فهرست مطالب

تحقیقات موتور - پیاپی 43 (تابستان 1395)

نشریه تحقیقات موتور
پیاپی 43 (تابستان 1395)

  • تاریخ انتشار: 1395/06/28
  • تعداد عناوین: 6
|
  • سعید سلیمی فر، حسین مظاهری، هومن باغی باغبان صفحات 3-12
    هدف از این پژوهش بهبود خواص تریبولوژی فولاد St37 با ایجاد یک لایه کامپوزیت سطحی حاوی ذرات آلومینا به روش جوشکاری GTAW می باشد. برای این کار سطح فولاد با 10 درصد حجمی از ذرات آلومینا در سه جریان متفاوت 90، 110 و 130 آمپر با این روش پوشش داده شد. آزمون سایش رفت و برگشتی، به منظور بررسی مقاومت به سایش نمونه ها انجام گرفت و سطوح سایش آن ها توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی مورد بررسی قرار گرفت. یافته ها نشان می دهد که پوشش حاصل از این فرآیند دارای ساختار انجمادی دندریتی حاوی ذرات آلومینا است. حضور این ذرات به همراه کاهش حرارت ورودی، باعث افزایش سختی و بهبود رفتار سایشی پوشش مذکور می شود. دامنه افزایش سختی پوشش های ایجاد شده بین 225 تا 332 ویکرز اندازه گیری شد که این مقدار در نمونه بدون پوشش حدود 180 ویکرز می باشد. نتایج بررسی رفتار سایشی پوشش ها بیانگر بهبود چشمگیر رفتار سایشی آن ها در حضور تقویت کننده آلومینا به همراه کاهش حرارت ورودی می یاشد. مکانیزم عمده سایش در نمونه بدون پوشش و در نمونه های پوشش داده شده، سایش چسبان می باشد. سرانجام، با طراحی و ساخت قطعات موتور از جنس پوشش ذکر شده در تحقیق می توان سختی و مقاومت به سایش را افزایش داد و در نتیجه بازده بهتری را از موتور به دست آورد.
    کلیدواژگان: GTAW، آلومینا، میکروساختار، سایش، حرارت ورودی
  • عباس زارع نژاد اشکذری، علیرضا حسین نژاد، سعید فراهت صفحات 13-30
    در این مقاله با استفاده از نتایج آزمایشگاهی و شبیه سازی عددی صورت گرفته توسط نرم افزار فایر، مدل سازی آلاینده ها و همچنین میزان مصرف سوخت در یک موتور دیزل پاشش مستقیم با استفاده از شبکه عصبی انجام گرفته که ورودی مدل سازی، دمای هوای ورودی، جرم سوخت تزریق شده، تایمینگ تزریق سوخت، طول مدت تزریق، دور موتور و تایمینگ بسته شدن سوپاپ ورودی می باشد. سپس بر اساس مدل های بدست آمده برای خروجی های فوق، با استفاده از الگوریتم بهینه سازی مورچگان به بهینه سازی کمترین مقدار آلاینده ها و همچنین کمترین میزان مصرف سوخت پرداخته شده است. برای این منظور، با استفاده از آزمایشات تجربی و همچنین شبیه سازی صورت گرفته، مقدمات لازم برای مدلسازی پارامترهای عملکردی و خروجی توسط شبکه عصبی فراهم شده است. شبکه عصبی مصنوعی با الگوریتم آموزشی لونبرگ- مارگوارت برای مدلسازی و آموزش ارتباط موجود بین پارامترهای مذکور با بهره گیری از داده های موجود، استفاده شده و به عنوان یک روش پیشگو در الگوریتم مورچگان برای یافتن مقادیر بهینه به صورت یک زیرروال بکار رفته و متغیر های طراحی که باعث بهینه سازی توابع هدف می شوند، بدست آمده است. نتایج بررسی ها، حاکی از همگرایی سریع و زمان پاسخگویی کوتاه الگوریتم مورچگان و بهینه سازی خوب پارامترهای کنترلی در مقایسه با دیگر الگوریتم های فراابتکاری است. همچنین روش ترکیبی شبکه عصبی-الگوریتم مورچگان به دلیل همگرایی سریع و بهینه سازی قابل توجه پارامترهای خروجی، می تواند به عنوان یک روش موثر در سیستم های کنترل هوشمند موتورهای دیزل برای کاهش آلاینده ها و مصرف سوخت مورد استفاده قرار گیرد.
