Al-Khwarizmi Engineering!!! Journal Al-Khwarizmi Engineering Journal, Vol. 7, No. 2, PP 83 - 90 (2011) الضوضاء الناتجةشّدة دراسة تأثیر اضافة االیثانول الى الكازولین على بالشرارة یعمل أحادي االسطوانة من محرك عادل محمود صالح جامعة التكنولوجیةال /المعداتقسم ھندسة المكائن و del196150@yahoo.coma: البرید االلكتروني (Received 10 January 2011; accepted 26 May 2011) الخالصة بالصوت غیر (، ویمكن تعریف الضوضاء ١٩٩٠ابتداءا من عام الضوضاء الناتجة عن المحركات واألنواع المختلفة من االنظمة كملوث عتبرت ویوجد في عدة دول .، وتنتج المحركات الكبیرة مستویات عالیة من الضوضاءھصحال علىه خطر ھاعالیة یمكن اعتبارالمستویات الوفي ،)مرغوب بھال من السیارات الضوضاء الناتجة دمغلقة في السفن والتطبیقات الثابتة، وتعالمحركات القوانین تحدد المستویات المقبولة من الضوضاء المسموح بھا في غرف .التقنیات القادرة على التحكم و السیطرة علیھالوجود أقل تأثیرا ذو اسطوانة واحدة یعمل باضاقة االیثانول الى الكازولین، وأخذت البیانات لسرع متعددة، بدون محرك احتراق داخلي على دراسة أجریت بحثفي ھذا ال المنبعث الصوت طبیعة نأستخدام عازل صوتي ومع استخدام عازل وعازلین، أظھرت النتائج ، وبدون ا%٢٠و ١٠اضافة ومع اضافة ایثانول بنسبة ثبتت أن اضافة الكحول ال تؤثر كثیرا على مقدار الصوت المنبعث من المحرك، كما أن الضوضاء تزید بزیادة عدد دورات المحرك، وأحادي القطب، كما أ .لیل الضوضاء بنسبة عالیةالدراسة أن استخدام عازل صوتي واحد یكفي لتق .الضوضاء في المحركات :المفتاحیة لكلماتا المقدمة.١ تستلمھ ،الصوت ھو االضطراب المنتقل خالل وسط فیزیاوي یط ــاالذن البشریة كموجة ضغطیة مضافة الى ضغط الھواءالمح دي ــــــوت التباین التزایــــغط الصـلذلك یمثل ض ،تمعـــبالمس Sound)یطــوي لذلك المحــــغط الجــن الضـــع Transmission class, 2005). إن سماع االنسان للصوت ال یعود فقط الى تمتعة بجھاز ناقل المادي اللوسط لالسمع ذو التركیب الخاص، وإنما كذلك فبدون وسط مادي ال یمكن للصوت الوصول الى ،للصوت إن والضوء، ة حالالسامع، فالصوت ال ینتقل بالفراغ كما في سماعنا للصوت من أي مصدر خارجي یعود بفضل وجود الھواء وجمیع الغازات والسوائل واالجسام الصلبة تصلح النتقال ،حولنا الصوت ولكن بسرع مختلفة وحسب الوسط الناقل لھ (Adams, 2006). إن االذن البشریة تسمع االصوات التي یقع ترددھا ضمن ، لذا یتطلب توفر وسیط و مصدر)ھرتز ٢٠٠٠٠الى ٢٠(المدى ضغط یقاس الصوت بمستوىو، )االذن البشریة(مستقبل و :الصوت والذي یعرف بالمعادلة التالیة S.P.L= 20log P/po الضغط Poحیث ، decibel (dB)مقاسا بوحدات الدیسیبل وتي مسموع صویمثل أقل ضغط N/m2 2*10-5المرجعي ,Al-Ati]لعتبة السمع 2006]. الصوت غیر المرغوب فیھ ویسبب ب فتعرف الضوضاءأما االزعاج ویؤثر في حالة االنسان النفسیة وجھازة السمعي (Guide to Acoustics, 2006). یبین مستویات الضوضاء لغرض التصمیم ةالتالی التصنیفاتو :(Hz 100-920)مقاسة عند التردد dB 115 مؤلم dB 100 مزعج جدا dB 70 مشوش 60 لكالممدى ا dB dB 30 المستحب مستوى الصمت dB 20 یسمع بالكاد :تقسم الضوضاء الى صلبة تنشأ عن اھتزاز االجسام ال( الضوضاء المیكانیكیة - أ .)بتردد یصل الى مدیات مسموعة وسبب االھتزاز میكانیكي :، وتنقسم الى نوعینضوضاء الموائع- ب یر في ضغط الھواء مقاسا الى غت(ضوضاء الدیناھوائیة .