تحقیقات موتور

تحقیقات موتور

تأثیر زمان گرم شدن موتور بر میزان انتشار گازهای آلاینده

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه ملی مهارت، تهران، ایران
10.22034/er.2026.2081271.1123
چکیده
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.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

The effect of engine warm-up time on emission levels

نویسندگان English

Hadi Ghasemi Zavaragh
Bahman Rahmatinejad
Hossein Rahimi Asiabaraki
Department of Mechanical Engineering, Technical and Vocational University (TVU), Tehran, Iran
چکیده English

This 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.

کلیدواژه‌ها English

Internal Combustion Engine
Pollutant Emissions
Warm-Up
Carbon Monoxide
Nitrogen Oxides
Unburned Hydrocarbons
[1] Rahmatinejad B, Rahimi Asiabaraki H, Azimpour Shishevan F. Investigation of the effect of AL2O3 nanofluid in M13NI engine cooling system. The Journal of Engine Research. 2023 Mar 21;70(1):47-65. doi: 10.22034/er.2023.1975318.0
[2] Ghasemi Zavaragh H. Optimization of the Cooling System of a Gasoline Internal Combustion Engine to Reduce Fuel Consumption and Exhaust Emissions. Karafan Journal. 2022 May 22;19(1):291-309. doi: 10.48301/kssa.2021.284665.1580
[3] Nemati A, Nasiri S, Rahimi Asiabaraki H, Khanaki A. The Effect of Injection Timing and Phasing on the Emission of a Gasoline Single Cylinder Engine. The Journal of Engine Research. 2022 Feb 20;65(65):3-20. doi: 10.22034/er.2022.697903
[4] Akbarian A, Najafi B. Investigation of dual fueled (Diesel-Natural Gas) diesel engine ignition delay in different loads, pilot injection timings and quantities. Iranian Journal of Mechanical Engineering Transactions of ISME. 2018 Aug 23;20(2):23-39.
[5] Kaltakkıran G, Bakırcı K. An experimental approach of smart engine coolant thermal management strategy during engine warmup period. International Journal of Innovative Research and Reviews. 2021;5(2):78-85.
[6] Shukhanov SN, Kuzmin AV, Polyakov GN, Sukhaeva AR, Kovalivnich VD. Influence of air temperature on warming up the engine of automotive vehicles. InIOP Conference Series: Earth and Environmental Science 2021 Mar 1 (Vol. 723, No. 5, p. 052003). IOP Publishing. doi: 10.1088/1755-1315/723/5/052003
[7] Di Giovine G, Di Battista D, Cipollone R. The Effects of the Oil Temperature Warm-Up on Engine Fuel Consumption. SAE International Journal of Advances and Current Practices in Mobility. 2024 Apr 9;7(2024-01-2411):693-705. doi: 10.4271/2024-01-2411
[8] Lee J, Lee J, Lee K. Improving Vehicle Warm-Up Performance Using Phase-Change Materials and Thermal Storage Methods. Energies. 2024 Sep 11;17(18):4556. doi: 10.3390/en17184556
[9] Akansu SO, Tangöz S, Kahraman N, İlhak Mİ, Açıkgöz S. Experimental study of gasoline-ethanol-hydrogen blends combustion in an SI engine. International Journal of Hydrogen Energy. 2017 Oct 5;42(40):25781-90. doi: 10.1016/j.ijhydene.2017.07.014
[10] Ghasemi Zavaragh H, Kaleli A, Solmuş İ, Afshari F. Experimental analysis and evaluation of thermostat effects on engine cooling system. Journal of Thermal Science. 2021 Mar;30(2):540-50. doi: 10.1007/s11630-020-1264-8
[11] Rahmatinejad B, Rahimi Asiabaraki H, Azimpour Shishevan F, Mohtadi Bonab MA. Experimental analysis of the effect of using aluminum oxide nanofluid in improving the heat transfer of XU7 engine radiator. The Journal of Engine Research. 2023 Jun 22;70(2):66-79. doi: 10.22034/er.2023.2011671.1015

  • تاریخ دریافت 27 آذر 1404
  • تاریخ بازنگری 14 تیر 1405
  • تاریخ پذیرش 12 مرداد 1405