فهرست مطالب

نشریه تحقیقات موتور
پیاپی 67 (تابستان 1401)

  • تاریخ انتشار: 1401/04/01
  • تعداد عناوین: 6
|
  • مهرداد سرابی، ابراهیم عبدی اقدم* صفحات 3-15

    امروزه می توان به کمک مدل های شبیه سازی، عملکرد موتور را با دقت بسیار مطلوبی مدل ریزی نموده و راه کارهایی را در راستای عملکرد موتور از جمله ترکیب سوزکردن آن ها بررسی کرد. در پژوهش حاضر یک کد شبیه ساز ورودی ترمودینامیکی چندمنطقه ای ترکیب سوز بنزین-گازطبیعی با زیرمدل نشتی و مکانیزم پیش بینی آلاینده NO توسعه داده شد. سپس از یک موتور تک سیلندر پژوهشی، داده های تجربی سیکل هایی با تکنیک پرش جرقه در نسبت تراکم 10 برای ترکیب های100، 90، 75 و 60 درصد بنزین و مابقی گازطبیعی استخراج شد. از نتایج تجربی به دست آمده با تکنیک پرش جرقه، دو مجموعه 200 سیکلی موتورگردانی و احتراقی بدون گازهای باقیمانده از سیکل قبلی برای اهداف تایید کد شبیه ساز فراهم شد. در حالت موتورگردانی نتایج کد شبیه ساز مجهز به زیرمدل نشتی با نتایج تجربی فشار-زاویه میل لنگ موتورگردانی مقایسه شد. سپس در حالت احتراقی نتایج کد شبیه ساز با میانگین داده های تجربی فشار-زاویه میل لنگ مجموعه احتراقی در هر ترکیب مقایسه شد و با خطای کم تر از چهار درصد عملکرد کد شبیه ساز تایید شد. هم چنین هر دو نتایج مدل شبیه سازی و تجربی نشان دادند که با افزایش گازطبیعی در ترکیب، imep < /span> کاهش یافته است. در نهایت زیرمدل پیش بینی NO نشان داد که با افزایش کسر گازطبیعی در سوخت ترکیبی، کسر NO تولیدی کاهش یافته است.

    کلیدواژگان: آلاینده اکسیدنیتروژن، ترکیب سوز، مدل چند منطقه ای، موتور اشتعال جرقه ای، نشتی
  • علیرضا حسینی، سید اشکان موسویان*، سعید جوان، شهریار برادران شکوهی صفحات 16-23
    تسمه سفت کن یکی از قطعات اصلی سازوکار زمان بندی موتورهای درون سوز است. این قطعه به منظور تنظیم کشش تسمه زمان بندی و اطمینان از ارتباط پیوسته میل لنگ و میل بادامک ها، به طور مداوم دارای حرکت زاویه ای می باشد. این حرکت زاویه ای یکی از متغیرهای مهم طراحی قطعه تسمه سفت کن است که طی آزمون های صحه گذاری، موردبررسی قرار می گیرد. پژوهش حاضر با هدف کاربرد در آزمون های نوین صحه گذاری، به ارایه یک روش جدید در اندازه گیری مشخصات حرکتی تسمه سفت کن می پردازد. روش ارایه شده یک سامانه بینایی ماشین است که با بهره گیری از شبکه عصبی عمیق، حرکت شاخص تسمه سفت کن را ردیابی کرده و سپس مشخصات حرکتی آن شامل جابه جایی، سرعت و شتاب زاویه ای را به دست می آورد. برای این کار، آزمون موتوری طوری طراحی و اجرا شد که طی آن تسمه سفت کن کل کورس حرکتی خود را طی کند. هم زمان با یک دوربین، حرکت تسمه سفت کن فیلم برداری شد. نتایج نشان داد طی کل آزمون، شاخص تسمه سفت کن با دقت حدود 80 درصد به درستی ردیابی شد. بیشینه جابه جایی زاویه ای این قطعه به 14 درجه در انتهای آزمون رسید. هم چنین نتایج نشان داد تسمه سفت کن تحت آزمون، با بیشینه سرعت و شتاب زاویه ای به ترتیب برابر به 1 رادیان بر ثانیه و 61 رادیان بر مجذور ثانیه حرکت کرد. به علاوه، مشخص شد که فرکانس تغییرات حرکت تسمه سفت کن به حدود 10 هرتز رسید. نتایج پژوهش نشان داد که روش ارایه شده می تواند جایگزین مناسبی برای روش های مرسوم به منظور اندازه گیری حرکت تسمه سفت کن باشد.