    کلیدواژگان: بهینه سازی، شبکه عصبی مصنوعی، الگوریتم مورچگان، NOx، soot
  • مریم اسلامی، سجاد رستمی، مصطفی کیانی، برات قبادیان صفحات 31-40
    در این تحقیق میزان باز بودن دریچه گاز در تحلیل اکسرژی موتور بنزینی MVH 418 با استفاده از مخلوط سوخت های بنزین- اتانول ( ، ، ، و ) مورد بررسی قرار گرفت. لذا پایه های مفهومی لازم به منظور انجام تحلیل اکسرژی سیستم، با تعریف عبارت اکسرژی و بیان معادلات اکسرژی مربوطه و به کار بردن آن ها برای سیستم های بسته، بنا نهاده شده است. از نتایج این تحقیق مشخص گردیدکه بیش ترین سهم بازگشت ناپذیری در موتور تحت آزمایش، مربوط به فرآیند احتراق بوده است. نتایج نشان داد، اکسرژی ترمومکانیکی، اکسرژی سوخت سوخته شده، اکسرژی از طریق انتقال گرما و اکسرژی ناشی از کار برای سوخت های ، و در حالت 100% باز بودن دریچه گاز نسبت به حالت های 75%، 50% و 25% بیشتر می باشند. راندمان قانون دوم برای سوخت ، در حالت های 75%، 50% و 25% به ترتیب، 7/18 %، 29 %، 6/60 % برای ، 5/21 %، 7/32 %، 5/61 % و برای 23 %، 4/35 %، 5/62 % و در نهایت برای سوخت های و 8/22 %، 5/35 %، 6/63 % و 27 %، 40 %، 65 % نسبت به حالت 100% دریچه گاز کاهش یافت
    کلیدواژگان: آنالیز اکسرژی، دریچه گاز، اتانول، بنزین، موتور اشتعال جرقه ای
  • ابوالفضل محمد ابراهیم، محمدعلی احترام، محمدحسین سلیمیان، وحید خرمی راد صفحات 41-54
    پرخورانی موتورهای درونسوز به کوچک سازی موتور با حفظ گشتاور و توان خروجی قبلی کمک می کند اما به کارگیری این فناوری با مشکلاتی همچون تاخیر در عملکرد گذرای موتور در دورهای کند و افزایش فشار راهگاه دود همراه است. استفاده از پرخوران برقی درکنار پرخوران مکانیکی راه حلی برای فائق آمدن بر این مشکلات است. در این مقاله تاثیر استفاده از پرخوران برقی بر موتور اشتعال جرقه ای چهار استوانه ای پرخوران بررسی شده است. بدین منظور، ابتدا با استفاده از شبیه سازی موتور در نرم افزار GT-Power به بررسی مکان بهینه پرخوران برقی در راهگاه هوا پرداخته شده است. نتایج شبیه سازی حاکی از برتری عملکرد موتور هنگام قرار گیری پرخوران برقی در بالادست پرخوران مکانیکی است. در مرحله بعد مقایسه ای میان عملکرد موتور شبیه سازی شده با موتور پرخوران عادی انجام گرفته است. نتایج این مقایسه نشان داد استفاده از پرخوران برقی موجب بهبود چشمگیری در عملکرد گذرا و پایای موتور در دورهای کند می شود.
    کلیدواژگان: پرخوران برقی، تاخیر پرخوران، GT، Power
  • سیدنوید مدنی، مهدی نیکخواه، حمید فغانی، حسین بستان شیرین صفحات 55-62
    در این مقاله از یک مدل کنترلی جهت مدیریت دمایی در یک موتور احتراق داخلی استفاده است. بدین منظور در سیسستم خنک کاری موتور از یک دمابان برقی بهره گرفته شده و یک راهبرد خاص کنترلی در واحد کنترل الکترونیکی موتور جهت فرماندهی به آن تدوین و اعمال شده است. در نتیجه با کنترل دمای موتور در حالتهای مختلف بوسیله جداول کالیبراسیونی، رفتار پارامترهای مهم موتور از جمله گشتاور، آلایندگی، مصرف سوخت و کوبش تا حدودی بهبود می یابد. فعالیتها در سه بخش اصلی توسعه نرم افزار، سخت افزار و انجام آزمون بر روی خودرو و داده برداری تقسیم میشود. بخش اول شامل تدوین مدل مناسبی جهت کنترل رفتار باز و بسته شدن دمابان برقی در شرایط مختلف کاری موتور می باشد. این مدل با در نظر گرفتن پارامترهای مهم دیگر همچون دمای هوای چند راهه ورودی موتور، رفتار کنترلی بادزنها فرمان مناسبی را جهت مدیریت دمایی موتور به دمابان برقی میدهد. پس از آماده سازی نرم افزار، سخت افزار لازم جهت پیاده سازی مدل که شامل رایانه موتور عمومی، دمابان برقی تک کاره و دوکاره می باشد، آماده سازی شده و فرایند اعمال نرم افزار در رایانه موتور جهت انجام آزمون صورت گرفته است. در مرحله آخر آزمون اندازه گیری مصرف سوخت بر روی خودرو در سیگل آلایندگی استاندارد اروپا در سه حالت با دمابان برقی تک کاره، دوکاره و دمابان مکانیکی مرجع انجام و تمام متغیرهای مرتبط با رفتار عملکردی و دمایی در رایانه موتور اندازه گیری و ثبت گردید. نتایج بهبودهای قابل قبولی را در گشتاور خروجی موتور، کاهش مصرف سوخت، آلایندگی و رفتار کوبش نشان میدهد.
