Luận văn thạc sĩ xây dựng mô hình cháy Động cơ Đánh lửa phun gián tiếp tại hai chế Độ Đồng nhất và phân lớp

Các luận điểm cơ bản và đóng góp mới của tác giả Xây dựng mỗi quan hệ hàm số giữa tỷ lệ không khínhiên liêu, tốc độ động, cơ và lượng nhiên liệu phun với lượng nhiệt tổa ra trong quá tr

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

PHAN VĂN HUY

XÂY DỰNG MÔ HÌNH CHÁY ĐỌNG CƠ ĐÁNH LỬA PHUN

GIÁN TIẾP TẠI HAI CHE DO DONG NHAT VA PHAN LOP

Chuyén nganh: KY THUAT CO KHi DONGLUC

LUAN VAN THAC SI KY THUAT

KY THUAT CO KHi DONG LUC

NGUOI HUONG DAN KHOA HOC:

TS TRAN ANH TRUNG

Hà Nội - Năm 2014

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

PHAN VĂN HUY

XÂY DỰNG MÔ HÌNH CHÁY ĐỌNG CƠ ĐÁNH LỬA PHUN

GIÁN TIẾP TẠI HAI CHE DO DONG NHAT VA PHAN LOP

LUAN VAN THAC SI KY THUAT

KY THUAT CO KHi DONG LUC

Hà Nội - Năm 2014

LOI CAM DOAN

Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi dudi su hudng

dẫn của Tiến sĩ Trần Anh Trang ĐỀ tài dược thực hiện tại Bộ môn Động cơ dất trong Viên Cơ khí động lực Irường Đại học Bách khoa Hà Nội

Các sẽ liệu, kết quả trình bay trong luận văn là trưng thực và chưa từng

được ai công bổ trong bắt kỳ công trình nghiên cửu nảo

Tác giả luận uăn

Phan Văn Huy

LOI CAM ON

Trong quá hình học lập và làm luận văn cao học với nội đụng “XÁp đựng mổ

Bình cháy động cơ đánh lửa phun giản tiếp tại hai chế độ dồng nhất và phan

lắp” Em xin chân thành cảm mm các thầy cô rong Bộ mên Động, cơ đốt trong —

Viện Cơ khi Động lực, Viện đảo lạo Sau đại học Trưởng Đại học Bách khoa Ha Nội

và các bạn học viên lớp thạc sỹ kỹ thuật, khóa 2012B, dã trang bị cho em những

kiên thức cân thiết trong quá trình học tập, tạo điển kiện về cơ sở vật chất và giúp

đỡ cm trong thời gian học tập và làm hiện văn

Em xim gửi lời cảm ơn chân thanh đến thấy giáo hưởng dẫn Tiến sĩ Trần Anh:

Trung, người đã hướng dẫn em hết sức tận tính va chu đáo về chuyên môn để em

hoàn thành bản Luận văn nảy

10o thời gian, trinh độ còn hạn chế và đây cũng là lĩnh vực nghiên cứu côn

khả mới, để tài không thế tránh được thiêu sót nhật định, kinh mong được sự quan

tâm, gớp ÿ kiến của các Thay Cé và các Chuyên gia dễ đề tải dược dây dủ và hoàn thiện hơn trong quá trình nghiên cửu phát triển dé tài tiếp theo

Hà Nội, thẳng 09 năm 2014

Hạc viên: Phan Van Huy

TDANI MỤC CÁC KÝ IIỆU, CAC CII’ VIET TAT

Hiệu suất động cơ

Dụng tích xylanh

Tế chức y tế thể giới

Homopcneous Stratified

Simulation Measure Tlomogeneous simulation

Stratified simulation.

DANII MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1 Bảng thông số động cơ

Bảng 1.2 Thông số k

Bang 1.3 Thông số kỹ thuật của thiết bị phân tích khí thai

Bang 1.4 Thông số kỹ thuật của cảm biến góc quay

đảng 3.1 Thông số kết quá chạy mô hình mô phỏng

Ÿ thuật băng thứ công suất kiểu dòng xoảy

DANIIMỤC CÁC HÏÌNIT VẼ, ĐỎ TII

Hình 1.1 Quả trinh cháy của động cơ Diesel

Hình 1.2 Quả trinh chúy của động co xing chim cháy cưỡng bức

Tĩnh 1.3 Sơ đồ lan tràn màng lửa

Hình 1.4 Sơ để phân bố màng và tốc độ mảng lửa

linh 1.5 Mảng lửa tới thành xylanh, Sự bắt đầu của hiện tượng chảy sát vách

Hình 1.6 Sơ đả thi nghiệm

Tình 1.7 ECU 555-80

Hinh 1.8 Băng thứ công suất kiểu dòng xoảy FE150-8

Hinh19 Kết câu của thiết bị đo lưu lượng nhiên liệu

Tình 1.10 Thiết bị phân tích khí thải HORTBA MEXA 8541

Hình 1.11 Hệ thống thu thập đữ liệu AVL,

Hình 2.1 Các thông số quá trình chảy dược xác dịnh từ áp suất xy lanh

linh 2.2 LIệ thống kin sử dụng trong mô hình nhiệt động học đảo 3

Hình 2.3 Biển thiên tỷ nhiệt 7— cụ / œ„ theo nhiệt độ cháy (“K) và thành phan hoa khí #và phản trăm hến hop da chay xp

Tỉnh 2.4 So sánh tỷ lệ chây trường họp tỷ nhiệt không đổi và tỷ nhiệt biến thiên

Hình 2.5 Biển thiên COV theo lambda trong thue nghiém

Hình 3.6 Suất tiêu hao nhiên liệu thực nghiệm tại chế độ phân lớp và đồng nhất

Tình 2.7 Thành phần khí CÓ thực nghiệm trong chế độ phân lớp và đẳng nhất

Hình 2.8 Thánh phản khí HC thực nghiệm tại chế dộ phân lớp và dông nhất

Tĩnh 2.9 Thanh phần khí NOx thực nghiệm tại chế độ phân lớp và đồng nhất

Hình 210 Áp suất thực nghiêm tại tốc độ 4000(v/p)

Hình 2.11 Áp suất thực nghiệm tại tốc độ 4700(v/p)

Tĩnh 212 Áp suất thực nghiệm tại tốc độ 5300(v/p}

Hình 2.13 Tỷ lệ cháy thực nghiệm tại tốc độ 4000(v/p)

Linh 2.14 Tý lệ cháy thực nghiệm tại tốc độ 4700(v/p)

v

36

Hình 2.15 Tỷ lê chảy thực nghiệm tại tốc độ 5300(v/p)

linh 3.1 Kết quả mô phỏng và thực nghiệm của góc bắt đầu chảy

Tình 3.2 Kết quả mô phông và thực nghiệm góc Lẳng thời gian c

Tĩnh 3? Áp suất trong xy lanh tại tôc độ 4000(/p)