١ ).معدل ضغط الھواء او بسبب الجریان المضطرب تنتج ھذة الضوضاء نتیجة : رودینامیةدیاالضوضاء الھ.٢ مع الزمن في مائع ما فعالیة تعطي مجال ضغط متغیر .ستاتيقیاسا الى معدل الضغط األ :ویمكن تقسیم أنواع الضوضاء بشكل آخر  الضوضاء المستمرة(Continuous noise)  الضوضاء المتقطعة(Intermitted noise) This page was created using Nitro PDF trial software. To purchase, go to http://www.nitropdf.com/ http://www.nitropdf.com/ 90 ، صفحة2، العدد 7مجلة الخوارزمي الھندسیة المجلد عادل محمود صالح - 83 )2011( 84 الصوت، ) كالھواء(تسبب الموجات الضغطیة في وسط مرن زات تسبب ویولد بواسطة اھتزاز أجزاء المحرك، ھذة االھتزا ذن أالى نبضات ضغط في الھواء، وھذة النبضات تنقل الطاقة االنسان، وكلما زادت الطاقة المنقولة، ارتفع الضجیج، ولحسن الحظ ان االذن البشریة لیست حساسة جدا، ولذلك فان المقیاس الكمي ھو مقیاس لوغارتمي بوحدات دیسیبل، فللمحادثة االعتیادیة یل، وتبدأ االذن باالحساس بااللم بدیس ٥٥صوت بحدود المستوى قوانین الیل، والعدید من بدیس ١١٥عند بلوغ الصوت مستوى ١١٠سمحت بضجیج لغایة وحددت الصوت لغرف المحركات .(Guide to Acoustics, 2006) دیسیبل إن حساسیة االذن البشریة مرتبطة بشكل كبیر بذبذبة لعالمیة الى ثالث فئاتالصوت، ولھذا السبب، تقسم المعاییر ا A ،B وC ،كل واحدة منھا مرتبطة بمجال محدد من الذبذبات ، حدد مستوى المقبول للضجیج اثناء قیادة ففي الوالیات المتحدة بة عند وھذا المعیار یجب العمل. (A)یل بدیس ٧٤العربة بحدود تصمیم سیارات في مساحات مثل مكان كاتم الصوت وانبوب .(Reno, 2007). مالعاد تتولد الضوضاء بطرق عدة في محركات االحتراق الداخلي، حاقنات في لدخول والعادم، اغازات نبضات ضغطیة في مجرى ك ئدة، اضافة الى السالسل القاالشاحن الجبري، القوایش وو ،الوقود اذا لم یحتوي نظام العادم و لمحرك،ان مكونات االھتزاز الناتج م فان الضوضاء المتولدة ستكون ،جزاء مرنةأعلى كاتم صوت و .(Berendt, 1976) مشكلة حقیقیة دراسة للضوضاء Jones & Brownأجرى الباحثان تحداث ـــباسالمنبعثة من منظومة عادم في محرك ثنائي االشواط اء العادم ـــحیث تم افتراض ضوض ائیةـــاحص تقنیة بــادي القطــحدر اــتراض ان المصــة بافـــــــــالمنبعث (Jones& Brown, 1983). اھتم بقیاس منسوب الضغط فقد Stanianoاما الباحث الصوتي للمركبات قبل وبعد صیانة انظمة العادم فیھا داخل ورش ن القیاسات لمنسوب الضغط أووجد الباحث ،صیانة انظمة العادم (dB 6-3)قدار الصوتي عند انبوب الخروج اوضحت تخفیض بم ن الضوضاء في محركات ذات ثمانیة أكما ،حسب نوع المحرك اسطوانات اكثر مما علیة لمحركات ذات أربعة اسطوانات (Staniano, 1983). دراسة تأثیر محرك الدیزل على األذن البشریة ومدى التغیر ول ا في طبیعة الصوت والذي یسبب األزعاج وما یولده استنتج إن الزیادة في الضوضاء Kantarelis & Walkerالباحثان ناتجة عن زیادة سرعة المحرك، وإنھ یمكن تقلیل الضوضاء الف التصامیمــــــــــباخت 8dB-5بة من ـــــــبنس (Kantarelies &Walker, 1988). ثیر الضوضاء المنبعثة من أت درستفقد Wafaaاما الباحثة والضوضاء المنبعثة من مروحة تبرید ،محرك احتراق داخلي یھدف بحثھا و ،غازات العادم، وتحدید طبیعة المصدر الصوتي ازات ــومة غــوتیة لمنظــواص الصــة تأثیر الخــدراس الى وذج ـــمیم وبناء نمــالل تصـــــــــرك من خــادم لمحــالع .