فهرست مطالب

نشریه تحقیقات موتور
پیاپی 31 (تابستان 1392)

  • بهای روی جلد: 40,000ريال
  • تاریخ انتشار: 1392/05/14
  • تعداد عناوین: 6
|
  • وحید حسینی صفحات 3-10
    موتورهای احتراق تراکمی همگن (HCCI)، نسل جدیدی از موتورهای احتراق داخلی هستند که همانند موتورهای دیزلی دارای احتراق خودبخودی اند و مشابه موتورهای بنزینی با مخلوط همگن سوخت و هوا کار می کنند. اساس احتراق در این موتورها خوداشتعالی مخلوط همگن سوخت و هوا بر اثر تراکم است. این نوع احتراق معمولا با مخلوط هوا و سوخت به شدت رقیق شده، با هوای اضافی یا گازهای بازخوران EGR انجام می شود و مقادیر تولید آلاینده های NOx (به خصوص در بارهای ضعیف) و دوده بسیار، ناچیز است. موتور HCCI بر خلاف موتورهای جرقه ای، نوسانات چرخه ای بسیار اندکی دارد. با اینحال، به دلیل حساسیت زیاد احتراق به متغیر دما، در صورت بروز نوسانات چرخه ای، احتراق به شدت ناپایدار می گردد. این امر در پایش بهینه موتور، اهمیت بسزایی دارد. در این تحقیق، موتوری HCCI در دامنه کارکرد متنوع آزمایش و نوسانات چرخه ای احتراق از منحنی فشار داخل استوانه استخراج شد. نتایج حاصل نشان می دهند، پایداری احتراق HCCI با افزایش آزادسازی انرژی در مرحله احتراق دما خنک، افزایش می یابد.
    کلیدواژگان: احتراق تراکمی همگن (HCCI)، تغییرات چرخه ای، احتراق HCCI، سینیتیک شیمیایی
  • سید اشکان موسویان، غلامحسین نجفی، برات قبادیان، سید مصطفی میرسلیم، سید محمد جعفری، مجتبی محرابی وقار صفحات 11-20
    عیب سایش سمبه یکی از عیوب مخرب در انواع موتورهای درونسوز است. عوامل مختلفی در به وجود آوردن این عیب دخیل هستند که از مهمترین آنها می توان به از بین رفتن لایه روانکار میان سمبه و استوانه اشاره کرد. در این مقاله با هدف تشخیص این عیب، روشی هوشمند بر پایه منطق فازی و استفاده از متغیرهای عملکردی موتور ارائه شده است. بدین منظور طی آزمونی، چهار متغیر سرعت دورانی، گشتاور، قدرت موتور و نرخ گازهای نشتی محفظه لنگ اندازه گیری شدند. سپس سامانه منطق فازی برای تشخیص هوشمند عیب سایش سمبه ایجاد شد. نتایج آزمون نشان داد که عیب سایش سمبه موجب افزایش کاهش سرعت دورانی، گشتاور و قدرت موتور به ترتیب به بیش از 100 دور بر دقیقه (د.د.د.)، 25 نیوتن متر و 16 کیلووات شد. به علاوه با وقوع این عیب، افزایشی شدید و ناگهانی در متغیر نرخ گازهای نشتی محفظه لنگ نیز رخ داد. همچنین نتایج نشان داد که استفاده از الگوی تغییرات در متغیرهای عملکردی موتور و به کارگیری آنها در سامانه منطق فازی، روش مناسبی را برای تشخیص عیب سایش سمبه ایجاد می کند.
    کلیدواژگان: عیب سایش سمبه، موتور درونسوز، متغیرهای عملکردی موتور، منطق فازی
  • حمید غضنفر، علی مهرکیش، سمیه نوروزی غضبی، مسعود طهانی صفحات 21-31
    کاهش منابع نفتی، افزایش هزینه های تولید و فروش بنزین، افزایش گازهای گلخانه ای و گرم شدن زمین موجب شده است تا روش هایی برای بهبود کارکرد موتورهای بنزینی پیشنهاد شود. در این میان به خودروهای دورگه با مصرف بسیار پایین و عملکرد نزدیک به خودروهای معمولی توجه فراوانی شده است. آنچه در این مقاله بررسی می شود، روند انتخاب موتور احتراقی برای خودروی دورگه با چیدمان انتقال قدرت موازی است. در این تحقیق در ابتدا پیش فرض های طراحی و ماموریت خودروی هدف، برای دورگه کردن بررسی می شود. در ادامه با بررسی بازار داخلی، محدودیت های طراحی و ساخت مشخص می شود. در این قسمت عملکرد خودروی دورگه با موتور برقی انتخاب شده و هر یک از موتورهای احتراقی توسط نرم افزار ADVISOR بررسی می شود. پس از مشخص شدن عملکرد خودرو با هر یک از موتورهای موجود، متغیرهایی که در طراحی خودرو بیشتر مورد توجه است انتخاب گردید و با تشکیل جدول وزنی و به کمک نرم افزار Expert Choice، موتور احتراقی برای خودروی مورد نظر گزینش می شود. همچنین نقشه عملکرد موتور گزینش شده، به منظور برنامه ریزی برای انطباق آن با سایر اجزا نیز تهیه گردید. در ادامه نیز موتور برقی متناسب با ماموریت معرفی می گردد. در انتها با محاسبه حساسیت متغیرهای مهم در طراحی، نسبت به ایجاد تغییرات در اندازه بندی روش استفاده از حساسیت ها در انتخاب های مهندسی و طراحی بیان می شود.
