تحقیقات موتور
سال:1389 | دوره:5 | شماره:19 |تعداد مقالات:8

خرابی های ناشی از اصطکاک در یاتاقان یکی از عمده ترین عوامل از کار افتادن ماشین آلات از جمله موتور می باشد. تشخیص به موقع این نوع خرابی می تواند در کاهش هزینه های تعمیرات و نیز جلوگیری از توقف پیش بینی نشده موثر واقع گردد. استفاده از روش نشر فرا آوایی به علت حساسیت بالایی که دارد، در پایش وضعیت ماشین آلات مورد توجه محققان قرار گرفته است. در این تحقیق با استفاده از مجموعه آزمایش، فرآیند اصطکاک شبیه سازی شده و در عین حال نشر فرا آوایی ناشی از آن مورد بررسی قرار گرفته است تا مکانیسم های اثر گذار بر تولید سیگنال نشر فرا آوایی مورد شناسایی قرار گیرند. نتایج نشان می دهد که با بروز خرابی در سطح، شکل موج سیگنال تغییر کرده و می توان شروع فرآیند تخریب را در همان مراحل ابتدایی تشخیص داد. علاوه بر این عواملی چون جنس فلز، سرعت حرکت، نیروی اصطکاک و روانکار، که بر تشکیل خرابی موثر هستند، روی سیگنال نشر نیز تاثیر می گذارند و می توان با پایش و تجزیه و تحلیل آنها وضعیت اصطکاک را مورد ارزیابی قرار داد.

هر مجموعه صنعتی بدون داشتن برنامه نگهداری از تجهیزات خسارتهای جبران نشدنی را متحمل می شود. هزینه های خرید قطعات یدکی و تعمیرات از یک طرف و کاهش درآمد مجموعه به واسطه متوقف شدن دستگاه برای تعمیر، از طرف دیگر مانع بزرگی برای پیشرفت و توسعه شرکتها خواهد بود. امروزه بکارگیری فنآوری مراقبت از وضعیت (CM) از طریق تحلیل روغن، به عنوان روشی موثر در تشخیص فرسایشهای غیر عادی یا عیوب تجهیزات و سامانه های مکانیکی شناخته می شود. در این تحقیق سعی شده است علاوه بر تبیین جایگاه مراقبت وضعیت از طریق تحلیل روغن در یک نظام نگهداری و تعمیرات، اطلاعات لازم جهت عملیاتی نمودن یک برنامه موثر CM تامین شود. بدین ترتیب با داشتن منابع اطلاعاتی مناسب، به بررسی رفتار فرسایشی موتورهای دیزل پرداخته شده است. موارد مورد مطالعه در تحلیل روغن عبارتند از: آهن، آلومینیوم، کروم، سرب، مس، سیلیس، گرانروی، درشتی ذرات آهنی، عدد قلیایی و آلودگی آب. داده های موتور کامیون بنز 2628 به عنوان نمونه، مورد تحلیل قرار گرفته است. یافته های این مطالعه نشان دهنده الگوی خاصی متناسب با مولفه های روغن می باشد که می توان با بکار گرفتن منطق فازی و ایجاد یک سلسله از قوانین فازی پی به وجود این الگو برد. سپس با بهره گرفتن از این برنامه فازی به تشخیص و پیش بینی عیوب در موتور دیزل پرداخته می شود.

در این تحقیق فرآیند احتراق سوخت بیودیزل و مخلوط های آن با گازوئیل با استفاده از یک مدل ترمودینامیکی، در یک موتور دیزل پاشش مستقیم در محیط نرم افزاری Visual C، شبیه سازی گردید. برای اعتبار سنجی مدل، مخلوط های مختلف بیودیزل و گازوئیل (B00، B20، B40، B60،B80  و B100) در دور کاری موتور 1400rpm و در بار کامل (Full Load) به صورت تجربی بر روی موتور 244-MT4 مورد آزمون قرار گرفت. نرخ آزادسازی حرارت توسط تابع وایب دوتایی و نرخ انتقال حرارت با مدل تجربی وشنی (Woschni) پیش بینی گردید. گرماهای ویژه ترکیبهای موجود در سوخت بیودیزل (اتیل استئارات، اتیل پالمیتات، اتیل اولئات و اتیل لینولئات) از طریق محاسبات شیمی کوانتومی و با استفاده از نرم افزارGaussian 98  و  Gaussian 03در محدوده دمایی محفظه احتراق موتور تخمین زده شد. نتایج نظری و تجربی نرخ آزادسازی حرارت و همچنین فشار داخل سیلندر با یکدیگر مقایسه و توافق خوبی بین آنها مشاهده گردید.

یکی از مسایل موجود در مجموعه مکش هوای موتور ایجاد صدا در مجرای مجموعه مکش می باشد. تحلیل انرژی آماری مناسب ترین روش برای تحلیل رفتار ارتعاشاتی - صوتی سازه ها در محدوده بسامد بالا است. به کمک این روش می توان سطح فشار صوت و پاسخ های ارتعاشی را پیش بینی کرد.در این مقاله، ابتدا مدل کامل مجموعه مکش هوای موتور یک خودرو با استفاده از روش تحلیل انرژی آماری مدل سازی می گردد. در این مدل با ایجاد زیرمجموعه های مناسب و اعمال تحریک های مربوطه، افت انتقال صوت مجموعه مکش هوای موتور در محدوده بسامد بالا محاسبه می شود. جهت بررسی صحت مدل سازی، یک مدل ساده از مجرای هوا با استفاده از روش تحلیل انرژی آماری در نرم افزار AutoSEA تحلیل گردیده و نتایج حاصل با نتایج حل تحلیلی مقایسه می شوند. در ادامه، نتایج بدست آمده از مجموعه مکش هوای موتور با داده های تجربی مقایسه شده و در محدوده بسامد بالا صحه گذاری می گردند. سپس، به بررسی اثرات استفاده از مواد متخلخل بر روی افت انتقال صوت مجموعه پرداخته می شود. نتایج نشان می دهند که استفاده از این مواد اثرهای مطلوبی در افزایش افت انتقال صوت موتور خواهند گذاشت. در نهایت، به مطالعه و بررسی اثرهای ضخامت و جنس این نوع مواد در افزایش افت انتقال صوت پرداخته می شود.