(Wafaa M Salih, 1999) ةـــمنظوملل التأثیرات األھتزازیة للكتل والقوى Lighthillدرس الباحث أن اجھاد القص األضطرابي یمكن كمصادر ضوضاء، واستنتج ان یكون مصدرا للضوضاء، واشتق معادلة تجمع بین معادالت :األستمراریة والزخم في معادلة الباحث تمثل الحدود الثالثة على الطرف األیمن Lighthill الصوتي، فالحد مصادر الصوت السائدة لالشعاع ، أما الحد (monopole)یمثل مصدرا أحادي القطب األول فیمثل مشتقة القوى الالثابتة ولھ خاصیة مصدر ثنائي الثاني ، أما الحد األخیر فلھ خواص مصدر رباعي (Dipole)القطب .(Lighthill, 1952) (Quadrupole)القطب ,Ahmed) ا ألنواع مصادر الصوتمخطط ١یوضح الشكل 2010) . .أنواع المصادر التي تولد الضوضاء -١-الشكل العملي الجانب.٢ وملحقاتھ المحرك.١.٢ حادي أمحرك احتراق داخلي في ھذا البحث استخدم رباعي االشواط یعمل بنسب انضغاط ،االسطوانة یعمل بالشرارة كما ھو موضح ،variable compression ratiosمختلفة ایطالي (MA230/A91/001)نوع المحرك ،٢بالشكل رقم یبرد بالماء، ومزود بدینامومیتر (Prodit)الصنع انتاج شركة انتاج شركة (GR306/000/ 037A)ھایدرولیكي نوع (Prodit). صورة للمحرك المستخدم في البحث مع ٢یبین الشكل .ملحقاتة .صورة جھاز المستخدم بالبحث -٢-كل الش This page was created using Nitro PDF trial software. To purchase, go to http://www.nitropdf.com/ http://www.nitropdf.com/ 90 ، صفحة2، العدد 7مجلة الخوارزمي الھندسیة المجلد عادل محمود صالح - 83 )2011( 85 أجھزة القیاس .٢.٢ Speed transducerمقیاس السرعة .١.٢.٢ لقیاس optical encodingتم استخدام المتحسس الضوئي عدد دورات المحرك حیث یأخذ االشارة من المحرك الى لوحة .السیطرة والحاسوب Torque transducerمقیاس العزم .٢.٢.٢ strainاستخدم متحسس gauge لقیاس العزم إذ ینقل االشارة لألحمال المتغیرة بواسطة سلك الى لوحة السیطرة كما في الشكل وتمت معایرة الجھاز قبل التجارب للتأكد من سالمة عملھ .على الذراع األثقالباستخدام طریقة مقیــاس مســـــتوى ضــــغط الصــــــــــوت .٣.٢.٢ Sound Pressure Level Metering بواسطة المقیاس over all sound pressureتم قیاس precision sound level meter type 2209 مزود بالقطة microphone كما یوضح الشكل وتم معایرة (4615)من طراز )من طراز calibratorالجھاز بواسطة مقارن معیاري pistophone 4220). .المستخدم في القراءاتصورة للجھاز ٣یبین الشكل مقیاس مستوى ضغط الصوت المستخدم في البحث - ٣-الشكل (overall sound pressure ). العازل الصوتي.٤.٢.٢ وایضا (mm 16)تم استخدام عازل صوتي من الفلیین سمكھ لبیان تأثیر العزل على شدة (6mm)عازل من الزجاج سمكة .المحرك الضوضاء المنبعثة من خطوات العمل وتسجیل القراءات.٣.٢ تضمن الجانب العملي اجراء تجارب لثالثة مراحل، تركزت االولى حول دراسة الضوضاء المنبعثة من المحرك عند سرع ، وبدون اضافة (rpm 1900-1200)متغیرة، تراوحت ما بین واجریت نفس التجارب . كحول وبأحمال مختلفة وبدون عازل عازل الفلیني، وسجلت قراءات شدة الضوضاء بوجود باستخدام ال العازل الفلیني، وبعدھا باستخدام عازلي الزجاج والفلیین مع وجود .سم ١٠فراغ بینھما بسمك من كحول % ١٠اما المجموعة الثانیة فقد تضمنت اضافة االیثانول الى الوقود المستخدم، واعادة التجارب بنفس نسق .