    کلیدواژگان: خودروی دورگه برقی، چیدمان موازی، شبیه سازی، موتور احتراقی، موتور برقی
  • مقداد خزایی، احمد بناکار، برات قبادیان، سید مصطفی میرسلیم، سید محمد جعفری، سعید جوان صفحات 33-41
    تسمه زمانبندی یکی از قطعات بسیار حساس خودروهای امروزی است. دمای گرم و بیش باری دوحالت کاری رایج در موتور هستند که باعث خستگی، فرسایش و خرابی ناگهانی تسمه زمانبندی و در نتیجه آسیب رسیدن به موتور می گردد. در این مقاله روشی هوشمند برای تشخیص دو حالت بیش باری و دمای گرم در محیط کاری تسمه زمانبندی با استفاده از علامت های ارتعاشی آن معرفی شده است. روش ارائه شده در این پژوهش بر اساس تلفیقی از تحلیل های تجربی، داده کاوی از علامت های حوزه زمان و شبکه عصبی مصنوعی طراحی شده است. بدین منظور ابتدا علامت های ارتعاشی تسمه در سه حالت شرائط عادی، بیش باری موتور و محیط گرم؛ با ارتعاش سنج نوری اندازه گیری شد. سپس در مرحله داده کاوی پنج ویژگی آماری میانگین، انحراف از معیار، ریشه میانگین مربعات، گشتاور چهارم و شاخص ضربه از علامت های ارتعاشی استخراج شدند. از ویژگی های استخراج شده به عنوان ورودی شبکه عصبی به منظور تشخیص و طبقه بندی حالات مذکور استفاده شد. در نهایت شبکه عصبی با دقت میانگین 76% توانست عیوب مذکور تسمه زمانبندی موتور را تشخیص بدهد. نتایج این پژوهش نشان می دهد که با استفاده از روش های هوشمند می توان به عیب یابی تسمه ها پرداخت و از این گذر موتور را از آسیب های جدی ناشی از خرابی آنها حفظ نمود.
    کلیدواژگان: پایش وضعیت، تسمه زمانبندی موتور، تحلیل ارتعاشات، شبکه عصبی مصنوعی، داده کاوی
  • هاشم نوروزی، پرویز قدیمی*، سید مصطفی میرسلیم صفحات 43-53

    در مطالعه حاضر، تاثیرات پس فشار و دمای محیطی بر مشخصه های غیرواکنشی و غیرتبخیری فواره سوخت ترکیبی سوخت سنگین- نرمال بوتانول در فشار تزریق 600 بار، به صورت عددی مطالعه شده است. سه مقدار متفاوت پس فشار 1، 14 و 28 بار و دو دمای محیطی متفاوت 298 کلوین و 498 کلوین برای مطالعه حاضر در محفظه احتراق یک موتور دیزل دور متوسط درنظرگرفته شده است. طرحواره چندحالتی اویلری- لاگرانژی برای شبیه سازی اندرکنش حالت مایع سوخت با حالت پیوسته هوا به کار گرفته شده است. در شبیه سازی فواره سوخت از نرم افزار متن باز OpenFOAM استفاده شده است. به دلیل عدم وجود داده ای تجربی برای مشخصه های فواره سوخت ترکیبی سوخت سنگین-نرمال بوتانول، تحلیل حساسیت شبکه بندی برای C14H30 به عنوان سوخت سنگین در فشار تزریق 600 بار به اجرا درآمده است. نتایج طول نفوذ و زاویه مخروطی فواره با خطای جذر میانگین مربعات به ترتیب 3.34 و 0.905، در مقایسه با داده های تجربی با انتخاب مناسب ترین شبکه بندی، صحه گذاری شده است. بر پایه نتایج محاسباتی استخراج شده، کاهش طول نفوذ فواره، افزایش زاویه مخروطی فواره و کاهش SMD با افزایش پس فشار از 1 بار به 14 بار مشهود است. همچنین، افزایش طول نفوذ فواره و کاهش SMD با افزایش دمای محیطی، مشاهده شده است.

