CHƯƠNG 4 ỨNG DỤNG PHẦN MỀM ADVISOR MÔ PHỎNG ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

89 CHƯƠNG 4 ỨNG DỤNG PHẦN MỀM ADVISOR MÔ PHỎNG ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG Mục tiêu Sau khi học xong chương này, sinh viên có thể Biết được khái quát và cấu trúc của phần mềm Advisor Biết cách sử dụng phần mềm.

CHƯƠNG 4 ỨNG DỤNG PHẦN MỀM ADVISOR

MÔ PHỎNG ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

Mục tiêu:

Sau khi học xong chương này, sinh viên có thể:

- Biết được khái quát và cấu trúc của phần mềm Advisor

- Biết cách sử dụng phần mềm để thiết lập các thông số và tiến hành

mô phỏng động cơ đốt trong

- Từ phần mềm biết cách kiểm tra tính năng leo dốc, khả năng tải và thiết lập các thiết bị phụ trợ, hiệu chỉnh trạng thái nạp ứng dụng trên một loại xe cụ thể

Phần đầu của chương này giới thiệu khái quát và cấu trúc của phần mềm Advisor, phần tiếp theo trình bày về các bước thiết lập các thông số

cụ thể và tiến hành mô phỏng ứng dụng cho một động cơ cụ thể

4.1 KHÁI QUÁT VỀ PHẦN MỀM ADVISOR

4.1.1 Giới thiệu phần mềm Advisor

Advisor được thiết kế và sử dụng đầu tiên vào tháng 11 năm 1994

Kể từ đó, nó đã được hiệu chỉnh khi cần thiết để giúp quản lý các hệ thống truyền lực trong các xe hybrid của Cơ quan Năng lượng Hoa Kỳ (US DOE) Đến tháng Giêng năm 1998, đã có một nỗ lực phát triển, phối hợp thực hiện để sắp xếp và bổ sung các dữ liệu trong Advisor Kể từ đó, hơn 4500 cá nhân đã tải về một hoặc nhiều phiên bản của Advisor, bao gồm tất cả các nhà sản xuất OEM và các nhà cung cấp lớn Khoảng 2/3

số người sử dụng là từ ngành công nghiệp và 1/3 từ các trường đại học Danh sách người sử dụng Advisor chủ yếu bao gồm: tập đoàn Daimler Chrysler, Ford Motor, General Motors Corp, Delphi Automotive Systems, công ty Visteon và các viện nghiên cứu khác Họ đã sử dụng Advisor để dự đoán công suất của ô tô và nghiên cứu ảnh hưởng của các trạng thái điều khiển đối với việc sử dụng nhiên liệu và khí xả trên các loại xe truyền thống, hybrid và xe điện,…

Advisor là phần mềm mô phỏng nâng cao (Advanced Vehicle Simulator) của Phòng Thí nghiệm Năng lượng thay thế Quốc gia của Mỹ (NREL) Advisor là một tập hợp các mô hình, dữ liệu và các tập tin mô tả các trạng thái mô phỏng được sử dụng bởi Matlab/Simulink Advisor

được thiết kế để phân tích nhanh về hiệu suất và tính tiết kiệm nhiên liệu trên các loại xe truyền thống, xe điện và hybrid Advisor cũng cung cấp

sơ đồ cơ bản cho các mô phỏng và phân tích chi tiết của người dùng để định nghĩa các thành phần hệ thống truyền lực, đây là điểm khởi đầu của việc xác định các dữ liệu xe và các thuật toán để từ đó có thể tận dụng đầy đủ các ưu điểm của các mô hình linh hoạt của Simulink và khả năng phân tích của MATLAB

 Ưu điểm của Advisor trong việc sử dụng để mô phỏng trên xe ô tô

− Ước tính được lượng nhiên liệu cho xe chưa được thiết kế hoặc xây dựng các thông số

− Biết được các tiêu hao năng lượng qua hệ thống nhiên liệu của các

xe truyền thống, xe hybrid hay xe điện

− So sánh lượng khí thải sinh ra trên một chu kỳ trên các xe khác nhau

− Đánh giá hiệu quả điều khiển các trạng thái đối với sự chuyển đổi nhiên liệu của xe hybrid

− Tối ưu hóa các tỷ số truyền trong truyền tải để giảm thiểu sử dụng nhiên liệu, tối đa hóa hiệu suất

 Các mô hình trong Advisor

− Các mô hình trong Advisor chủ yếu là thực nghiệm, dựa trên các mối quan hệ đầu vào/đầu ra của các thành phần trên hệ thống truyền động có thể đo được trong phòng thí nghiệm

− Các trạng thái sử dụng trong các mô hình của Advisor chủ yếu ở trang thái tĩnh, sử dụng dữ liệu thu thập được thông qua các thực nghiệm ở trạng thái ổn định (ví dụ: mômen xoắn và tốc độ không đổi) và hiệu chỉnh chúng dưới các ảnh hưởng của các trạng thái chuyển tiếp như quán tính quay của các thành phần trên hệ thống truyền lực

4.1.2 Cấu trúc phần mềm Advisor

Hình 4.1 Sơ đồ khối cấu trúc phần mềm Advisor

Advisor sử dụng vật lý cơ bản và hiệu suất thành phần để đo mô hình xe hiện tại hoặc tương lai Sức mạnh thực sự của Advisor là có thể

dự đoán hiệu suất của chiếc xe chưa được sản xuất Advisor dự đoán được việc sử dụng nhiên liệu, khí thải, hiệu suất tăng tốc và khả năng leo dốc của một chiếc xe Nó giúp nhà sản suất trả lời câu hỏi “Chúng ta sẽ xây dựng một chiếc xe với những đặc điểm nhất định như thế nào? ”

 Advisor, sau khi người dùng nhập đầy đủ các thông số cần thiết của một chiếc xe, sẽ giúp người dùng trả lời các câu hỏi như:

-Có thể theo dõi được tốc độ của xe được hay không?

-Cần bao nhiêu năng lượng và nhiên liêu cho một lần thử?

-Tình trạng sạc của ắc quy dao động như thế nào trong một chu kỳ? -Mô men và tốc độ động cơ phân phối như thế nào?

-Hiệu suất trung bình của hệ thống truyền lực?

Advisor là một mô hình vì thế các thành phần trong nó có thể mở rộng hoặc cải tiến một cách tương đối dễ dàng Sự thay đổi, phát triển này cần phải có sự tương thích để sử dụng được với MATLAB và Simulink

 Các tập tin tương tác và dòng dữ liệu trong Advisor

Sơ đồ khối trên diễn tả dòng dữ liệu trong hệ thống tập tin Advisor

Nó bao gồm bốn dạng chính là:

− Các lệnh đầu vào: định nghĩa các biến trong không gian làm việc (workspace) hoặc gọi các tập lệnh đầu vào khác Một ví dụ là MC_PM32.M

Chương trình

vẽ đồ thị

Chương trình kiểm tra lỗi Các lệnh điều khiển

ADVISOR

− Sơ đồ khối: là các tập tin Simulink trong Matlab mà có chứa các phương trình được sử dụng để tính toán các đầu ra như sử dụng nhiên liệu từ các đầu vào của một bản đồ động cơ Chúng là những

mô hình Một ví dụ là BD_PAR.MDL

− Các lệnh đầu ra: cung cấp các thông tin các đầu ra của mô hình bằng cách truy vấn không gian làm việc Nó bao gồm các chương trình vẽ sơ đồ hay các chương trình kiểm tra lỗi, “chkoutputs.m” là một ví dụ

