شبیه سازی عملکرد موتور  xu7با مخلوط بنزین و گاز به کمک نرم افزار GT-POWER

 

عنوان                                                                                               صفحه

فصل اول- پیشینه پژوهش…………………………………………………………………………………………………………………..   1

1-1- مقدمه……………………………………………………………………………………………………………………………………………….  2

1-2- مروری بر کارهای اخیر…………………………………………………………………………………………………………………….  2

فصل دوم- موضوع پژوهش……………………….. … …………………………………………………………………………………   11

2-1- مقدمه……………………………………………………………………………………………………………………………………………….  12

2-2- اهداف تحقیق……………………………………………………………………………………………………………………………………  12

2-3- سوالات یا فرضیه های تخصصی……………………………………………………………………………………………………..   13

2-4- ضرورت و اهمیت تحقیق…………………………………………………………………………………………………………………   13

2-5- کاربرد نتایج تحقیق………………………………………………………………………………………………………………………..    13

فصل سوم- تحلیل پژوهش……….. …. …. ……………………………………………………………………………………………    14

3-1-مروری بر ادبیات موضوع………………………………………………………………………………………………………………….    15

3-2- نرم افزار GT-Suite…………………………………………………………….. ….. …………………………………………………..   18

3-3- سوخت های جایگزین…………………………………………………………………………………… ……………………………….   19

3-4- جایگاه استفاده از گاز طبیعی فشرده در بخش حمل و نقل……………………………………………………………  21

3-4-1-جایگاه استفاده از گاز طبیعی فشرده در جهان…………………………………………………………… ……………..  21

3-4-2- جایگاه استفاده از گاز طبیعی فشرده در کشور…………….. .. ………………………………………………………    22

3-5- اهداف استفاده از مخلوط گاز و بنزین در موتورها…………………………………………………………………………    23

3-6- مبانی و مشخصه های عملکردی موتورهای احتراق داخلی…………………………………………………………..    25

3-6-1 گاز طبیعی…………………………………………………………………………………………………………………………………..     25

3-6-1-1-مقدمه……………………………………………………………………………………………………………………………………..    25

3-6-1-2-مزایای استفاده از گاز طبیعی فشرده به عنوان سوخت……………………………………………………….     26

3-6-1-3- مشکلات استفاده از گاز طبیعی فشرده به عنوان سوخت………………………………………………….     28

3-6-1-4- انواع موتورهای گازسوز……………………………………………………………………………………………………….     29

3-7- مبانی موتورهای دوگانه سوز………………………………………………………………………………………………………      30

3-7-1-مقدمه………………………………………………………………………………………………………………………………………      30

3-7-2- انواع مجموعه های سوخت رسانی…………………………………………………………………………………………       31

3-8- مشخصه های عملکردی موتورهای احتراق داخلی……………………………………………………………………….     32

3-8-1- مقدمه……………………………………………………………………………………………………………………………………….      32

3-8-2- کار…………………………………………………………………………………………………………………………………………….      32

3-8-3- فشار موثر متوسط……………………………………………………………………………………………………………………..     35

3-8-4- گشتاور و توان……………………………………………………………………………………………………………………………     36

3-8-5- گشتاور و توان سنج ها………………………………………………………………………………………………………………     38

3-8-6- دینامومترهای سیالی یا هیدرولیکی…………………………………………………………………………………………     38

3-8-7- دینامومترهای جریان گردابی…………………………………………………………………………………………………….    38

3-8-8- دینامومتر الکتریکی……………………………………………………………………………………………………………………    39

3-8-9- نسبت هوا به سوخت و سوخت به هوا……………………………………………………………………………………..     39

3-8-10- نسبت هم ارزی(Ф)………………………………………………………………………………………………………………..     40

3-8-11- مصرف سوخت ویژه………………………………………………………………………………………………………………..     40

3-8-12- بازده  های موتور…………………………………………………………………………………………………………………….     42

3-8-13- بازده حجمی…………………………………………………………………………………………………………………………..     43

3-8-14- انتشار آلاینده ها…………………………………………………………………………………………………………………….     44

فصل چهارم-مدل پژوهش  ………………………………………………………………… …….. …………………………………….   46

4-1- مقدمه……………………………………………………………………………………………………………………………………………     47

4-2- مدل موتور xu7……………………………………………………………………………………………………………………………     47

4-2-1- سیلندر……………………………………………………………………………………………………………………………………..     49

4-2-2- محفظه لنگ…………………………………………………………………………………………………………………………….     51

4-2-3- سیستم ورودی………………………………………………………………………………………………………………………..      52

4-2-4- احتراق تعادلی و تعیین نسبت هوا به سوخت………………………………………………………………………..      55