    کلیدواژگان: فواره سوخت سنگین، نرمال بوتانول، نرم افزار OpenFOAM، پس فشار، دمای محیطی
  • مهرداد افشاری، جعفر هاشمی داریان، سیدعلی جزایری، رضا ابراهیمی، امید جهانیان صفحات 55-63
    امروزه، با توجه به ذخایر گسترده گاز طبیعی در جهان و همچنین رویکرد جهانی به کاهش آلاینده های محیط زیست، گسترش استفاده از گاز طبیعی به عنوان سوختی پاک، در دستور کار بسیاری از کشورهای جهان قرار گرفته است. طرح های متنوعی برای گازسوز کردن موتورهای احتراق داخلی ارائه شده است. مخلوط کردن گاز طبیعی با سوخت های دیگر برای استفاده از مزایای توام هر یک از آنها، یکی از این طرح هاست. یکی از این مخلوط ها، ترکیب متان و هیدروژن با توجه به خصوصیات منحصر به فرد هر کدام است. در این مقاله، برای بررسی عملکرد موتور اشتعال جرقه ای با سوخت مخلوط متان و هیدروژن، از شبیه سازی ابعادی دوناحیه ای استفاده شده است. ترکیب شیمیایی مخلوط درون استوانه 11 گونه شیمیایی است که با فرض تعادلی بودن واکنش ها تعیین شده اند. برای تعیین آلاینده اکسید نیتروژن و مونواکسیدکربن بترتیب از معادله سینتیکی زلدویچ توسعه یافته و معادله سینتیک شیمیایی دومرحله ای استفاده شده است. نتایج حاصل از شبیه سازی با داده های تجربی موجود در مراجع صحه گذاری شده است. تطابق این نتایج نشانه دقت مناسب شبیه سازی در پیش بینی عملکرد موتور است. اثر ترکیب های مختلف متان و هیدروژن با غناهای (نسبت هم ارزی) مختلف بر آلاینده ها بررسی شد.
    کلیدواژگان: موتور اشتعال جرقه ای، سوخت ترکیبی، متان، هیدروژن، آلایندگی
|
  • V. Hosseini Pages 3-10
    Homogeneous charge compression ignition (HCCI) combustion engines are the new generation of internal combustion engines that are like compression ignition engines utilize the auto-ignition and similar to spark ignited engines use the homogenous air-fuel mixture. The HCCI combustion is highly diluted with the air or exhaust gas recirculation (EGR) and produces near-zero NOx and soot emissions. Unlike SI engines, the HCCI combustion engines exhibit low combustion cyclic variations. However, due to extreme sensitivity of the combustion to the temperature history, small cyclic variation can potentially lead to the combustion instability. This is important for a robust design of the engine control system. In this study, the operation of the HCCI combustion engine has been examined in a wide range of operating conditions. Cyclic variations were characterized by cylinder pressure data. Results showed that the stability of the HCCI combustion increased with the increase of low temperature heat release rate.
    Keywords: Homogeneous charge compression ignition (HCCI), Cyclic Variation, HCCI Combustion Phasing, Chemical kinetics
  • S.A. Moosavian, G.H. Najafi, B. Ghobadian, S.M. Mirsalim, S.M. Jafari, M. Mehrabivaghar Pages 11-20
    Piston scuffing is one of destructive faults in internal combustion (IC) engines. There are different causes to make this fault that the lack of the lubricant is the most important one among them. Due to its destruction power, its detection has always been noticed by engine producers. In this paper, with the purpose of this fault detection, a method based on Fuzzy logic and the use of engine performance parameters has been proposed. For this reason, 4 parameters including the rotational speed, the torque, the engine power and the blow-by flow rate were measured. Afterward, the Fuzzy logic system was developed for the piston scuffing fault detection. Experimental results showed that the piston scuffing fault caused the rotational speed, the torque and the engine power reduced more than 100 rpm, 25 Nm and 16 kW, respectively. In addition, a great and instant increase occurred in the blow-by flow rate. Results also demonstrated that the use of the changing pattern in engine performance parameters and applying them in the Fuzzy logic system made an appropriate procedure for the piston scuffing fault detection.
