فهرست مطالب

نشریه تحقیقات موتور
پیاپی 58 (بهار 1399)

  • تاریخ انتشار: 1399/04/16
  • تعداد عناوین: 6
|
  • ایمان چیتساز*، میثم صالحی، سیامک علیزاده نیا، مهدی رجبعلی صفحات 3-9

    خودروهای دورگه نقش روز افزونی در کاهش مصرف سوخت شهرهای با حجم آمد و شد سنگین پیدا کرده اند. راهکار مدیریتی خودرو و ظرفیت انباره برقی نقش اصلی در مصرف سوخت خودروهای دورگه دارد. خودروی دورگه رانا به صورت نمونه توسط شرکت تحقیق، طراحی و تولید موتور ایران خودرو ساخته و رونمایی شده است. در پژوهش حاضر، ظرفیت بهینه انباره برقی و مجموعه تولید توان با استفاده از داده های آزمایشگاهی خودرو در شهر تهران ارایه شده است. با کوچک شدن انباره برقی، ضمن کاهش وزن مجموعه امکان تعویض راحت و سریع آن فراهم می شود. شایان ذکر است که با کوچک شدن انباره برقی، هزینه اولیه خودرو کاهش یافته و مصرف سوخت خودرویی نیز به دلیل بهبود ضرایب دنده خلاص و وزن خودرو کاهش شدیدی خواهد داشت. روش انتگرال گیری مستقیم از داده های تجربی به منظور محاسبه ظرفیت مجموعه تولید توان و انباره برقی استفاده شده است. مولفه های شیب روی و عملکرد رانندگی خودرو در چرخه های مختلف به منظور صحت مجموعه تولید توان محاسبه شده، بررسی شد.

    کلیدواژگان: خودرو دورگه سری، انباره برقی، تعیین ظرفیت بهینه، چرخه رانندگی، کاهش مصرف سوخت
  • میثم فغانی*، حمید فغانی صفحات 11-16

    در دنیای امروز آلودگی های محیط زیستی روز به روز در حال افزایش است و این امر به خصوص در جوامع شهری به دلیل تمرکز جمعیت و رشد روزافزون تقاضا برای سوخت های سنگواره‏ای با شدت بیشتری روبرو شده است. در کشور ایران آلودگی هوا در شهرهای بزرگ تبدیل به امری مخاطره انگیز شده است. حجم بالای مصرف سوخت های سنگواره‏ای توسط خودروهای سواری از دلایل اصلی آلودگی هوا برشمرده می شود. بهره گیری از فناوری های نوین در قوای محرکه خودروها، همانند کشورهای توسعه یافته دنیا، امری اجتناب ناپذیر است و در همین راستا ضروریت تحقیق و پژوهش در این زمینه قابل استناد است. خودروهایی با پیشرانه برقی که به اصطلاح خودروهای بی آلاینده نیز خوانده می شوند از رهیافت هایی است که امروزه مورد توجه قرار گرفته اند. در این مقاله مشخصات خودروی دورگه شرکت ایپکو به عنوان اولین خودروی دورگه در ایران معرفی و نتایج حاصل از آزمون استاندارد آلایندگی درچرخه اروپا با این خودرو ارایه می گردد. مصرف انرژی خودرو و مصرف سوخت آن درچرخه استاندارد اروپا به ترتیب 12.5 کیلووات ساعت بر صد کیلومتر و 3.3 لیتر بر صد کیلومتر است.

