انجمن علمی موتور ایرانتحقیقات موتور1735-521473220260823Experimental investigation of EF7 engine performance using blended fuels of gasoline, toluene, and bioethanol and emission prediction via artificial neural networkبررسی تجربی عملکرد موتور ملی با سوخت‌های ترکیبی شامل بنزین، تولوئن و زیست-اتانول و پیش‌بینی آلایندگی با استفاده از شبکه عصبی مصنوعی12073834310.22034/er.2026.2067965.1099FAمحمد پارساشهابی نیادانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه سمنان، سمنان، ایران0009-0004-4702-5923شهاب الدینخوارزمیدانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه سمنان، سمنان، ایران0000-0003-3627-2772ریحانهثقفیدانشکده مهندسی شیمی، نفت و گاز، دانشگاه سمنان، سمنان، ایران0009-0007-6575-4718مائدهمجیدی مجددانشکده ریاضی، آمار و علوم کامیپوتر، دانشگاه سمنان، سمنان، ایران0009-0009-5105-7377هادیکمال زادهدانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه سمنان، سمنان، ایران0009-0008-6179-7101Journal Article20250814In this study, the thermodynamic performance and emission behavior of the EF7engine were comprehensively evaluated both experimentally and numerically when fueled with blended fuels, including pure gasoline, bioethanol (at 5%, 10%, and 15% by volume), and toluene (at 5%, 10%, and 15% by volume). The primary objective was to quantitatively analyze the effects of varying ratios of oxygenated and aromatic additives on key combustion parameters, including power, torque, and exhaust emissions, as well as to develop a predictive framework for emissions using an artificial neural network (ANN). Experimental tests were conducted under full-load conditions at constant engine speeds of 2000, 2500, and 3000 rpm. To analyze the combustion reactions, stoichiometrically balanced equations and reaction enthalpies were calculated for all fuel blends. The results indicated that E10 and T15 significantly influenced the optimization of environmental and performance parameters, respectively. Bioethanol notably reduced carbon monoxide (CO) and hydrocarbon (HC) emissions, while toluene, through increasing the octane number, improved power and torque, although a marked increase in nitrogen oxides (NOₓ) was observed for toluene-containing fuels. Furthermore, a multilayer ANN model was developed in the TensorFlow environment. This model, with inputs including fuel type, power, torque, and engine speed, predicted emissions with a mean absolute error below 5%. The close agreement between model predictions and experimental data demonstrated that machine learning can provide an effective, reliable, and scalable approach for simulating multiparameter combustion systems and for analyzing and predicting emissions in spark-ignition engines.در این تحقیق، عملکرد ترمودینامیکی و رفتار آلایندگی موتور ملی در مواجهه با سوخت‌های ترکیبی شامل بنزین خالص، زیست-اتانول (در درصدهای 5، 10 و 15) و تولوئن (در درصدهای 5، 10 و 15) ارزیابی تجربی و عددی شد. هدف اصلی، تحلیل کمی اثر نسبت‌های متفاوت افزودنی‌های اکسیژنه و آروماتیک بر متغیرهای کلیدی احتراق از جمله توان، گشتاور و آلاینده‌های خروجی و نیز توسعه چارچوبی برای پیش‌بینی آلایندگی با استفاده از شبکه عصبی مصنوعی بود. آزمون‌های تجربی در شرایط بار کامل و در دورهای ثابت 2000، 2500 و 3000 د.د.