    کلیدواژگان: بینایی ماشین، تسمه سفت کن، سازوکار زمان بندی، شبکه عصبی عمیق، موتور درون سوز
  • محسن استاد شعبانی*، محمدرضا رحیمی پور، منصور رضوی، محمد ذاکری، لیلا نیکزاد، ایمان مباشرپور صفحات 24-29
    آلیاژهای Al-Si در صنایع خودروسازی بسیار پرکاربرد می باشند. مهمترین فاکتور ریزساختاری که تغییرات آن تاثیر بسیار زیادی بر خواص فیزیکی و مکانیکی کامپوزیت های ریختگی زمینه آلومنیومی بر جای می گذارد فواصل بین بازوهای دندریتی می باشد. در این پژوهش تاثیر نیروی برشی اعمالی بر مورفولوژی بازوهای دندریتی کامپوزیت های ساخته شده به روش سنتی، کوبشی و نیمه جامد مورد بررسی قرار گرفته است، همچنین تاثیر نیروی برشی اعمالی، زمان و دمای کامپوزیت سازی و تاثیر آنها بر مورفولوژی بازوهای دندریتی نیز مورد بررسی قرار گرفته و با توجه به نتایج به دست آمده بهترین شرایط گلوبولارسازی برای این نوع کامپوزیت در حالت کامپوکستینگ محاسبه شده است. در زمان هم زدن با جریان الکترومغناطیسی 70 آمپر در مدت زمان حدود 60 ثانیه، هم زمان کروی ترین و کوچک ترین ذرات α به دست آمد، که انتظار بهترین خواص مکانیکی و سایشی را می توان داشت.
    کلیدواژگان: خودرو، دندریت، ریختگی، گلوبولار، نیروی برشی، نیمه جامد
  • شهاب مرادی کلارده، سید وحید حسینی*، مهدی حیدری، هادی پروز صفحات 30-41
    امروزه خودروها به عنوان وسایل نقلیه پرکاربرد در زندگی روزمره مردم نقش اساسی ایفا می کنند. بنابراین تضمین عملکرد ایمن قطعات خودرو که با اتصالات مختلف به یکدیگر وصل شده اند و متاثر از تنش های نوسانی زیادی می باشند بسیار دارای اهمیت است. بنابراین بررسی استحکام خستگی قطعات و اتصالات مختلف خودرو یکی از الزامات تضمین کیفیت و ایمنی خودرو می باشد. از این رو، در پژوهش حاضر استحکام اتصال انطابقی بوش با طبق مثلثی که سیستم تعلیق را به شاسی خودرو اتصال می دهد با استفاده از آزمون خستگی پلکانی و شبیه سازی المان محدود مورد ارزیابی قرار گرفت. برای این منظور ابتدا فیکسچر متناسب با ابعاد قطعه و دستگاه آزمون خستگی طراحی و ساخته شد. همچنین شبیه سازی المان محدود اتصال بوش و طبق مثلثی با درنظرگرفتن مقادیر انطباق های متفاوت انجام شد و بر اساس معیارهای گربر و گودمن بررسی شد. سپس جهت صحه گذاری نتایج شبیه سازی، آزمون های خستگی به روش پلکانی انجام شد. نتایج تجربی نشان داد که حد دوام برای قطعات با مقادیر تداخل 0.22، 0.15 و 0.30 میلی متر به ترتیب معادل 1.41، 1.17 و 1.17 برابر نیروی اعمالی در خودرو است. همچنین میانگین ضریب ایمنی گربر که از نتایج شبیه سازی المان محدود محاسبه شد به ترتیب معادل 1.16، 1.12 و 1.07 می باشد. با توجه به نتایج معیارهای گودمن و گربر بیشترین ضریب اطمینان برای اتصال با تداخل 0.22 میلی متر تخمین زده شد که با نتایج آزمون تجربی نیز منطبق بود. بنابراین می توان بیان کرد که با تغییرات ناچیز در مقدار اندازه لقی قطعات در اتصالات، حد دوام خستگی قطعات می تواند به صورت موثری بهبود یابد که با نتایج مراجع نیز کاملا مطابقت دارد.
