فهرست مطالب

نشریه تحقیقات موتور
پیاپی 35 (تابستان 1393)

  • تاریخ انتشار: 1393/05/09
  • تعداد عناوین: 6
|
  • محسن پورفلاح، علی اکبر رنجبر، سید مصطفی میرسلیم، سید علی جزایری صفحات 3-16
    موتورهای اشتعال تراکمی مخلوط همگن (HCCI) یک روش مناسب برای دستیابی به بازده بیشتر و کاهش آلاینده NOx و ذرات معلق در مقایسه با موتورهای احتراق داخلی مرسوم است. اما دستیابی به احتراقی عملی در شرائط بار کامل و بار جزئی و پایش زمان شروع احتراق مهمترین چالش های پیش روی محققان در توسعه موتورهای HCCI است. در این مقاله، چینه بندی دمایی با استفاده از دمای متغیر مخلوط ورودی، مقدار گازهای بازگردانی شده و همچنین دمای متغیر نقطه ملتهب بررسی شد. ترکیبی از آزمون تجربی بر موتوری تک استوانه و شبیه سازی سه بعدی احتراق در این تحقیق استفاده شد. نتایج نشان می دهد، افزایش دمای مخلوط ورودی و دمای نقطه ملتهب موجب پیش رسی احتراق، کاهش تاخیر در اشتعال و نرخ سریعتر آزادسازی گرما خواهد شد. همچنین برای افزایش توان قابل دستیابی و بازده احتراق می توان نسبت گازهای بازخورانی شده را افزایش داد. به طور کلی، چینه بندی دمایی با بهبود شرائط پایش مراحل احتراق و همچنین کاهش نرخ افزایش فشار، موجب گسترش محدوده توان زیاد در بازه عملکردی موتور می شود.
    کلیدواژگان: موتورهای اشتعال تراکمی مخلوط همگن، چینه بندی دمایی، بازه عملکردی
  • مهرناز جبارزاده، پریناز جبارزاده، محمد تقی شروانی تبار صفحات 17-29
    در این مقاله، سوخت های دی متیل اتر و سوخت زیستی به عنوان دو سوخت جایگزین دیزل، در شرائط مختلف فیزیکی اعم از فشار تزریق و فشار محفظه احتراق، مطالعه شده و رفتار فواره حاصل از آنها با هم مقایسه شده اند. برای این منظور، نرم افزار AVL-FIRE-2013 بر مبنای روش حجم محدود، برای شبیه سازی به کار گرفته شده است که در آن، فشار تزریق 50 و 100 (MPa) و فشار محفظه احتراق 1 و 2 (MPa) است. در نتیجه این مطالعه، افزایش فشار محفظه احتراق در هر سه نوع سوخت، باعث کاهش طول نفوذ افشانه و افزایش فشار تزریق باعث کاهش قطر میانگین قطرات فواره می شود. در شرائط فیزیکی یکسان برای هر سه سوخت، دی متیل اتر کمترین و سوخت دیزل بیشترین مقدار طول نفوذ فواره را دارد. قطر میانگین قطرات برای سوخت دیزل کوچکتر از سوخت زیستی است و دی متیل اتر، کمترین مقدار قطر میانگین قطرات را دارد که نشان دهنده اتمیزاسیون (atomization) بهتر دی متیل اتر در شرائط یکسان تزریق و محفظه احتراق نسبت به دو سوخت دیگر است. در فشار تزریق 50 (MPa) افشانه سوخت زیستی به دلیل بالا بودن کشش سطحی، در ناحیه خارجی فواره، دارای طرح ناهموارتری نسبت به دو سوخت دیگر است.