Hình 38 Áp suất trong xy lanh tại tốc độ 4700p)

linh 3.9 Áp suất trong xy lanh tại tốc độ 5300(v/p)

MUC LUC

DANH MỤC CÁC KÝ HIỂU, CÁC CHỦ VIÉT TẢT., caro

DANH MỤC CÁC BẰNG - - iv

TỎI NÓI ĐẤU - 1

CHƯƠNG 1 TONG QUAN VE QUA TRINH CHAY VA PHUONG PHAP

THỰC NGHIỆM

1.1 Tổng quan quả trinh chảy của động cơ đốt trơng àreeeieeirrie

1.1.1 Quá trình cháy của động cơ DieseL

L1.2 Quá trình cháy của động co châm cháy cưỡng bức

1.1.3 Một số mö hình chảy của dộng cơ dốt trong,

2.1.1 Trưởng hợp nhiệt đụng riêng khong di - 33

2.1.2 Trưởng hợp nhiệt dung riéng biến thiền 2.36

2.2 Kết quả thực nghiệm - - 4I 2.2.1 Kha ning cháy nghèo - - - - Al

2.2 Suất tiêu hao nhiên liệu — „42

2.2.3 Dánh giả thành phần khi thát Sereerirrroo.42 2.2.4 Áp suất xy lanh - - - - 45

vil

2.2.5 Tỷ lê cháy của đông eơ 48

CHƯƠNG 3 XÂY DỰNG MÔ HÌNH CIÁY VÀ KÉT QUẢ 5L

3.2 Phân tích và đánh giá kết quả của mô hình cháy - - 55

3.2.1 Tỷ lệ chúy của nhiên liệu ở chế độ phần lớp và đẳng nhật 5

3.2.2 Dánh giả tốc độ tỏa nhiệt

3.2.3 Áp suất trong xi tai các chế độ làm việc của động cơ - eee ST

3.3 Kết luận - a)

TÀI LIỆU THAM KHAO cesccsssscassscssssaessteucsessseeenas Xeeeesrerosreoo.ÔT

vill

LỜI NÓI ĐÁU

1 Lự do chon dé tai

Dong co 461 trong là nguồn động lực chính trên các phương liện giao thông

vận tải, máy nông nghiệp và dóng vai trỏ quan trong trong nhiều lĩnh vực khác

trang các ngành công nghiệp Tuy nhiên động cơ đết trong lại tiêu thụ rất nhiều

nhiên liệu trong khủ nguồn nhiền Hiệu dâu mồ ngày củng cạn kiệt đồng thời khí thấi

tử dộng cơ lại cỏ rất nhiều các chất dộc hại, gây ö nhiễm môi trường và lam anh hưởng lớn đến đời sẻng, sức khỏe con người

Theo các số liệu thống kê đến cuối năm 2013, trên thể giới có khoảng mộii tÿ

xe đang lưu hành, chú yêu tập trung ở một số nước phát triểu như Mỹ, Trung Quốc,

Nhật Ở Việt Nam số lượng ô tổ, xe máy tầng rất nhanh tập trung chủ yếu ở hai

thành phổ lớn là Hà Nội và Thánh phổ Hỗ Chí Minh, tính đến cuối năm 2013 cả

nước khoảng 7 triệu xe ô tô và hơn 30 triệu mỏ tổ và xe máy Tốc độ tăng trung

bình về số lượng xe ô tả là khoảng 10%, đó là nguyên nhân chỉnh của việc tầng, nhanh lượng tiêu thụ nhiễn liệu va gây ô nhiễm môi trường Xét trên phương diện

tiêu thụ và phát thải thì xe máy chỉ bằng 1⁄4 so với ô tô tuy nhiên ở nước ta số lượng xe máy lại quá nhiều (kheäng 30 triệu xe) hơn nữa trong đó có rất nhiều xe đã

cũ, chất lượng kém nên dây là là nguồn phát thải khí ð nhiềm lớn vào môi trường,

Từ bắt cập và tính cập thiết của vẫn để nên trên cho thay việc nghiên cứu

nâng cao hiệu suất và giảm phát thái độc bại cho xe máy vẫn 1à điền hết sức quan trong Các nghiên cứu cho thấy, có khá nhiều giải pháp để nàng cao hiệu suất giảm

tiêu hao nhiên liêu vả phát thai của động cơ đết trong, trong đó giải pháp sử dụng, tiến hợp phên lớp để mở rộng khả năng chảy nghỏo ở vùng lãi nhỗ và trung bình

như dộng cơ phưn xăng trực tiếp GDI di dat dược các ưu diễm kẻ trên Tuy nhiên việc ap dung hệ théng phun xăng trực tiếp vào xe máy sẽ lam ting giả thành của

dộng cơ, do đó cần phải có một giải pháp khác phù hợp hơn với động cơ xe máy

Van dé nay đã được giải quyết thành công tại tường Đại học kỹ thuật Đài Bắc - Đài

Loan, với kết câu đơn giản mả vẫn cho phép động cơ tạo được hến hợp phân lớp

tương tự như động cơ GDI với giỏi hạn cháy nghèo có thể lên lới À/

nhiên ở động cơ nảy chế độ cháy nghèo chỉ làm việc ở vùng tải nhỏ và trung bình

nhằm giảm tên thất công hút và ở chế độ tải cao động cơ vẫn hoạt động như động,

cũ truyền thông, do đỏ bộ điều khiển truyền thống động cơ phưn xăng cần phải tiết

kế mới để phù hợp với dic điểm làm việc nảy Việc thiết kế hệ thông diêu khiển rất khó khăn và phức tạp, cần phải thử nghiệm nhiều lần trên động cơ thục mắt nhiều

thời gian và kinh phí Do dỗ việc xây dựng mô hình động cơ làm việc thoo Hhời gian

thực là hết sức cần thiết nhằm tối ưu hóa bộ điều khiển với chỉ phí thấp nhất Trong,

xây dựng mồ hinh động cơ này, các vân đề động học đường nạp, thải, tốn thất

xhiệt đá được nhiều bài báo xây dựng, tuy nhiên vấn đề xây đựng mô hành cháy

để có thể mô phỏng động cơ làm việc được ở cả hai chế độ phân lớp và đồng nhất

của động cơ này vẫn chưa được thực hiên, vi những lý đo đó tác giá lựa chọn đề tải

“Xây dựng mô hình cháy động cơ đánh lữa phun giản tếp tại hai chế độ đồng

phất và phôn lớp” Dựa trên cơ sở dũ liệu thục nghiệm đã được nghiên cứu tại trường Đại học kỹ thuật Đài Bắc - Dai Loan

2 Mục đích nghiên cứu của luận văn, đối tượng và phạm vi nghiền cứu

a, Mục đích

Từ kết quả thực nghiệm, nghiên cứu xây dựng phương trình tỏa rệt theo

góc quay truc khuỹu ở hai chế độ nạp hồn hợp phân lớp vả nạp hỗn hợp dòng nhất,

b, Đôi tượng nghiên cứu

ĐỒ lải nghiên củu với loại nhiên liệu xăng trên động cơ xe máy 125cc của hang SAN YANG

c, Phạm vĩ nghiên cứu

Xây dựng mô hình cháy của động cơ đánh lửa phun gián tiếp ở hai chế độ hiến hợp phân lớp vả hỗn hợp đồng nhất