    کلیدواژگان: آزمون خستگی، اتصال انطباقی، رشد ترک، شبیه سازی المان محدود
  • یاسمین غلامی، وحید فخاری* صفحات 42-50
    با توجه به منابع محدود سوخت های فسیلی و آلودگی ناشی از آن ها، استفاده از سوخت های پاک ضروری به نظر می رسد. در این راستا، توسعه خودروهای الکتریکی یا دورگه از اهمیت بالایی برخودار هستند. در سال های اخیر، حوزه های پژوهشی مربوط به خودروهای الکتریکی هوشمند توجه پژوهشگران و صنعت گران زمینه خودرو را به خود جلب کرده است. این خودروها به لحاظ قابلیت ها دارای رده های مختلفی از جمله کنترل هوشمند سرعت خودرو هستند. در این پژوهش، مدل سازی دینامیکی و کنترل سرعت طولی یک خودروی الکتریکی هوشمند سطح یک با استفاده از نرم افزارهای جی تی سوییت و متلب مورد بررسی قرار می گیرد. همچنین، مدل ایجادشده در نرم افزار جی تی سوییت به کمک داده های به دست آمده از آزمون های تجربی حلقه باز، اعتبارسنجی می شود. در ادامه، پس از مرتبط کردن دو نرم افزار مذکور، یک کنترلر تناسبی-انتگرالی به منظور کنترل سرعت طولی خودرو طراحی شده و پارامترهای آن تنظیم می شوند. در نهایت، عملکرد کنترلر طراحی شده در کنترل سرعت خودرو در شرایط مختلف (مانند شیب جاده، وزش باد و ورودی های سرعت مرجع مختلف) مورد ارزیابی قرار می گیرد.
    کلیدواژگان: جی تی سوییت، خودروی الکتریکی هوشمند، سیمولینک متلب، کنترل سرعت طولی، مدل سازی دینامیکی
  • داود الطافی، محمد مجدم*، بهنام قدیمی صفحات 51-63
    عملکرد پروانه شعاعی یک کمپرسور گریز از مرکز شدیدا تحت تاثیر عدم قطعیت های هندسی آن است. مشخصه های هندسی پروانه ممکن است در طول فرایند تولید یا بر اثر کارکرد بلندمدت، دچار تغییرات اندکی شود و در نتیجه منحنی های عملکردی کمپرسور را دچار انحراف نسبت به شرایط طراحی نماید. در این پژوهش، با استفاده از آنالیز حساسیت کلی، میزان حساسیت عملکرد نسبت به برخی مشخصه های هندسی تعیین می شود و به کمک محاسبات عدم قطعیت به روش بازخورد سطح کریگینگ، بازه انحراف عملکرد استخراج می گردد. بدین منظور در ابتدا، سه دسته بانک اطلاعاتی با تعداد پروانه های متفاوت، با مشخصات هندسی منحرف از نمونه اصلی ایجاد شده است. برای هندسه های مختلف، شبیه سازی جریان در پروانه، به صورت سه بعدی و با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی انجام شده است. یک مدل جایگزین با استفاده از روش کریگینگ برای هر بانک داده، طراحی شده تا بتوان عدم قطعیت را با هزینه محاسباتی کمتری پیش بینی نمود. نتایج نشان می دهد که در 5,95 درصد مواقع، نسبت فشار و بازدهی کل به کل و بازدهی کل به استاتیک، به ترتیب به اندازه 88,1، 03,1 و 56,1 درصد حول مقدار پیش بینی شده نوسان خواهند داشت و شعاع خروجی، حساس ترین پارامتر هندسی در پروانه مورد بررسی می باشد.
