فهرست مطالب

نشریه تحقیقات موتور
پیاپی 32 (پاییز 1392)

  • بهای روی جلد: 40,000ريال
  • تاریخ انتشار: 1392/09/27
  • تعداد عناوین: 6
|
  • رعنا خدایی*، رحیم خوشبختی سرای، الهه نشاط اسفهلانی صفحات 3-12
    یکی از روش های پیشنهادی برای غلبه بر مشکلات موتورهای اشتعال تراکمی مخلوط همگن (HCCI)، استفاده از سامانه زمان بندی متغیر دریچه ها (سامانه VVT) است. با توجه به اینکه مقدار دود بازگشتی (EGR) عامل تعیین کننده ای در پایش موتورهای HCCI است، سامانه VVT با تاثیر بر EGR بر بسیاری از خصوصیات موتور HCCI تاثیرگذار است. با تنظیم زمان بسته شدن دریچه خروجی و هم چنین باز شدن دریچه ورودی، به دلیل تغییر مقدار گازهای داغ درون محفظه احتراق در مرحله تبادل گاز، می توان موقعیت مناسب شروع احتراق را در موتور HCCI تعیین نمود. در این تحقیق، سعی بر این خواهد بود تا با شبیه سازی چندمنطقه ای و جفت کردن آن به شبیه سازی تبادل گاز، تاثیر زمان بندی متغیر دریچه ها بر خصوصیات احتراقی، عملکردی و آلایندگی موتورهای HCCI بررسی شود. با اعمال راهکار انتخابی برای VVT نهایتا مشاهده می گردد که با ثابت فرض نمودن زمان باز شدگی دریچه های ورودی و خروجی، هم پوشانی مثبت دریچه ها راهکار مناسبی برای احتراق HCCI است؛ به گونه ای که ضمن بهبود خصوصیات عملکردی موتور شامل فشار متوسط موثر داخلی (IMEP) و کار و بازده های موتور، آلاینده ها را نیز کاهش می دهد.
    کلیدواژگان: موتور اشتعال تراکمی مخلوط همگن، سامانه زمان بندی متغیر دریچه ها، دود بازگشتی، شبیه سازی چندمنطقه ای، بازده
  • سینا وشتانی*، مسعود ریحانیان، سمیرا اکبری، وحید حسینی صفحات 13-20
    موتورهای اشتعالی تراکمی همگن به علت قابلیت بازدهی حرارتی بزرگ، کاهش شدید آلاینده هایی نظیر اکسیدهای نیتروژن (NOx) و کاهش مصرف سوخت در سال های اخیر مورد توجه قرار گرفته اند. بزرگ ترین معضل این موتورها، پایش احتراق است که در محدوده عملکردی باریکی میان ضربه و بدسوزی اتفاق می افتد. گاز طبیعی از سوخت های پرکاربرد در موتورهای احتراق داخلی است. استفاده از گاز طبیعی در موتورهای تراکمی همگن، به علت تمایل ضعیف آن به خود اشتعالی، دشوار است و درنتیجه در بررسی پایش احتراق باید از روش هایی نظیر افزودن گاز سنتزی استفاده کرد. در این مقاله، شبیه سازی صفربعدی تک ناحیه ای به طور مستقل برای پیش بینی زمان بندی احتراق و اثر اضافه کردن گاز سنتزی استفاده شد. این گاز دارای ترکیب متغیری از کربن مونوکسید و هیدروژن است که به عنوان عامل پایش احتراق است. برای صحت سنجی از نتایج تجربی حاصل از موتور تک استوانه CFR استفاده شده است. نتایج نشان می دهند که افزودن گاز سنتزی و در کنار آن تغییر درصد هیدروژن در ترکیب گاز سنتزی، با تغییر خواص ترمودینامیکی و خواص شیمیایی احتراق، باعث تغییر زمان شروع احتراق می گردد و می تواند روش مناسبی برای پایش احتراق در موتور HCCI به دست دهد که باعث گسترده شدن محدوده کاری موتور، افزایش بازده و کاهش مصرف سوخت خصوصا در مخلوط های فقیرتر و دمای ورودی خنک تر، می شود.