− Các lệnh điều khiển có thể xây dựng các đầu vào và xử lý các đầu

ra đồng thời Ví dụ như giao diện người dùng (GUI) của Advisor

và các chương trình tối ưu hóa

 Hạn chế của phần mềm Advisor

- Không có khả năng đại diện cho chu trình lái xe thực tế

Các NEDC đã được hình thành tại thời điểm khi xe châu Âu có

trọng lượng nhẹ hơn và công suất thấp Thử nghiệm cung cấp một mô hình tốc độ lái xe tiêu biểu với gia tốc thấp, xe chạy ở chế độ “cruise” với tốc độ không đổi, và nhiều chế độ chạy không tải Tuy nhiên, gia tốc ở các chế độ chuyển tiếp là cao hơn nhiều và biến động hơn trong thực tế Một phần là do dư thừa công suất của động cơ hiện đại, như tăng tốc từ

0-100 km/h thì thời gian trung bình giảm từ 14 đến 9 giây từ thập niên

1980 so với hiện nay Kết quả là, quy trình điều khiển thử nghiệm không đạt được các giá trị được chứng nhận trong thực tế Một phiên bản mới của chu kỳ lái xe cũng cần phải hướng đến thực tế đối với việc sử dụng các đơn vị phụ trợ thường xuyên và các tiện ích có xu hướng được trang

bị cho xe hiện đại

- Chu kỳ hoạt động

Đối với tiêu chuẩn khí thải để cung cấp giảm phát thải thực tế, điều quan trọng là sử dụng một chu trình thử nghiệm được mô phỏng sao cho phản ánh gần đúng chu kỳ thử nghiệm lái xe thực tế Tuy nhiên, tốc độ cố định, thời điểm chuyển số và gia tốc của NEDC tạo cơ hội cho các nhà sản xuất ô tô làm cho khớp với những gì được gọi là "Cycle beating" để tối ưu hóa hiệu suất khí thải động cơ để tương ứng với các điểm hoạt động của chu kỳ kiểm tra, trong khi lượng khí thải từ các điều kiện lái xe tiêu biểu sẽ là cao hơn nhiều so với dự kiến, điều này vượt qua các tiêu chuẩn và gây nguy hại cho sức khỏe cộng đồng Trong một trường hợp

cụ thể, nghiên cứu của hai học viện công nghệ của Đức phát hiện ra rằng các xe ô tô động cơ diesel không đạt được việc giảm NOx thực ra đã có

thể đạt được sau 13 năm nếu các tiêu chuẩn chặt chẽ hơn

-Để khởi động Advisor, gõ từ "Advisor" tại dấu nhắc lệnh trong MATLAB Điều này sẽ cập nhật các đường dẫn MATLAB cho

phiên MATLAB hiện tại và bắt đầu chạy Advisor, như Hình 4.2

Hình 4.2 Khởi động ADVISOR từ Matlab

- Sau khi nhập từ khóa Advisor tại dấu nhắc lệnh của phần mềm Matlab, chúng ta sẽ nhấn “Enter” để phần mềm Advisor bắt đầu khởi động như Hình 4.3 dưới đây, ở đây chúng ta sẽ thiết lập đơn

vị đo lường theo hệ Mỹ hoặc theo hệ Châu Âu, và chọn “Start” để đến giao diện làm việc của phần mềm Advisor như Hình 4.6

Hình 4.3 Giao diện Advisor sau khi khởi động

 Phương pháp thứ hai:

- Tạo biểu tượng shortcut Advisor trên màn hình desktop và khởi động trực tiếp bằng cách nhấp đúp chuột vào biểu tượng, nhưng Advisor vẫn chạy trên nền phần mềm Matlab, tương tự như phương pháp thứ nhất nhưng sẽ đơn giản và dễ thực hiện hơn

Hình 4.4 Khởi động Advisor bằng biểu tượng trên Desktop

 Để thực hiện điều này chúng ta phải thực hiện một số thiết lập sau:

- Chọn shortcut Advisor bằng chuột phải, chọn “properties”

- Ở cửa sổ Properties chọn “shortcut”, sẽ xuất hiện cửa sổ như Hình 4.5

Hình 4.5 Định dạng cho Shortcut Advisor

 Tại thanh “shortcut” chúng ta sẽ điều chỉnh một số thông tin sau:

- Ở ô “target” cần chỉnh sửa đường dẫn đến thư mục chứa file

“matlab.exe” và thêm vào đuôi “-r advisor”

 Lưu ý: đuôi “-r advisor” phải nằm ngoài dấu ngoặc kép

Ví dụ như: “D: \Matlab\bin\matlab.exe” -r advisor

- Ở ô “start in” chỉ đường dẫn đến thư mục chứa Advisor

Hình 4.6.Giao diện làm việc của Advisor

4.2.2 Nhập thông tin xe

− Sau khi khởi động Advisor, chúng ta tiến hành làm việc với phần mềm, đầu tiên cần thiết lập thông tin của một chiếc xe xác định để tiến hành mô phỏng một chiếc xe cụ thể

Hình 4.7 Giao diện đầu tiên để thiết lập một chiếc xe xác định

− Có một tùy chọn quan trọng cần lựa chọn là lựa chọn hệ thống truyền lực (Drivertrain Configuration) như Hình 4.7

− Từ các bảng lựa chọn xuất hiện popup menu của hệ thống truyền lực, bạn sẽ có thể lựa chọn cấu hình hệ thống truyền động của xe (nối tiếp, song song,…), điều này sẽ làm cho các sơ đồ của cấu hình xe trong phần bên trái của con số này thay đổi cho phù hợp

4.2.2.1 Giới thiệu mô hình của một số hệ thống truyền lực trong tùy chọn

Advisor có 6 loại xe khác nhau bao gồm: hệ thống truyền lực thông thường, truyền lực nối tiếp, truyền lực song song, truyền lực song song khởi động/máy phát, tế bào nhiên liệu và xe điện Advisor có 2 lựa chọn chiếc xe cụ thể, như: xe Prius và Insight Mỗi loại xe có một hệ thống truyền lực khác nhau Ngoài ra còn có một tùy chọn để sử dụng hệ thống truyền động tùy chỉnh

a Hệ thống truyền lực thông thường (Conventional Powertrain)

Những chiếc xe thông thường thể hiện cho một chiếc xe chở khách tiêu biểu Nó chỉ sử dụng một bộ chuyển đổi nhiên liệu cho năng lượng chuyển động xe Hộp số mặc định là một hộp số 5 tốc độ Các phụ kiện thông thường là tải nặng lượng cơ học không thay đổi Hình 4.8 diễn tả cấu tạo của các bộ phận trên xe thông thường trong Advisor

Hình 4.8 Sơ đồ hệ thống truyền lực truyền thống

b Hệ thống truyền lực nối tiếp (Series Powertrain)

