تحقیقات موتور
سال:1389 | دوره:6 | شماره:21 |تعداد مقالات:8

در سال های اخیر صنعت خودرو به سمت تولید خودروهایی با مصرف سوخت و آلایندگی کمتر و همچنین راحتی بیشتر پیش می رود. در نتیجه خودروی دورگه برقی توجه بسیاری را به خود جلب کرده است. در خودروهای دورگه برقی به منظور ایجاد هماهنگی بین روش تعویض دنده و روش تنظیم، پیشنهاد می گردد که انتخاب و تعویض دنده به صورت خودکار انجام شود. از طرف دیگر در سال های اخیر جعبه دنده دستی خودکار شده (AMT) معرفی گردیده است. جعبه دنده AMT هم زمان مزایای دو جعبه دنده دستی و خودکار را داراست. با وجود مزایای فراوان AMT، همچنان مشکل تغییرات ناگهانی گشتاور و شتاب در هنگام تعویض دنده باقی است. یکی از راه حل های این مساله استفاده از چنگک دوطرفه است.در این مقاله شبیه سازی تاثیر اتصال چنگکی دوطرفه در خودروی دورگه برقی موازی با جعبه دنده دستی خودکار شده، ارائه شده است. بدین منظور ابتدا عملگرهای مورد نیاز در جعبه دنده AMT طراحی شده اند. سپس الگوی پویایی جعبه دنده AMT شامل پایش گر و عملگرهای تعویض دنده و اتصال به موتور، به الگوی جعبه دنده دستی در خودروی دورگه موازی بر پایه خودروی ملی افزوده شده است. در الگوی ابتدایی از چنگک ساده استفاده شده است. سپس چنگک ساده با چنگک دوطرفه جایگزین شده و در فرآیند تعویض دنده نیز تغییرات مورد نیاز اعمال شده است. به منظور مقایسه رفتار خودروی دورگه برقی با چنگک ساده و همچنین چنگک دوطرفه، شبیه سازی خودروی دورگه برقی صورت گرفته است. نتایج شبیه سازی نشان می دهد استفاده از چنگک دوطرفه باعث کاهش مصرف سوخت و آلایندگی و حذف تغییرات ناگهانی شتاب، حین تعویض دنده خواهد شد. همچنین زمان تعویض دنده و چنگکگیری، کاهش می یابد.

در این مقاله به بررسی اثر عوامل محیطی شامل دما، فشار و رطوبت و همچنین تغییر ترکیب سوخت بر مصرف مخصوص سوخت موتور و مصرف سوخت خودرو و همچنین میزان انتشار آلاینده های اکسیدهای نیتروژن پرداخته شده است. شبیه سازی به کمک نرم افزار شبیه ساز موتورGT-Power  انجام شده است. نقاط کاری انتخابی برای شبیه سازی در این مطالعه همواره در بارهای جزیی است که اکثرا در چرخه رانندگی بیشترین تکرارپذیری را دارند و نوع سوخت مصرفی گاز طبیعی بوده است. شبیه سازی تغییر فشار محیط، با سوخت بنزین نیز انجام پذیرفته است. موتور انتخابی برای شبیه سازی موتور EF7.1.7.NA است. الگوی شبیه سازی مبنا ابتدا با داده های تجربی در بارهای جزیی با دقت کافی زینه بندی شده است. همچنین برای بررسی اثر تغییر فشار محیط، آزمونی بر روی موتور انجام پذیرفت که نتایج آن با شبیه سازی تطابق خوبی دارد و نیز استانده ای که در زمینه آزمون اندازه گیری مصرف سوخت و آلایندگی خودرویی وجود دارد با نتایج حاصل از شبیه سازی مقایسه گردیده است.