    کلیدواژگان: سوخت زیستی، دی متیل اتر، مقایسه عددی، طول نفوذ افشانه، قطر میانگین قطرات
  • آرمان حمیدی، سید مصطفی میرسلیم، برات قبادیان، پیمان شرقی، سعید عبدالملکی صفحات 31-39
    زیست دیزل یکی از سوخت های زیستی تجدیدپذیر و دوستدار محیط زیست است که می تواند در موتورهای دیزل با تغییرات کم و یا بدون تغییر در موتور استفاده شود. در این مطالعه مشخصه های عملکردی و آلایندگی سوخت دیزل معمولی و مخلوط ها زیست دیزل تولیدی از روغن سویا (B2،B5،B10) با هم مقایسه شده است. آزمون ها در شرائط پایا با یک موتور دیزل پاشش مستقیم 90 کیلوواتی انجام شد. در طی آزمون مصرف سوخت و گازهای آلاینده، موتور اندازه گیری شد. نتایج تجربی آزمایش ها نشان داد که استفاده از زیست دیزل در حدود 5-8% افزایش مصرف ویژه ترمزی سوخت را به دلیل کوچک بودن ارزش حرارتی زیست دیزل به دنبال دارد. با این وجود زیست دیزل مونواکسیدکربن و هیدروکربن های نسوخته را به مقدار قابل توجهی کاهش داد، هرچند هم اکسید نیتروژن و هم دی اکسیدکربن اندکی افزایش داشتند. مشاهدات نشان داد که دوده به مقدار قابل توجهی کاهش یافت که به دلیل اکسیژن موجود در سوخت زیست دیزل است.
    کلیدواژگان: زیست دیزل، موتور دیزل، آلایندگی، مصرف ویژه سوخت ترمزی
  • بهروز مشهدی، اردلان ملکی صفحات 41-51
    یکی از فناوری هایی که در سالیان اخیر برای بهبود دو مشخصه مصرف سوخت و آلودگی دود موتور به صورت همزمان معرفی شده است، فناوری غیر فعال سازی استوانه است. با استفاده از این فناوری، در مواقعی که نیاز به تمام گشتاور خروجی نباشد، تعدادی از استوانه ها غیر فعال شده است و به این ترتیب مصرف سوخت کاهش می یابد و آلاینده های زیست محیطی کمتری وارد هوا می شود. در این تحقیق تاثیر این فناوری بر موتوری چهار استوانه اشتعال جرقه ای بررسی شده است. به همین منظور ابتدا تمام اجزاء موتور مذکور در محیط نرم افزار GT-POWER شبیه سازی و با استفاده از نتایج تجربی صحه گذاری شده است. سپس با اعمال فناوری غیرفعال سازی استوانه به الگو، تاثیرات آن بر مصرف سوخت و دود موتور بررسی می شود. نتایج نشان می دهند استفاده از این فناوری منجر به کاهش مصرف سوخت و بهبود تولید آلاینده های زیست محیطی می شود.
    کلیدواژگان: غیر فعال سازی استوانه، مصرف سوخت، آلاینده ها، نرم افزار GT، POWER، موتور اشتعال جرقه ای
  • مهدی سلیمانی، پارسا ساجدی، عابد اسماعیلیون، علی ناظر صفحات 53-61
    در این تحقیق، تاثیر شرائط رفت و آمد بر مقدار آلایندگی های خروجی و مصرف سوخت خودروهای سواری در شهر اراک بر اساس شرائط متفاوت رانندگی بررسی می شود. لذا برای اولین بار با استفاده از اندازه گیری های میدانی در سطح شهر اراک با استفاده از سامانه مکان یابی جامع، به مدت 212246 ثانیه (تقریبا معادل دو و نیم روز) از شرائط رانندگی واقعی در ساعات مختلف شبانه روز و در مسیرهای مختلف داده برداری شده است. سپس داده های خام در قالب 2340 ریزسفر با استفاده از روش خوشه بندی فازی در سه وضعیت رفت و آمدی متراکم شهری، شهری و بیرون شهر دسته بندی شده اند. در نهایت با توجه به شرائط رفت و آمد نماینده، چرخه رانندگی شهر اراک استخراج شده است. سپس با استفاده از روش شبیه سازی رو به عقب، مقدار مصرف سوخت و آلایندگی های خروجی سه خودروی معیار شامل سمند با موتور ملی بنزین سوز، سمند با موتور ملی گاز سوز و پراید با موتور بنزین سوز در شرائط رفت و آمد مختلف بررسی می شود. نتایج شبیه سازی حاکی از این است که اولا چرخه های رانندگی مرسوم مانند چرخه اروپا و چرخه تهران قادر به ارائه تخمین مناسبی از مقدار آلایندگی های خروجی و مصرف سوخت خودروها در شهر اراک نیستند. علاوه بر این، در شهر اراک شرائط رفت و آمد تاثیر قابل ملاحظه ای بر مقدار آلایندگی های خروجی خودروها دارد. به طوریکه با خارج شدن خودرو از رفت و آمد متراکم شهری و ورود آن به قسمت شهری و بیرون شهر مصرف سوخت به طور چشمگیری کاهش می یابد. علاوه بر این به دلیل طبیعت خاص شرائط رفت و آمد متراکم در این شهر و بر خلاف انتظارات اولیه، نه تنها آلایندگی هیدرات کربن، بلکه آلایندگی های مونو اکسیدکربن و اکسیدهای نیتروژن در شرائط رفت و آمد متراکم به مقدار قابل ملاحظه ای افزایش می یابد.