Các luận điểm cơ bản và đóng góp mới của tác giả

Xây dựng mỗi quan hệ hàm số giữa tỷ lệ không khínhiên liêu, tốc độ động,

cơ và lượng nhiên liệu phun với lượng nhiệt tổa ra trong quá trình chảy theo góc quay trục khuỷu

Tỉnh toàn và mỏ phỏng quả trình chảy của động cơ ở chế đê hồn hợp phân

lớp và chế độ hắn hợp đồng nhất

3 Phương pháp nghiên cứu

Từ kết quả do áp suất động cơ thực nghiệm loại 125cc hãng SANYANG trên băng thủ, đánh giá và xác định các tham số của quá trình chảy, rồi từ đó xây đựng,

xô hình cháy ở hai chế đệ dồng nhất và phân lớp

CHƯƠNG 1 TÔNG QUAN VẺ QUÁ TRÌNI CHÁY VẢ PIU

PHAP THUC NGHIEM

1.1 Tổng quan quá trình cháy của động cơ đốt trong

1.1.1 Quả trình chảy của động cơ Diesel

Trong buồng cháy của động cơ điesel có rất nhiều hạt nhiên liệu to nhỏ khác

nhau, mặt khác lưu động của dòng khí trong buồng cháy rất phức tạp lầm cho sự

phân bố về nhiệt dộ và thành phần hóa khi xung quanh các hạt nhiên liệu trở nên vô

củng phức tạp Nhưng có thế cho rằng có không ít khu vực trong buồng cháy tên tại hoa khí cô nhiệt độ và thành phần nằm wong gidi han phat hoa và bốc cháy Do đó

ở động co diesel cd thé hình thánh mảng lửa trung tâm rồi chảy tại một hoặc một

vải nơi Tôm Tai, hình thành hòa khí và cháy cửa động cơ điesel là một quá Irình

phức tạp xảy ra nhanh theo kiểu xeu kế cải răng lược ĐỀ phân tích và làm rõ quy

luật quả trình chảy của động cơ điesel, người ta dựa vào một vải đặc trưng trong tiền triển của quả trình cháy để chia quá trình cháy thành bốn giai đoạn khác nhau

+ Thời kỳ cháy trễ

Dược tính từ lúc bắt đầu phun nhiên liệu vào xi lanh động cơ (điểm 1) tới khi

phát hỗa bốc chảy (điểm 2) (1 trên hình 1.1) Đặc điểm của thời kỳ cháy trễ là

- Tắc dộ phán ứng hóa học tương dối chậm, sắn vật của phản ứng lả sẵn vật

trung gian

- Nhiễn liệu phưm liên tục vào buồng cháy, cuối thời kỳ chảy trễ khoảng,

30+40% nhiên liệu được phun vào, một vải động cơ cao tổc cá biệt có thẻ phun 100% nhiên liệu trong thời kỳ này

~Do lốc độ nhá nhiệt dQ/di.rat thap nên có thể lược bộ không xét tới sự khác biệt của biến thiên áp suất và nhiệt độ môi chất so với đường nén,

b Thời kỳ cháy nhanh

Được tính từ điểm 2 đến khi đạt áp suất cực dai trong xi lanh (điểm 3 hình 1.1) Ở đồng cơ cao lốp p„ thường xuất hiện ở vị trí 6=10” góc quay trục khuẩu, phía sau CT Đặc diễm của thời kỹ nảy là

- Ngudn hia duoc hình thành, tốc độ cháy tầng nhanh, tốc độ tồa nhiệt đQ/dt thường lớn nhất, ở cuối thời kỹ này số nhiên Hếu bốc cháy chiếm khoảng 1/3 nhiên

liệu cấp cho chu trinh

- Ap mất và nhiệt độ tăng nhanh, áp suât cao nhất tới 6z9 (Mpa)

- Nhiên liêu được phun tiếp vào buỏng cháy (lượng nhiên liệu phun vào thời

kỳ nảy phụ thuộc vào độ dài ngắn của thời gian chảy trễ và thời gian phun nhiên

liệu của chu trình) lam tăng nông độ nhiên liệu trong hóa khi

Trong thời kỳ chảy nhanh, tốc độ tăng áp suất Ap/Ae rất lớn Nếu Ap/Ap

vượt quả 4:6 (xI0 Pa/độ) sẽ tạo nên cao xung áp suất đập vào bê mặt các chỉ tiết

trong buông chảy, gây liéng gé dé 1a hoại động không bình thường của động cò diesel Diễn biến của thời kỹ cháy nhanh phụ thuộc chinh vảo lượng nhiện liệu cắp

cho xi lanh trong thời kỹ cháy trễ, và tình hình tiền triển của những chuẩn bị về vật

lý và hóa học của nhiên hệu trên Nếu thời kỳ cháy trễ kéo dài, vá lượng nhiên liêu

phun vào xi lanh ở thời ký trên rất nhiễu vả chuẩn bị đây đủ để chảy thị cần có một

nơi nào đỏ phát hỏa, màng lửa sẽ lan nhành đến mọi nơi trong buông chảy Tốc độ

chảy rất lớn do đó tăng tốc độ gia tăng áp suất, hoạt động của dòng cơ sẽ trở nên thô bạo rất khó điều khiển trực tiếp tốc độ chảy của thời kỳ chảy nhanh, nhưng có thể điều khiển gián tiếp qua việc giảm bớt lượng nhiên liệu cấp cho xỉ lanh trơng thời

kỳ chảy trễ

e Thời kỳ cháy chính (cháy chậm)

Tinh từ điểm 3 đến điểm 4(điểm có nhiệt độ lớn nhất) (đoạn II, hình 1.1) Điểm nhiệt độ lớn nhất thường xuất hiện sau ĐCT khoảng 20: 25” góc quay trục khuýu Đặc điểm của thời ký này là:

- Quá trình cháy tiếp diễn với tốc độ lén, cuổi quá trinh cháy chính số nhiệt

lượng nhà ra chiếm khoảng 70: 80% niuệt lượng cấp cho chủ trình

~ Trong thời kỳ này thông thường đã kết thúc phun nhiên liệu, do sản vật cháy tăng nhanh làm giảm néng độ của nhiên liệu và ôxy

~_ Nhiệt độ tăng lên giá trị lớn nhất (1700+2000°2), ium đo phion đã bất dầu di xuống nên áp suất hơi giảm xuống

- Néng độ sản vật trung gian trong buồng cháy giảm nhanh, còn nêng độ của

sản vật cháy tăng nhanh

'Trong thời kỳ cháy chính, mới đầu tốc độ chảy rất lớn, sau đó lượng oxy trong buồn cháy giảm đần, sản vật cháy tăng lên nhiều, điền kiện cháy trở nên không thuận lợi vì vậy cuối thời kỳ tốc dộ chảy càng châm Trong thời kỳ này một