المرحلة االولى من االیثانول الى % ٢٠تضمنت المجموعة الثالثة اضافة باستخدام الوقود المستخدم، واعادة نفس التجارب للمرحلة االولى مقیاس مستوى ضغط الصوت لقیاس الضوضاء المنبعثة من وعلى ) ٩٠°، ٤٥°، ٠بزوایا (محرك األحتراق وبثالثة اتجاھات ت المنبعث متر من مركز المحرك لمعرفة طبیعة الصو ١بعد . Lighthillومطابقتھ مع نظریة الباحث مخطط لمقطع عرضي یوضح وضع العوازل حول المحرك - ٤-الشكل .لقیاس شدة الضوضاء المنبعثة من المحرك النتائج والمناقشة.٣ Ø)ثیر زاویة القیاس أت.١.٣ على شدة الضوضاء ( حرك تم رسم لبیان ومعرفة طبیعة الصوت المنبعث من الم Angle) اتجاة الالقطة او االتجاھیةن ــبی )٧و ٦، ٥(العالقات of directivity) وجود یالحظ ،مع مستوى ضغط الصوت عند تغیر زاویة ،)مستوى ضغط الصوت(فارق طفیف في مقدار ن أوھذا یعني ،ولنفس عدد الدورات ،القیاس عند االحمال المختلفة Lighthillحسب تعریف ي القطبحادأالمصدر المنبعث مصدر ° ٩٠ألنواع مصادر الضوضاء، ولذا تم تثبیت زاویة القیاس ن الضوضاء تزداد مع أ، مع مالحظة عمودي على اتجاه الجریان .زیادة عدد دورات المحرك عالقة مستوى ضغط الصوت مع عدد الدورات.٢.٣ العالقة بین مستوى ضغط الصوت مع ) ٨(یالحظ من الشكل والحمال مختلفة ولعدد دورات مختلفة، ،سرعة المكبسمتوسط ن یبین الشكل أ ،لنفس الدورة) من أقل حمل ألقصى حمل( ي تغیر في أن أوھذا یؤكد الضوضاء تزداد بزیادة عدد الدورات، إذ تزداد .سرعة المحرك تؤدي الى تغیر في مقدار الضوضاء م اثبات أن ت دراسةال ةالضوضاء بزیادة السرعة ، ومن خالل ھذ .یؤدي الى تغیر في مقدار الضوضاءأي تغیر في السرعة This page was created using Nitro PDF trial software. To purchase, go to http://www.nitropdf.com/ http://www.nitropdf.com/ 90 ، صفحة2، العدد 7مجلة الخوارزمي الھندسیة المجلد عادل محمود صالح - 83 )2011( 86 العالقة بین زاویة الالقطة أو االتجاھیة ومستوى ضغط -٥- الشكل .الصوت عند عمل المحرك بدون عازل العالقة بین زاویة الالقطة أو االتجاھیة ومستوى ضغط -٦- الشكل .ند عمل المحرك بعازل واحدالصوت ع العالقة بین زاویة الالقطة أو االتجاھیة ومستوى ضغط -٧- الشكل .الصوت عند عمل المحرك بعازلین العالقة بین مستوى ضغط الصوت وسرعة المحرك عند -٨-الشكل .عمل المحرك بدون اضافة ایثانول وبدون عزل مستوى ضغط الصوت مع الوقود المستخدمعالقة .٣.٣ ن اضافة الكحول تؤدي أ) ١١و ١٠ ،٩(یالحظ من االشكال ولكن ،الى زیادة مستوى ضغط الصوت عند نفس عدد الدورات ن اضافة الكحول ال تؤثر كثیرا على یعني أھذا و ،بنسبة قلیلة .مقدار الصوت المنبعث من المحرك شدة الضوضاء تأثیر وجود الجدار العازل على .٤.٣ أن الضوضاء تنخفض ) ١٤و ١٣، ١٢(یالحظ من االشكال بمقدار واضح باستخدام عازل الفلیین، وھذا یعني كفاءة عزل صوتي جیدة، وبالتالي یمكن االستفادة من ھذا العمل لبیان مقدار ثأثیر العزل على تقلیل الضوضاء الصادرة من المصدر على .لةالمستمع، وضمن المدیات المقبو العالقة بین مستوى ضغط الصوت وسرعة المحرك عند -٩-الشكل .ایثانول وبدون عزل% ١٠عمل المحرك باضافة This page was created using Nitro PDF trial software. To purchase, go to http://www.nitropdf.com/ http://www.nitropdf.com/ 90 ، صفحة2، العدد 7مجلة الخوارزمي الھندسیة المجلد عادل محمود صالح - 83 )2011( 87 العالقة بین مستوى ضغط الصوت وسرعة المحرك عند -١٠-الشكل .