Các thành phần trên xe truyền động nối tiếp bao gồm một bộ chuyển đổi nhiên liệu, một máy phát điện, ắcquy và một motor điện Bộ chuyển đổi nhiên liệu không điều khiển trục xe trực tiếp Thay vào đó, nó chuyển đổi trực tiếp năng lượng cơ học thành năng lượng điện thông qua máy phát điện Tất cả các mômen xoắn được sử dụng để di chuyển xe đến từ động cơ Hộp số mặc định là hộp số một tốc độ Các chế độ điều khiển mặc định là một bộ theo dõi công suất nối tiếp Các phụ kiện kết hợp là một tải năng lượng điện không đổi Cấu tạo các bộ phận trên xe nối tiếp trong Advisor, Hình 4.9 mô tả các thành phần chính của hệ thống truyền lực nối tiếp

Hình 4.9 Mô hình hệ thống truyền lực nối tiếp

c Hệ thống truyền lực song song (Parallel Powertrain)

Các bộ phận trên xe truyền động song song bao gồm một động cơ đốt trong, ắcquy và một động cơ điện Hệ thống được đặt tên là song song bởi vì cả hai động cơ đốt trong và động cơ điện đều có thể cung cấp mômen xoắn để di chuyển xe Động cơ điện có thể hoạt động theo hướng ngược lại như một máy phát điện do thu hồi năng lượng trong quá trình phanh ô tô và nó sạc lại cho ắcquy Các trạng thái điều khiển mặc định được quản lý bởi một hệ thống “hỗ trợ điện” (elctric assist) Hộp số mặc định là hộp số 5 tốc độ Các phụ kiện kết hợp là một tải năng lượng điện không đổi Hình 4.10 mô tả các bộ phận cấu thành hệ thống truyền lực song song trong Advisor

Hình 4.10 Mô hình hệ thống truyền lực song song

d Xe sử dụng Full Cell

Các thành phần trên xe chạy tế bào nhiên liệu bao gồm một bộ chuyển đổi nhiên liệu, ắcquy và một động cơ điện Nó rất giống với các dòng xe hybrid, với một tế bào nhiên liệu thay thế bộ chuyển đổi nhiên liệu và máy phát điện Hộp số mặc định là hộp số một tốc độ Các trạng thái điều khiển mặc định là một bộ điều nhiệt (thermostat), nơi chuyển đổi nhiên liệu hoạt động khi trạng thái sạc (SOC) đạt đến trạng thái thấp (cs_lo_soc) và dừng hoạt động khi SOC đạt đến trạng thái cao (cs_hi_soc) Các phụ kiện kết hợp là một tải năng lượng điện không đổi Hình 4.11 mô tả các bộ phận cấu thành hệ thống tế bào nhiên liệu

Hình 4.11 Mô hình truyền lực tế bào nhiên liệu

e Hệ thống truyền lực xe điện (Electric Vehicle)

Các thành phần trên hệ thống truyền lực xe điện bao gồm ắcquy và một động cơ điện Nó chỉ sử dụng động cơ điện để di chuyển xe Xe điện

có thể sử dụng động cơ điện như một máy phát điện để thu năng lượng phanh và được nạp lại và lưu trữ trong ắcquy Ắcquy bắt đầu ở trạng thái nạp đầy, hoặc trạng thái nạp SOC là 1 Hộp số mặc định là hộp số một tốc độ Các phụ kiện là một tải nặng lượng điện không đổi Các bộ phận cấu thành hệ thống truyền lực trên xe điện được mô tả ở Hình 4.12

Hình 4.12 Mô hình truyền lực trên xe điện

f Hệ thống truyền lực trên xe Pirus (Prius)

Các hệ thống truyền lực Prius là một mô hình của hệ thống hybrid của Toyota Nó chứa một thiết bị phân chia công suất còn được gọi là truyền lực biến thiên liên tục (CVT) trong đó bao gồm một hệ thống bánh răng hành tinh Máy phát điện được kết nối với bánh răng mặt trời, động

cơ điện được kết nối với vành răng bao và động cơ đốt trong được kết nối với các giá đỡ hành tinh Động cơ điện và máy phát điện cung cấp hoặc lấy điện từ các thiết bị phân chia công suất phụ thuộc vào các chế độ hoạt động Không có thiết bị bánh răng thay đổi trong xe Prius Chế độ động cơ điện hoạt động ngược lại và máy phát điện được sử dụng trong chế độ động cơ điện đối với sự quay trục khuỷu Mômen xoắn trên máy phát điện

điều khiển tốc độ của nó và tốc độ của động cơ đốt trong Lưu ý là hệ thống trên xe Prius không có ly hợp Hệ thống di chuyển xe là sự kết hợp của hệ thống truyền lực trên động cơ đốt trong và ắcquy nơi mà chuyển đổi năng lượng điện được lưu trữ thành năng lượng cơ khí trên xe Các bộ phận cấu thành hệ thống truyền lực trên xe Prius được mô tả ở Hình 4.13

Hình 4.13 Hệ thống truyền lực trên xe PIRUS

g Hệ thống truyền lực trên xe Insight (Insight)

Các hệ thống truyền lực trên xe Insight là một mô hình hệ thống truyền lực hybrid của xe Honda Insight Hệ thống này giống với hệ thống truyền lực song song máy khởi động/phát điện(Parallel Strater/Alternator)

Hệ thống truyền lực song song máy khởi động/phát điện bao gồm một động cơ đốt trong, ắcquy và một động cơ điện Nó được đặt tên song song động cơ khởi động/máy phát vì động cơ điện hoạt động như động

cơ khởi động và máy phát điện như trên một chiếc xe thông thường Nó cho phép tắt và khởi động lại động cơ đốt trong và hỗ trợ cho một dòng điện tối thiểu Hệ thống là một thiết kế song song bởi vì cả hai động cơ đốt trong và động cơ điện có thể cung cấp mômen xoắn để di chuyển xe

Sự khác biệt lớn giữa thiết kế hệ thống truyền lực song song khởi động/máy phát với các thiết kế song song cơ bản là vị trí của ly hợp Ly hợp trong thiết kế hệ thống song song khởi động/máy phát điện được đặt giữa hộp số và bộ ghép mômen xoắn Trong khi thiết kế song song cơ bản, ly hợp nằm giữa bộ ghép mômen xoắn và động cơ đốt trong Điều

này có nghĩa rằng nếu xe đang chuyển động và ly hợp được nối giữa động cơ đốt trong thì các trục động cơ điện phải được quay Động cơ điện có thể hoạt động theo hướng ngược lại như một máy phát điện cho quá trình phanh và để nạp lại ắcquy Các trạng thái điều khiển mặc định được quản lý bởi một hệ thống “hỗ trợ điện” (elctric assist)

<Parallel.htm> Hộp số mặc định là hộp số 5 tốc độ Các phụ kiện kết hợp là một tải năng lượng điện không đổi Hình 4.14 mô tả các bộ phận cấu thành hệ thống truyền lực song song máy khởi động/máy phát trong Advisor

Hình 4.14 Hệ thống truyền lực song song khởi động/máy phát điện

h Hệ thống truyền lực tùy chỉnh (Custom)

Cấu hình hệ thống truyền động tùy chỉnh là một tính năng ưu điểm cho phép người sử dụng liên kết một sơ đồ khối người dùng tạo ra trong Advisor Người sử dụng phải định nghĩa được các sơ đồ khối cụ thể và cũng phải kích hoạt và chọn các thành phần thích hợp Theo mặc định của hệ thống tùy chỉnh(custom_defaults_in) đối với mô hình xe là mô hình xe thông thường Bằng cách chọn tùy chỉnh từ menu cấu hình hệ thống truyền lực, người dùng sẽ được gợi ý để định nghĩa các mô hình quan tâm Để kích hoạt các thành phần khác nhau chỉ cần nhấp vào hộp bên trái của nút thành phần và sau đó chọn các thành phần mong muốn từ trình đơn thả xuống