ít lượng nhiên liệu được cháy trong điểu kiện rất nóng vả thiểu ôxy có thể chảy

không hết tạo ra muôi than, cùng theo khi xã thải ra ngoài trời gây ô nhiễm môi

trường

d Thời kỷ cháy rới

Bat đầu từ điểm nhiệt độ cực đại 4 tới khi chảy hết S Rất khó xác định điểm

5 trên thực tế điểm 5 có thế kéo đài tới lúc mở cửa thải Thông thường cơi điểm 5

là điểm có nhiệt lượng do cháy nhà ra chiếm 95+979% nhiệt lượng cấp cho chủ trình

Trong những động cơ cao tốc, thời kỳ cháy rót có thê chiếm tới 50% thời gian hỏa

khí và cháy của chủ trình Đặc điểm của thời kỹ lá

~ Tóc độ chảy giảm dan tới kết thúc cháy, do dõ tốc đô nhà nhiệt cũng giảm din tdi không

~ Do thể tích môi chất Irong xi lạnh tăng đầu niên ấp suất và nhiệt độ đầu hạ thấp

Ở thời kỳ cháy rét do áp suất và nhiệt độ môi chất trong xi lanh đều hạ thấp, chuyển động của đồng khí yêu dẫn, sản vật chảy tìng nhiều làm cho diều kiên cháy

của nhiên liệu kém hơn so với thời kỷ chảy chậm, khá năng hình thánh muội than

lớn, mặt khác thời kỳ cháy rót lại điển ra trong quá trình giần nở, vỉ vậy phần nhiệt

lượng nhã trong thời kỳ này chuyển thành công iLhiện quả, ngược lại làm gia tầng phụ tái nhiệt cho các chỉ tiết của động cơ, tăng nhiệt độ khí thải, tăng tốn thất nhiệt

truyền cho nước làm mát làm giảm tính năng đông lực của động co De đó hiện

Trơng muốn giảm thời giøn cháy của thời kỳ này

1.1.2 Quả trình cháy của động cơ châm cháy cưỡng bức

Trong động ca châm cháy cưỡng bức, quá trình cháy được bắt đầu từ nguồn

lửa xuất hiện ở buại trong môi trường hòa khí déu được trộn trước, sau dó xuất hiện ràng lửa lan truyền theo mọi hướng tới khắp không gian buểng cháy Trong quá trình chây hóa năng của nhiên liệu được truyền thành nhiệt nắng làm tăng áp suất và

nhiệt dộ môi chất Nếu nhiên liệu dược cháy uảng kiệt, kịp thời thì năng lượng nhiệt

nhà ra chuyền thành công cảng tốt, lãm tăng năng suất và hiệu suất động cơ

THễn biến bình thường của quá trình cháy trong động cơ châm cháy

cuững hức

Dién biến bình thường của quá trình cháy động ca châm cháy cưỡng bức đều

bất đầu tir cue bugi, lao niên màng lửa rồi lan truyền với lốc dé ting din theo moi hưởng tới khi dắt hết hỏa khi

Có nhiều phương pháp nghiền cứu quá trình cháy trong buồng cháy động cơ, thường dùng nhất là vẽ đỗ thì công P.— @, tức là dỗ thị thể hiện biến thiền của áp

suất P trong xilanh theo góc quay ọ của trục khuýu Trên nắp xilanh có lắp một bộ

căm biến áp suất, cảm biến góc quay trục khuyu đặt trên trục khuỷn, dao động ký

ghi lại sự biến thiên của áp suất trong xianh P theo góc quay trục khuỹu @ Dựa vào

-biển thiên của P = f(@) có thể biết tình hình tiền triển của quả trình chảy Phương

pháp nảy tuy không cho biết rõ cơ lý của quá trình cháy cũng như tỉnh hình lan

truyền mang lửa, nhưng cho biết rõ hiệu quả thực tẻ quả quá trình, về mặt kỹ thuật

thi day là một phương pháp hữu hiệu đơn giản

Ngoài phương pháp xác định đỏ thị công P = f(@), người ta còn dùng phương

pháp chụp ảnh nhanh quá trình cháy: dựa vào một dãy các bức ảnh liên tiếp chụp

được sẽ biết tình hình tiến triển của quả trình cháy trong xilanh

Hình 1.2 Quá trình cháy của động cơ xăng châm cháy cưỡng bức

1-Chảy trê, II-Cháy nhanh, III-Chảy rớt 1-Đánh lửa sớm, 2-Hinh thảnh mảng lửa, 3-Áp suất cực đại

Đồ thị P— ø điền hình của quá trình chảy bình thường thẻ hiện trên hình 1.2; điểm 1 — bắt đầu đánh lửa, cách ĐCT một góc 8 được gọi là góc đánh lửa sớm;

điểm 2 ~ là thời điểm đường áp suất tách khỏi đường nén; điểm 3 - là thời điểm đạt

ap suất cực đại Điểm áp suất cực đại và điểm nhiệt độ cực đại không trùng nhau

Điểm nhiệt dộ cực đại thường xuất hiện muôn hơn so với áp suất cực dại Dựa vào đặc trưng biến thiên áp suất trên đồ thị P — ọ, người ta chia quá trình cháy của động

sơ châm chấy cưỡng bức thành bu thời kỳ

a Thừi kỳ cháy trễ T (tử điểm 1 đến điểm 2)

Tính từ lúc đánh lửa đến khi áp suất p tăng đột ngột Trong quá trình này, ap

suất trong xihanh thay đối lương tự như trường hợp không đánh lửa, phân lich ede

bite anh chp được cho thấy thời kỹ nảy được tỉnh từ lúc bắt đầu đánh lửa, qua một

thời gian ngắn đến lúc xuất hin ngudn hia được gọi là mang hia trung tâm Thời

điểm xuất hiện màng lửa trưng lâm không nhất thiết xuất hiện trước tột chút so với thời điểm tăng đột ngột của P Nhưng nhiều khi để đơn giản người ta không cần

phân biệt rõ hai thỏi điểm này,

Phan tich thời kỳ chảy trễ thấy rằng, sau khi buại đã bật lia lửa điện, hòa khí trong xilanh không cháy ngay mả phải thực hiện một loạt phân ứng sơ bộ tạo niên sẵn vật

trung gian v.v Trong thời kỷ này nhiệt lượng tỏa ra của các phân ứng rât nhỏ, vi

vậy không thấy rõ sự khác biệt của rửnệt độ và áp suất so với trường hợp không

đánh lứa

b Thời kỳ cháy nhanh II

Được tính từ diễn 2 dến điểm 3 (diễm có áp suất cực dại), Thời kỷ nảy cũng,

tương ứng với thời kỷ lan truyền của mảng lửa tính từ lúc xuất hiện màng lửa trung