    کلیدواژگان: خودروی بی آلاینده، سوخت سنگواره ای، خودرو دورگه برقی، آزمون آلایندگی
  • علی میرمحمدی*، محمدرضا خواجه کولکی صفحات 17-27

    در این مقاله، داغ شدن انباره‏ های لیتیوم - یون در هنگام تخلیه به صورت تجربی و با شبیه سازی عددی بررسی شد و نحوه خنک کاری آنها با استفاده از نانوسیال‏های آب-آلومینا، آب-اکسید مس و آب - طلا با کمک شبیه سازی عددی مطالعه گردید. انباره‏ مورد نظر با روش CFD شبیه سازی و خنک کاری آن با نانوسیالات در مقایسه با سیال آب و هوا انجام شد. نتایج این پژوهش نشان داد که استفاده از نانوسیال ها تاثیر بسیار زیادی در خنک کاری انباره‏ ها دارد، به نحوی که در شرایط یکسان دمای مجموعه انباره‏ ها با نرخ تخلیه c5 و با استفاده از نانو سیال آب-آلومینا پس از 300 ثانیه تخلیه به 305.31 کلوین رسید. همچنین دمای متوسط انباره‏ ها در خنک کاری با نانوسیال آب-اکسید مس به 307.9 کلوین و نانو سیال آب-طلا به 301.14 کلوین رسید. درحالی که با استفاده از سیال هوا برای خنک کاری، دمای مجموعه حدود 360 کلوین و با استفاده از سیال آب برای خنک کاری دمای متوسط انباره‏ ها حدود 313 کلوین محاسبه شد. نتایج این مقاله تایید می کند که انباره‏ های لیتیوم-یونی در دمای گرمتر از 60 درجه سلسیوس خود به خود تخلیه می شوند. نتایج نشان داد که در روش خنک کاری با هوا ، مقدار تخلیه انباره‏ ها به %61.5 رسید و این در حالی است که با استفاده از سایر خنک کننده ها (آب، آب - اکسید مس و آب - آلومینا) این مقدار به %57 و تحت خنک کاری با نوسیال آب-طلا به % 53 رسید.

    کلیدواژگان: باتری، خنک سازی، تخلیه، نانوسیال
  • زهرا صبح خیز میاندهی، سید وحید حسینی*، شهرام آزادی، محمدرضا جمشیدی کارگر صفحات 29-38

    با توجه به بحران آلودگی هوا و افزایش گازهای گلخانه ای، استانداردهای آلایندگی به مرور سختگیرانه‎تر می شوند و از طرفی کاهش مصرف سوخت های تجدیدناپذیر از اهداف اصلی صنایع خودروسازی در جهان به حساب می آید. یکی از پاسخ ها به این مساله، استفاده از پیشران برقی در کنار پیشران احتراق داخلی است. در سال های اخیر خودروهای دونیرو برقی (HEV) با طراحی های متفاوت روانه بازار شده اند. در این بین با توجه به محدودیت ها و هزینه گرانی که این خودرو ها با آن مواجه‏اند، پیشران های نیم دونیرو (MHEV) از انتخاب های اصلی خودروسازان محسوب می گردند. دلیل این انتخاب، تاثیرگذاری مقبول نسبت به هزینه ارزان آن، به سبب تغییرات کم در قوای محرکه تک نیرو و قطعات، به همراه قابلیت اطمینان آن است. این پژوهش به بررسی کاهش مصرف سوخت به سبب پیاده سازی سامانه نیم دونیرو 48 ولت در یک خودرو تک نیرو با پیشران احتراق داخلی می‏پردازد. به همین منظور، الگو کامل خودرو تک نیرو و نیم دونیرو با استفاده از بسته نرم‏افزاری GT-SUITE شبیه سازی شد و مصرف سوخت طی دو چرخه رانندگی NEDC و WLTC مورد مطالعه قرار گرفت. براساس نتایج، استفاده از سامانه نیم‏دونیرو باعث کاهش مصرف سوخت 5% و 9% به ترتیب در دو چرخه WLTC و NEDC شده است. با همکاری خودروسازان و کسب مشخصات کامل خودرو، می‏توان ارزیابی دقیق‏تری از عملکرد خودرو بدست آورد. همچنین می‏توان با بهینه‏سازی روش مهار، بازده مصرف سوخت را افزایش داد.

