توسعه و تحلیل یک موتور احتراق داخلی مبتنی بر مکانیسم لنگ - پیستون با سیلندر غیر عمود بر میل‌لنگ

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناس ارشد فیزیک دریا، دانشکده فیزیک، دانشگاه کیش، کیش، ایران

2 دانشجوی دکتری تخصصی، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران

3 استاد، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران

چکیده

در موتورهای احتراق داخلی مبتنی بر مکانیسم لنگ–پیستون، محور سیلندر عموماً عمود بر محور میل‌لنگ است. در سال‌های اخیر، طرح سیلندر جابه‌جاشده برای کاهش نیروهای جانبی پیستون و بهبود راندمان مکانیکی مورد توجه قرار گرفته است؛ با این حال، عدم انطباق زمانی پیستون و میل‌لنگ در نقطه مرگ بالا می‌تواند به کاهش بازده منجر شود. در پژوهش حاضر، به‌جای انتقال محوری، زاویه‌دار کردن محور سیلندر نسبت به محور میل‌لنگ پیشنهاد می‌شود. این پیکربندی سیلندر غیرعمود، ضمن حفظ نتایج طراحی سیلندر جابه‌جاشده امکان بهینه‌سازی حرکت پیستون و کاهش بارهای جانبی را فراهم کرده و مشکل عدم انطباق در نقطه مرگ بالا و کاهش بازده را برطرف می‌کند. شبیه‌سازی دینامیک سیالات محاسباتی سیکل کاری موتور و مدل‌سازی سینماتیکی–دینامیکی مکانیسم انجام شده است. نتایج نشان می‌دهد این تغییر هندسی می‌تواند تلفات اصطکاکی پیستون را تا حدود ۳۰% کاهش داده و راندمان مکانیکی موتور را بهبود دهد؛ به‌طوری‌که برای موتور پایلوت با سرعت دورانی 1800 دور بر دقیقه و زاویه انحراف ۲ تا ۲٫۵ درجه، نیروی جانبی در مرحله احتراق از kN 59 به kN 41 کاهش پیدا کرد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1]          Sano S, Kamiyama E, Ueda T. Improvement of thermal efficiency by offsetting the crankshaft center to the cylinder bore center. JSAE Rev 1997;2:206.
[2]          Brabec P, Voženílek R, Menič B. Crankshaft Mechanism with Offset for the Combustion Engine. Eng Mech 2019:65–8.
[3]          Tomić R, Sjerić M, Lulić Z. The optimization of crankshaft offset of spark ignition engine. TMT 2012 Proceedings," Trends Dev Mach Assoc Technol 2012:527–30.
[4]          کاظمی م, توکلی هشجین ت, نجفی غ, علیزاده نیا س. تحلیل دینامیکی مکانیزم لنگ - لغزنده موتور به کمک نر مافزارAVL EXCITE. ششمین کنگره ملی مهندسی ماشینهای کشاورزی و مکانیزاسیون 1389.
[5]          Zeldovich YB, Sadovnikov PY, Frank-Kamenetskii DA. Oxidation of Nitrogen in Combustion. Acad Sci USSR, Institue Chem Phys 1947:577–628.
[6]          Jing L. Combustion and emissions formation control IN reactivity controlled compression ignition (RCCI) engines with various fuels 2016.
[7]          Mahmoodi R, Yari M, Ghafouri J, Poorghasemi K. Effect of reformed biogas as a low reactivity fuel on performance and emissions of a RCCI engine with reformed biogas/diesel dual-fuel combustion. Int J Hydrogen Energy 2021;46:16494–512. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2020.09.183.
[8]          Van Wylen GJ. Thermodynamics. Wiley; 1959.
[9]          HAN Z, REITZ RD. Turbulence Modeling of Internal Combustion Engines Using RNG κ-ε Models. Combust Sci Technol 1995;106:267–95. https://doi.org/10.1080/00102209508907782.