    کلیدواژگان: شرائط رفت و آمد، الگوی رانندگی، آلایندگی، مصرف سوخت
  • سیامک حسین پور، البرز ذهنی صفحات 63-70
    سامانه تخلیه دود از مهمترین اجزای موتور و خودرو است که در طراحی آن عمدتا دو متغیر اصلی فشار برگشتی و صدای خروجی در نظر گرفته می شود. هدف از مقاله حاضر این است که صدا و جریان گازهای خروجی موتوری سه لیتری دیزلی پرخوران با بیشینه توان 96 کیلو وات با استفاده از نرم افزار دینامیک سیالات محاسباتی FLUENT شبیه سازی و صحه گذاری شود. سپس با استفاده از نرم افزار یک بعدی GT-POWER قطر لوله سامانه گازهای خروجی با هدف افزایش توان موتور بهینه گردد. چون افزایش توان موتور افزایش صدای گازهای خروجی را به همراه خواهد داشت، یک شکل هندسی بهینه برای انباره سامانه تخلیه دود از لحاظ کمینه فشار برگشتی و صدای خروجی ارائه می گردد. نتایج شبیه سازی نشان می دهند که بهینه سازی قطر لوله مجرای تخلیه دود با در نظر گرفتن چندراهه دود توان موتور را در حدود یک درصد بیشتر پیش بینی مینماید. همچنین، شکل پیشنهادی انباره ای که دارای محفظه بیضوی است و لوله های ورودی و خروجی در یک راستا نیستند، دارای کمینه فشار برگشتی و صدای خروجی است.
    کلیدواژگان: سامانه تخلیه دود، فشار برگشتی، صدا، انباره، بهینه سازی
|
  • M. Pourfallah, A.A. Ranjbar, S.M. Mirsalim, S.A. Jazayeri Pages 3-16
    Homogenous charge combustion ignition (HCCI) is an excellent method for higher efficiency and to reduce NOx and particulate matter simultaneously in comparison to conventional internal combustion engines. However، reaching for higher loads and improving combustion phasing control are important challenges for the HCCI research. In this study، thermal stratification using variable intake charge temperature، the EGR ratio and variable glow plug temperature have been investigated. A combination of experiments on single cylinder engine and the 3D simulation of combustion was used for this work. As a result، increasing intake charge and glow plug temperature advanced combustion timing، shortened ignition delay time and decreased the rate of heat release. Higher combustion efficiency and higher the allowable engine load could be obtained by the increase in the rate of EGR. In general، thermal stratification has the potential to extend high-load limits of HCCI combustion by improving the control over the combustion phase; as well as reducing the maximum rate of pressure rise.
    Keywords: HCCI engine, Thermal stratification, Range of operation
  • M. Jabbarzadeh, P. Jabbarzadeh, M.T. Shervani-Tabar Pages 17-29
    Depleting petroleum resources، increasing costs، and requirements of energy security، have led to an increase interests in renewable fuels، in recent years. Among various alternative fuels، biodiesel and dimethyl ether (DME) fuels are the most popular. In this paper، spray characteristics of diesel and those two fuels have been studied numerically under different physical conditions via the AVL-FIRE software. Injection pressure was kept constant in 50 and 100 MPa and two different pressures were considered for ambient pressure; 1 and 2 MPa. The results were in a good agreement with experimental studies. Spray characteristics such as tip penetration، Sauter mean diameter (SMD) were analyzed. Results showed that in the same physical conditions، DME had the smallest value for spray penetration and diesel had the largest values. In addition، in the case of two different ambient and injection pressures، biodiesel had the largest SMD value and DME has the smallest value in comparison to two other fuels، which means better atomization of DME at same injection and ambient conditions. The spray tip penetration was influenced by ambient pressure in each studying fuels; decreased as the ambient pressure increased، and SMD values decreased as the injection pressure increased.