4.2.2.2 Các biến tín hiệu đầu vào của xe

Hình 4.15 Các biến tín hiệu thành phần của xe

Khi người dùng chọn một hệ thống truyền lực nào đó, Advisor sẽ tải lên các tập tin mặc định có sẵn để tải lên các biến, các thông tin thành phần của xe như hệ thống đánh lửa, điều khiển hệ thống truyền lực, truyền động, bánh xe… Người dùng có thể sử dụng hoặc cũng có thể thay đổi để phù hợp với xe mô phỏng bằng cách thay đổi các tùy chọn trong “popup menu” Điều này sẽ làm thay đổi các thành phần có sẵn trong hệ thống truyền lực đã chọn Dưới đây bảng 4.1 sẽ cho chúng ta thấy cụ thể hơn các biến tín hiệu đầu vào của một chiếc xe, ở mỗi biến đều có mỗi lựa chọn khác nhau cho các loại xe khác nhau

Bảng 4.1 Thông tin đầu vào của một chiếc xe cụ thể

polar Phân cực đường cong dựa trên mô hình gctool Liên kết đến GCTOOL

nimh Nickel Metal Hydride

nimh Nickel Metal Hydride

nicad Pin Nickel Cadmium NiZn Pin Nickel Zinc

cvt Truyền động biến thiên liên tục

pgcvt pgcvt Bánh răng truyền hành tinh biến đổi liên tục

Bánh

xe

cản lăn

con cấu hình)

Saber

Các mô phỏng liên tục saber trên các tải phụ

tập tin khởi tạo

tập tin khởi tạo

4.2.2.3 Một số tùy chọn khác

a Tải và lưu cấu hình xe

Để tải hoặc lưu cấu hình của một chiếc xe cụ thể, nhấp chuột vào nút “loading vehicle” phía trên đầu của hình hoặc nhấn vào nút “Save” ở phía dưới của hình Các tập tin sẽ được lưu trong định dạng 'filename_in.m Một chiếc xe đã lưu lại có thể được truy cập bằng cách nhấn nút “load”

b Xem thông tin thành phần (Viewing component information)

− Ở phần dưới bên trái của hình có một bảng lựa chọn và các trục với khả năng xem thông tin về các thành phần như bản đồ của hiệu suất, bản đồ khí thải, bản đồ sử dụng nhiên liệu… Đây là những đồ thị cùng với mômen xoắn tối đa tương ứng ở các chế độ phù hợp

− Để xem nội dung của một chiếc xe cụ thể hoặc sửa đổi thông tin của chiếc xe bằng file có đuôi “m-file” chúng ta có thể xem tùy chọn “View/Edit M-file”

Ví dụ: Ở Hình 4.16 dưới đây, để xem một chiếc xe ở hệ thống truyền

lực song song, chúng ta chọn hệ thống truyền lực song song ở tùy chọn “Load File”, sau đó chọn tùy chọn “Drivetrain Config” sẽ xuất hiện một cửa sổ, khi đó chúng ta chọn chiếc xe cần xem và chọn

“View/Edit M-file” để xem hoặc thay đổi thông tin của chiếc xe đó

Hình 4.16 Xem thông tin thành phần

c Tùy chọn kích thước tự động (Auto-size)

để cho công suất đầu ra đạt tối đa là 45 Kw Số lượng các môđun ắcquy được giới hạn để đạt được một điện áp tối đa là 480 V Các mục tiêu hiệu suất mặc định được duy trì ít nhất 6% tại 55 mph, và đạt được 0-60 mph

ít hơn thời gian 12 giây, 0-85 mph ở thời gian 23,4 giây, và 40-60 mph sau thời gian 5,3 giây

d Tùy chọn quay về hoặc tiếp tục (Back or countinue)

Sau khi thiết lập hầu hết các thông số cần thiết để chuẩn bị cho mô phỏng thì chúng ta sẽ tiếp tục lựa chọn các bước tiếp theo để đến với giao diện tiếp theo của phần mềm

− Chọn quay về “Back” để quay lại màn hình khởi động Advisor và sẽ mất toàn bộ thông tin mới thiết lập và chưa được lưu

− Chọn tiếp tục “Continue” để đi đến phần thiết lập cấu hình mô phỏng

Hình 4.18 Tùy chọn tiếp tục hoặc quay về

4.3 CHẠY MÔ PHỎNG

 Thiết lập các tùy chọn, cấu hình mô phỏng

- Ở bước này, chúng ta sẽ thiết lập cấu hình mô phỏng bao gồm các tùy chọn liên quan như chu trình thử cho mô phỏng, quy trình thử,

số chu kỳ thử, kiểm tra khả năng leo dốc, khả năng tăng tốc, tải phụ trợ …

Hình 4.19 Giao diện thiết lập cấu hình mô phỏng

4.3.1 Lựa chọn chu trình thử (Drive Cycle)

Hình 4.20 Lựa chọn chu trình thử

− Ở tùy chọn này chúng ta sẽ lựa chọn một chu trình thử có sẵn cho việc chạy mô phỏng như chu trình thử trong thành phố, chu trình thử với đường cao tốc, chu trình thử với lái xe sinh hoạt, chu trình thử với lái xe có điều hòa không khí, …

4.3.2 Giới thiệu một số chu trình thử phổ biến

a Chu trình thử lái xe chuẩn của Hoa Kỳ (CYC_FTP)

Cơ quan bảo vệ môi trường Hoa Kỳ (US Environmental Protection Agency - EPA) đề xuất quy trình thử nghiệm liên bang, thường được gọi

là FTP cho chu kỳ lái xe trong thành phố Nó là một loạt các thử nghiệm được xác định bởi cơ quan bảo vệ môi trường Hoa Kỳ (EPA) để đo khí

xả xe và suất tiêu hao nhiên liệu của ô tô chở khách(trừ các xe tải nhẹ và

xe tải nặng)

Các thử nghiệm đã được uỷ quyền của Luật thuế năng lượng năm

1978 để xác định thuế suất áp dụng cho việc bán các xe mới

Các thủ tục hiện nay đã được cập nhật vào năm 2008 và bao gồm bốn chu trình thử nghiệm: chu trình thử nghiệm trong thành phố (FTP-175), thử nghiệm đối với đường cao tốc (HWFET), thử nghiệm đối với lái xe linh hoạt (SFTP US06) và thử nghiệm đối với lái xe có điều hòa không khí (SFTP SC03)

 Chu kỳ lái xe trong thành phố (FTP)

Chu trình thử nghiệm đối với lái xe trong thành phố, còn được gọi

là FTP -175, được dựa trên chương trình thử nghiệm bằng băng thử lái xe trong thành phố (UDDS) đã được quy định ở Điều 40 của các quy định được thông qua ngày 1 tháng 4 năm 1986 ở Hoa Kỳ

Chu trình bao gồm khởi động với một động cơ lạnh và thực hiện 23 điểm dừng trong khoảng thời gian 31 phút đối với tốc độ trung bình 20

mph (32 km/h) và có tốc độ tối đa 56 mph (90 km/h)