د. انجام گرفت. به‌منظور تحلیل واکنش‌های احتراق، معادلات موازنه‌شده درست و گرمای واکنش برای تمامی ترکیبات سوختی محاسبه گردید. نتایج نشان دادند که E10 و T15 بترتیب در بهینه‌سازی متغیرهای زیست محیطی و عملکردی موتور تأثیر بسزایی دارند. زیست-اتانول موجب کاهش محسوس کربن مونواکسید و هیدروکربن و تولوئن با افزایش عدد اکتان باعث بهبود توان و گشتاور شد، هرچند افزایش اکسیدهای ازت در سوخت‌های تولوئنی به‌وضوح مشهود بود. در ادامه، الگوی شبکه عصبی مصنوعی با ساختار چندلایه در محیط تنسورفلو توسعه یافت. این الگو با ورودی‌هایی نظیر نوع سوخت، توان، گشتاور و دور موتور، خروجی آلاینده‌ها را با میانگین خطای مطلق زیر 5% پیش‌بینی کرد. تطابق دقیق نتایج الگو با داده‌های تجربی نشان داد که استفاده از یادگیری رایانهای در شبیه‌سازی سامانههای احتراقی چندمتغیری، رویکردی مؤثر، قابل اعتماد و مقیاس‌پذیر برای تحلیل و پیش‌بینی آلایندگی در موتورهای اشتعال جرقه‌ای محسوب می‌شود.https://www.engineresearch.ir/article_738343_77b0215d57415a755cf066e004e8c54c.pdfانجمن علمی موتور ایرانتحقیقات موتور1735-521473220260823Experimental evaluation and performance analysis of a bidirectional compressed air engine with a common crankshaft and connecting rodsحل تحلیلی و تجربی موتور هوای فشردة دوطرفه با سازوکار اهرم لولایی و میللنگ مشترک214373843110.22034/er.2026.2077052.1116FAمهدیمستقلچیگروه مهندسی مکانیک، دانشگاه ملی مهارت، تهران، ایران0000-0002-3958-8804محمدامیدپناهگروه مهندسی مکانیک، دانشگاه ملی مهارت، تهران، ایران0000-0002-5787-4038Journal Article20251123In this paper, a novel engine capable of operating in two modes—as a compressed air engine and as a compressor—is analyzed and investigated. In this configuration, two reciprocating pistons are arranged opposite each other and operate in two separate cylinders. A common connecting rod is also employed in the power transmission mechanism between the crankshaft and the pistons. In the compressed air engine mode, mechanical rotary valves are used to control the fluid flow into the engine, and the power generated by the pistons is transmitted to the common connecting rods and the crankshaft. The engine was first designed; after the stress analysis of its components was verified in software, a prototype was manufactured, and data were then collected and analyzed using sensors and electronic equipment. The results of this research comprise experimental analysis, thermodynamic analysis, and simulation. According to the experimental results obtained from the operation of the mechanism as a power generation engine, the average output speed of the engine at a gauge pressure of 5 bar is 190 rpm, and the engine output power is 870 W. The results obtained from the derived analytical relations, the model solution, the software simulation, and the experimental data also show good agreement and consistency in the engine analysis.در این مقاله یک موتور جدید که قابلیت فعالیت در دو وضعیت موتور هوای فشرده و تنجار را دارد، بررسی شد. در این سازه دو سمبة رفت و برگشتی متصل به هم و در دو موقعیت مخالف به یکدیگر وجود دارد که در دو استوانه مجزا فعالیت دارند. در سازوکار انتقال توان نیز از یک اهرم لولایی شکل مشترک استفاده شده است به طوریکه به عنوان رابط مابین میللنگ و سمبهها عمل می‌کند. این موتور ابتدا طراحی و پس از تایید تحلیل تنش قطعات در نرم‌افزار، ساخته و سپس مورد دیتابرداری قرار گرفت. داده‌های این موتور با استفاده از حسگرها و تجهیزات برقی جمع‌آوری و تجزیه و تحلیل شده است. نتایج این تحقیق شامل تحلیل تجربی، تحلیل ترمودینامیکی و شبیه‌سازی است. در نتایج تجربی به دست آمده از عملکرد سازوکار در قالب یک موتور تولید توان، در فشار نسبی 5 بار، دور متوسط خروجی موتور 190 دور در دقیقه و تولیدی موتور برابر با 870 وات اندازهگیری شد. نتایج تحلیل موتورتنجار از طریق روابط استخراج شده، حل عددی و مدلسازی، شبیه‌سازی در نرم‌افزار و داده‌های تجربی نیز