    Keywords: Biodiesel, Dimethyl ether (DME), Numerical comparison, Spray tip penetration, Sauter mean diameter (SMD)
  • A. Hamidi, S.M. Mirsalim, B. Ghobadian, P. Sharghi, S. Abdolmaleki Pages 31-39
    Biodiesel is one of renewable and environmentally friendly biofuels that can be used in the diesel engine with little or no modification in the engine. In the present paper، the performance and emission characteristics of conventional diesel fuel and biodiesel blends produced from soybean oil (B2، B5 and B10) were compared. Tests were performed at steady-state conditions in a direct injection diesel engine with 90 kW power. During the test، the fuel consumption and pollutant emissions were measured. Experimental results showed that relative to diesel، biodiesel had an approximately 5-8% increase in the brake specific fuel consumption (BSFC) due to the lower heating value (LHV) of biodiesel. However، biodiesel significantly reduced carbon monoxide (CO) and unburned hydrocarbons (HC)، while nitric oxides (NOx) and carbon dioxide (CO2) emissions increased slightly. Observations showed that the smoke decreased significantly، due to the oxygen availability of the biodiesel fuel.
    Keywords: Biodiesel, Diesel engine, Emission, Brake specific fuel consumption (BSFC)
  • B. Mashadi, A. Maleki Pages 41-51
    Cylinder deactivation is one of recent technologies that reduce the fuel consumption and exhaust emissions. This technology deactivates some cylinders; when there is no need to their output torque. Increased fuel efficiency، decreased emissions from deactivated cylinders and better breathing capacity are results of deactivation. In this paper، a four-cylinder spark ignition (SI) engine has been chosen as a case study. First، all parts of the engine were modeled in the GT-POWER software and then، the model was validated. The second part of this study includes deactivating of cylinders. Results showed advantages in the fuel efficiency and exhaust emissions.
    Keywords: Cylinder deactivation, Fuel consumption, Emissions, GT, POWER software, Spark ignition engine
  • M. Soleymani, P. Sajedi, A. Esmaeilion, A. Nazer Pages 53-61
    Impacts of traffic conditions on exhaust emissions and the fuel consumption of passenger cars in Arak city have been investigated in this paper. For this purpose, several measurements in various routes of Arak city at different time intervals using GPS system were investigated. 212245 raw samples have been gathered and classified as 2340 separate micro trips. The micro trips were then clustered as three separate clusters using the fuzzy clustering approach. Centers of fuzzy clusters were then selected as the representative traffic conditions, i.e. congested, urban, and extra-urban. Finally, based on representative traffic conditions, the driving cycle for Arak city was developed. Exhaust emissions as well as the fuel consumption of three common vehicles in Arak city including Samand with national engine with gasoline fuel, Samand with the national engine with CNG fuel, and Pride were estimated at various traffic conditions using a backward-facing simulation approach. Simulation results revealed that conventional ECE-EUDC and TEH-CAR driving cycles could not give a good estimation of the fuel consumption and exhaust emissions in Arak city. Moreover, traffic conditions had a considerable impact on exhaust emissions and the fuel consumption in Arak city, as a drastic increase in the fuel consumption was reported; while vehicles were experiencing congested traffic conditions. At the same time, despite prior expectations, due to specific nature of the congested traffic condition in Arak city, not only HC and but also CO and NOx emissions were increased.
    Keywords: Traffic conditions, Driving pattern, Emission, Fuel consumption
  • S. Hossainpur, A. Zehni Pages 63-70
    Exhaust system is one of the most important parts of the engine، in which two major parameters including back pressure and noise are considered in the design. The goal of the present work is to simulate and validate the noise and the exhaust gas flow of a three-liter turbo-charged diesel engine with the maximum power of 98 kW by the FLUENT software. Afterwards، the pipe diameter of the exhaust system was optimized in order to maximize the engine power by the GT-POWER software. As the increase of the engine power caused the rise of the exhaust gas noise، the optimum shape of the exhaust muffler was represented. Results showed that 1% increase in the predicted engine power by optimizing the size of the exhaust pipe system. In addition، the proposed muffler with the elliptical enclosure and un-aligned inlet and outlet pipes had minimum back pressure and outlet noise.
    Keywords: Exhaust system, Back pressure, Noise, Muffler, Optimization