 6.1, and 5.52% compared to the control sample. We recruited response surface methodology to optimize process conditions. Based on the results, the optimal conditions were obtained at 1800 rpm and a distance of 37 cm of magnet on the fuel line. Under these optimal conditions, the amount of carbon monoxide, unburned hydrocarbons, carbon dioxide, nitrogen oxide and fuel consumption were 0.49%V, 128.45 ppm, 1.96%V, 61.3 ppm, and 1.92 (Lit/h) with desirability of 0.7, respectively.
    Keywords: Magnetic experiment, Compression Ignition Engine, Fuel Consumption, emissions, Optimization
  • Seyed Sajad Kashi, Ali Qasemian * Pages 68-84
    About 30 to 40 percent of the total energy produced in internal combustion engines is converted into useful mechanical work at best, and the rest is transferred to the environment through exhaust gases and engine cooling systems. One effective way to overcome mentioned issue is to recover the exhaust gas heat of internal combustion engines. In the present study, in order to recover the wasted energy from the ICE exhaust gases, use of Stirling engine has been suggested. For this purpose, modeling of the Stirling engine was performed by using the second-order method. To approach operating conditions of the stirling engine to actual state, heat and working losses for each moment of the engine movement were calculated separately and added to the modeling. The modeling of the Stirling engine was performed for three operating pressures in different engine speeds, depending on the thermal energy of the internal combustion engine. The results show that, at best condition, Stirling engine produce 5/8 to 10 horsepower and 20 to 22 N.m of torque. By adding these values to the IC engine, we will see a significant increase in power and torque of the hybrid system. It is also possible to achieve a constant torque over a wide range of engine speeds in hybrid engine by using different operating conditions of stirling engine.
    Keywords: Heat recovery, Stirling engine, Second order analysis, Adiabatic model, Hybrid of Stirling engine, internal combustion engine