    کلیدواژگان: موتور اشتعال تراکمی همگن، شبیه سازی تک ناحیه ای، زمان آغاز احتراق، پایش احتراق، گاز سنتزی
  • میثم خلیل زاده*، میرامین حسینی، جمال قاسمی، احسان اشعاری صفحات 21-28
    در این تحقیق، فرآیند ساخت حلقه موتور دیزل روستون RK215 با استفاده از روش رولینگ گرم بررسی شد و همچنین، برای حصول اطمینان، نتایج حاصل از شبیه سازی در محیط نرم افزاری ANSYS Workbench با نتایج تجربی مقایسه شد. مشخصات ماده بعد از آزمایش کشش در شبیه سازی استفاده شد. در راستای ایجاد تنش پسماند لازم و ایجاد برگشت فنری لازم هنگام نصب درون موتور از روش رولینگ گرم استفاده شده است. نتایج حاصل از آزمایش های فیزیکی روی قطعات تولید شده، تاییدکننده صحت روش کار و همچنین ایجاد تنش پسماند لازم برای برگشت فنری لازم و نیروی فنری مطلوب هنگام قرارگیری درون استوانه است.
    کلیدواژگان: رولینگ حلقوی گرم، حلقه، نرم افزار ANSYS، برگشت فنری
  • محمد کاظمی*، مهدی رضایی، پیمان شرقی، علیرضا اصلانی، فرشید مقدم صفحات 29-36
    میل لنگ یکی از مهمترین قسمت های سازوکار لنگ و لغزنده است که تحت تاثیر نیرو و تنش های مختلف می باشد. نیروهای وارد به میل لنگ شامل نیروهای لختی جرم های دوار، نیروهای لختی جرم های رفت و برگشتی و نیروهای احتراقی است که موجب تنش های خمشی و پیچشی در میل لنگ می شود. ترکیب و همزمانی تنش های خمشی و پیچشی روی میل لنگ موجب ایجاد بار خستگی در آن می شود. در این تحقیق، تنش های وارد بر میل لنگ یک موتور دیزل سواری چهاراستوانه به روش اجزای محدود در نرم افزار ABAQUS محاسبه شد و سپس برای صحه گذاری نتایج، با نصب کرنش سنج بر روی میل لنگ، مقادیر تنش به صورت تجربی اندازه گیری شده است. بر اساس نتایج تحلیل اجزای محدود، بیشینه تنش فون میسز در جلوی میل لنگ و به مقدار 580 (MPa) برروی میل لنگ ایجاد می گردد. همچنین، در روش اجزای محدود، تنش در جایی که کرنش سنج ها نصب شده، به مقدار تقریبی 8 (MPa) است. نتایج داده برداری از کرنش سنج ها نیز بیشینه تنش فون میسز کوچکتر از 8 (MPa) نشان داد که نتایج شبیه سازی اجزای محدود تنش مطابقت خوبی را با اندازه گیری تجربی تنش نشان داد؛ آن چنان که بیشینه اختلاف بین نتایج تحلیل اجزای محدود تنش و روش تجربی کرنش سنجی، بیش از 3.5% مشاهده نشد.
    کلیدواژگان: میل لنگ، روش اجزای محدود، کرنش سنج، تنش فون میسز، گشتاور پیچشی
  • امید جهانیان*، سیدعلی جهانیان، علی یوسف زاده صفحات 37-47
    موتور اشتعال تراکمی مخلوط همگن (HCCI) طرحی کارآمد از موتورهای احتراق داخلی برای کاهش مصرف سوخت و آلاینده های دود خروجی است. هدف این کار، بررسی شبیه سازی چندناحیه ای با سینیتیک مفصل شیمیایی موتور اشتعال تراکمی مخلوط همگن است تا به بررسی شرائط کاری این موتور در ترکیب مختلف از سوخت دی متیل اتر و متان پرداخته شود. شبیه سازی گسترش یافته با 13 ناحیه و حل سینیتیک مفصل شیمیایی متان و دی متیل اتر، نشان از احتراق دومرحله ای سوخت دی متیل اتر دارد. مقایسه با نتایج تجربی نشان دهنده پیش بینی مناسب زمان شروع احتراق و الگوی فشار نیز است. پنج ترکیب مختلف که از دی متیل اتر خالص تا متان خالص تغییر می کند، برای مطالعه اثر سوخت ترکیبی انتخاب شده است. بررسی نشان داده است که در یک شرائط اولیه، متان خالص محترق نمی شود اما افزودن دی متیل اتر واکنش را به سمت شکل گیری احتراق پیش می برد. تغییرات مقدار دی متیل اتر تغییرات چندانی در شروع احتراق ایجاد نمی کند اما بشدت قدرت خروجی را تغییر می دهد.