    کلیدواژگان: مدیریت دمایی موتور، دمابان برقی، واحد کنترل الکترونیکی، توسعه نرم افزار و سخت افزار
  • محمد آزادی، مصطفی ایزی، آرمین مربوط، محبوبه آزادی، علیرضا حاجی علی محمدی صفحات 63-70
    امروزه یکی از قطعات مهم در موتورهای احتراقی، توربوشارژ است که می تواند در بهبود عملکرد، نقش ایفا کند. این قطعه و بخصوص پره های آن در توربین، دارای کارکرد در دماهای زیاد است. بر این اساس و با توجه به نیروی گریز از مرکز موجود در پره ها، یکی از پارامترهای طراحی، استحکام خزشی ماده است و لذا از سوپرآلیاژهای پایه نیکل، استفاده می شود. در این مقاله سعی شده است که مقدار سختی سوپرآلیاژ پایه نیکل 713C (مورد استفاده در پره های توربین قطعه توربوشارژ موتور) با یک فرایند عملیات حرارتی، افزایش یابد. برای این منظور از روش طراحی آزمایشها استفاده شده و در مقادیر مختلف دما و زمان انحلال طی فرایند عملیات حرارتی، سختی سنجی در خطوط موازی و عمود بر راستای دانه ها در ریزساختار ماده، صورت پذیرفته است. نتایج تجربی نشان می دهد؛ بطور کلی در دمای انحلال 1200 درجه سانتیگراد و زمان انحلال 60 دقیقه، مقادیر سختی، بیشینه می شوند. تحلیل حساسیت پارامترها نیز، نشان دهنده اثر موثر دمای انحلال نسبت به سایر پارامترها (زمان انحلال و اثر متقابل دما و زمان) است.
    کلیدواژگان: طراحی آزمایش، سختی سنجی، عملیات حرارتی، ابرهمبسته پایه نیکل
|
  • Saeed Salimifar, Hossein Mazaheri, Hooman Baghi Baghban Pages 3-12
    The purpose of this study is improvement of tribology properties St37 steel by formation of a surface composite layer containing alumina particles by GTAW welding method. To do this, the steel surface with 10% volume of alumina particles at three different currents of 90, 110 and 130 Amper with this method was covered. Reciprocating wear test, for wear resistance of the samples was carried out and their wear surfaces were examined by scanning electron microscopy. The results show that the coating of this process is having freeze-dendritic structure containing the alumina particles. The presence of these particles with reducing heat input cause increasing hardness and improvement wear behavior of the coatings. The range of increasing hardness the coatings made between 225 to 332 Vickers was measured and the amount hardness of the uncoated sample is about 180 Vickers. The results of the wear behavior of the coatings represent a significant improvement in their wear behavior in presence of the alumina reinforce with reducing heat input. The main mechanism of wear in the uncoated sample and the coated samples is adhesive wear. Finally, with designing and manufacturing of engine parts from mentioned coating in this study, hardness and wear resistance can be increased and thus better efficiency of the engine is achieved.
    Keywords: GTAW, Alumina, Microstructure, Wear, Heat input
  • Abbas Zarenejad Ashkezari, Alireza Hossein Nezhad, Said Farahat Pages 13-30
    In this paper, by using of the experimental results and numerical simulation with AVL FIRE software and using of artificial neural network, NOx and soot emissions and fuel consumption of a diesel engine was modeled, that input variables of modeling are, air intake temperature, mass fuel injected, fuel injection timing, injection duration, engine speed and IVC timing. Then by using of ant colony optimization algorithm and based on the obtained models for outputs, values of NOx and soot emissions and fuel consumption has been optimized. For this purpose, by using of experimental data and numerical simulation, the arranging for modeling of performance and output was provided by the ANN.
    Artificial neural network with Levenberg-Marquardt training algorithm and using of the experimental and numerical data was applied for modeling and training of relationship between these parameters and this method was applied as a predictive method of ant colony algorithm to find the optimal values and used as a subroutine. Then the design variables that optimized the objective functions were obtained. The results show a fast convergence and good response times and optimizing the control parameters of the ant colony algorithm compared with other metaheuristic algorithms. Due to the rapid and significant convergence of output parameters, combination of artificial neural network (ANN) and ant colony optimization (ACO) can be used as an effective method in intelligent control systems for diesel engines to reduce emissions and fuel consumption.