tâm tới khi mảng lửa lan truyền khắp buông chảy Màng lửa của đồng cơ chấm cháy

cưỡng bức hầu hết là màng lửa chảy rồi Trong quả trình lan truyền, mảng lửa có dang hình câu nhấp nhỏ lỗi lõm Trong thời kỷ này màng lửa được được lan truyền với tốc độ tăng đần, hòa khí trong xilanh có phản ứng êxy hóa ngày một mãnh liệt

và téa ra một lượng nhiệt lớn, trong khi dụng tích xilanh thay đổi it làm cho áp suất

và nhiệt độ môi chất táng nhanh Thời l‹ỳ cháy nhanh lả giai đoạn chính trong, quá

của động cơ xăng, phần lớn nhiệt lượng được lôa ra ong giai

trình chảy hòa k

đoạn này, quy luật tốa nhiệt sẽ quyết định việc tăng áp suất, tức là quyết định khá

nang d4y pitténg sinh công, vì vậy thời kỳ này có ảnh hưởng quyết định tới tỉnh

ning cla dng co xing

Nhân từ khía cạnh nâng cao hiệu suất nhiệt của chu tỉnh, thì thời gian chảy

cảng nhanh cảng tốt Muốn rút ngắn thời gian chảy phải nâng cao tốc độ cháy, lắm cho áp suất cục đại và nhiệt độ cực đại xuất hiện tại vị trí gần sái ĐỢT, khiến số nhiệt lượng tỏa ra dược lợi dụng đây đủ, làm tăng công suất vả hiệu suất động cơ Thi phân tích quá trình cháy cản phân biệt rõ hai khái niệm: tốc độ lan truyền màng,

Số nhiệt lượng Q nhà ra trong một đơn vị thời gian:

Q= U.Er.Hu = Y.8-E.H„ (kJ/S);

Trong dé: Fy diện tích màng lửa (mỸ},

TH„ — nhiệt trị của hỏa khí (kj/kg)

Từ đó thấy rằng quy luật tỏa nhiệt của thời kỳ cháy nhanh, tức quy luật biển thiên của Q phụ thuộc tốc độ lan truyền mảng lửa 3,„ diện tích mảng lửa Fr vả mật

độ môi chất ¥ Mang lửa bm cảng rộng, cùng lớn vì lúc ấy số hòa khí chưa chảy

phải chịu sự chèn ép của phần đã nhảy gây ra Số hỏa khí chảy cuối cùng bị chèu ép

Trường hợp cháy bình thường, tốc độ lan mảng lửa vào khoảng 10 + 30 nưs,

diện tích mảng lửa thay đổi theo quy luật phân bố dưng tích của buồng cháy; đặc

điểm lưu động cổa môi ở

làm cho tốc độ cháy, tốc độ tỏa nhiệt, áp suất và nhiệt dộ môi chất trong xilanh ting

lên cảng nhiều làm cho công suất và hiệu suất động cơ đều được cái thiên tốt hơn

Tuy vậy lốc độ cháy không thế lớn quá nếu không sẽ làm lăng nhanh tốc độ tăng ap suất, gây va dập cơ khi, tăng tiếng dn lam cho hoạt động của dộng cơ trở nên khóc liệt, gây tăng mải môn chỉ tiết và giảm tuổi thọ sử dụng động cơ Tốc độ tăng áp

suất trung bình của thôt kỹ chây nhanh được thể biện qua (Do tế = ay con gia trị

tức thời lây Thông thường phái hạn chế 2 trong giới hạn (1,25 + 2,5) x 10'Palds

góc quay trục khucu, mặt khác phải điều khiến để áp suất cực đại (điểm 3, hình 1.2) đượo xuất hiện sau ĐỢT khoảng 10) + 15Ẻ góc quay tục khu§u, lúc ấy động cơ sẽ chạy êm, nhẹ nhàng vả có tinh năng động lực tốt

HH

c Thời kỳ cháy rới ITL

Dược tính từ điểm 3 (điểm áp suất cực đại) trở đi Mặc dù cuối thời ký lI

nàng lửa đã lan khấp buồng cháy, nhưng đo hòa khí phân bỏ không thật đều, điển kiện áp suất và nhiệt dé ở mọi khu vực ong buồng chảy không hoàn toàn giỏng,

nhau, nên ta có những khu vực nhiên liệu chua cháy hết Trong quá trình cháy giãn

nở, do diểu kiện hỏa trộn thay đổi sẽ làm cho số nhiên liệu chưa cháy được hòa trộn

và bốc chảy tiếp tạo nên thời ki cháy rớt Trong thời kỉ nảy, nhiệt lượng téa ra tuong

đổi ít, đung tích động cơ lại tăng nhanh nên áp suất trong xilanh sẽ giảm dan theo

góc quay Irục khuỹu Thời kì cháy rút đãi hay ngắn là tủy thuộc vào số hỏa khí cháy rot, nhin chung đều mong rnuốn rút ngắn thời kì cháy rới Nhưng cũng có trưởng,

hop cháy rớt còn kéo đải sang cä quá trình thải, thậm chí đến khi bắt đâu đầu chảy hỏa khí tai đây, đó là biện tường hỏi hỗa cũa động cơ xăng (nỗ trên đường nẹp) Nói

chung thời kỳ chảy rớt của động cơ xăng thường ngắn

1.1.3 Một số mô hình cháy của dộng cơ dễt trong

hình cháy AVIMCC chung về mô hình cháy AVL-MCC

Mô hình cháy AVL-MCC dự đoán được tỷ lệ lượng nhiệt trao đối và lượng NO„

tảnh thành trong động cơ dicsel dựa vào khối lượng nhiên liệu và động năng rối cửa

tia phun nhiên liện Mô hình đỏi hỏi số lượng lễ phun, đường kính lỗ phun, hệ sả

bóp dòng của các lỗ phun và áp suất đường ống phưn để lính liệu suất phụn hiệu dụng, tốc độ và từ dó tỉnh dộng năng của tia nhiên liệu Các thông số sau dùng dễ

điền khiến tốc độ truyền nhiệt và hình thành NO, [17]:

~ Ảnh hưởng quả trình luân hỏi và các thông số diễu khiển quả trình luân hỏi

- _Tÿ lệ hoả trộn được sứ dựng là 0,7 trong suốt quá trình chảy

b Phương trình dặc trưng cúa mô hình cháy AVL-MCC

Mô hình chảy có điều khiến hỗn hợp (MCC) được dùng 48 xây dựng đặc tính cháy trong đông cơ điesel Mô hình tính đến ảnh hưởng của các quá trinh cháy hỗn hop hỏa trộn trước (PMC) và chảy khuếch tản - chảy hỗn hợp có kiểm soát (MCC)

11

- _ Mô hình cháy hỗn hợp có kiểm soát:

Quá trình giải phóng nhiệt là hàm số của lượng nhiên liệu (f,) và mật độ động

năng chuyển động rối (f,}

49a: Km — Coons A Êm sđ„e).2(KP) d2)

(% ”

Trong đô: - /(m,@„v) “[m- g

wh Ww

Quee: Nhiét luoug tich lũy của quả trình cháy hỗn hợp có kiểm soát (k])

Ccauy' Hằng số quá trình cháy [k1/kg/deg CA]

#4(&V)— Cau,

wa„: Hằng số lốc đô hòa trộn [s]

%: Mật độ động năng chuyển động rồi |m2⁄4”|

Tự: Khối lượng nhiên liệu bay hơi [kg]

T.CV: Nhiệt trị thếp |k1⁄kg[

V: Thể tích xylanh [m?]