    کلیدواژگان: کمپرسور جریان شعاعی، پروانه، عدم قطعیت، آنالیز حساسیت، شبیه سازی عددی، روش کریگینگ
|
  • Mehrdad Sarabi, Ebrahim Abdi Aghdam * Pages 3-15

    Today, with the help of simulation models, engine performance can be modelled with a high level of precision, and thereby various strategies for the improvement of engine performance including the use of dual-fuel mixtures can be investigated. In the present study, a multi-zone thermodynamic simulation-code in Gasoline-Natural Gas (NG) mode with a Blow-by sub-model and a NO predicting-mechanism was developed. Then using a single-cylinder research-engine, experimental data were collected from various cycles via the use of skip < /span>-fire technique at the compression ratio of 10 for the dual-fuel mixtures of 100%, 90%, 75% and 60% Gasoline and the rest NG. From the obtained experimental data, two 200-cycle series of motoring and combustion without residual-gases were provided to verify the simulation code. In the motoring mode, the results of the simulating code equipped with Blow-by sub-model were compared with the experimental results. Then in the combustion mode, the results of the simulation code were compared with the average of pressure-crank angle experimental data in each dual-fuel mode. The performance of the simulation code was confirmed with an error of less than 4%. Finally, the sub-model for the prediction of NO emission revealed that NO emission decreased with the increase of NG fraction.

    Keywords: Blow-by, Dual-Fuel, Multi Zone Model, NO emission, SI Engine
  • Ali Reza Hosseini, Ashkan Moosavian *, Saeed Javan, Shahriar B. Shokouhi Pages 16-23
    Belt tensioner is one of the main components in timing mechanism of IC engines. This component has an angular motion to adjust the timing belt tension and ensure the continuous connection between crankshaft and camshafts. This angular motion is one of the important parameters in design of the belt tensioner, which is evaluated during validation tests. The present paper, with the aim of using in modern validation tests, presents a new method for measuring the kinetic characteristics of the belt tensioner. The proposed method is a machine vision system that uses a deep neural network to track the movement of the belt tensioner indicator and then obtain its motion characteristics including angular displacement, velocity and acceleration. To this end, the engine test was designed and performed so that the belt travels its entire stroke. Simultaneously the movement of the belt tensioner was captured with a camera. The results showed that the tensioner indicator was correctly tracked with about 80% accuracy during the whole test. The maximum angular displacement of this component reached 14 degrees at the end of the test. The results also showed that the belt tensioner under study moved with the maximum angular speed and acceleration of 1 rad/s and 61 rad/s2. In addition, it was found that the frequency of the belt tensioner movement reached about 10 Hz. The results showed that the proposed method could be an appropriate alternative to conventional methods to measure the tensioner movement.
    Keywords: Belt Tensioner, Deep Neural Network, IC Engine, Machine vision, Timing Mechanism
  • Mohsen Ostad Shabani *, Mohammad Reza Rahimipour, Mansour Razavi, Mohammad Zakeri, Leyla Nikzad, Iman Mobasherpour Pages 24-29
    Al-Si alloys are widely used in the automotive industry. The most important microstructural factor, the changes of which have a great impact on the physical and mechanical properties of cast aluminum composites, is the distance between the dendritic arms. In this study, the effect of applied shear force on the morphology of dendritic arms of composites made by traditional casting, squeeze and semi-solid casting methods has been investigated. The effect of applied shear force, time and temperature of compositing and their effect on dendritic arm morphology have also been investigated. According to the obtained results, the best globular temperature and time for this type of composite in semi-solid state has been calculated. When stirring with a 70 amp electromagnetic current for about 60 seconds, the smallest spherical and smallest α particles are obtained at the same time, which can be expected to have the best mechanical and abrasive properties.