    Keywords: Optimization, ANN, Ant colony algorithm, NOx, Soot
  • Maryam Eslami, Sajjad Rostami, Mostafa Kiani, Barat Ghobadian Pages 31-40
    The aim of the present study was to examine the effect of throttle valve opening positions on the analysis of MVH 418 engine exergy using ethanol-gasoline mixtures ( ¡ ¡ ¡ and ). In so doing, the definitions dealing with exergy and pertinent exergy equations as well as their applications for closed systems were provided. The results of this study showed that the largest share of the irreversibility in the engine was combustion process. In addition, the results showed thermomechanical exergy, burned fuel exergy, exergy with heat transfer and exergy with work transfer, for ¡ and fuels in full throttle valve opening were higher compared to the 25%, 50%, and 75% throttle valve opening positions. Furthermore, it was found that the efficiency of thermodynamic second law in 25%, 50%, and 75% throttle valve opening positions were reduced for 18.7%, 29%, 60.6%, for 21.5%, 32.7%, 61.5%, for 23%, 35.4%, 62.5%, for 22.8%, 35.5%, 63.6%, and for fuel 27%, 40%, 65% respectively compared to 100% position.
    Keywords: Exergy analysis, Throttle valve position, Ethanol, Gasoline, SI engine
  • Abolfazl Mohammadebrahim, Mohammadali Ehteram, Mohammadhosein Salimian, Vahid Khorramirad Pages 41-54
    Implementing turbocharger is a well-known technology to down-sizing of the internal combustion engine with keeping the torque and power output. But, implementing this technology has some problems such as delays in transient engine operation period, and pressure increment in exhaust pipe. Implementation of electrical supercharger besides the turbocharger is a solution to overcome these problems. In this paper, the use of electrical supercharger on a four-cylinder turbocharged IC engine, has investigated. For this purpose, the well-known engine simulation software, GT-Power has been implemented to evaluate the optimum location of electrical supercharger in the intake air passages. Simulation results show superiority of engine performance is achieved when electrical super charger is located on the upstream of mechanical turbocharger. In the­­ next step, a comparison between the performance of simulated engine and the turbocharged engine, performed. Results of this comparison showed that the use of electric turbocharger dramatically improves transient performance of the engine.
    Keywords: electric supercharger, turbo lag, GT, Power
  • Navid Madani, Mahdi Nikkhah, Hamid Faghani, Hosein Bostan Shirin Pages 55-62
    In this paper, a control oriented strategy has been used to manage thermal behaviors in an IC engine. For this purpose, an electrical thermostat along with a special strategy in engine control unit (ECU) is utilized to achieve better engine outputs including torque, emission, fuel consumption and knock targets in different engine thermal fields. Our activities are divided into three main categories: software development, hardware development and analyzing results on NEDC test on vehicle. In the software phase, a model was designed to control the electric thermostat through various working conditions. This model presents proper PWM (Pulse Width Modulation) to electric thermostat to control engine thermal management considering other effective inputs like intake air temperature and cooling fans responses. Hardware development includes installation of single-act and double-act electric thermostat on vehicle cooling system. Furthermore, the control software applies on GCU (Global Control Unit) to connect software to hardware on vehicle. Finally, all important parameters are recorded through NEDC test on vehicle with Single-act, Double-act electrical thermostat and compared with results of standard mechanical thermostat. Results show better achievement in torque, emission, fuel consumption and knock outputs.
    Keywords: engine thermal management, electric thermostat, electronic control unit, software, hardware development
  • Mohammad Azadi, Mostafa Iziy, Armin Marbout, Mahboobeh Azadi, Alireza Hajiali Mohammadi Pages 63-70
    Nowadays, one of important parts in combustion engines is the turbo-charger, which could improve the performance. Such this component and especially blades of the turbine, is working at high temperatures. Based on this condition and according to centrifugal forces in blades, one of design parameters is the creep strength of the material. For such condition, nickel-base super-alloy has been utilized. In this article, the hardness of 713C nickel-base super-alloy (which has been used in turbine blades of engines) increased by a typical heat treatment. For this objective, the design of experiments was utilized and the hardness through parallel and vertical lines to the grains direction in the material micro-structure was measured at different values of the solution temperature and time in the heat treatment. Experimental results showed that optimum values for the solution temperature and time are generally 1200˚C and 60 min, respectively, when the hardness increased. The sensitivity analysis indicated that effects of the temperature parameter are more significant in comparison to other parameters.
    Keywords: Design of experiments, Hardness measurement, Heat treatment, Nickel, base super, alloy