    کلیدواژگان: مصرف سوخت، موتور احتراق داخلی، خودروی نیم دونیرو، هیبرید
  • امیرحسن کاکائی*، میلاد ماه جورقانی، امین پیکانی صفحات 39-48

    در حالی که کاهش آلاینده های کربنی و مصرف انرژی سوخت های سنگواره‏ای به یکی از اصلی ترین دغدغه های محیط زیستی و اقتصادی موجود در جهان تبدیل شده، استفاده از خودروهای برقی جدی تر از همیشه در دستور کار تولید کنندگان و طراحان بزرگ صنعت خودرو قرار گرفته است. پژوهش های بسیاری نیز در زمینه موضوع خنک کاری موتور برقی در حال انجام است. افت های مختلف الکترومغناطیسی و مکانیکی موجود در موتور مانند چشمه گرمایی عمل کرده و در صورتی که به نحو مناسبی توسط سامانه خنک کاری دفع نشوند، زمینه ساز افت عملکرد و در نهایت فرسودگی زودتر از موعد موتور خواهند شد. به همین منظور در پژوهش پیش رو، طرح موتور برقی بدون جاروبک آهنربای دایم خودروی نیسان LEAF، در نرم افزار Motor-CAD تشکیل شده و پس از شبیه‏سازی افت های مختلف موجود در آن با اجرای شبیه سازی های مختلف دوبعدی و سه بعدی با روش اجزاء محدود، با استفاده از چهار چرخه رانندگی مشهور استاندارد و متمایز از دیدگاه عملکرد سامانه خنک کاری و نقاط بحرانی دمایی مورد موشکافی قرار گرفته است. پس از اجرای این شبیه سازی ها مشخص شد تفاوت در الگوی رانندگی می تواند زمینه ساز ایجاد تغییر در رفتار گرمایی موتوربرقی شود. این تغییر رفتاری ممکن است حتی منجر به جابجایی نقطه بحرانی یا داغ ترین نقطه موتور شود. به جز بحث مقدار عددی دمای بیشینه ثبت شده، از دیدگاه مدت زمان بحرانی بودن نقاط مختلف نیز رفتار متفاوتی متناسب با چرخه رانندگی مدنظر در نتایج شبیه سازی ها به چشم می خورد. بنابراین نوآوری اصلی این پژوهش ضرورت توجه به الگوهای رانندگی در طراحی یک سامانه خنک کاری مناسب و بهینه برای موتور برقی با کاربرد محرکه خودرو است.

    کلیدواژگان: موتور برقی، خنک کاری، چرخه رانندگی، شبکه گرمائی تک دما، روش اجزاء محدود
  • احسان کارگز فروغ*، سعید عبدالملکی، سید اشکان موسویان، حمید فغانی، احسان ذاکری، میثم صالحی صفحات 49-58

    در هنگام رانندگی و ترمزکردن انرژی زیادی برای نگه داشتن خودرو هدر می رود؛ به خصوص در مناطق شهری که خودرو مدام حرکت کرده و باز می ایستد. می توان این انرژی را که توسط لنت های ترمز هدر می رود در انباره خودرو ذخیره نمود. در خودروهای دورگه و برقی می توان از ترمز بازیاب در کنار ترمز مکانیکی استفاده کرد که هنگام ترمز کردن بتوان مقداری از انرژی ترمز را بازیابی نمود. هدف از این مقاله بررسی زمان مناسب برای استفاده از ترمز بازیاب، مقدار انرژی قابل بازیابی بر حسب سرعت خودرو، قدرت ترمز و نرخ کاهش سرعت خودرو، مقدار انرژی ترمز در محورهای جلو و عقب، بررسی قدرت ترمز برای رفع دو نیاز تامین نیروی ترمز مورد نیاز و عدم قفل شدن چرخ ها (لیز نخوردن چرخ ها) و بررسی دو سامانه ترمز ترکیبی موازی و کاملا مهار شده است. بدین منظور از یک خودروی دورگه دنا استفاده شد و مقدار انرژی بازیابی شده طی چرخه رانندگی اروپا و شهر تهران محاسبه و با هم مقایسه شدند. نتایج تحقیق حاکی از اثر قابل توجه و کارا بودن استفاده از سامانه ترمز بازیاب به منظور بهره برداری از انرژی ناشی از ترمزگیری و در نتیجه کاهش مصرف انرژی برای خودروهای دورگه در رانندگی شهر تهران است.