نشان‌دهنده همپوشانی و سازگاری نسبی تحلیل موتورتنجار است.https://www.engineresearch.ir/article_738431_738dc4ffc11469fd9b287b8ddf2ee55a.pdfانجمن علمی موتور ایرانتحقیقات موتور1735-521473220260823Engine encapsulation techniques for fuel consumption reduction under Iran’s climatic conditionsاستفاده از شرایط محصورسازی موتور با هدف کاهش مصرف سوخت در شرایط آب و هوایی ایران446273841510.22034/er.2026.2077335.1118FAمتینسامانیاندانشکده مهندسی مکانیک و انرژی، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران0009-0005-4196-7634محمدعلیاحترامدانشکده مهندسی مکانیک و انرژی، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران0000-0001-6365-1706حسینبستان شیرینشرکت تحقیق، طراحی و تولید موتور ایران خودرو (ایپکو)، تهران، ایران0009-0008-2655-0605Journal Article20251129Increasingly stringent regulatory demands for fuel consumption and emission reduction have made the investigation of engine thermal behavior during the cold-start phase a key focus of automotive engineering research. The drop in engine temperature after a shutdown period leads to increased lubricant viscosity and intensified internal friction, which significantly contribute to higher initial fuel consumption. In this study, the effect of a thermal engine encapsulation system on the thermal performance and fuel consumption of the EF7 Plus engine was quantitatively evaluated. To this end, a one-dimensional thermal model was developed in GT-SUITE and validated against experimental data provided by IPCO. By coupling the transient cool-down process with fuel consumption behavior over the standard New European Driving Cycle (NEDC), the model enabled a simultaneous analysis of the restart temperature and its impact on engine performance. The results indicate that retaining thermal energy during the soak period increases the initial restart temperature and consequently reduces frictional losses. Both cumulative and instantaneous fuel consumption analyses over the NEDC show that thermal encapsulation can reduce fuel consumption by up to 10% at an ambient temperature of 20°C and by up to 11.5% at 5°C. These findings demonstrate the technical and economic feasibility of implementing this technology in widely used domestically produced engines.افزایش الزامات مبنی بر کاهش مصرف سوخت و آلایندگی، بررسی رفتار حرارتی موتور در حالت راه‌اندازی سرد را به یکی از محورهای اصلی در پژوهش‌های مهندسی خودرو تبدیل کرده است. افت دمای موتور پس از دوره خاموشی، موجب افزایش گرانروی روغن و تشدید اصطکاک داخلی می‌شود که این امر سهم قابل‌توجهی در افزایش مصرف سوخت اولیه دارد. در این پژوهش، تأثیر سامانه محصورسازی حرارتی بر عملکرد حرارتی و مقدار مصرف سوخت موتور ملی نسل دوم به‌صورت کمی ارزیابی شده است. بدین منظور، یک الگوی حرارتی یک‌بعدی در نرم‌افزار جیتیسوئیت توسعه یافت و با استفاده از داده‌های تجربی شرکت ایپکو اعتبارسنجی شد. این الگو با متصل کردن فرآیند سرد شدن گذرا و رفتار مصرف سوخت در چرخه‌رانندگی استاندارد اروپا، امکان تحلیل همزمان دمای راه‌اندازی مجدد و پیامدهای آن را بر عملکرد موتور فراهم آورد. نتایج نشان می‌دهد که حفظ انرژی گرمایی در دوره خاموشی، موجب افزایش دمای اولیه راه‌اندازی و در نتیجه، کاهش تلفات اصطکاکی می‌شود. تحلیل تجمعی و لحظه‌ای مصرف سوخت در چرخه اروپا حاکی از آن است که محصورسازی حرارتی می‌تواند مصرف سوخت را در دمای محیطی 20 درجه سانتی‌گراد تا 10% و در هوای 5 درجه سانتی‌گراد، تا %11.5 کاهش دهد. این تحقیق، توجیه فنی و اقتصادی کاربرد فناوری مذکور را در موتورهای رایج داخلی اثبات می‌کند.https://www.engineresearch.ir/article_738415_a3a3795fe212843d10c666646dadba50.pdfانجمن