تحقیقات موتور
سال:1388 | دوره:5 | شماره:16 |تعداد مقالات:8

در این مطالعه، یک نوع پیل سوختی غشا پلیمری برای کاربرد در خودرو تحلیل گردیده و در این راستا متغیرهای اثر گذار بر عملکرد پیل از قبیل درصد رطوبت، نرخ جریان، دما و فشار گازهای ورودی و همچنین مدیریت آب و حرارت که از چالش های اصلی این پیل ها می باشد، بررسی شده است. بدین منظور، معادلات پیوستگی، مقدار حرکت، بقا اجزای، انرژی و شارژ به همراه روابط سینتیک الکترو شیمیایی در نواحی مختلف پیل به صورت الگوی تک ناحیه ای تدوین و به روش عددی حل شده اند و منحنی های ولتاژ و چگالی توان بر حسب چگالی جریان پیل در شرایط عملکردی مختلف به دست آمده است. نتایج نشان می دهد که افزایش فشار و دما در تمامی ولتاژهای خروجی پیل باعث بهبود عملکرد پیل می شود. در ولتاژهای خروجی بالا که تغییر فاز در پیل سوختی اتفاق نمی افتد، افزایش درصد رطوبت و کاهش نرخ جریان ورودی بر عملکرد پیل تاثیر مثبت می گذارد، اما در ولتاژهای خروجی پایین، عملکرد پیل با افزایش درصد رطوبت و کاهش نرخ جریان کاهش می یابد. همچنین افزایش فشار، درصد رطوبت ورودی و نرخ جریان منجر به اتلاف بخشی از توان تولیدی پیل سوختی می گردد.

در این تحقیق تاثیر تغییر رفتار سامانه خنک کاری موتور گازوییلی 457-LA با بهره گیری از امکانات پژوهشی تهیه شده بر روی بستر آزمون، مجهز به لگام ترمز ادی کارنت400 W  بررسی شده است. برداشت غیر تخصصی از هنجار گرمایی موتور موجب شده که در بازار مصرف تصور بر این است، که با کاهش دمای آب خنک کننده در گردش موتور، می توان به عملکرد بهینه و طول عمر آن افزود. مطالعات نظری و آزمون های تجربی انجام شده در این پژوهش نشان می دهد که هر گونه دست کاری در سامانه خنک کاری، به ویژه کاهش دمای آب خنک کننده، موجب افزایش تنش های مکانیکی، ناشی از تغییر روا داشت های مجاز در شرایط زیر بار موتور گشته، و همچنین با افزایش میزان مصرف سوخت و آلایندگی، زمینه های حالت های پس سوز و تنش های حرارتی و خوردگی در سامانه تخلیه را پیش خواهد آورد. در نتایج تجربی این تحقیق، کاهش توان و گشتاور اندازه گیری شده در حالت کاهش دمای آب خنک کننده، به شکل معنی دار مشاهده شده است. در مقابل با افزایش محدود دمای آب در گردش در صورت بهره گیری از سوخت گازوییلی، استاندارد و بهینه، می توان به شاخصه های برتری از توان، گشتاور، مصرف سوخت و آلایندگی دست یافت.

ماده افزودنی MTBE به بنزین موجب آثار مخرب محیط زیستی مثل بیماری های بدخیم می باشد و سال هاست در کشورهای توسعه یافته از بنزین حذف شده است لذا، هدف اصلی در این تحقیق، جایگزینی اتانول به جای افزودنی  MTBEو بررسی تاثیر سوخت اتانول بر عملکرد، تولید آلاینده ها و مصرف سوخت موتور اشتعال جرقه ای و بدست آوردن ترکیب بهینه اتانول با بنزین می باشد. آزمون ها در دو حالت بار کامل و بار جزیی صورت گرفت. آزمون بار کامل در سرعت های مختلف موتور و آزمون بار جزیی تنها در سرعت های 2000 و 3000 دور بر دقیقه انجام شد. در تمام این آزمون ها زمان جرقه زنی بهینه شد. نتایج بدست آمده نشان می دهد که با افزایش میزان اتانول در مخلوط، بازده تنفسی، توان و گشتاور موتور افزایش می یابد. مصرف سوخت ویژه در سرعت های کند کاهش و در سرعت های تند افزایش می یابد از طرف دیگر وجود اتانول در مخلوط باعث شده که آلاینده هیدروکربن های نسوخته (HC) به طور چشمگیری کاهش یابد. آلاینده مونواکسیدکربن (CO) مقداری کاهش یافته ولی میزان اکسیدهای نیتروژن (NOx) اندکی افزایش را نشان می دهد. موتور مورد آزمایش در این مطالعه،XU7JP/L3  می باشد.

در این تحقیق متغیرهای عملکردی یک موتور دیزل با بکارگیری سوخت بیودیزل بررسی شده است. بیشینه فشار استوانه و دمای گازهای خروجی از B0 تا B40 افزایش یافته و با افزایش بیشتر درصد سوخت بیودیزل (از B40 تا B100)، بیشینه فشار استوانه کاهش می یابد. توان ترمزی موتور در بار معین لگام ترمز برای تمامی مخلوط های سوخت ثابت می باشد. علت ثابت بودن توان ترمزی در بار معین، تنظیم دور لگام ترمز با تغییر مقدار سوخت در دور ثابت 730 (rpm) می باشد. مصرف سوخت و مصرف ویژه سوخت ترمزی از B0 تا B40 روند نزولی داشته و از B40 تا B100 روند صعودی پیدا می کند. بنابراین مخلوط سوخت B40 نسبت به سوخت دیزل و بیودیزل خالص و سایر مخلوط های سوخت، دارای مصرف سوخت کمینه است و به عنوان مخلوط بهینه از نظر مصرف بهینه سوخت در موتورهای دیزل با دور ثابت توصیه می گردد. همچنین با افزایش بار لگام ترمز، مصرف سوخت افزایش می یابد. مخلوط سوخت  B40در تمامی بارهای لگام ترمز دارای مصرف ویژه سوخت ترمزی کمینه بود. آهنگ وزنی مصرف هوا در بارهای مختلف لگام ترمز برای سوخت دیزل و بیودیزل خالص و تمامی مخلوط های سوخت ثابت است و تغییرات جزیی آن به دلیل تغییرات دمای آزمایشگاه در زمان های مختلف آزمایش و تاثیر آن بر جرم مخصوص هوا می باشد. رقت (نسبت هوا به سوخت) از B0 تا B40، روند صعودی و از B40 تا B100، روند نزولی پیدا می کند. بنابراین مخلوط سوخت B40 دارای بیشینه رقت در بین سوخت های دیزل و بیودیزل خالص و سایر مخلوط های سوخت بوده است.