    کلیدواژگان: انرژی ترمزگیری، انرژی بازیابی شده، خودروهای دورگه، ترمز بازیاب
|
  • I. Chitsaz*, M. Salehi, S. Alizadenia, M. Rajabali Pages 3-9

    Hybrid electric vehicles are getting more attention due to the fuel consumption and emission issue in megacities. Energy management strategy and battery capacity are the primary factors for the energy efficiency of range-extended hybrid electric vehicles. Iran khodro Powertrain Company has unveiled a series of hybrid electric vehicles and is improving its performance constantly. In the present study, minimum battery and generator capacity based on experimental data of this vehicle for different driving conditions are presented. Based on the direct integration of experimental data, minimum battery size is calculated to get extremums in energy consumption. Generator capacity is also calculated based on energy slope curve. Small battery size improves battery integration into the vehicle and also the vehicle weight is reduced that improves fuel consumption. The hybrid electric vehicle is also simulated on different driving cycles to ensure that the calculated battery and generator size is appropriate in different conditions.

    Keywords: Series hybrid electric vehicle, Optimum battery size, Driving cycle, Fuel consumption reduction
  • M. Salehi*, H. Faghani Pages 11-16

    Nowadays, environmental pollution is increasing more and more and in the big cities, because of the concentration of the population, is more intense. Air pollution in the big cities has become a serious problem especially in Iran. High fossil fuel consumption of vehicles is a major cause to increase in the amount of air pollution. Using new technology of powertrain, like other developed countries, is only way to control and reduce the air pollution. Electronic vehicle, which is known as zero-emission vehicle, is one of the solutions that are noticed by most of the car manufacturer. Hybrid Vehicle is actually a stepping-stone to eliminate fossil fuel as an energy source of the vehicles. In this research, the latest hybrid electric vehicle of IPCO as the first developed Hybrid vehicle in Iran is introduced and the real experimental result for the Euro standard emission test of the vehicle is presented. Electric and fuel consumption of the vehicle in the standard cycle NEDC are 12.5 kwh/100km and 3.3 liter/100km, respectively.

    Keywords: Zero-emission vehicle, Fossil fuel, Hybrid Electric Vehicle, Emission Analysis
  • A. Mirmohammadi*, M. Khajekoolaki Pages 17-27

    In this study, the Li-ion batteries temperature increase during the discharge process was measured empirically and evaluated using numerical simulation. Moreover, the battery packs cooling using the water, air and water-nano composition fluids such as water-alumina, water-copper oxide, and water-gold was studied through numerical simulation. Accordingly, the battery cooling was simulated by CFD method and the results were compared with water and air coolants. The results indicated the significant effect of nanofluid on the battery packs cooling under the same conditions. The batteries mean temperature with 5C discharge rate with the cooling process with water-alumina was decreased to 305.31 K after 300-sec discharge (Initial temperature: 300 K). The mean temperature of batteries under the cooling process with water-copper oxide and water-gold nanofluid was decreased to 307.09 and 301.14 K, respectively. However, the temperature of the battery packs was respectively decreased to 362 and 313 K using air and water-fluid cooling. Another important point is that lithium-ion batteries are subject to spontaneous discharge at 60%, which confirms the results of the present research. In air cooling method, the discharge rate of batteries reached 61.5%, while other nanofluids (water, water-copper oxide, and water-alumina) decreased the discharge rate by 57% and water-gold nanofluid dropped the discharge rate to 53%.

    Keywords: Battery, Cooling, Discharge, Nanofluids
  • Z. Sobhkhiz Miandehi, S. V. Hosseini*, S. Azadi, M. Jamshidi Kargar Pages 29-38

    Due to the air pollution crisis and increase in greenhouse gases, emission standards are getting tougher gradually. In the other hand reducing the consumption of nonrenewable resources is one of the main goals of the automotive industries in the world. Using electric propulsion along with internal combustion engine is one of the answers. Different designs of Hybrid Electric Vehicles (HEV) have been represented in recent years. Considering the limitations and cost of these vehicles, mild hybrid technology is one of the main choices of manufacturers. These vehicles can be a cost effective choice due to low variation in propulsion system and components, along with its reliability. This paper discusses the reduction of fuel consumption caused by implementing a 48V mild hybrid system in a conventional vehicle. A complete internal combustion engine (ICE) powered vehicle model, is simulated through the GT-SUITE software and fuel consumption during the NEDC & WLTC driving cycles is studied. Based on results, mild hybrid system provides respectively 5% & 9% better fuel economy in WLTC & NEDC driving cycles.

    Keywords: Mild Hybrid, BISG, Internal Combustion Engine, Fuel Consumption, GT-SUITE
  • A.Kakaee*, M. Mahjoorghani, A. Paykani Pages 39-48

    Whereas reducing carbon pollutant and fossil fuel energy consumption have become the most important environmental and economic concerns in the world, electric vehicles and their cooling system are in automotive industry manufacturers and designers agendum more than ever. Various motor electromagnetic and mechanical losses act as heat sources and could lead to performance falloff and premature exhaustion indisputably, if they don’t dissipate by an appropriate cooling system. Thus, in present work, a model has been prepared in Motor-CAD software for Nissan LEAF’s BPM electric motor and after modelling various losses in it by means of 2D and 3D simulations with finite element method, it has been attentively investigated in terms of cooling system performance and hotspot temperatures and locations in four popular distinct standard driving cycles. It has been revealed in results that diversities in driving patterns can lead to different thermal reactions in vehicle’s electric motor. These changes can even rearrange thermal critical points and move hotspots to different parts of motor. Beside quantitative point of maximum temperatures, various transient responses have been monitored in simulations results and hotspot location moved differently in each cycle. Main novelty of the present research is clarifying the point that in order to design an efficient and suitable cooling system for electric motors in vehicles, driving pattern characteristics must be taken into account.

    Keywords: Electric motor, Cooling, Driving cycle, Lumped-parameter thermal network, Finite element method
  • E. Kargar Foroogh*, S. Abdolmaleki, A. Moosavian, H. Faghani, E. Zakeri, M. Salehi Pages 49-58

    In driving and when you brake, a lot of energy is dissipated to stop the car; especially in urban areas where the vehicle is driving in a stop-and-go pattern. This energy, which is dissipated by the brake pads, can be stored in the vehicle's battery. In Hybrid and Electric Vehicles, a regenerative brake can be used alongside the mechanical brakes to regenerate some energy while braking. The purpose of this article is to investigate the appropriate time to use the regenerative brake, the amount of energy recoverable versus the vehicle's speed, braking power and deceleration rate, the amount of energy on front and rear axles, to investigate the braking power to meet the two requirements of providing the required brake force and not locking the wheels (not to slide the wheels) and to investigate two parallel and fully controlled hybrid braking systems. To this end, a Dena hybrid vehicle was used and the recovered energy during Europe and Tehran city driving cycles was computed and compared with each other. The results shows a significant and efficient effect of the use of the regenerative brake system to utilize the braking energy and consequently the energy consumption reduction for the hybrid vehicles in Tehran city driving.

    Keywords: Braking energy, Regenerated energy, Hybrid vehicles, Regenerative braking