در این تحقیق ابتدا تاثیر هندسه الکترودها بر ولتاژ مورد نیاز جرقه و عملکرد یک موتور پایه گازسوز، با استفاده از سه نوع شمع که دارای هندسه متفاوت الکترودها و وضعیت حرارتی یکسان می باشند، مورد بررسی قرار می گیرد؛ سپس با انجام آزمون های دوام موتوری، وضعیت دوام شمع ها بررسی می شود. جهت بررسی ساز و کارهای رفتگی الکترودها، از روش سطح نگاری با کمک میکروسکوب الکترونی روبشی(SEM)  استفاده شده است؛ همچنین جهت بررسی وضعیت جرقه زنی شمع ها از آزمون قطعه ای شمع بهره برده شده است. نهایتا با انجام آزمون های احتراقی، تاثیر رفتگی الکترودها بر ولتاژ مورد نیاز جرقه، عملکرد و مصرف سوخت موتور مورد ارزیابی قرار می گیرد. بر اساس نتایج به دست آمده برای شمع های نو، استفاده از شمعی که در الکترود منفی خود شیار دارد، سبب کاهش 21 درصدی بیشینه ولتاژ مورد نیاز می شود. بر اساس نتایج آزمون های دوام، پس از 200 ساعت کارکرد، میانگین افزایش دهانه برای الکترودهای پایه نیکل، 7 برابر بیشتر از الکترودهای پلاتینی است. بررسی سطح الکترودها به کمکSEM ، ترک ها و حفره های زیادی را در سطح الکترودهای پایه نیکل نشان می دهد. ایجاد و رشد ترک ها و نفوذ اکسید کلسیم می تواند سبب افزایش نرخ رفتگی در الکترودهای پایه نیکل شود. بر اساس نتایج آزمون احتراقی، در صورت تامین ولتاژ مورد نیاز جرقه توسط سیم پیچ افروزش، رفتگی الکترودها تاثیر قابل ملاحظه ای در میزان گشتاور و مصرف سوخت ویژه موتور در هنگام کارکرد با سوخت گاز طبیعی ندارد.

در این مقاله، به منظور دستیابی به مصرف سوخت کمینه در خودروهای مجهز به سامانه انتقال قدرت CVT، با در نظر گرفتن اتلاف توان در اجزای مختلف سامانه انتقال قدرت مجهز به CVT در شرایط مختلف رانندگی و عوامل موثر در آن، الگوی جامعی برای پایش سامانه انتقال قدرت ارائه شده است. با توجه به پویائی خودرو، موتور و سامانه انتقال قدرت، دستیابی به مصرف سوخت کمینه به یک مساله پایش بهینه منجر می شود که برای حل آن از روش برنامه ریزی پویای بلمن استفاده شده است. به منظور ارزیابی روش پیشنهادی و صحه گذاری بر نتایج حاصل، با بهره گیری از داده های تجربی خودروی پراید این خودرو به صورت نظری به سامانه CVT مجهز می شود و با اعمال پایش بهینه، میزان مصرف سوخت آن در بخشی از چرخه رانندگی استاندارد NEDC شبیه سازی می شود. برای مقایسه، مصرف سوخت همان خودرو با جعبه دنده دستی نیز در همان چرخه استاندارد محاسبه می شود. مقایسه نتایج شبیه سازی نشانگر این است که مصرف سوخت خودروی مجهز به CVT به میزان چشمگیری کمتر از خودروی با جعبه دنده دستی است.

شرایط گرماپویایی هوای محیط (فشار، دما و رطوبت)، تابعی از ارتفاع محل از سطح دریا و شرایط اقلیمی محیط است به طوری که چگالی و مشخصات فیزیکی هوا را تحت تاثیر قرار می دهد. از طرفی استانداردهای متعلق به عملکرد و آلایندگی موتورهای درون سوز در شرایط سطح دریا (به عنوان شرایط مرجع از نظر دما، فشار و رطوبت) وضع شده اند لذا یکی از مشکلات آزمون عملکرد و آلایندگی موتورهای درون سوز، عدم وجود شرایط استاندارد سطح دریا از نظر دما و فشار و رطوبت محیط در محل آزمون است. در کار حاضر ابتدا سامانه ای به منظور تامین هوای مطلوب احتراق از نظر فشار، دما و رطوبت هوای ورودی موتور طراحی و ساخته شده، سپس با استفاده از این سامانه، آزمون های آلایندگی ( (13Mode & 8Modeبر روی پنج موتور دیزلی نمونه، در شرایط گرماپویایی مختلف هوای ورودی، اجرا شده است. در نهایت با ایجاد یک همبستگی بین آلاینده های موتورهای درون سوز و شرایط گرماپویایی هوای ورودی، ضرایب تصحیح برای آلاینده های NOX و PM به دست آمد. با توجه به تعداد زیاد آزمون های اجرا شده و اطمینان از صحت و دقت نتایج، با تحلیل خطا محدوده دقت ضرایب تصحیح مشخص شده است.