4-2-5- سیستم خروجی………………………………………………………………………………………………………………………      63

فصل پنجم- صحه گذاری مدل پژوهش…………………………………………………………………………………………..     66

5-1- شرایط شبیه سازی………………………………………………………………………………………………………………………     7 6

5-2- کالیبراسیون تجربی……………………………………………………………………………………………………………….. … …..   68

فصل ششم- بررسی نتایج پژوهش و پیشنهادات………………………………………………………………………….     71

6-1- نتایج حاصل از شبیه سازی……………………………………………………………………………………………………………..   72

6-1-1- قدرت ترمزی…………………………………………………………………………………………………………………………….     72

6-1-2-گشتاور ترمزی…………………………………………………………………………………………………………………………….     74

6-1-3- آلایندگی اکسیدهای نیتروژن ……………………………………………………………………………………………………   76

6-1-4 آلایندگی مونواکسید کربن   ……………………………………………………………………………………………………..    78

6-1-5-آلایندگی دی اکسید کربن    ……………………………………………………………………………………………………   79

6-1-6- آلایندگی هیدروکربن های نسوخته    …………………………………………………………………………………..    80

6-2 نتیجه گیری و پیشنهادات  ……………………………………….. ……………………………………………………….. ……..    82

6-2-1- جمع بندی………………………………………………………………………………………………………………………………….. 82

6-2-1-پیشنهادات برای فعالیت های آتی……………………………………………………………………………………………..   83

منابع……………………………………………………………………………………………………………………………………………………….    84

 

 

 

 

فهرست جداول

عنوان                                                                                               صفحه

جدول 3-1- درصد بنزین وارداتی از کل مصرف بنزین در طول 7 سال…………………………………………….    20

جدول 3-2- آمار تعداد خودروهای گازسوز و جایگاه های گاز رسانی پنج کشور اول جهان در

 سال 2009…………………………………………………………………………………………………………………………………………..    22

جدول 3-3- تعداد خودروهای گازسوز تولید شده در ایران از سال راه اندازی طرح CNG………………     23

جدول 3-4- پیش بینی آمار خودروهای گازسوز در ایران در سال های آتی……………………………………..     24

جدول 3-5- مقایسه برخی از خواص متان با سایر سوخت ها……………………………………………………………     26

جدول 3-6- میزان تولید آلاینده های سوخت های مختلف………………………………………………………………..    27

جدول 3-7- هزینه تولید سوخت های مختلف…………………………………………………………………………………….    28

جدول 3-8- انتخاب نسل های مختلف کیت های گاز سوز بر اساس موتور پایه بنزینی……………………    32