علمی موتور ایرانتحقیقات موتور1735-521473220260823The effect of engine warm-up time on emission levelsتأثیر زمان گرم شدن موتور بر میزان انتشار گازهای آلاینده637973841610.22034/er.2026.2081271.1123FAهادیقاسمی زوارقگروه مهندسی مکانیک، دانشگاه ملی مهارت، تهران، ایران0000-0002-5021-4985بهمنرحمتی نژادگروه مهندسی مکانیک، دانشگاه ملی مهارت، تهران، ایران0000-0001-6191-4496حسینرحیمی آسیابرکیگروه مهندسی مکانیک، دانشگاه ملی مهارت، تهران، ایران0000-0002-2851-8413Journal Article20251218This study investigates the effect of engine warm-up time on the emissions of hydrocarbons, carbon monoxide, and nitrogen oxides. Data were analyzed under eight different engine speeds and two load conditions (15% and 30%) over a 15-minute period, in both thermostat and non-thermostat configurations. The results indicated that at 1,500 rpm and 15% load, installing a thermostat reduced the warm-up time by up to 29%. On average, increasing engine speed by 500 rpm shortened this time by 27% at 15% load and by 32% at 30% load. Furthermore, hydrocarbon emissions were substantially elevated during the first three minutes after start-up but stabilized within the range of 150–250 ppm once warm-up was complete. Nitrogen oxides exhibited the most significant variation: doubling the engine speed from 1,500 to 3,000 rpm tripled their concentration, and doubling the load increased it by approximately a factor of 1.6. Moreover, under low-speed and low-load conditions, installing a thermostat reduced carbon dioxide emissions both during and after the warm-up period. Ultimately, it can be concluded that shorter warm-up times, achieved through the use of a thermostat and optimal management of this period, significantly reduce pollutant levels and have a positive effect on controlling engine emissions. These results emphasize the importance of employing optimized cooling systems to decrease pollution and improve the environmental performance of combustion engines.این پژوهش تأثیر زمان گرم‌شدن موتور بر انتشار آلاینده‌های هیدروکربنی، مونوکسیدکربن و اکسیدهای ازت را بررسی می‌کند. داده‌ها در هشت سرعت مختلف و دو بار کاری ۱۵ و ۳۰ درصد، طی ۱۵ دقیقه و در دو حالت با دمابان و بدون آن تحلیل شدند. نتایج نشان‌داد در دور ۱۵۰۰ و بار ۱۵%، نصب دمابان زمان گرم‌شدن را تا 29% کاهش می‌دهد. افزایش سرعت موتور به ازای هر ۵۰۰ دور در دقیقه، این زمان را به‌طور متوسط %۲۷ برای بار ۱۵% و ۳۲% برای بار ۳۰% کوتاه‌تر کرد. همچنین، انتشار هیدروکربن‌ها در سه دقیقه اول بسیار بالا بود، اما پس از گرم شدن به ۱۵۰-۲۵۰ ppm تثبیت شد. اکسیدهای ازت بیشترین تغییر را نشان دادند؛ به‌طوری‌که دو برابر شدن دور موتور از ۱۵۰۰ به ۳۰۰۰، غلظت آن را تا سه برابر و دو برابر شدن بار، آن را ۱.۶ برابر افزایش داد. همچنین، در شرایط سرعت و بار پایین، نصب دمابان موجب کاهش انتشار دی‌اکسید کربن در دوره گرم شدن و پس از آن شد. در نهایت، می‌توان نتیجه گرفت که زمان گرم شدن کوتاه‌تر با استفاده از دمابان و مدیریت بهینه این دوره، به شکل قابل توجهی باعث کاهش آلاینده‌ها می‌شود و تأثیر مثبتی بر مهار آلودگی‌های خروجی از موتور دارد. این نتایج بر اهمیت استفاده از سامانههای خنک‌کننده بهینه در کاهش آلودگی و بهبود عملکرد زیست محیطی موتورهای احتراقی تأکید می‌کند.https://www.engineresearch.ir/article_738416_f3be9c5814976102b8b19755cc9538e0.pdfانجمن علمی موتور ایرانتحقیقات موتور1735-521473220260823Extraction of the driving cycle of semnan urban buses using the K means clustering algorithm and smoothing of urban fleet data with the Savitzky–Golay