    Keywords: Piston scuffing fault, Internal combustion engine, Engine performance parameters, Fuzzy logic
  • H. Ghazanfar, A. Mehrkish, S. Norouzi Ghazbi, M. Tahani Pages 21-31
    Decline in petroleum reserves, increasing production costs and the sale of the gasoline, increasing greenhouse gases and global warming has led to methods for improving the performance of gasoline engines is proposed. The hybrid cars with low consumption and performance close to conventional vehicles are highly regarded. The selection process for a combustion engine of hybrid cars with the parallel powertrain is studied in this paper. In this study, the default target and the mission for the hybrid vehicle design to be examined. Furthermore, with the review of the domestic market, limits of the design and the construction would be determined. In this section, the performance of hybrid car engines with selected electric motors and each of combustion engines was simulated by the ADVISOR software, which could simulate the conventional cars or hybrid and hybrid-electric vehicles. After identifying the performance of the vehicle with any of engines, most important parameters for vehicle designing were selected, and by the Expert Choice software, the combustion engine for desired vehicle would be selected. The engine performance map, in order to plan for its compatibility with other components, were also prepared. Then, in the accordance with the mission, the proper electric motor was introduced. Finally, using the sensitivity in the engineering choosing process was expressed by calculating the sensitivity of important parameters in the design.
    Keywords: Hybrid electric vehicle, Parallel layout, Simulation, Combustion engine, Electric engine
  • M. Khazaee, A. Banakar, B. Ghobadian, S.M. Mirsalim, S.M. Jafari, S. Javan Pages 33-41
    The Timing belt is one of important parts of modern cars. "Heat extreme" and "overloading" are two common faults of these belts, which cause fatigue, erosion, sudden failures, and consequently damages to the engine. The present article introduces an intelligent method to diagnose these two major faults of belts, using vibration signals. The method presented in this research was designed based on a combination of experimental analyses, data mining of time domain signals and the artificial neural network (ANN) classifier. To do so, firstly, vibration signals of the belt were measured by a laser sensor in three conditions: (1) normal condition, (2) belt overloading and (3) heat extreme. In the data mining stage, five statistical features including mean, standard deviation, root mean square (RMS), kurtosis and impulse factors were extracted from vibration signals. Extracted features were used as ANN inputs to the fault diagnosis and the classification of different defects of the belt. Finally, the ANN, with the average accuracy of 76%, could diagnose and classify relevant faults in the timing belt of an engine. Results showed that intelligent methods could be used to diagnose faults of belts and therefore, to protect engines from serious damages, caused by their failures.
    Keywords: Condition monitoring, Engine timing belt, Vibration analysis, Artificial neural network, Data mining
  • H. Nowruzi, P. Ghadimi, S.M. Mirsalim Pages 43-53

    In the present study, the influence of the backpressure and the ambient temperature on non-reacting and non-evaporating characteristics of heavy fuel oil (HFO)/n-butanol blend at the injection pressure of 600 (bar) is numerically studied. Three different backpressures of 1, 14 and 28 bar and two different ambient temperatures of 298 K and 498 K have been considered in the combustion chamber of the medium speed engine. For the simulation of the liquid phase of the fuel interaction with the continuous air phase, an Eulerian-Lagrangian multiphase scheme was implemented. The open-source CFD toolbox of OpenFOAM was used for the present study. Due to the lack of experimental data in the context for HFO/n-butanol characteristics, the mesh resolution sensitivity analysis of C14H30 as a HFO at the injection pressure of 600 (bar) was carried out. Consequently, numerical results of the spray penetration length and the spray cone angle were validated by available experimental data with RMS of 3.34 and 0.905, respectively. Based on computational results, an increase in the backpressure from 1 to 14 (bar) decreased the spray penetration length, enhanced the spray cone angle, while reduced the SMD. Furthermore, due to the increase in the ambient temperature, the spray penetration length increased, while the SMD decreased.

    Keywords: HFO, n, butanol, OpenFOAM open, source software, Backpressure, Ambient temperature
  • M. Afshari, J. Hashemi Daryan, S.A. Jazayeri, R. Ebrahimi, O. Jahanian Pages 55-63
    Nowadays, considering vast natural gas reserves in the world and also the general approach to reduce environmental contaminants, the use of the natural gas as the clean fuel has been increased in many countries. Various schemes have been offered to use the natural gas in internal combustion engines. Blending the natural gas with other fuels in order to profit their different advantages is one of plans. Due to their unique characteristics, one of blends is hydrogen and methane. In this paper, a semi-dimensional, two-zone model has been used to study the performance of the hydrogen-methane fueled spark ignition engine. The in-cylinder mixture chemical composition included 11 chemical species, which were determined by the chemical equilibrium assumption. The extended Zeldovich mechanism was used to model the nitrogen oxides concentration. In addition, in order to predict the carbon monoxide concentration, a two-stage chemical kinetic mechanism was utilized. The model validation was done by comparing the results with literature experimental studies. A good agreement between results showed that the model had a good accuracy in predicting the performance of the engine. Engine emissions were compared and thoroughly discussed in different hydrogen-methane compositions and also equivalence ratios.
    Keywords: Spark ignition engine, Blended fuel, Methane, Hydrogen, Emission