Chu kỳ có hai giai đoạn: "Khởi động lạnh" (Cold start) kéo dài 505

giây trên một khoảng cách dự kiến là 5,78 km với tốc độ trung bình là 41,2 km/h, và "giai đoạn chuyển tiếp" (transient phase) là 864 giây Hai

giai đoạn được tách ra bằng cách ngừng động cơ trong 10 phút Ở Mỹ, các nhân tố trọng số là 0,43 và 0,57 được áp dụng tương ứng cho giai đoạn đầu tiên và giai đoạn thứ hai

Chu kỳ mô phỏng một tuyến đường đô thị 12,07 km (7,5 dặm)với các điểm dừng thường xuyên Tốc độ tối đa là 91,2 km/h (56,7 dặm/h) và tốc độ trung bình là 31,5 km/ h (19,6 dặm/h) Một tỷ trọng đối với tính

kinh tế nhiên liệu trung bình là thành phố (55%) và đường cao tốc (45%) được sử dụng để xác định thuế suất tiêu thụ

Chu trình thử nghiệm này đã được cập nhật đối với FTP-175, thêm một chu kỳ "khởi động nóng" và lặp lại chu kỳ "khởi động lạnh" di chuyển 10 trạm dừng để kết thúc giai đoạn chuyển tiếp Sau đây là thông

số cơ bản của chu kỳ thử nghiệm FTP-175:

 Khoảng cách di chuyển: 11,04 dặm (17,77 km) với thời gian:

 Chu kỳ thử nghiệm trên đường cao tốc (HWFET)

Các chu trình này thử nghiệm trên đường cao tốc hoặc lịch trình lái

xe tiết kiệm nhiên liệu trên đường cao tốc (Highway Fuel Economy Driving Schedule- HWFET)

Chu trình này được áp dụng đối với động cơ ở chế độ ấm lên và chu trình thực hiện liên tục không có thời gian dừng, vận tốc trung bình

48 mph (77 km/h) với tốc độ tối đa 60 mph (97 km/h) trên khoảng cách thử nghiệm là 10 dặm (16 km) Sau đây là một số thông số đặc trưng của

chu kỳ:

 Thời gian: 765 giây, tổng khoảng cách thử nghiệm là 10,26 dặm (16,45 km)với tốc độ trung bình: 48,3 dặm/h (77,7 km/h)

và 22% đối với đường cao tốc để phản ánh chính xác kết quả giống thực tế hơn

Hình 4.22 Biểu đồ chu trình thử nghiệm HWFET trên đường cao tốc

b Chu trình lái xe chuẩn của Châu Âu (CYC_NEDC)

Chu kỳ thử nghiệm Châu Âu là một chu trình lái xe được thiết kế

để đánh giá mức độ phát thải của động cơ ô tô và tính kinh tế nhiên liệu trong xe ô tô chở khách (không bao gồm xe tải nhẹ và xe thương mại) Nó cũng được gọi là chu kỳ "nhóm khí thải của xe ô tô" (Motor Vehicle Emissions Group- MVEG)

Chu trình thử nghiệm NEDC được sử dụng để đánh giá một chiếc

xe hơi điển hình ở Châu Âu Nó bao gồm bốn chu trình thử nghiệm xe lặp lại bốn lần đối với ECE- R15, chu trình thử lái xe trong đô thị (Urban driving cycle- UDC) và một chu kỳ thử nghiệm lái xe bổ sung trong đô thị (Extra-urban driving cycle EUDC)

Các quy trình kiểm tra được duy trì bởi ủy ban kinh tế của các quốc gia Châu Âu (UNECE) và diễn đàn thế giới về việc cân đối các quy định đối với xe (World Forum for Harmonization of Vehicle Regulations)

 Đo lường

− Một số phép đo được thực hiện theo chu kỳ Các chu trình thử nghiệm đã được cung cấp cho công chúng bao gồm:

 Tính toán kinh tế nhiên liệu trên đường đô thị (780 giây đầu tiên)

 Tính toán kinh tế nhiên liệu trên đường ngoài đô thị (780-1180 giây)

 Tính toán toàn bộ kinh tế nhiên liệu (chu trình hoàn thành)

 Tính toán lượng phát thải CO2 (chu kỳ đầy đủ)

− Các thông số sau cũng thường được đo để xác nhận việc tuân thủ các tiêu chuẩn khí thải Châu Âu:

 Các oxit nitơ

 Quy trình kiểm tra

Chu kỳ phải được thực hiện trên một chiếc xe ở nhiệt độ lạnh khoảng 20-30°C (thường chạy ở 25°C) Các chu kỳ có thể được thực hiện trên một con đường bằng phẳng, trong trường hợp không có gió Tuy nhiên, để cải thiện khả năng lặp lại, chúng thường được thực hiện trên một con lăn của băng thử nghiệm công suất Đây là loại băng thử nghiệm được trang bị một máy điện để mô phỏng tải do sức cản khí động lực học

và khối lượng quán tính của khối lượng xe

Đối với mỗi cấu hình chiếc xe, một phương pháp tra bảng được áp dụng: mỗi tốc độ tương ứng với một giá trị nhất định của lực cản (mô men xoắn cản lại áp dụng cho các bánh xe lái xe) Sự sắp xếp này cho phép việc sử dụng một chiếc xe duy nhất để kiểm tra tất cả các dạng thân

xe khác nhau như: sedan, hatchback, MPV … bằng cách đơn giản là thay đổi các giá trị trên bảng tra Một quạt gió cùng với con lăn trên băng thử

để cung cấp một dòng không khí nạp phù hợp với tốc độ hiện tại Nếu sự sắp xếp này được tiến hành, sẽ có nhiều cuộc thử nghiệm có thể được thực hiện trong suốt quá trình phát triển xe hơn so với việc kiểm tra xe thực hiện trên đường thông thường

Các quá trình thử nghiệm này được tiến hành với tất cả các tải phụ trợ được tắt như: quạt và máy nén điều hòa nhiệt độ, các đèn, xông nhiệt các cửa sổ phía sau…

 Chu kỳ lái xe trong thành phố

Chu kỳ thử nghiệm lái xe trong đô thị, còn được gọi là ECE-R15,

đã được giới thiệu đầu tiên vào năm 1970 như một phần của quy định phương tiện giao thông của các ủy ban kinh tế Châu Âu (ECE); phiên bản mới được xác định bởi ECE R83, R84 và R101 Chu kỳ đã được thiết

kế để thể hiện cho điều kiện lái xe đặc trưng của các thành phố bận rộn ở Châu Âu, và được đặc trưng bởi động cơ ở chế độ tải thấp, nhiệt độ khí

thải thấp, và tốc độ tối đa 50 km/h Chu trình thử nghiệm lái xe trong

thành phố ECE-R15 được diễn tả trong Hình 4.23

Hình 4.23 Chu kỳ thử nghiệm lái xe đô thị

Khi động cơ khởi động, chiếc xe tạm dừng 11 giây - nếu được trang bị với một hộp số tay, 6 giây ở trạng thái số 0 (với ly hợp được nối)

và 5 giây ở số 1 (với ly hợp bị ngắt), sau đó từ từ tăng tốc tới 15 km/h trong 4 giây, trạng thái chạy với tốc độ không đổi trong 8 giây, phanh dừng lại hoàn toàn trong 5 giây (hộp số thường: kéo dài 3 giây với ly

hợp bị ngắt), sau đó dừng lại trong 21 giây (hộp số thường: 16 giây ở tay

số 0, sau đó 5 giây ở tay số 1)

