انجمن علمی موتور ایران
تحقیقات موتور
1735-5214
41
41
2022
11
27
Study of ball bearings failure modes in an eddy current dynamometer
مطالعه حالتهای خرابی یاتاقانهای غلتشی در یک لگام ترمز جریان گردابی
3
11
697757
FA
رضوان
روحانی
سید محمد
جعفری
مهدی
روزبان
Journal Article
2022
11
27
Eddy current dynamometers are one of the most important equipment of internal combustion engine test cells in powertrain companies. Failure of rolling element bearings in these assets is a common reason for downtime hours of engine test beds. Insufficient information in this field not only imposes unwanted expenses, but also would result in wrong engine testing data. The purpose of this article is the identification and classification of rolling element bearings failure modes in the eddy current dynamometers. This is an essential research for choosing an appropriate maintenance plan in engine testing laboratories. More than 30 faulty ball bearings of different eddy current dynamometers are collected to study different modes in which the bearings actually fail to operate properly. In addition, metallurgical studies have been applied on the failed parts to specify possible root causes of failure. The dynamometers whose bearings are under study have been employed in different engine testing procedures that an eddy current dynamometer is capable of performing e.g. endurance tests, over-speed tests, etc. so that a diversified collection of modes is available which would happen in any eddy current dynamometer. The recognized cases are then classified to prepare a practical basis for condition monitoring of dynamometers using vibration analysis or other methods.
لگام ترمزهای جریان گردابی در مراکز تحقیقات موتور، یکی از مهمترین تجهیزات اتاقهای آزمون موتور بشمار میروند. خرابی یاتاقانهای غلتشی در این تجهیزات یکی از دلایل رایج توقفات اتاق آزمون موتور میباشد. دانش ناکافی در این زمینه علاوه بر تحمیل هزینههای ناخواسته سبب جمعآوری دادههای نادرست آزمون میگردد. هدف این مقاله شناسایی و دستهبندی حالتهای مختلف خرابی یاتاقانهای غلتشی در لگام ترمزهای جریان گردابی است. برای انتخاب یک برنامه نگهداری مناسب در آزمایشگاههای موتور، این یک تحقیق ضروری میباشد. بیش از 30 یاتاقان ساچمهای معیوب از لگام ترمزهای جریان گردابی مختلف جمعآوری شده است تا حالتهای مختلف خرابی که در آنها یاتاقان قادر به عملکرد درست نیست بررسی گردند. علاوه براین، مطالعات متالورژیکی روی قطعات معیوب انجام گردید تا دلایل اصلی خرابی مشخص گردند. لگام ترمزهایی که یاتاقانهای آنها مورد بررسی قرار میگیرد در پروسههای آزمون مختلفی که یک لگام ترمز جریان گردابی قادر به کار باشد مانند آزمونهای دوام، سرعت بالا و غیره مورد استفاده قرار گرفتهاند. بنابراین مجموعه متنوعی از حالات کاری یک لگام ترمز جریان گردابی درنظر گرفته شده است. درنهایت حالتهای شناسایی شده جهت آماده سازی یک پایه کاربردی برای پایش وضعیت لگام ترمزها با استفاده از آنالیز ارتعاشات یا روشهای دیگر دستهبندی میگردند.
https://www.engineresearch.ir/article_697757_4c167fb4db4970568c559f7873b9e69e.pdf
انجمن علمی موتور ایران
تحقیقات موتور
1735-5214
41
41
2022
11
27
Investigation of combustion and emissions of natural gas-diesel dual-fuel PPCI engine
بررسی احتراق و آلایندگی در مفهوم احتراق پیش آمیخته جزیی در یک موتور دوگانه سوز با استفاده از سوختهای گاز طبیعی و دیزلی
13
19
697758
FA
حسن
خاتم نژاد
شهرام
خلیل آریا
صمد
جعفرمدار
ناگاراج
بناپورمت
سید مصطفی
میرسلیم
Journal Article
2022
11
27
Premixed combustion concepts like HCCI and PPCI have attracted much attention, since these concepts offer possibilities to reduce engine out emissions to a low level, while still achieving good efficiency. Recently researchers have shown that premixed combustion concepts with two fuels with a large difference in auto-ignition properties can generate a spatial gradient of fuel-air mixtures and reactivity offers improved fuel efficiency and lower NOx and smoke exhaust emissions when compared to conventional diesel diffusion combustion due to longer ignition delay. The increased availability of natural gas in the world has renewed interest in order to realize fuel cost savings and reduce pollutant emissions due low carbon content. Thus, premixed combustion using natural gas as a less reactive fuel and diesel fuel with a higher reactivity fuel warrants consideration. This study presents results from an experimental study of Natural Gas-Diesel premixed operation on a single cylinder diesel engine. After that, a computational study using the CFD software has been conducted to investigate the in-cylinder phenomena in different situations. The results reveal both low NOx and smoke emissions can be achieved in dual fuel PPCI concept in compared to conventional diesel but at the expense of increasing of unburned hydrocarbon emissions.