ایثانول وبدون عزل% ٢٠عمل المحرك باضافة العالقة بین مستوى ضغط الصوت وسرعة المحرك عند -١١-كل الش .عمل المحرك بدون اضافة ایثانول وبعازل واحد العالقة بین مستوى ضغط الصوت وسرعة المحرك عند -١٢-الشكل .عمل المحرك بدون اضافة ایثانول وبعازلین ھیة ومستوى ضغط الصوت عند سرعة العالقة بین االتجا - ١٣-الشكل .rpm 1700محرك العالقة بین االتجاھیة ومستوى ضغط الصوت عند سرعة - ١٤-الشكل .، بدون اضافة ایثانولrpm 1700محرك العالقة بین االتجاھیة ومستوى ضغط الصوت عند سرعة - ١٥-الشكل .ایثانول% ١٠ة ، باضافrpm 1700محرك This page was created using Nitro PDF trial software. To purchase, go to http://www.nitropdf.com/ http://www.nitropdf.com/ 90 ، صفحة2، العدد 7مجلة الخوارزمي الھندسیة المجلد عادل محمود صالح - 83 )2011( 88 العالقة بین سرعة المحرك ومستوى ضغط الصوت عند -١٦-الشكل .ایثانول%) ٢٠و ١٠، ٠( عمل المحرك بدون عازل وبنسب خلط شدة الضوضاء ىتأثیر استخدام جدارین عل.٥.٣ تأثیر استخدام جدار الفلیین ) ١٦و ١٥(یالحظ من االشكال على شدة الضوضاء المنبعثة من ،راغ ما بینھماوجدار الزجاج والف زل بحیث تكون قیمة الضوضاء عوبیان ارتفاع كفاءة ال ،المحرك .ضمن المنسوب المستحب للمستمع االستنتاجات.٤ أن مصدر المنبعث للمحرك المستخدم ھو مصدر أحادي .١ .القطب الضوضاء بزیادة عدد الدورات، وھذا یعني ان اي تزداد.٢ ة المحرك تؤدي الى تغیر في مقدار تغیر في سرع .الضوضاء لى زیادة مستوى ضغط الصوت تؤدي إاضافة الكحول إن.٣ .ولكن بنسبة قلیلة ،عند نفس عدد الدورات اضافة الكحول كثیرا على مقدار الصوت المنبعث ال تؤثر .٤ .من المحرك ،الضوضاء بمقدار واضح باستخدام عازل الفلیین تنخفض.٥ .العزل الصوتي تزداد ن كفاءةأوھذا یعني ن یزید من كفاءة العزل، ویقلل من أتغییر نوع العازل یمكن .٦ .الضوضاء ضمن المنسوب المقبول من المستمع قائمة الرموز P ضغط الصوتN/m2 Po ضغط الصوت المرجعيN/m 2 S.P.L مستوى ضغط الصوت(dB) t الزمنsec Co سرعة الصوت في المحیط م المنتظ m/sec q المعدل الزمني لتولید واختفاء kg/m2secالكتلة لوحدة الحجم f i معدل القوى لوحدة الحجمN/m 3 i,j األتجاھات قائمة الرموز الالتینیة ρ الكثافةkg/m3 kg/m3القیمة التذبذبیة للكثافة المصادر.٥ [1] Sound Transmission class, Science and engineering encyclopedia version 2.1, 2005, on line report www.direcdelta.co.uk [2] Robert Adams, Noise and Directivity Tests, Honda EU2000i Generators in Single and Parallel Operation Pincor 2000W Contractor Generator, 2006. [3] Al-Ati A I, A study of transmission of normal sound waves through a specific multimedia, M. Sc. thesis, University of Technology, Baghdad, Iraq, 2006. [4] Guide to Acoustics, Dow chemical company kingdom of Saudi Arabia, 2006. On line report: http www.dow.com [5] Reno N, 2007. A comparison of green and conventional diesel bus noise levels, NOISE- CONV 2007, October 22-24. [6] Berendt R D, "Quieting a practical guide to noise control", Government printing office Washington, 1976. [7] Jones A D and Brown G L, Determination