Tại giây 49, xe từ từ tăng tốc tới 32 km/h trong 12 giây (hộp số thường: 5 giây ở tay số 1, sang số 2 giây, sau đó 5 giây ở tay số 2) Chạy tốc độ không đổi trong 24 giây, từ từ phanh dừng lại hoàn toàn trong 11 giây (hộp số thường: kéo dài 3 giây với ly hợp bị ngắt), sau đó tạm dừng trong 21 giây (hộp số thường: 16 giây ở tay số 0, 5 giây ở tay số 1) Tại giây 117, xe từ từ tăng tốc tới 50 km/h trong 26 giây (hộp số thường: 5 giây, 9 giây và 8 giây ở các tay số 1, 2,3 với cộng thêm 2 × 2 giây để sang số), chạy tốc độ không đổi trong 12 giây, giảm tốc tới 35 km/h trong 8 giây, chạy tốc độ không đổi thêm 13 giây, hệ thống phanh dừng lại hoàn toàn trong 12 giây (hộp số thường: 2 giây sang số đến tay

số 2, 7 giây ở tay số 2, keo dài 3 giây với ly hợp bị ngắt), sau đó tạm dừng trong 7 giây (hộp số thường: ở tay số 0 với ly hợp được nối)

Chu kỳ kết thúc ở giây 195, sau khi di chuyển một khoảng cách lý

thuyết của 1017 mét, sau đó nó lặp lại bốn lần liên tiếp Tổng thời gian thử nghiệm là 780 giây (13 phút) trên một khoảng cách lý thuyết của

4067 mét, với tốc độ trung bình 18,77 km/h

 Chu kỳ lái xe trong thành phố bổ sung

Chu trình thử nghiệm lái xe trong thành phố bổ sung EUDC, được giới thiệu bởi ủy ban kinh tế Châu Âu R101 vào năm 1990, được thiết kế

để thể hiện chế độ lái xe tích cực hơn và các chế độ lái xe ở tốc độ

cao Tốc độ tối đa của chu kỳ EUDC là 120 km/h, đối với các xe có công suất thấp được giới hạn ở 90 km/h Hình 4.24 dưới mô tả chu trình thử

nghiệm lái xe trong thành phố (UDC) và chu trình thử nghiệm lái xe trong thành phố bổ sung (EUDC)

Hình 4.24 Chu kỳ thử nghiệm lái xe UDC và EUDC

Sau khi dừng động cơ 20 giây - nếu được trang bị hộp số tay, ở số 1 với ly hợp bị ngắt - chiếc xe tăng tốc từ từ đến 70 km/h trong 41 giây (hộp số tay: 5 giây, 9 giây, 8 giây và 13 giây đối với các tay số 1, 2, 3, 4 với thời gian cộng thêm 3 × 2 giây cho thay đổi số) Xe chạy ở chế độ không đổi trong 50 giây (hộp số tay: ở tay số 5), giảm tốc tới 50 km/h trong 8 giây (hộp

số tay: 4 giây ở tay số 5 và 4 giây ở tay số 4) và xe chạy ở chế độ không đổi trong vòng 69 giây, sau đó từ từ tăng tốc tới 70 km/h trong 13 giây

Ở giây 201, và xe chạy ở chế độ không đổi ở 70 km/h trong 50 giây (hộp số tay: ở tay số 5), sau đó từ từ tăng tốc lên 100 km/h trong 35 giây

và xe chạy ở chế độ không đổi trong 30 giây (hộp số tay: ở tay số 5 và

tay số 6)

Cuối cùng, ở giây 316, xe được tăng tốc từ từ tới 120 km/h trong 20 giây, xe chạy ở chế độ không đổi 10 giây, sau đó từ từ phanh dừng lại hoàn toàn trong 34 giây (hộp số tay: ở tay số 5 và tay số, kéo dài 10 giây với ly hợp bị ngắt), và xe hoạt động ở chế độ cầm chừng thêm 20 giây

(hộp số tay: ở tay số 0)

Tổng thời gian là 400 giây (6 phút 40 giây) và khoảng cách dịch chuyển lý thuyết là 6956 mét, với tốc độ trung bình 62,6 km/h

4.3.3 Hiệu chỉnh trạng thái nạp (SOC correct)

Có hai tùy chọn hiệu chỉnh trạng thái nạp SOC: tuyến tính và delta không (zero-delta) Hiệu chỉnh SOC tuyến tính chạy hai mô phỏng: một

là cung cấp cho trạng thái nạp dương tích và một cung cấp trang thái nạp

âm Giá trị của các hiệu chỉnh của các biến quan trọng (ví dụ dặm cho mỗi gallon và khí thải) sau đó được nội suy từ trạng thái nạp 0 trong SOC

từ tuyến tính phù hợp với hai điểm dữ liệu Cách hiệu chỉnh Zero-Delta điều chỉnh SOC ban đầu cho đến khi chạy mô phỏng đạt đến không xảy

ra nạp (bằng 0) trong SOC với dãy dung sai là +/- 0,5%

4.3.4 Tùy chọn độ dốc không đổi (Constant Road Grade)

Chọn “Constant Road Grade” như Hình 4.25, ta có thể chạy các chu kỳ lái xe sử dụng độ dốc đường không đổi ở những nơi độ cao mặt nghiêng của chu kỳ lái xe

Hình 4.25 Tùy chọn độ dốc không đổi

4.3.5 Tùy chọn nhiều chu kỳ

Sử dụng chức năng này, chúng ta có thể tăng tốc độ quá trình chạy nhiều chu kỳ khác nhau với cùng các điều kiện ban đầu Nhiều chu kỳ lưu những thông tin thiết lập bao gồm cả điều kiện ban đầu và sau đó chạy mỗi chu kỳ lựa chọn và lưu các kết quả lại Từ các hình kết quả mà bạn có thể truy cập tất cả các kết quả khác nhau với sự trợ giúp của một danh sách kết quả

Hình 4.26 Tùy chọn nhiều chu kỳ

4.3.6 Tùy chọn quy trình thử nghiệm

Nếu các nút quy trình kiểm tra (test procedure) được lựa chọn, chúng ta có thể sử dụng trình đơn thả xuống để chọn những loại thử nghiệm để chạy

Hình 4.27.Tùy chọn quy trình thử

4.3.7 Kiểm tra khả năng tăng tốc (Acceleration Test)

Chọn tùy chọn “Acceleration Test”, một bài kiểm tra khả năng tăng tốc sẽ được chạy bên cạnh chu kỳ đã chọn Thời gian tăng tốc, gia tốc tối

đa, và khoảng cách dịch chuyển trong 5 giây sẽ được hiển thị trong hình kết quả Kiểm tra này sẽ được chạy cùng với chu kỳ lựa chọn Để xem từng giây của đầu ra của một bài kiểm tra khả năng tăng tốc, chọn CYC_ACCEL từ bảng chọn chu kỳ