در این تحقیق عدد ستان مخلوط های مختلفی از سوخت بیودیزل حاصل از روغن پسماند رستوران و گازوییل با استفاده از یک موتور CFR اندازه گیری شد و برای بررسی تاثیر سوخت بیودیزل بر مهلت اشتعال، از یک موتور دیزل یک استوانه لیستر M8/1 از نوع پاشش غیر مستقیم (IDI)  استفاده شد. تغییرات فشار داخل استوانه نسبت به زاویه میل لنگ به کمک حسگر فشار از نوع پیزوالکتریک Kistler-6123 اندازه گیری شد. در همه نمونه های سوخت، زمان پاشش سوخت 21 میل لنگ قبل از نقطه مکث بالا بوده و لحظه شروع احتراق، زاویه ای از میل لنگ بود که آهنگ تغییر فشار حالت جهشی یافت. آزمون های در شرایط یکسان دور موتور (750 rpm) و تمام بار انجام گرفت. نتایج آزمون ها نشان داد که با افزودن سوخت بیودیزل به گازوییل، عدد ستان از 57 برای گازوییل تنها تا 62 برای بیودیزل تنها، افزایش می یابد و مهلت اشتعال از8 ،13  میل لنگ برای گازوییل تنها به 8،83 درجه میل لنگ برای بیودیزل تنها، کاهش می یابد. برای پیش بینی مهلت اشتعال از شبیه سازی نیمه تجربی بر حسب تابعی از عدد ستان، چگالی و گرانروی استفاده گردید. عدد ستان تنها بر مهلت اشتعال شیمیایی اثر دارد و چگالی و گرانروی سوخت در تاخیر اشتعال فیزیکی موثر هستند، لذا الگوی قهقرایی (رگرسیونی) غیر خطی به کمک نرم افزار SPSS 14 ارایه گردید. الگوی ارائه شده باR2=0.998 ، توانایی پیش بینی مهلت اشتعال را با خطای کمتر از ±0.5 میل لنگ دارد .

مدیریت پاشش سوخت که شامل شکل پاشش و زمان بندی پاشش است، اثر مهمی بر عملکرد موتور بویژه شکل گیری آلاینده ها دارد. اما چگونگی تاثیر انواع شکل پاشش به طور همزمان بر عملکرد موتور دیزل سنگین کمتر بررسی شده است. در این مطالعه از نرم افزار دینامیک سیالات محاسباتی FIRE برای شبیه سازی فرایندهای پاشش و احتراق موتور دیزل سنگین پاشش مستقیم در پنج شکل مختلف پاشش استفاده شده است. نتایج نشان می دهند که کمترین میزان NO با پاشش مثلثی به دست می آید که همراه با کاهش محسوسی در مقدار توان موتور است. با پیش پاشش و پس پاشش میزان شکل گیری دوده با کاهش چشمگیری همراه می شود. همچنین کمترین میزان هیدروکربنهای نسوخته در خروجی با پس پاشش قابل دستیابی است.

در طول تاریخ صنایع خودروسازی تلاش های گسترده ای برای طراحی اجزای خودرو به شکلی که سبب کاهش تولید آلاینده ها و افزایش بازده خودرو گردد صورت گرفته است. چون تولید آلاینده ها به طور مستقیم به نرخ مصرف سوخت وابسته است، هر پیشرفتی که در راستای بهبود بازده خودرو صورت می گیرد، منجر به کاهش میزان تولید آلاینده ها می شود. یکی از موثرترین سامانه ها در این راستا، سامانه انتقال قدرت با نسبت دور متغیر پیوسته (CVT) است که در دهه گذشته تکامل و توسعه زیادی یافته است. اما در حال حاضر مساله بسیار مهمی که خودروسازان در سراسر دنیا و از جمله ایران با آن روبه رو هستند، بررسی امکان جایگزینی سامانه CVT با جعبه دنده دستی، از نظر مصرف سوخت است. در این پژوهش، مصرف سوخت یک خودروی معین مجهز به جعبه دنده دستی با مصرف سوخت همان خودرو که مجهز به سامانه  CVTزنجیری شده است، مقایسه می شود. مصرف سوخت خودروی مجهز به CVT که به طور خودکار با ECU پایش شده، با استفاده از قاعده ژنتیک بهینه می شود. نتایج حاصل از مقایسه دو سامانه یاد شده، نشان می دهد که حتی در صورتی که تعویض دنده سامانه انتقال قدرت معمولی توسط راننده ای ماهر به صورتی انجام گیرد که عملکرد خودرو با جعبه دنده دستی بهینه باشد، مصرف سوخت در خودروی مجهز به CVT در سرعت های مجاز رانندگی، به مقدار چشمگیری کمتر از خودرو با جعبه دنده دستی است.