œ: Góo quay trục khưỷu [độ CA]

Woeazsnaue : Tỷ lệ khối lượng xy ở thời điểm bắt đầu phun |-|

Crop: Ling số ảnh hướng luân hỏi nội tại [-]

13

~ Phương trình bảo toàn động năng của tia phun:

Do sự ảnh hưởng của chuyên động xoáy trong xylanh tới động năng của tia

phun là tương đổi nhỏ, nên chỉ xét đến động năng đầu vào của tia phun Động ning

được tính toán dựa trên tốc độ phun nhiên liệu (thành phân đầu tiên của về phải 1.3)

và tôn thất động năng được cho lả tỷ lệ với động năng (thành phần thử 2 của về phải

Ekin’ Dong nang cia tia phun [J]

Cro: Hằng số năng lượng chuyển động rồi [-]

Cpiss: Hang số tổn thất [J-"`⁄,]

zaz: Lượng nhiên liệu phun [kg]

ø: Tốc độ phun = "= [m/s]

HA: Tiết diện lỗ kim phun hiệu dụng [m?]

pr: Khối lượng riêng của nhiên liệu [kg/m”]

n: Tée độ động cơ [rpm]

Meroien’ Luong khéng khi nap lý thuyết [kg/kg]

Âpgy; Hệ số dư lượng không khí cho quá trình chảy khuéch tản [-]

t: Thời gian [s]

- Mô hình cháy trễ:

Quá trình cháy trễ được tỉnh toán dựa trên mô hình Andree và Pachemegg bing

cách giải phương trình vi phân sau

dg _Tuw—Tey

Tỷ lệ thời gian cháy trễ la đạt giả trị bằng 1,0 (tại gu) ứng với thời gian chảy

trễ rịạ Lhời gian cháy trễ được xác định theo công thức: Tịa= d4 đgọi

Trong đó

lịz Tỷ lệ thời gian cháy trể [-]

Tụ„r Nhiệt độ tham chiều = 505,0 [K]

Tạm: Nhiệt độ vùng chưa cháy [K]

Qe Nang lượng hoạt hòa tham chiếu, f(kích thước hạt nhiên liệu, nông độ ôxy,

YE]

tự: Thời gian cháy trể [s]

sai: Thời điểm bắt đầu phưn nhiên liệu [degCA]

aia Góc cháy trễ [ dezCA]

- _ Mô hình cháy hỗn hợp hỏa trận trước:

Whiét Luong trong quá trình cháy hỗn hợp hèa trộn trước được tính toán dựa

trên mô bình của Woilie

Qưục = Mua, id Conc

Ma„,i: Khối lượng nhiên liệu phun vào xyhinh trong quả trình chảy trễ

Cøục: Thông số chảy trong quá trình chảy hồn hợp hỏa trộn trước

Ad,: Góc quay trục khuỷu ứng với giai đoạn cháy hén hợp hòa trộn trước:

Aa Tia Cee pu

Cpục_ pạ: Hệ số giai đoạn cháy hỗn hợp hỏa trộn trước

m: Thông số hình đạng m = 2,0

15

a: Hệ số Waibe a — 6,9

-_ Mô hình gia nhiệt và bay hơi hạt nhiện liệu:

Theo Sitkei thi trạng thái cân bằng nhiệt độ cho quả trình bay hơi hạt nhiện

liệu có thể được tỉnh toán theo công thức sau:

de: Liệ số dẫn nhiệt rong xylanh [W/ns]

Tạ: Nhiệt độ trong xylanh [K]

‘Tq: ‘Trang thai can bing nhiệt độ của quả trình bay hơi đẳng nhiệt [K]

P,: Áp suất trong xylanh [Pa]

vụ Tốc độ bay hơi [m°⁄s]

dự Đường kinh hạt thực tế [ta]

đạo: Dường kinh hạt ban đầu [m]

Phin mém AVT.-Boost được xây dựng dựa trên quy luật nhiệt động học thứ nhất, từ đỏ xây dựng các phương tình tính toàn cho các quá trình trao đối nhiệt, trao đổi chất trong xylanh Đồng thời, đựa vảo quy luật cháy AVL-MCC cho phép tính toán các thông số kinh tế, kỹ thuật và nông độ các chất phát thải của động cơ dicscl

16

1.1.3.2 Mé hinh chay Fractal

Mô hình cháy Lrectal dùng cho động cơ đánh lửa cưỡng bức, được đề cập

trong BOOST, dự đoán lốc đô giải phỏng nhỉ trong động cơ khí nạp đồng nhất

Do đỏ phải xét đến ánh hưởng của các thông sé quan trong sau:

« Hình dạng buồng cháy

« Vi trivà thời gian đánh lửa

e Thánh phần của khi nạp (khi sót, khí xả luân hồi, bốc hơi khí và nhiên liệu)

e Chuyển động nạp và múc độ xoáy lốc

Nhiệt động học của mô hình cháy 2 vùng, được nêu ra trong [26]— Veibe Two

Zone M6 hinh cháy 2 vùng dược dùng dễ lính Loáu các điều kiện của sẵn phẩm

cháy (ví dụ như vúng cháy) vả duy trì khí nạp mới (vùng không cháy) Mảng lửa

được chuẩn bị kĩ càng lan truyền theo chuyển động xoáy lắc xảy ra trang buông,

ủa động cơ đối trong rất mảng và bẻ mai gợn song cao Dién lich chay Aq, do

có sự gợn sóng nói trên, lớn hơn nhiều so với điện tích điển ra trong quá trinh chảy theo tầng Sau đó, điện tích tâng chay Ay, xem như có bể mặt trơn cầu tập trung tại

điểm đánh lữa Độ tầng diện tích bê mặt cháy (A/A¡) tương ứng với độ tặng của

tốc độ xoáy lốc với trường hợp cháy theo tầng, Tốc độ cháy của khỏi lượng nhiên

liệu được tỉnh như sau:

Phuong trinh 1.11 chi ra rằng tốc độ làn truyền màng lửa duy trì bằng với

trường hợp cháy tầng trong ruột quá Irình cháy xoáy lốc, tuy nhiên, tắc độ chảy nh

Những sự diễn đạt trên, đưa ra bởi Damkobler vào năm 1940, về cơ bản thay

cho định nghĩa của lốc độ cháy xoáy lốc Phương trình 1.12 cũng phù hợp khi mà

17

tốc đò chảy có thể dược tỉnh toán dễ đảng ngay khi sự tăng điệu tích cháy dược hình

thành Tuy nhiên, quá trình vật lý thực tê sinh ra sóng lửa ngảy nay vẫn chưa thật sự