Hình 4.28 Tùy chọn khả năng tăng tốc

4.3.8 Kiểm tra khả năng leo dốc (Gradeability Test)

Chọn tùy chọn (Gradeability Test), một thử nghiệm khả năng leo dốc sẽ được chạy cùng với chu kỳ lựa chọn Độ dốc được hiển thị trong hình kết quả sẽ là duy trì độ dốc tối đa ở đầu vào mph

Hình 4.29 Tùy chọn khả năng leo dốc

 Tham số nghiên cứu (Parametric Study)

Để xem ảnh hưởng liên quan đến ba biến trên xe, chọn một tham số nghiên cứu “Parametric study” Các giá trị thấp và cao có thể được thiết lập, cũng như số lượng các điểm mong muốn cho biến đó Một tham số nghiên cứu chạy một tập hợp các mô phỏng để trang trải các ma trận điểm đầu vào, chẳng hạn nếu 3 biến được lựa chọn với mỗi 3 điểm, 27

mô phỏng sẽ chạy

Hình 4.30 Tham số nghiên cứu

4.3.9 Cài đặt tải mô phỏng (Load sim setup)

Một thiết lập mô phỏng đã lưu trước đó có thể được tải lại bằng

cách sử dụng nút bấm cài đặt mô phỏng tải “Load Sim Setup”

Hình 4.31 Cài đặt tải mô phỏng

4.3.10 Cài đặt tải phụ trợ (Auxiliary Loads)

Chọn tùy chọn “Elec Aux.Loads” sẽ trả về một giao diện đồ họa để chọn tải phụ trợ khác nhau và thời điểm bật/tắt của nó như liên quan đến chu kỳ thử nghiệm

Hình 4.32 Cài đặt tải phụ trợ

4.3.11 Các biến tối ưu hóa trạng thái điều khiển (Optimize CS VARS)

Nhấn nút “Optimize cs VAR” mở cửa sổ thiết lập tối ưu hóa các trạng thái điều khiển Đánh dấu vào các hộp đài lựa chọn, các biến thiết kế được sử dụng để tối ưu hóa cho các mục tiêu lựa chọn và hạn chế dưới đây

Hình 4.33 Các biến tối ưu hóa trạng thái điều khiển

4.3.12 Lưu và chạy mô phỏng (Save và Run)

Bước cuối cùng trong thiết lập mô phỏng “Save” và “Run”

Hình 4.34.Lưu và chạy mô phỏng

4.4 KẾT QUẢ ĐẦU RA

Hình 4.35 thể hiện đồ thị kết quả đầu ra của Advisor

Hình 4.35 Các đồ thị đầu ra của Advisor

Các hình kết quả thể hiện một số kết quả tóm tắt (tính kinh tế nhiên liệu, khí xả, tổng quãng đường dịch chuyển) Nó cho phép người sử dụng

vẽ được 4 đồ thị chuỗi theo thời gian bằng cách lựa chọn một biến từ

bảng chọn xuất hiện Nếu các hộp của khả năng leo dốc và tăng tốc được đánh dấu trên màn hình cài đặt mô phỏng thì các kết quả tương ứng cũng

sẽ được hiện thị

- Tùy chọn “Energy use figure” một cửa sổ được mở ra như Hình 4.36 để trình bày bao nhiêu năng lượng đã được sử dụng và chuyển đổi cho xe trong quá trình mô phỏng

Hình 4.36 Tùy chọn “Energy use figure”

Tùy chọn “output check plots” sẽ thể hiện các đồ thị mà nó diễn tả hiệu suất của xe mà nó không sẵn có trong các đồ thị chuỗi thời gian như

đồ thị hiệu suất của hệ thống truyền lực, hiệu suất của nhiên liệu, hiệu suất hệ thống truyền lực, quá trình biến đổi nhiên liệu, …

BÀI TẬP

Bài 4.1: Bằng các kiến thức ở trên anh/chị hãy ứng dụng phần

mềm Advisor tiến hành tính toán một ô tô cụ thể trên một chu trình thử nghiệm cụ thể Từ đó, anh/chị hãy nhận xét về kết quả đã mô phỏng Có thể tham khảo dữ liệu sau đây:

- Dòng xe Hybrid (Toyota Prius) theo chu trình thử nghiệm của Hoa

Kỳ (CYC FTP)

- Dòng xe sử dụng nhiên liệu truyền thống (xe FORCUS) theo chu trình thử nghiệm Châu Âu (CYC_NEDC)

CHƯƠNG 5 ỨNG DỤNG PHẦN MỀM ENGINE ANALYZER PRO TÍNH TOÁN MÔ PHỎNG ĐỘNG CƠ ĐỐT

TRONG

Mục tiêu:

Sau khi học xong chương này, sinh viên có thể:

- Biết được khái quát và cấu trúc của phần mềm ANALYZER PRO

- Biết cách sử dụng phần mềm để thiết lập các thông số và tiến hành

mô phỏng động cơ đốt trong

- Biết đánh giá về kết quả đã mô phỏng

- Biết được ưu điểm và nhược điểm của phần mềm

Trong chương này phần đầu giới thiệu khái quát và cấu trúc của phần mềm ANALYZER PRO, tiếp theo là các bước thiết lập các thông

số cụ thể và tiến hành mô phỏng ứng dụng cho một động cơ cụ thể

5.1 KHÁI QUÁT VÀ CHỨC NĂNG CHÍNH VỀ PHẦN MỀM ANALYZER PRO

5.1.1 Khái quát

ENGINE ANALYZER PRO V3.3 (EAP) là chương trình do tập đoàn Performance Trends sản xuất, đây là một phần mềm xây dựng và tính toán động cơ một cách chuyên nghiệp Các tay đua và kỹ sư có thể hiểu và

dự đoán được nhiều khía cạnh về công suất động cơ một cách đầy đủ nhất EAP có nhiều tùy chọn giúp các chuyên gia có thể mô phỏng thiết kế động

cơ một các sáng tạo và khác lạ so với các động cơ phổ biến hiện nay, các tính năng chính của phần mềm được liệt kê dưới đây:

- Tính toán các thông số mỗi bước nhảy mỗi 4 độ trục khuỷu, động lực học nâng hạ xú páp, diện tích cổng nạp, thải, áp xuất xy lanh,

để đạt độ chính xác cao trong tính toán tổn thất nhiệt người ta chia

ra từng 0.1 độ để tính toán

- Mô phỏng đồ thị lực tác dụng lên xú páp nạp và xả chính xác hơn

- Cung cấp đồ thị dòng khí nạp, xả một cách đầy đủ, chính xác với

độ chia đồ thị lên đến 8 điểm hành trình

- Thay đổi các thời điểm đóng mở xú páp thông qua việc điều chỉnh trục cam, có thể hỗ trợ điều chỉnh các loại xú páp khác nhau (như cam Dr, cam loại Competition Cam, cam loại Doctor Dr và nhiều loại khác)

- Với tính năng “ Cycle plot” cho phép vẽ hành trình nâng hạ xú páp tại mọi thời điểm trong một chu kỳ, lưu lượng qua xú páp, áp suất trong xy lanh, áp suất tác dụng lên xú páp trong kỳ nổ, gia tốc piston và nhiều thông số khác

- Chức năng “RPM plot” cho phép vẽ đồ thị công suất

- Cung cấp các thông số đầu vào để mô phỏng động cơ như kích thước ổ bi, các khớp một chiều, độ rò rỉ khí nạp, xả và độ rò rỉ của nhiên liệu trong xy lanh qua xéc măng, chiều dài thanh truyền, góc đánh lửa, chỉ số octan (xăng), xetan (diesel) của nhiên liệu…