جدول 4-1- مشخصات موتور مورد آزمایش…………………………………………………………………………………………    47

جدول 4-2- شرایط محیطی مدل سازی موتور……………………………………………………………………………………    48

جدول 4-3- توضیح پارامترهای معادله 4-3……………………………………………………………………………………….    51

جدول 4-4- FMEP موتور xu7 بر حسب rpm…………………………………………………………………………………    51

جدول 4-5- مشخصات سوخت با ترکیب 100% بنزین …………………………………………………………………….    57

جدول 4-6- مشخصات سوخت با ترکیب 90% بنزین و 10% CNG………………………………………………..     57

جدول 4-7- مشخصات سوخت با ترکیب 80% بنزین و 20% CNG………………………………………………….    58

جدول 4-8- مشخصات سوخت با ترکیب 70% بنزین و 30% CNG…………………………………………………    58

جدول 4-9- مشخصات سوخت با ترکیب 60% بنزین و 40% CNG……………………………………………………    59

جدول 4-10- مشخصات سوخت با ترکیب 50% بنزین و 50% CNG…………………………………………………    59

جدول 4-11- مشخصات سوخت با ترکیب 40% بنزین و 60% CNG……………………………………………….     60

جدول 4-12- مشخصات سوخت با ترکیب 30% بنزین و 70% CNG………………………………………………     60

جدول 4-13- مشخصات سوخت با ترکیب 20% بنزین و 80% CNG………………………………………………     61

جدول 4-14- مشخصات سوخت با ترکیب 10% بنزین و 90% CNG………………………………………………     62

جدول 4-15- مشخصات سوخت با ترکیب 100% CNG………………………………………………………………….     62

جدول 4-16- ترکیبات سوخت بنزین………………………………………………………………………………………………..     63

جدول 4-17- ترکیبات سوخت گاز طبیعی……………………………………………………………………………………….     63

جدول 4-18- مشخصات کاتالیست موتور xu7…………………………………………………………………………………..    65

 

 

 

 

فهرست شکل ها

عنوان                                                                                               صفحه

شکل 3-1- تولید مونواکسید کربن، دی اکسید کربن و اکسید نیتروژن ناشی از بنزین در بخش

 حمل و نقل……………………………………………………………………………………………………………………………………………..    15

شکل 3-2- نمودار P-V موتور اشتعال جرقه ای……………………………………………………………………………………    34

شکل 3-3- تغییرات bsfc نسبت به دور و نسبت تراکم……………………………………………………………………….    41

شکل 3-4- تغییرات bsfc نسبت به نسبت هم ارزی و نسبت تراکم…………………………………………………….   42

شکل 3-5- آلاینده های خروجی موتور SI بر حسب نسبت هم ارزی………………………………………………..    45

شکل 4-1- مشخصات هندسی سیلندر وارد شده در نرم افزار GT-Suite………………………………………..     49

شکل 4-2- خیز سوپاپ ورودی نسبت به زاویه لنگ…………………………………………………………………………..    52

شکل 4-3- مدل منیفولد ورودی موتور xu7………………………………………………………………………………………    54

شکل 4-4- خیز سوپاپ دود نسبت به زاویه لنگ………………………………………………………………………………..    64

شکل 4-5- مدل منیفولد خروجی موتور xu7……………………………………………………………………………………..    64

شکل 5-1- طرحواره ای از نحوه تامین دو سوخت به صورت همزمان در موتور دوگانه سوز…………….     67

شکل 5-2الف- مقایسه فشار داخل سیلندر حاصل از شبیه سازی و آزمایش تجربی برای سوخت بنزین  68

شکل 5-2ب- مقایسه فشار داخل سیلندر حاصل از شبیه سازی و آزمایش تجربی برای سوخت گاز           طبیعی در دور 3000 RPM…………………………………………………………………………………………………………………….  69

شکل 5-3- مقایسه توان ترمزی حاصل از شبیه سازی و آزمایش تجربی برای سوخت بنزین…………………69

شکل 5-4- مقایسه گشتاور ترمزی حاصل از شبیه سازی و آزمایش تجربی برای سوخت بنزین …………. 70

شکل 6-1- مقایسه توان ترمزی موتور حاصل از شبیه سازی در درصدهای جرمی مختلف گاز طبیعی……..72

شکل 6-2- مقایسه گشتاور ترمزی موتور حاصل از شبیه سازی در درصدهای جرمی مختلف گاز طبیعی…74

شکل 6-3- تغییرات حداکثر میزان تولید آلاینده NO_x بر حسب درصدهای جرمی مختلف گاز طبیعی……77

شکل 6-4- تغییرات حداکثر میزان تولید آلاینده CO بر حسب درصدهای جرمی مختلف گاز طبیعی……..78

شکل 6-5- تغییرات حداکثر میزان تولید آلایندهCO₂  بر حسب درصدهای جرمی مختلف گاز طبیعی…..79

شکل 6-6- تغییرات حداکثر میزان تولید آلایندهHC  بر حسب درصدهای جرمی مختلف گاز طبیعی….   81

 

 

 

 

 

 

 

 

فصل اول

پیشینه پژوهش