مفاهیم احتراق پیش آمیخته نظیر احتراق اشتعال تراکمی همگن و احتراق پیش آمیخته جزیی همگن به سبب کاهش آلاینده های خروجی تا یک میزان کم در کنار بازدهی مناسب، توجه زیادی را به خود معطوف نمودند. تحقیقات اخیر نشان می دهد، مفاهیم احتراق پیش آمیخته با استفاده از دو سوخت با اختلاف زیاد در ویژگی های خود اشتعالی سبب تولید تغییرات واکنش پذیری مخلوط در محفظه احتراق و افزایش زمان تاخیر در اشتعال شده و منجر به کاهش همزمان دوده و اکسید ازت در مقایسه با مفهوم دیزلی مرسوم می شود. سوخت گاز طبیعی بدلیل افزایش میزان تولید، هزینه پایینتر و آلایندگی کمتر می تواند با توجه به واکنش پذیری پایین به عنوان یک سوخت مناسب به همراه سوخت دیزل با واکنش پذیری بالا در یک مفهوم احتراق پیش آمیخته جزیی استفاده شود. در این تحقیق نتایج بررسی تجربی یک احتراق پیش آمیخته با استفاده از سوخت گاز طبیعی و دیزل ارائه شده و پس از آن بررسی جریان داخل محفظه احتراق با استفاده از تحلیل سه بعدی به روش CFD انجام می شود. نتایج نشان دهنده کاهش همزمان آلاینده های دوده و اکسید ازت و افزایش هیدروکربنهای نسوخته در حالت پیش آمیخته جزیی دوگانه سوز در مقایسه با مفهوم دیزلی مرسوم می باشد.
https://www.engineresearch.ir/article_697758_f922e9f8abe755f6e93a881036fc6b24.pdf
انجمن علمی موتور ایران
تحقیقات موتور
1735-5214
41
41
2022
11
27
The effect of ethanol combustion on HCCI engine performance and emissions
بررسی تاثیر احتراق اتانول بر عملکرد و آلودگی موتور احتراق تراکمی با مخلوط همگن
21
30
697759
FA
بهرام
بحری
ازهر
عبدالعزیز
علی
صلواتی زاده
وحید
اصفهانیان
Journal Article
2022
11
27
Ethanol as a renewable and alternative fuel when utilized in homogeneous charge compression ignition (HCCI) has potential to substantially reduce nitrogen oxides (NOx) and particle matter (PM) and can maintain HCCI sustainability. HCCI engine operation is limited between two ringing and misfire regions that too retard and advance combustion phasing highly affect HCCI engine operation, performance and emissions. In this study, a modified 0.3 liter single-cylinder direct-injection diesel engine has used with a fuel port injection system. A study has done on effect of ethanol combustion on engine performance and emission by varying incoming air temperature and fuel/air mixture which focused on the zones near ringing and misfire regions. The results indicate that too retarding combustion phasing makes HCCI combustion unstable that affects combustion temperature lower than normal combustion which result in reducing indicated mean effective pressure and producing higher hydrocarbon (HC) and carbon monoxide (CO) emissions and too advancing combustion phasing generates high peak pressure rise rate with rapid combustion and reduces IMEP but amount of CO and HC is lower in this situation.
استفاده از اتانول به عنوان سوخت جایگزین و تجدیدپذیر در موتور های احتراق تراکمی با مخلوط همگن (HCCI) در توسعه موتورهای احتراق داخلی نقش بسزایی داشته و باعث کاهش اکسیدهای نیتروژن و ذرات معلق گردیده است. موتور HCCI در دو محدوده عملکردی با احتراق ناقص و احتراق با صدای شدید کار می کند، که تاخیر و جلو افتادن احتراق تاثیر فراوانی در کارکرد این موتورها، عملکرد و آلودگی آنها خواهد داشت. در این مقاله، یک موتور 3/0 لیتر دیزل تک سیلندر با پاشش مستقیم به موتور HCCI با پاشش غیرمستقیم تغییر یافته است. در این تحقیق تاثیر احتراق اتانول بر روی عملکرد و آلودگی موتور HCCI بوسیله تغییرات دمای هوای ورودی و نسبت سوخت به هوا در مناطق عملکردی نزدیک به احتراق ناقص و احتراق با صدای شدید صورت گرفته است. نتایج بدست آمده نشان می دهد که تاخیر افتادن زیاد زمان احتراق، احتراق HCCI را ناپایدار کرده که باعث کاهش دمای احتراق از حد طبیعی شده و همچنین باعث خواهد شد که فشار متوسط موثر اندیکاتوری کاهش یافته و مقدار هیدروکربن های نسوخته و اکسیدهای کربن افزایش می یابد. جلو افتادن زیاد زمان احتراق بیشینه فشار داخل سیلندر را افزایش داده و در نتیجه مدت احتراق کاهش یافته و بیشینه اندازه افزایش فشار زیاد در داخل سیلندر تولید خواهد شد. مقدار هیدروکربن های نسوخته و اکسیدهای کربن در این وضعیت نسبت به حالت قبل کاهش پیدا کرده و فشار متوسط موثر اندیکاتوری نسبت به حالت کارکرد نرمال کاهش پیدا خواهد کرد.
https://www.engineresearch.ir/article_697759_0610965e6b85ca28abcfa03fa1986dfc.pdf
انجمن علمی موتور ایران
تحقیقات موتور
1735-5214
41
41
2022
11
27
Research on modification of cooling passage for a 4-cylinder turbo-charged SI engine with precise cooling view point
تحقیق روی اصلاح راهگاه آب در یک موتور چهار استوانه پرخوران با دیدگاه خنک کاری دقیق
31
39
697760
FA
رضا
همت خانلو
آرش
محمدی
مصطفی
ورمزیار
Journal Article
2022
11
27
With the development of engine technology, modern engine power has been improved a lot. Therefore more precise analysis is of much importance. There is more emphasis put on the research on the design of cooling system. An efficient way to study heat transfer in cooling passage of an engine is CFD calculation. With CFD analysis flow pattern in coolant jacket could be analyzed. In this research the velocity, pressure and heat transfer coefficient distribution in the cooling passage of a 4-cylinder SI engine are computed via CFD code AVL Fire. The main goal of author's work is to investigate the precise cooling. Therefore, the effects of head gasket holes on the flow distribution in the hot spot critical regions of the cylinder head can be seen. Three different schemes are proposed to enhance the flow distribution in cylinder head and finally the results are discussed.
با توسعه موتورهای احتراق داخلی، توان موتورها افزایش یافته است و تحلیل دقیق و کاملی از آنها مورد نیاز است. طراحی سامانه خنک کاری تاثیر قابل توجه روی عملکرد موتور دارد. روش مناسب برای مطالعه انتقال حرارت در راهگاه آب یک موتور دینامیک سیالات محاسباتی است. در این تحقیق، توزیع فشار، سرعت و ضریب انتقال حرارت در راهگاه آب یک موتور پرخوران بدست آمده با نرم افزار فایر انجام شده است. هدف اصلی نویسندگان بررسی اثر سوراخهای لایی بستار در توزیع جریان در ناحیه های بحرانی حرارتی بستار می باشد. سه طرح متفاوت برای بهبود توزیع جریان در بستار ارائه شده است. در نهایت روی نتایج بحث شده است
https://www.engineresearch.ir/article_697760_3936a2dc073f4804ff0792003a0c5c20.pdf
انجمن علمی موتور ایران
تحقیقات موتور
1735-5214
41
41
2022
11
27
Axial vane rotary engines preliminary design by quasi dimensional modeling technique
طراحی اولیۀ موتورهای دورانی پرهمحوری با استفاده از روش مدلسازی شبهابعادی
41
53
697761
FA
محمد
کردی
وحید
اصفهانیان
Journal Article
2022
11
27
The rotary motion engines have still potentially many advantages over the conventional reciprocating engines. But only the reciprocating engine became the dominant mechanism for engines because of the simplicity of the combustion chamber sealing mechanism. This paper describes the basic concept, design, modeling and analysis of a new rotary engine type, axial vane rotary engine. One of important component in the axial vane rotary engine is cam profile which can affect the dynamic behaviors of engine. Seven cam profiles are simulated and compared kinematically to find an optimum cam profile with minimum velocity, acceleration, jerk and pressure angle to have an axial vane rotary engine with high TBO (Time between Overhaul) with respect to conventional type. In addition, a two-zone, quasi-dimensional model as a simple, fast and accurate model, is developed to simulate engine operating cycle and find the chambers pressure. The parametric modeling of an axial vane rotary engine as a prototype, including main parameters (geometrical and operating) is studied and some design considerations are investigated.