filterاستخراج چرخه رانندگی اتوبوس‌های شهری سمنان با استفاده از روش خوشه‌بندی میانگینها و هموارسازی داده‌های ناوگان شهری با صافی ساویتزکی - گولای809573862110.22034/er.2026.2079799.1122FAمحمد حسینخالصیدانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه سمنان، سمنان، ایران0000-0002-1499-0565علیرضاحاجی علی محمدیدانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه سمنان، سمنان، ایران0000-0001-9829-7954محمد پارساشهابی نیادانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه سمنان، سمنان، ایران0009-0004-4702-5923هادیکمال زادهدانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه سمنان، سمنان، ایران0009-0008-6179-7101علیرضاداوری دولت آبادیدانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه سمنان، سمنان، ایران0009-0007-3433-1931Journal Article20251218In this study, the driving cycle of Semnan urban buses was extracted and analyzed based on operational data recorded from the city bus fleet. The data were collected over a total distance of 750 km along urban routes and, after preprocessing, were divided into individual micro-trips. To identify driving behavior patterns, the micro-trips were grouped using the K-means clustering algorithm, and the optimal number of clusters was determined automatically using the elbow method. Then, through a targeted combination of selected micro-trips, an 1,800-second cycle was formed that represents the variations in speed, acceleration, braking, and stopping behavior of the fleet. The results showed that the driving behavior of Semnan buses is characterized mainly by relatively low average speeds, mild accelerations, and frequent stops, reflecting the traffic conditions of the city’s public transport network. Moreover, comparison of the extracted cycle with those of other cities revealed significant differences arising from geographical and traffic conditions. Finally, smoothing of the final cycle using the Savitzky–Golay filter reduced instantaneous noise and improved the stability of the speed profile. The proposed cycle can be used for fuel consumption simulation, emission estimation, and performance analysis of the bus fleet.در این مطالعه، با استفاده از داده‌های ثبت شده از ناوگان اتوبوسرانی شهری سمنان، چرخه رانندگی این شهر بر پایه تحلیل داده‌های عملیاتی استخراج و بررسی شد. داده‌ها در طول ۷۵۰ هزارمتر مسیر شهری جمع‌آوری و پس از پیش پردازش، به ریزسفرهای مجزا تقسیم شدند. برای شناسایی الگوهای رفتاری رانندگی، ریزسفرها با روش خوشه‌بندی میانگینها گروه‌بندی شدند و تعداد خوشههای بهینه با روش آرنج به‌صورت خودکار تعیین شد. سپس با ترکیب هدفمند ریزسفرهای منتخب، چرخه‌ای ۱۸۰۰ ثانیه‌ای شکل گرفت که نمایانگر الگوی تغییرات سرعت، شتاب‌گیری، ترمزگیری و توقف‌های ناوگان است. نتایج نشان داد که رفتار رانندگی اتوبوس‌های سمنان عمدتاً با سرعت‌های متوسط کُند، شتاب‌گیری‌های ملایم و توقف‌های پرتکرار همراه است که ماهیت شلوغی شبکه حمل‌ونقل عمومی این شهر را بازتاب می‌دهد. همچنین مقایسه چرخه استخراج‌شده با چرخه‌های سایر شهرها، تفاوت‌های معناداری را ناشی از شرایط جغرافیایی و رفتوآمد آشکار کرد. در نهایت، هموارسازی چرخه نهایی با صافی ساویتزکی–گولای موجب کاهش پرشهای لحظه‌ای و بهبود پایداری منحنی سرعت شد. چرخه پیشنهادی می‌تواند برای شبیه‌سازی مصرف سوخت، برآورد انتشار آلاینده‌ها و تحلیل عملکرد ناوگان اتوبوسرانی استفاده شود.https://www.engineresearch.ir/article_738621_f2306e2ed84ac3d7be76d847d3038a20.pdfانجمن علمی موتور ایرانتحقیقات موتور1735-521473220260823Fatigue life prediction of a rubber engine mount for internal combustion enginesتخمین طول