of two stroke engine exhaust noise by the method of characteristics, Journal of sound and vibration, vol. 90, No.4, 22 October 1983. [8] Staniano M A, Vehicle sound level reduction due to repair of defect exhaust system, Noise control engineering journal ISSN 0736, vol.21, No. 2, 1983. [9] Kantarelies C and Walker J G, The identification and subjective effect of amplitude modulation in diesel engine exhaust noise, Journal of sound and vibration, vol. 120, No. 2, 1988. [10] Salih W M, The scientific technology to study the influence of noise characteristics for the energy exhaust system, degree of M. Sc. thesis, University of Technology, Baghdad, Iraq, 1999. [11] Lighthill M J, On sound generated aerodynamically, I: General theory, proc- This page was created using Nitro PDF trial software. To purchase, go to http://www.nitropdf.com/ http://www.nitropdf.com/ 90 ، صفحة2، العدد 7مجلة الخوارزمي الھندسیة المجلد عادل محمود صالح - 83 )2011( 89 Royal Soc, London, A211, ppP564-587, 1952. [12] Ahmed H A, Study of Methanol - Alcohol addition influence on spark ignition engine performance and exhaust emission & noise, M. Sc. thesis, University of Technology, Baghdad, Iraq, 2010. This page was created using Nitro PDF trial software. To purchase, go to http://www.nitropdf.com/ http://www.nitropdf.com/ Adel Mahmoud Saleh Al-Khwarizmi Engineering Journal, Vol. 7, No. 2, PP 83 - 90 (2011) 90 Study of Adding Ethanol to Gasoline Effects on Produced Noise Intensity of Single Cylinder Spark Ignition Engine Adel Mahmoud Saleh Department of Machines and Equipments Engineering/ University of Technology Email: adel196150@yahoo.com Abstract Since 1990 internal combustion engines and variable systems has been considered as emission. Noise can be defined as undesirable sound, and in high levels it can be considered ahealth hazard. Large internal combustion engines produce high levels of noise. In many countries there are laws restricting the noise levels in large engine rooms and fixed applications. Locomotives engines have the minimum emission influence because of noise control techniques capability. In this paper study on a single cylinder internal combustion engine was conducted. The engine works by adding ethanol to gasoline, at variable speeds, without adding ethanol, and with adding 10 and 20% ethanol in volumetric ratio. Using one sound insulator or two or without using sound insulator. The results show that noise increased with engine speed increase. Adding ethanol didn't affect noise produced by engine. The study demonstrates that using one insulator is enough to reduce noise with high percentage. This page was created using Nitro PDF trial software. To purchase, go to http://www.nitropdf.com/ http://www.nitropdf.com/