موتورهای دورانی از نظر قابلیتها همچنان دارای مزایای بسیاری نسبت به موتورهای رفت و برگشتی رایج میباشند. اما موتورهای رفت و برگشتی بخاطر مکانیزم سادۀ آببندی محفظۀ احتراق جزو موتورهای رایج در دنیا میباشند. این مقاله به نحوۀ عملکرد، طراحی، مدلسازی و تحلیل یک نوع موتور دورانی جدید، موتور دورانی پرهمحوری، میپردازد. یکی از اجزاء مهم موتور دورانی پرهمحوری، بادامک آن است که میتواند بر رفتار دینامیکی موتور تأثیر داشته باشد. در این مطالعه 7 نوع بادامک مختلف به منظور یافتن بادامک بهینه از نظر رفتار سینماتیکی، داشتن کمترین میزان سرعت، شتاب، ژرک و زاویۀ فشار و عمر کاری (TBO) شبیهسازی شده و آنها با بادامک متداول بکار رفته در موتورهای دورانی پرهمحوری مقایسه و بادامک بهینه پیشنهاد شدهاست. همچنین به منظور یافتن فشارها و نیروهای اعمالشده به اجزاء موتور دورانی پرهمحوری یک مدل دوناحیهای و شبهابعادی بعنوان یک مدل ساده، سریع و دقیق برای شبیهسازی چرخۀ عملکردی موتور بدون نیاز به انجام محاسبات پیچیده و همچنین بدون نیاز به دانستن اطلاعات دقیق ابعادی آن، توسعه داده شدهاست. در نهایت با استفاده از یک مدل پارامتریک برای موتور دورانی پرهمحوری شامل پارامترهای ابعادی و عملکردی آن، برخی از ملاحظات طراحی آن مورد بررسی قرار گرفته است.
https://www.engineresearch.ir/article_697761_431a7f7424a5d5ed0acf9d169e7307f1.pdf
انجمن علمی موتور ایران
تحقیقات موتور
1735-5214
41
41
2022
11
27
An experimental study of pre-main injection strategy to optimize TDI diesel engine
مطالعه تجربی پیش پاشش به همراه مرحله اصلی پاشش جهت بهینهسازی موتور پاشش مستقیم دیزلی
55
62
697762
FA
علی
یوسفزاده
مرتضی
منفردی
عبدالرضا
نبوی
محسن
پورفلاح
سید مصطفی
میرسلیم
Journal Article
2022
11
27
Reducing emissions and fuel consumption have always been a major concern of engine manufacturers. In recent years, strict emission laws and fast reduction of fossil fuel resources have increased this concern. Main purpose of this work is to optimize D87 diesel engine with consideration of parameters such as amount of soot emission, BSFC and maximum pressure of combustion chamber. Effect of pre injection on engine performance has been investigated experimentally. Test is done for four different load points in constant maximum speed which at each load point 3 up to 7 percent of total fuel mass is considered in pilot injection. Results show that BSFC is decreased with increasing of pre injected fuel. From the other side soot emission and maximum pressure of combustion chamber are increased by increasing of pre injected fuel, but both of them are still in an acceptable level so the optimum point is selected based on the minimum BSFC. In all cases minimum BSFC is reached by considering 7 percent of total fuel mass in pre injection which the minimum amount of BSFC is about 194 g/kW.h at 1000 kW.
کاهش آلایندهها و مصرف سوخت همواره دغدغه اصلی تولیدکنندگان موتورهای احتراق داخلی بوده است. در سالهای اخیر با کاهش منابع سوخت فسیلی و اعمال مقررات سختگیرانه آلایندگی این دغدغه بیشتر شده است. هدف اصلی این تحقیق، بهینهسازی موتور ملی دیزل سنگین د87 از لحاظ مصرف سوخت، آلاینده دوده و بیشینه فشار محفظه احتراق میباشد. استفاده از پیشپاشش در کنار مرحله اصلی پاشش به عنوان راهکار مدنظر قرار گرفته است. آزمون در چهار نقطه بارگذاری در سرعت ثابت 1500 دور بر دقیقه انجام شد که در هر نقطه از بارگذاری درصد جرم پیشپاشش به عنوان 3-7% از جرم کل سوخت پاشش شده در نظر گرفته شد. نتایج نشان از کاهش مصرف سوخت در اثر افزایش مقدار پیشپاشش میدهد در حالیکه از طرف دیگر مقدار دوده و بیشینه فشار با افزایش مقدار پیشپاشش افزایش یافت، اما به این دلیل که هر دو پارامتر آلاینده دوده و بیشینه فشار در محدوده امن قرار دارند و از مفادیر هدف خود تجاوز نکردهاند. مبنای انتخاب نقطه بهینه براساس کمترین میزان مصرف سوخت میباشد. بر همین اساس در تمامی نقاط کمترین میزان BSFC در حالت پیش پاشش 7% بدست آمد که در توان نهایی 1000 کیلووات، مقدار مصرف سوخت ویژه به g/kW.h 194 رسیده است.
https://www.engineresearch.ir/article_697762_05b0f2de38ba1f1927a3c274632693d6.pdf