عمر خستگی دسته‌موتورهای لاستیکی موتور درون‌سوز9611673887610.22034/er.2026.2078883.1121FAعلیدارایی نژاد فرددانشکده مکانیک و انرژی، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران0009-0002-8812-419Xسید محمدجعفریدانشکده مکانیک و انرژی، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران0000-0002-9741-2655عباسرهیدانشکده مکانیک و انرژی، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران0000-0002-7123-1741Journal Article20251202This study aims to present a method for accurately estimating the fatigue life of rubber engine mounts used in internal combustion engines on the basis of fatigue damage evaluation parameters. First, to determine the mechanical properties and establish the constitutive equation of the rubber used in the engine mount, uniaxial tension, uniaxial compression, and planar tension tests were performed, and the Mooney–Rivlin model was employed to describe the hyperelastic behavior of the material. Subsequently, fatigue life tests were conducted on three-dimensional (3D) dumbbell specimens and engine mounts under specified laboratory conditions in order to obtain experimental fatigue life data. Next, the fatigue damage evaluation parameters—including the strain energy density, effective stress, Green–Lagrange principal strain, Euler–Almansi strain, and octahedral shear strain—were computed using the finite element method under loading conditions identical to those of the fatigue life tests for both the 3D dumbbell specimen and the engine mount. Fatigue life estimation models were then developed by fitting a power-law relationship between the calculated parameters and the experimental fatigue life of the 3D dumbbell specimen. Finally, by substituting the computed fatigue damage parameters of the engine mount into the corresponding models, the estimated fatigue lives of the engine mount were obtained and compared with the experimental results. Calculation of the correlation coefficient for each model revealed that the model based on the Green–Lagrange principal strain provides the highest accuracy in predicting the fatigue life of the engine mount.هدف این مقاله ارائه روشی برای تخمین عمر خستگی دسته‌موتورهای لاستیکی موتورهای درون‌سوز بر اساس مؤلفه‌های ارزیابی آسیب خستگی است. در گام نخست، به‌منظور تعیین خواص مکانیکی و تشکیل معادلة ساختاری لاستیک مورد استفاده در دسته‌موتور، آزمون‌های کشش تک‌محوره، فشار تک‌محوره و کشش صفحه‌ای انجام شد و الگوی مونی-ریولین برای توصیف رفتار ابرکشسان ماده به‌کار گرفته شد. سپس، آزمون‌های عمر خستگی تحت شرایط آزمایشگاهی مشخص بر روی نمونه‌های دمبلی سه‌بعدی و دسته‌موتور به‌منظور استخراج داده‌های تجربی عمر خستگی اجرا گردید. در ادامه، مؤلفه‌های ارزیابی آسیب خستگی شامل چگالی انرژی کرنشی، تنش مؤثر، کرنش اصلی گرین-لاگرانژ، کرنش آلمانسی-اویلر و کرنش برشی هشت‌وجهی با استفاده از روش اجزا محدود و تحت شرایط بارگذاری مطابق با آزمون‌های عمر خستگی برای نمونة دمبلی سه‌بعدی و دسته‌موتور محاسبه شدند. سپس با برازش منحنی توزیع توانی بین مؤلفه‌های محاسبه‌شده و عمر خستگی تجربی نمونة دمبلی سه‌بعدی، الگوهای تخمین عمر خستگی تشکیل شدند. در نهایت، با جای‌گذاری مقادیر محاسبه‌شده مؤلفه‌های آسیب خستگی دسته‌موتور در الگوهای متناظر، عمرهای خستگی تخمینی دسته‌موتور به‌دست آمدند و با نتایج تجربی مقایسه شدند. محاسبه ضریب همبستگی برای هر الگو نشان داد که الگوی مبتنی بر کرنش برشی هشت‌وجهی و کرنش اصلی گرین-لاگرانژ بهترین دقت را در پیش‌بینی عمر خستگی دسته‌موتور دارند.https://www.engineresearch.ir/article_738876_46208e1048c9421f04baab5dc8814df3.pdf