    کلیدواژگان: موتور اشتعال تراکمی مخلوط همگن، شبیه سازی چندناحیه ای، دی متیل اتر، متان
  • مهدی بالو*، بیژن ملایی، مهدی اخلاقی، ایمان چیت ساز صفحات 49-57
    در سال های اخیر، مخلوط گاز طبیعی و بنزین به عنوان سوختی جایگزین در موتورهای احتراق داخلی، مورد توجه طراحان موتور قرار گرفته است؛ به طوری که از قابلیت های بالقوه هر سوخت استفاده شود. بنابراین، مطالعه و شناخت دقیق این سوخت جایگزین در پیش بینی رفتار احتراقی آن از فعالیت های جذاب و اجتناب ناپذیر است. در این تحقیق، با روش نوری شیلیرین، سرعت شعله آرام سوخت ترکیبی گاز طبیعی و بنزین در نسبت های مختلف جرمی گاز و بنزین و در غنا های مختلف 0.8 تا 1.2 در محفظه استوانه ای حجم ثابت اندازه گیری شد و سرعت شعله آرام کشیده نشده با استفاده از نظریه مارک اشتاین و با فرض کشیدگی ناچیز شعله محاسبه شده است. سوخت مایع و سوخت گاز با افشانه های تزریق مستقیم، پاشش شد. برای اطمینان از تبخیر کامل سوخت مایع، سوخت در محفظه گرم و با ایجاد خلا اولیه در آن تزریق شد. نتایج نشان داد که افزودن گاز به بنزین موجب افزایش سرعت شعله آرام نسبت به حالت بنزینی در غناهای 0.8 تا 0.9 می شود. در غنای زیاد افزایش گاز تاثیر ناچیزی در تغییر سرعت شعله نسبت به حالت بنزینی دارد. افزودن گاز به بنزین موجب شده است که ناپایداری شعله که منجر به حجره ای (سلولی) شدن و ترک برداشتن شعله شود، در غنای بیشتری اتفاق بیفتد.
    کلیدواژگان: سرعت شعله، شیلیرین، سوخت جایگزین، محفظه حجم ثابت، مارک اشتاین
|
  • R. Khodaei*, R. Khoshbakhti Saray, E. Neshat Esfahlani Pages 3-12
    One of the suggested methods, to overcome drawbacks of HCCI engines, is using of the variable valve timing technology (the VVT system). The VVT system can affect HCCI engines characteristics due to the EGR's main role in controlling the HCCI combustion. The auto-ignition in HCCI engines can be facilitated by adjusting the timing system of exhaust-valve-closing and, to some extent, the timing system of intake-valve-opening in order to capture a proportion of hot exhaust gases in the engine cylinder during the gas exchange process. In the present paper, a comparative analysis is performed to investigate the effect of the VVT system on the combustion, the performance and the emission characteristic of HCCI engines. For this purpose, a multi-zone model was developed and coupled with a gas exchange model. Results were compared to experimental results, obtained from a single-cylinder engine. Finally, it can be concluded that if the duration of opening of the intake and exhaust valves were kept constant, positive-valve-overlapping was an reliable strategy for the HCCI combustion as it could improve combustion characteristics such as the IMEP, the work and engines efficiencies and reduce exhaust emissions.
    Keywords: HCCI engine, VVT, EGR, Multi, zone model, Efficiency
  • S. Voshtani *, M. Reyhanian, S. Akbari, V. Hosseini Pages 13-20
    In recent years, HCCI engines have been in the center of attentions due to their high thermal efficiency, low emission rate (e.g. NOx) and low fuel consumption. The main drawback in these engines is the combustion control, which happens in a limited operation range between the knock and misfiring. The natural gas is a commonly used fuel in internal combustion engines (ICE). However, using the natural gas in HCCI engines is challenging due to its low tendency to the self-ignition. Hence, approaches like the reformer gas enrichment should be employed. In this paper, a zero-dimensional model was introduced in order to predict combustion timing and investigate effects of the variable composition reformer gas with different contents of H2 and CO. Experimental results from a single-cylinder CFR engine was used to validate the proposed model. Results showed that the addition of synthetic gas (RG) and changes in the H2 content of RG could affect ignition timing and could be used in the combustion control in HCCI engines, which expanded the limit of the operation, increased the engine efficiency and reduced the fuel consumption especially in lower air/fuel ratio and the inlet temperature.