    Keywords: Al-Si, Automotive, Casting, Nano
  • Shahab Moradi Kelardeh, Seyed Vahid Hosseini *, Mehdi Heidari, Hadi Parvaz Pages 30-41
    Today, cars play an important role in people's daily lives. Therefore, ensuring the safe operation of car parts and their connections that are affected by high oscillating stresses is very important. since considering the fatigue strength is the requirement to make sure the quality and safety of the cars. Due to this reason, in this paper, the interference fit of the bushing in Triangle suspension was evaluated using a stair case fatigue test and finite element simulation. The finite element simulation of the ​​different interference fit was performed and evaluated according to Gerber and Goodman criteria. Experimental results showed that the durability life for parts with an interference fit ​​of 0.22, 0.15, and 0.30 mm is equal to 1.41, 1.17, and 1.17 times the applied force in the vehicle. Also, the average Gerber safety coefficient calculated from the finite element simulation results is 1.16, 1.12, and 1.07, respectively. According to Goodman and Gerber, the highest reliability interference of 0.22 mm was estimated, which was also consistent with the results of the experimental test. Therefore, it can be said that with small changes in the amount of interference fit of parts in the joints, the fatigue life of the parts can be effectively improved, which is completely consistent with the results of the references
    Keywords: Crack propagation, Fatigue Test, Finite element, Interference Fit
  • Yasamin Gholami, Vahid Fakhari * Pages 42-50
    Due to the limited resources of fossil fuels and the pollution caused by them, the use of clean fuels seems necessary. In this regard, the development of electric or hybrid vehicles has great importance. In recent years, research areas related to autonomous electric vehicles have attracted the attention of automotive researchers and industrialists. These cars have different categories in terms of capabilities, including intelligent vehicle speed control. In this paper, dynamic modeling and longitudinal speed control of a level-one autonomous electric vehicle using GT-SUITE and MATLAB are investigated. Also, the model created in GT-SUITE software is validated with the help of data obtained from open-loop experimental tests. Then, after connecting the two software, the proportional-integral controller is designed to control the longitudinal speed of the vehicle and its parameters are adjusted.  Finally, the performance of the designed controller in controlling the vehicle speed in the presence of various conditions (road slope, wind blowing, and different velocity reference inputs) is evaluated.
    Keywords: Autonomous electric vehicle, dynamic modeling, GT-SUITE, Longitudinal speed control, Matlab Simulink
  • Davood Altafi, Mohammad Mojaddam *, Behnam Ghadimi Pages 51-63
    The performance of the impeller of a radial flow compressor is highly affected by its geometric uncertainties. The geometrical characteristics of the impeller may change slightly during the manufacturing process or as a result of long-term operation, resulting in deviations from design performance curves. In this research, the performance sensitivity to each geometric parameter is determined using global sensitivity analysis, and the performance deviation interval is extracted using uncertainty quantification by the Kriging surface response method. For this purpose, initially, three categories of databases with a different number of impellers are created using geometric characteristics deviating from the original sample. For different geometries, the flow simulation in the impeller is performed using computational fluid dynamics in a viscous three-dimensional turbulent solver. A surrogate model which uses the Kriging method for each database to quantify the uncertainty more quickly is utilized. The results show that in 95.5% of cases, the pressure ratio and total to total efficiency and total to static efficiency fluctuate by 1.88%, 1.03%, and 1.56% around the predicted value, respectively. Moreover, the impeller's outlet radius is the most sensitive geometric parameter.
    Keywords: Radial Flow Compressor, impeller, Uncertainty, Sensitivity analysis, numerical simulation, Kriging method