این پژوهش به بررسی تجربی تاثیر افشانه روغن خنک کن سمبه در میزان قطرات روغن آلاینده در گازهای نشتی موجود در محفظه لنگ می پردازد. با توجه به اینکه گازهای موجود در محفظه لنگ به موتور باز گردانده می شود، همواره مقداری میزانی روغن نیز همراه با آن وارد موتور شده و سبب تولید آلایندگی می شود. برای انجام آزمون از موتور ملی در حالت موتور گردانی استفاده شده است. دما و فشار روغن و آب توسط تلمبه خارجی پایش می شود. نتایج نشان دهنده افزایش قطرات روغن در دبی ثابت افشانه خنک کن با افزایش سرعت دورانی موتور است. در عین حال با افزایش سرعت موتور قطرات ریزتر نیز می شوند. در این پژوهش میزان قطرات روغن موجود در گازهای محفظه لنگ که توسط افشانه تولید شده، در 4000 ددد حداقل 0.25 گرم بر ساعت است که از لحاظ معیارهای آلایندگی جدید مانند اروپا 5 مهم است و باید در طراحی موتور های جدید در نظر گرفته شود. برای اندازه گیری قطرات از صافی های از جنس الیاف شیشه با ضریب عبور مختلف و روش وزنی با دقت 0.001 گرم استفاده شده است. همچنین تاثیر ترتیب قرار گیری این صافی ها برای تخمین قطر قطرات نیز بررسی شده است.

موتورهای دیزل پاشش مستقیم (D.I.) بطور گسترده ای در کاربرد های خودرو و صنعت مورد استفاده قرار می گیرند. با سخت تر شدن استاندارهای آلایندگی و تمایل به ساختن موتورهایی با بازده بالاتر، درک بهتر فرآیند احتراق این موتورها ضروری است تا بتوان گام بعدی را در بهینه کردن طراحی موتور برای کاهش آلایندگی و بهبود کارکرد موتور برداشت. یکی از پارامترهایی که امروزه نقش مهمی در عملکرد موتور و بهبود احتراق دارد، فشار پاشش سوخت می باشد. در سال های اخیر کدهای کامپیوتری با موفقیت جهت شبیه سازی سه بعدی احتراق در موتورهای احتراق داخلی به کار گرفته شده است. این مطالعه به بررسی تئوری اثرات فشار پاشش سوخت بر عملکرد و آلایندگی یک موتور دیزل چهار سیلندر پاشش مستقیم مجهز به توربوشارژر در قالب یک شبیه سازی عددی توسط یک کد CFD، AVL-FIRE، می پردازد. به منظور ارزیابی نتایج بدست آمده، ابتدا موتور مورد بررسی در نرم افزار Fire شبیه سازی شده و با نتایج حاصل شده از آزمایشات تجربی اعتبار دهی می شود و سپس فشار پاشش تغییر داده می شود. در این تحقیق، فشار پاشش سوخت از 275bar تا 1000bar، با ثابت نگه داشتن میزان مصرف سوخت تغییر داده می شود. در نهایت با تغییر زمان و طول پاشش نقطه بهینه از لحاظ آلایندگی مشخص می شود. نتایج نشان می دهند که با افزایش فشار پاشش سوخت، میزان آلاینده NOx تا حد زیادی افزایش و آلاینده PM در حدود %50 کاهش می یابد. همچنین، در ازای این تغییرات، راندمان موتور در حدود %12 افزایش می یابد.

تخمین مناسب انتقال حرارت و توزیع دما در موتور به منظور بررسی تنشهای حرارتی و محاسبه عملکرد موتور امری ضروری است و مستلزم مدل سازی دقیق راهگاه خنک کاری می باشد. عبور سیال با دمای کم تر از دمای جوش در مجاورت دیواره گرم، باعث ایجاد پدیده جوشش حبابی سرد می گردد. صرف نظر نمودن از این پدیده در روند مدل سازی، باعث ایجاد خطای قابل توجهی در محاسبه ضریب انتقال حرارت جابجایی دیواره می شود. در این مقاله تلاش شده است مدل های عددی برای مدل سازی انتقال حرارت در راهگاه خنک کاری موتور احتراقی معرفی و عملکرد آنها بررسی شوند. سپس مشخص می شود که هر مدل با چه تقریبی و مناسب برای کدامیک از مراحل طراحی موتور می باشد. در این مقاله به کمک تغییراتی در رابطه تجربی Foster–Zuber، روش ضریب جابجایی پایه مطرح می شود. ایده مطرح شده در این روش منجر به کاهش حجم محاسبات تعیین ضریب جابجایی و در نتیجه افزایش سرعت محاسبه انتقال حرارت و تنش می گردد. از نقاط قوت این مدل در نظر گرفتن اثر جوشش در ضریب جابجایی است. در نهایت نشان داده می شود که مدل ارایه شده جهت استفاده در مرحله طراحی دقیق، از دقت مناسبی برخوردار است. روش معرفی شده برای هندسه مجرای خنک کاری موتور ملی EF7 استفاده شده و ضریب جابجایی و نواحی جوشش جریان بدست آمده است.