    Keywords: Homogeneous charge compression ignition, Single, zone model, Start of combustion, Combustion control, Reformer gas enrichment
  • M. Khalilzadeh *, M.A. Hosseini, J. Ghasemi, E. Ashari Pages 21-28
    In this study, the process of producing Ruston RK215 diesel engine rings is investigated by using the hot rolling process. In order to insure results, simulation results, concluded by the ANSYS workbench software, have been compared to experimental results. Details of the analysis and tensile tests were obtained and used in the simulation process. The hot rolling process was applied in order to create the necessary residual stress to provide the spring back force, which was required for the installation in the engine. Results of physical tests on produced parts, confirmed the accuracy of the residual stress as well as the created necessary pressure required for the spring force, when the cylinder was aligned.
    Keywords: Hot ring rolling, ANSYS software, Spring back, Diesel engine
  • M. Kazemi *, M. Rezaei, P. Sharghi, A.R. Aslani, F. Moghadam Pages 29-36
    Crankshaft is an important engine component that is working under high forces and stresses. Crankshaft loading consists of the moment inertia of the rotary mass, the moment inertia of the reciprocating mass and the combustion force that cause bending and torsional stresses in crankshaft. Bending and torsional stresses in crankshaft lead to fatigue loading. In this research, for a diesel engine, stresses in crankshaft were calculated by finite element method. And then, in order to validate these results, strain gauges were installed to measure strains and stresses. According to finite element results, the maximum value of the Von-Misses stress equaled to 580 MPa. In addition, the stress was about 8 MPa, where the strain gauge was installed. Data of the strain gauge measurement resulted in stresses less than 8 MPa. This result showed a good agreement with finite element model results. The maximum error between observed values and the finite element analysis was not more than 3.5%.
    Keywords: Crankshaft, Finite element method, Strain gauge, Von, Misses stress, Torsion torque
  • O. Jahanian*, S.A. Jazayeri, A. Yousefzadeh Pages 37-47
    The homogenous charge compression ignition (HCCI) is a promising concept for internal combustion engines to reduce the fuel consumption and exhaust emissions. The main target of the current study is developing a multi-zone thermo-kinetic model for HCCI engines in order to investigate the engine operation in different conditions and effects of using the DME-methane blended fuel on combustion characteristics. The developed 13-zone model included detailed chemical kinetics of DME and methane combustions and clearly showed the two-stage heat release of DME. Comparisons to experimental data showed the precision of the model in predicting SOC and the pressure trend. Five different compositions, varied from the pure DME to the pure methane, were selected to study effects of the blended fuel composition. Results showed that in an initial condition that the pure methane would not ignite, adding DME would lead to a combustion phase. Changing the amount of added DME do not change the SOC distinctly, but strongly affected the engine output power.
    Keywords: HCCI engine, Multi, zone model, DME, Methane
  • M. Baloo*, B. Mollaei, M. Akhlaghi, I. Chitsaz Pages 49-57
    In recent years, natural gas and gasoline blended fuels have been considered as alternative fuels in spark ignition (SI) engines. In order to utilize their potential benefits, a precise identification of those alternative fuels is attractive and inevitable studies to predict their performance in SI engines. In this study, the laminar flame speed of natural gas and gasoline blended fuels in the constant volume chamber at different equivalence ratios of 0.8 to 1.2, via the Schlieren optical method was measured and the un-stretched laminar flame speed by following the theory of the weekly stretched flame was obtained. Direct injectors, were installed at the top of the chamber and were used to inject liquid and gaseous fuels. To ensure that the liquid fuel would evaporate completely, the chamber wall was heated with four band heaters and liquid injection was done in the vacuumed chamber. The result showed that adding the natural gas to the gasoline would increase its flame speed at low equivalence ratio, from 0.8 to 0.95. Adding the natural gas to the gasoline in high equivalence ratio caused the flame instability that originated from cracking and the cellularity of the flame surface occurred at higher equivalence ratio.
    Keywords: Flame speed, Schlieren, Constant volume chamber, Equivalence ratio, Mark Stein