1 Xoáy lốc có thể tạo ra sóng cháy đối lưn theo những tỷ lệ độ dài khác

nhan Sống này sau đó một phần được bù lại bằng quả trình chảy tầng được gợi là

ảnh hưởng “ơn” của những sự biển đạng cục bộ,

Sự tương tác giữa các hiện tượng trên cảng da dạng dỏi với những diễu kiện vận hành của động co Tai những tốc độ cực cao sự biến dạng có thể tăng cường

nunnh để sinh ra vô số màng lửa, với những “đão” của hỗn hợp cháy bì giữ lại trong

nó Tuy vậy có thể chấp nhận rằng trong một tý lệ thích hợp của các chế độ cháy xảy ra trong động cơ đốt trong, những dic tinh của mảng lửa như là đại lượng vô thưởng bị động tạo ra sóng chủ yêu bởi hiện tượng đối lưu của xoáy lốc,

Dười giá thiết này, có khá năng phát triển một mỗ hình chảy xem như vô

hướng, phát triển từ quan niệm về hình học phân đạng Theo phương pháp này, bé

ml cau lửa trơn ban đầu — điện tích lãng lửa A¡, — số lạo sớng sau đỏ bi sự hiện

Sự diễn dạt trên, thay vào phương trình 1.12 cho phép ta tính toán tốc độ cháy

ngay khi bễ mặt chảy tầng A,, vá tốc độ cháy Sị, cũng như tý lệ sóng (La Luø)

Và kích thước phân dạng D; được tính toán:

=hư kích thước phản đạng D; phối phụ thuộc vào những, đặc tỉnh của xoáy lốc trong

xylanh Sự đành giả trong mô bình võ hưởng thật sự có tính thử thách Một cơn số

để xuất có thể tìm được tử con số hiện lại và giữa chúng, một phương pháp K-k điêu chỉnh, được dưa ra ở dây:

trung bình (U;) — mà sự sinh ra và mắt đi của nó chủ yếu liên quan đến tốc độ nạp

và thải — k lả răng hượng déng lực học của lưu lượng xoáy lốc (giả thuyết là đẳng hưởng) trong khi e là tốc độ phân tản của no P biểu thị sự sinh ra xoáy lốc đặc trưng cho sụ truyền năng lượng giữa lưu lượng xoáy lốc và lưu lượng xoáy lốc trung bình (năng lượng truyền động gián đoạn) C¡ là bằng số diễu chỉnh Khác với các phương trình 1.16 1.18 được tổng hợp tất cả thông qua chủ trình động cơ và

sự sinh ra xoáy lốc do sự thay đổi mật độ khí chưa cháy bên trong xilanh trong, suốt

kỳ nén và giãn nở bao gồm cả trong K và k Mô hình trên cũng đưa ra khả năng để

19

đánh giá tỷ lệ chiêu dài Kobnogorov dưới giả thuyết xoáy lốc đẳng hướng, giả dịnh

1ạ là tỷ lệ độ dài thành phần, giá thiết tý lệ (Cl= 0,2 0,#) tới khe hớ tức thời

TI bén trong xylanh và V là vận tốc động học của hẫn hợp chưa cháy

Đặc biết, tỷ lẻ chiều dai Kolmogorov va t¥ 1é chiéu dai thanh phan, L; va Li, được lựa chọn như là kich thước sóng lớn nhất và nhỏ nhất trong phương trình 1.14,

trong khi kích thước Dạ chủ yếu phụ thuộc vào tỷ sẻ giữa cường độ xoáy lốc + và

tốc dộ cháy tầng Sy

2.35u'1 2.058,

D,-

Mô hình cháy phan dang mô lã trên thật sự có hiệu lực cho việc phát triển đây

đủ và chảy xoáy lốc giãn nở một cách tự do Trong suốt cả 2 quá trình phát triển

cháy sớm và hoàn thiện cháy

- Sự đánh lửa

Những hiện tượng, phức tạp xảy ra sau khi xuất hiện dánh lửa như dạng, nhũ

tương và lan tràn hạt lửa xây ra sau đó được điễn tâ chỉ tiết Quả trình hình thành

hat nhan kết thúc sau khoảng 200ms (điều hưởng dược bằng bộ nhân thời gian hình

thành đánh lứa Cien) sau đánh lửa tại bản kinh lứa giới bạn khoảng 2mm Trong

suốt giai đoạn này, tảo độ chảy rất cao, phụ thuộc vào năng lượng giải phỏng của hệ đánh lửa, sau đỏ nó đạt tối thiểu với giá trị giống với tốc độ cháy tầng và sau đó nó lại tăng lên, kết quả lá bình thành sóng lúa

Những hiện tượng trên không bao gồm trong mô hình thực tê, nó được giả

dinh dé bat dau sw tinh toán tai diém kết thúc quá trình hình thành hạt nhân một cách chấc chăn vả câu lửa trơn với đường kinh khoảng 2mm Quá trình sóng lửa sau

đó bắt đầu tại tốc độ tăng về cả ban kinh lẫn cường độ (tỷ lệ với tốc đô động co)

Phuong trình sau điển tả cho sự tính toán tốc độ sóng lửa không thứ nguyên

20

a (1.20)

Tư Hạc

Trong phương trình trên, r;,„; thông số bán kinh chuẩn có thể điểu hrởng được

ở phạm vì Tem, mạc là tốc độ động cơ chuẩn ở ruúc 1000rpm Phương trình 1.19

cuối cùng định nghĩa lại độ tầng kích thước phân dạng liên quan đến độ tăng dân

sóng lửa theo thời gian

xnột tốc độ cháy ban dau pan bằng với cháy tâng Chủ ý rằng giá trị nhỏ nhật của

kích thước phân đạng trong bất cứ trường hợp rảo đều lớn hơn 2

- Cháy sát vách

Khi mảng lứa lan truyền tới thành buồng cháy, cơ cầu phản dạng đã điển đạt ở trên của sự lan truyền lửa không còn hiệu lực nữa Những đặc tỉnh quan trợng nhất

của sự hoản thiện cháy liên quan tới ảnh hướng của thành vach trong quả trình chảy

(hiện tượng chảy sát vách) Thành buông cháy giới hạn khí giãn nở, ngăn tất cã lưu

lượng, và hình thành lương ứng biển cứng nhuột dộ thấp lâm lạnh khí TẤt cả các

yếu tổ thay đổi đặc tính cơ sở của sự cháy so sảnh với đặc tính của sự lan truyền

cháy tổng tự do qua buồng cháy Tốc độ cháy sát vách có thể được miều ta don giản

Đằng sự suy giâm theo ham mii:

at =sanneuen t

t la khoảng thời gian đặc trưng của quả trình trên

Tốc đô cháy tống thể có thể rút ra như một giá trị trưng binh của 2 tốc độ chảy

Sự chuyền tiếp giữa 3 mô hình cháy dần đản bắt dâu khi trải qua khoảng thời

gian chuyên tiếp t„, xác định tia lửa đầu tiên tới thành xylanh:

