مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

بررسی تاثیر پارامترهای هندسی، زمان‌بندی جرقه و مبدل کاتالیستی بر عملکرد موتور بنزینی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه بجنورد، بجنورد، ایران
2 گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه ملی مهارت، تهران، ایران
3 گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود، ایران
10.48311/mme.2026.118857.82950
چکیده
چکیده

بهبود عملکرد موتورهای احتراق داخلی مستلزم درک دقیق تعامل پارامترهای مختلف موتور تحت شرایط کاری دینامیکی است. در این مطالعه، اثر پارامترهای زبری منیفولد، پارامترهای هندسی (نسبت تراکم و نسبت قطر به کورس)، زمان‌بندی جرقه‌ و مبدل کاتالیست بر عملکرد یک موتور بنزینی بررسی شده است. شبیه‌سازی‌ها در بازه سرعت ۱۰۰۰ تا ۶۰۰۰ دور بر دقیقه با استفاده از چارچوب تحلیل پارامتری انجام گرفت. نوآوری این پژوهش در ارزیابی جامع پارامترهای موتور و تأثیر ترکیبی آن‌ها بر شاخص‌های کلیدی عملکرد شامل گشتاور، توان و مصرف ویژه سوخت ترمزی (BSFC) نهفته است. از یک مدل جامع موتور برای ارزیابی تغییرات پارامترها استفاده شد و ترکیب‌های بهینه برای هر هدف عملکردی شناسایی گردید. نتایج نشان داد که بهینه‌سازی هم‌زمان پارامترهای هندسی، زمان‌بندی احتراق و مشخصات سامانه اگزوز عملکرد موتور بنزینی را بهبود می‌بخشد، به‌طوری که در تاخیر جرقه صفر درجه بیشینه گشتاور و توان در ۴۰۰۰ و ۶۰۰۰ دور در دقیقه حاصل شد و BSFC از 5 تا 8 درصد کاهش یافت، و در پیکربندی بهینه حجم اگزوز ۴۰۰۰۰ میلی‌متر مکعب و چگالی کاتالیزور CPI ۱۰۰، کمترین مصرف سوخت ویژه برابر 285/0 کیلوگرم بر کیلووات‌ساعت در ۳۰۰۰ دور در دقیقه به دست آمد.
کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله English

Investigating the effect of geometric parameters, spark timing, and catalytic converter on gasoline engine performance

نویسندگان English

Jafar Langari 1
Karim Aliakbari 2
Mohammad Sheykhi 3
Hamid Khoshbakht Farokhad 2
Amir Hossein Zahmatkash Khoob 2
1 Mechanical Engineering Department, Bojnord University, Bojnord, Iran
2 Department of Mechanical Engineering, Technical and Vocational University (TVU), Tehran, Iran
3 Faculty of Mechanical Engineering, Shahrood University of Technology, Shahrood, Iran
چکیده English

Improving the performance of internal combustion engines requires a thorough understanding of the interactions among various engine parameters under dynamic operating conditions. This study investigates the effects of manifold roughness, geometric parameters (compression ratio and bore-to-stroke ratio), spark timing, and catalytic converter characteristics on the performance of a gasoline engine. Simulations were conducted over a speed range of 1000 to 6000 rpm using a parametric analysis framework. The novelty of this research lies in the comprehensive assessment of engine parameters and their combined impact on key performance indicators — torque, power, and brake specific fuel consumption (BSFC). A comprehensive engine model was employed to evaluate parameter variations, and optimal combinations for each performance objective were identified. The results demonstrated that simultaneous optimization of geometric parameters, ignition timing, and exhaust system characteristics enhances gasoline engine performance, such that at zero-degree spark advance, maximum torque and power were achieved at 4000 and 6000 rpm with a 5–8% reduction in BSFC, and in the optimal exhaust configuration with a volume of 40,000 mm³ and catalyst density of 100 CPI, the minimum BSFC of 0.258 kg/kWh was obtained at 3000 rpm.

کلیدواژه‌ها English

Engine Optimization
Spark Timing
Compression Ratio
Bore-to-Stroke Ratio
Brake Specific Fuel Consumption (BSFC)
Manifold and Catalyst

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 13 اسفند 1404