با توجه به بحران جهانی سوخت و لزوم استفاده از موتورهایی با کارایی بالاتر و مصرف سوخت کمتر راهکارهای متنوعی جهت کاهش مصرف سوخت و افزایش کارایی موتورهای احتراق داخلی ارائه شده است در کشور ما نیز جهت نیل به این مقصود قوانین و استانداردهای مختلفی مصوب شده است.از آنجا که موتور XU7/L3 محصول شرکت پژو دومین موتور پرتیراژ داخلی سازی شده کشور می باشد، این موتور به عنوان موتور مورد مطالعه در این تحقیق انتخاب شده است. یکی از روش های کاهش مصرف سوخت قابل بکارگیری در این موتور استفاده از سامانه متغیر درِیچه هاست که در هر دور با توجه به شرایط کارکرد موتور زمان باز و بسته شدن دریچه ها را تغییر داده موجب بهبود بازده تنفسی و در نتیجه کاهش مصرف سوخت و افزایش کارایی موتور می گردد. در این تحقیق در ابتدا کلیه اجزای موتور XU7/L3 اعم از چند راهه های ورودی و خروجی و مسیر اگزوز در نرم افزار GT-Power الگو شده. در مرحله بعد الگوی تهیه شده در نرم افزار GT-Power با نرم افزار  MATLAB Simulinkبرای پایش روی ورودی ها و خروجی ها جفت شده است. سپس با ارائه توابع هدف مناسب سعی می شود مصرف سوخت ویژه ترمزی موتور با اتخاذ مناسب ترین زمان بندی برای دریچه های ورودی و خروجی بهینه می شود و بدین وسیله امکان پذیری رسیدن به حداکثر کاهش مصرف سوخت و حداقل مصرف سوخت قابل دسترس با تغییر زمان بندی درِیچه ها به همراه زمان بندی بهینه محاسبه می شود. همچنین در این تحقیق راهکار نوین طرح شده در تحقیقات قبلی توسط مولفان جهت بهینه سازی مدل GT-Power یک موتور احتراق داخلی با استفاده از روش تحلیل حساسیت در مطالعات قبلی ارائه شده بود تکمیل و مورد بررسی دقیق تر قرار گرفت.

بیودیزل، یک سوخت جایگزین برای استفاده در موتورهای دیزل است. با توجه به تفاوت های زیادی که بین سوخت بیودیزل و دیزل وجود دارد، برای عملکرد بهینه یک موتور با هر کدام از این سوخت ها یا مخلوط های مختلف آن ها، حتی الامکان باید بعضی از شرایط کاری موتور را تغییر داد. در این تحقیق، عملکرد یک موتور دیزل پاشش مستقیم با سوخت بیودیزل بررسی شده است. روش انجام تحقیق به این ترتیب است که آزمایش های مختلفی بر روی یک موتور دیزل با استفاده از مخلوط های مختلف سوخت های بیودیزل و دیزل در دورهای 1200، 1600، 2000 و 2400 دور بر دقیقه انجام شد. در جریان آزمایش ها، فشار پاشش سوخت به درون استوانه به میزان 185، 200 و 215 بار تنظیم شد. نتایج گشتاور و مصرف ویژه سوخت ترمزی برای سوخت های B20،B40  و B100 در شرایط مختلف دور موتور و فشار پاشش یادداشت و مقایسه شدند. نتایج تحقیق نشان داد که افزایش فشار پاشش سوخت برای سوخت های B20،B40  و B100 به ترتیب باعث افزایش گشتاوری معادل 4.9%، 6.5% و 8.1% و کاهش بیشینه مصرف ویژه سوخت ترمزی معادل 12%، 12.6% و 9.2% می شود. همچنین، با افزایش فشار پاشش دمای گازهای خروجی از مجرای دود و بیشینه فشار درون استوانه موتور افزایش یافت.