Hình 1.5 Màng lửa tải thành xylanh; Sự bắt đầu của hiện tượng cháy sắt vách

Khi phương trình 1.24 được tính toán lại, tham số thời gian đặc trưng trong,

phương trình 1.22 dược tính toán với giả định rằng tốc độ chảy sát vách bằng với tốc độ cháy từ mô hình phản đạng trong phương trình 1.15, vi thể:

1.1.3.3 Mô hình cháy Weihe

Quy luật cháy Wiebe được xác định thông qua các tham số như: điểm bắt

6 thông 86 lrên có thể là

đầu cháy, thời gian chảy, tham số đặc trưng cháy “m” Cá

không dỗi hoặc thay đổi phụ thuộc vào từng chế độ làm việc của dộng cơ thông qua

khỏi lượng nhiên liệu được đốt cháy trong một chu kỳ tương đương với tốc

độ tỏa nhiệt được tính theo góc quay trục khủy thao công thức

4Q To đu

Trong dỗ: Qạy là nhiệt trị thấp của nhiên liệu

(128)

Tượng nhiệt tích lũy trong qua trình cháy tương đương với lượng nhiệt tính

toán từ kết quả thực nghiệm sao cho phù hợp Lượng nhiệt tổa ra Lừ thực nghiệm

được tỉnh toán từ dũ liệu áp suất thực nghiệm Để có được giữ liệu ap suất thực

nhiệm cách phổ biến nhật là tiến hành thục nghiệm mô hình một vùng, với gia

thiết hỗn hợp dông nhất, không có tên thát qua khe hẹp

Tiểu này có thể biểu diễn theo công thức sau:

ưu — uy, Pe 1 Pe,

Trong đỏ: pại: Áp suất trong xi lanh

Vọ„: Thể tích xỉ lanh

Quá Nhiệt truyền qua thành vách xỉ lanh

+: Tỷ lệ nhiệt dung riêng

23

Dựa trên phương pháp này để xác định các thông số của hàm Woibe dựa trên các thông số kiểm soát đầu vào đã thu hẹp các khoảng cách giữa các chức năng và

hoàn thiện mô hình chảy

‘Tom lai trong qua trình nghiên cứu vả phát triển dộng cơ dốt trong dã tổn tại rất nhiều mô hình nghiên cứu khác nhau, giải quyết các vẫn đề trên mọi lĩnh vực và

khia cạnh cũng như sự ảnh hưởng trong quá trình làm việc của động cơ Trong các

lĩnh vực nghiên cứu nổi trội hơn cả và đem lại hiệu quá thiết thục phải kể đến

hướng nghiên cứu quả trình cháy của động cơ đối trong Thông qua các công trình

nghiên cứu và kết quả đạt được, các nhà khoa lọc đã chứng ranh nếu điểu khiển

được quả trình cháy diễn ra bên trong buông chảy thí sẽ giái quyết được rất nhiều

các vẫn để liên quan khác Ví đụ như nâng cao được công suất động cơ, tiết kiệm

Thiên liệu, giảm chất độc hại trong khi xã Như đã giới thiệu ở trên một số mô hình

cháy như AVL-MCC, mô hình Iractal, mô hình Wiebe Các mô hình cháy này đều

có chưng một mục tiêu nghiên cứu, nhưng được thực hiện theo các giải pháp khác

Than đân đến kết quả nghiên cứu cũng khác nhau Điều này có ảnh hưởng rất lớn đến kết quả nghiên cứu vả ứng dụng trên thực tế Vậy việc đầu tiên trong nghiên

cứu là phải lựa trọn được mô hình nghiên cứu phù hợp với điều kiện thực tế nhất

Trong nội dụng hiên văn này, tôi sử dụng phương trình Weibe dễ xây dựng,

xnô hinh chảy cho động cơ lám việc ở hai chế độ đồng nhất và phân lớp Hởi vị,

khối lượng tính loán íL và đơn giản mà vẫn khải quát được cá

đặc trưng co ban của

quả trình chảy dim bao được tính thời gian thực giúp cho việc tôi ưu hóa các tham

số của bộ điều khiên chính xác hơn

24

1.2, Phương nhắn thực nghiệm

1.2.1 Sơ đỗ thực nghiệm

BO THU NHAN

„„Z BIẾN ÁP SUAT

được đo bằng cảm biến kiểu áp dién Kistler 6051B làm mái bằng không khí Gos

quay trục khuýu được do bằng cảm biến Encoder (BEI H25) Tin hiệu ra của cảm biển áp suất được khuếch đại bằng bộ khuếch đại điện tích sau đỏ được gửi tới hệ

thông thu nhận giữ ligu AVL IndiCom 619 Gid tri áp suất đo được còn được sử

dụng dễ tính tóc độ tỏa nhiệt theo thời gian thực

Mômen tốc độ động cơ được đo trên băng thử đòng xoáy Băng thử được

*kiểm chuẩn trước khi thử nghiệm

Thiết bị đo lưu lượng nhiên liêu kiểu liên tục sứ dụng ONO SOKKI EX-

1110 Khi thải động cơ bao gém CO, TIC, NOx, O, được lây mẫu ở vị trí sau xupap

thải và đuợc đo bằng thiết bị phâu tích khi thai HOROBA MEXA-S841

25

1.2.2 Động cơ và các thiết bị thí nghiệm

1.2.2.1 Dộng cơ thực nghiệm

Động cơ thử nghiêm là động cơ 1 xylanh, có lắp cảm biển đo áp quất quá trình cháy Lượng nhiễn liệu phun và thời diểm danh lửa được diều khiển bằng, TCU 32bit 555-80 B6 điêu khiển TCU này cho phép người sử đụng lập trình từ

MATLAB va lam việc theo thời gián thục Động cơ thí nghiệm là động cơ xe máy 125cc 1 xylanh của hãng SANYANG Các đặc điểm của động cơ được giới thiệu trong bang 1.1

Bang 1.1 Bang thing sé ding co

ky 4 xupap 1 xylanb/

Kiểu động cơ 'Trục cam, nắp máy, lắm mát

1.2.2.2 Bộ điều khiến ECU

Day 18 LECU được chế tạo bởi hing Woodward Motollawk, UCU nảy được

thiết kế phú hợp với tiêu chuẩn công nghệ ô tô có đặc điểm: Điện áp cung cấp 13V,

sử dụng vi xử lý Motorola MPC555 có tản số là 40 MHz, bộ nhớ trong, 448K, bộ

nhớ ram 26K, bộ nhớ THIPROM 8E, có 19 đầu vào tín hiệu tương tự, 2 tỉa hiệu cảm

ô lượng điều khiến voi phun lên tới 12 đường và có 8 đường điều khiến

26