- Thành lập thư viện để lưu các kết quả của thí nghiệm, thay đổi thông số các tập tài liệu đã lưu một cách đơn giản và nhanh chóng

- Các thông số được xây dựng đầy đủ và cụ thể để người dùng lựa chọn như tỷ số nén, hành trình cam…

- Cho phép xuất các dữ liệu làm cơ sở dữ liệu để tính toán hoặc làm tài liệu cho các phần mềm khác

- Mô phỏng chi tiết về hệ thống tăng áp, siêu nạp trên động cơ

5.1.2 Các chức năng chính của phần mềm

Các thanh công cụ trên màn hình chính

Phần mềm mô phỏng động cơ ENGINE ANALYZER PRO V3.3 (EAP V3.3) là phần mềm của hãng Performance Trend, cửa sổ khởi động phần mềm được thể hiện trên Hình 5.1 Các thanh công cụ này giúp chúng ta sử dụng các thao tác ban đầu như tạo file mới, lưu file đã thiết lập, mở các file mẫu để nhằm mục đích thực hiện các bước thiết lập tiếp theo cho các thông số của động cơ

Hình 5.1 Màn hình giao diện chính của phần mềm Meap V3.3

Cửa sổ giao diện của phần mềm EAP V3.3 sau khi khởi động xong, chuẩn bị bước vào quá trình xây dựng mô hình mô phỏng được thể hiện ở Hình 5.1.Thanh công cụ bao gồm: File (engine), calc HP, Help, Perferences Các chức năng được thể hiện như sau:

Bảng 5.1 Các chức năng của thanh công cụ trên giao diện chính của

Open Example Engine from Performances Trends

Mở các file mẫu động cơ có sẵn trong thư viện phần mềm

Open one of saved Engines(Ctrl + O)

Mở các file mẫu của động cơ

đã lưu ở các thiết lập trước

Save Egine(Ctrl + S)

Lưu thông tin đã thiết lập xong mà không cần chỉnh sửa thêm

Save Engine as(Ctrl + B) Lưu và muốn chỉnh sửa thông

tin của động cơ trước khi lưu

Open from Extrenal Drive (Floppy or CD)

Mở các file mẫu đã được thiết lập ở ngoài máy tính (USB, CD)

Thanh

Save to Extrenal Drive(Floppy or CD)

Lưu các file mẫu đã được thiết lập ở ngoài máy tính (USB, CD)

Import individual File Các file cá nhân quan trọng

Import All Files from Earlier Engine Analyzer

Pro

Nhập tất cả các file từ phần mềm

Unlock Program Option Mở khóa phần mềm để sử

dụng vĩnh viễn

Transfer Program to Another Computer

Chuyển đổi chương trình dữ liệu sang máy tính khác

Exit Program (Ctrl + X) Thoát chương trình

Giới thiệu cơ bản về các cửa

Display User’s Manual (with V3.3 Supplement

Hiển thị hướng dẫn cẩm nang

về phần mềm

Display just V3.3 Supplement

Hướng dẫn bổ sung ho phiên bản V3.3

Display V2.1 readme.doc

File (Changes in old V2.1)

Giới thiệu sơ bộ về phiên bản

Hướng dẫn tìm hiểu các phần mềm tương tự của công ty Performance Trend

Cancel Hủy file

Help Hướng dẫn thiết lập thông số

Các chức năng của thanh công cụ

a Short Block Specs

Khi nhấp chuột vào nút “Short Block Specs” ở góc trái của màn

hình giao diện chính, phần mềm sẽ hiển thị cửa sổ để thiết lập các thông

số cho bộ phận thân máy như hình dưới:

Hình 5.2 Màn hình giao diện của thanh công cụ “Short Block Specs”

Bảng 5.2 Các chức năng của thanh công cụ “Short Block Specs”

# of cylinder Số xy lanh của động cơ

Piston rings Số séc măng của piston

Rod length, in Chiều dài thanh truyền

Cyl leakage Độ lọt khí qua khe hở giữa xéc măng

và xy lanh

Cooling Fan Type Kiểu quạt làm mát

Water Pump & Drive Bơm nước và cách dẫn động

Engine + Dyno inertia / Crank

Design

Động cơ và lực quán tính/ kiểu trục khuỷu

b Cylinder Head Specs

Khi nhấp chuột vào nút “Cylinder Head Specs” ở góc trái của màn

hình giao diện chính, phần mềm sẽ hiển thị cửa sổ để thiết lập các thông

số cho bộ phận nắp máy như hình dưới:

Hình 5.3 Màn hình giao diện của thanh công cụ “Cylinder Head Specs”

Bảng 5.3 Các chức năng của thanh công cụ “Cylinder Head Specs”

Intake

port specs

# Valve/Ports Số xú páp nạp của một máy

Valve Diameter, in Đường kính xú páp, inch

Avg Port Diameter, in Đường kính ống nạp nhiên liệu,

inch

Port Length, in Chiều dài cổng nạp, inch

Single Flow Coef Hệ số dòng khí

Anti-reversion,% Chống đảo chiều dòng khí nạp

Use Single flow Coef Use Flow Table

Sử dụng hệ số dòng khí nạp đơn

Sử dụng bảng để tính toán cho hệ

số dòng khí nạp

Combustion Chamber Compression Ratio Chamber Design

Buồng đốt

Tỷ số nén Kiểu buồng đốt

Exhaust

port specs

# Valve/ Port Số xú páp thải của một máy

Valve Diameter, in Đường kính xú páp, inch

Avg Port Diameter, in Đường kính ống thải, inch Port Length, in Chiều dài ống thải, inch

Single Flow Coef Hệ số dòng khí thải đơn

Anti-reversion,% Chống đảo chiều dòng khí thải

Use Single flow Coef Use Flow Table

Sử dụng hệ số dòng khí thải đơn

Sử dụng bảng để tính toán cho hệ

số dòng khí thải

Miscellaneous Material/ Coating Burn Rating

Độ tinh khiết của nhiên liệu Vật liệu/ phủ cách nhiệt

Tỷ lệ cháy của nhiên liệu

c Intake System Specs

Khi nhấp chuột vào nút “Intake System Specs”trên màn hình giao

diện chính, phần mềm sẽ hiển thị cửa sổ để thiết lập các thông số cho hệ

thống nạp như hình dưới:

Hình 5.4 Màn hình giao diện của thanh công cụ “Intake System Specs” Bảng 5.4 Các chức năng của thanh công cụ “Intake System Specs”

Runner Dia @ Head, in Đường kính đường ống nạp, inch

Runner lengh, in Chiều dài ống nạp

Runner flow coef Hệ số dòng khí nạp

Runner taper, deg Độ côn của ống khí nạp hình nón cụt

Manifold type Kiểu đường ống góp chung

Intake heat Nhiệt độ không khí nạp vào

Total CFM rating Tổng nhiên liệu tiêu thụ trong một phút

Plenum specs Tính toán khoang chứa khí nạp

d Exhaust System Specs

Khi nhấp chuột vào nút “Exhaust System Specs” trên màn hình

giao diện chính, phần mềm sẽ hiển thị cửa sổ để thiết lập các thông số cho hệ thống khí thải như hình dưới: