tính toán lượng không khí nạp thời kỳ chạy không tải và thiết kế hệ thống điều khiển tốc độ không tải động cơ

Các bớc để thiết kế hệ thống điều khiển tốc độ không tải động cơ...13 III.. Trên cơ sở các dự báo về sự phát triển ô tô trong thời gian tới, em nhận chọn đề tài: Tính toán lợng không khí

Mục lục

Lời cám ơn 1

Mục lục 2

Giới thiệu đầu 6

Chơng I: hệ thống không tảI sử dụng bộ chế hoà khí & các hệ thống không tải hiện nay 7

I Hệ thống không tải trong động cơ dùng bộ chế hoà khí 7

1 Sự cần thiết của hệ thống không tải 7

2 Nguyên lý làm việc hệ thống không tải dùng chế hoà khí 7

3 Hiệu chỉnh không tải nhanh 9

4 Phân tích thời kỳ chạy không tải (chế độ chuẩn) 11

5 Nhận xét 12

II Hệ thống không tải hiện đại và việc điều khiển 12

1 Sự ra đời hệ thống điều khiển tốc độ không tải động cơ 12

2 Các bớc để thiết kế hệ thống điều khiển tốc độ không tải động cơ 13

III Thiết kế van điều khiển tốc độ không tải động cơ 15

1 Sơ đồ hệ thống điều khiển động phun xăng điện tử trên xe Audi 2.0 15

2 Thiết kế van điều khiển tốc độ không tải động cơ 18

Chơng II: Tính lu lợng không khí nạp thời kỳ chạy không tải 22

A Quá trình chạy không tải ổn định. 24

I Tính công suất cản động cơ 24

1 Phân tích thời kỳ động cơ chạy không tải 24

2 Tính công suất cản 27

II Tính công suất động cơ 28

1 Các thông số cần chọn 28

2 Quá trình nạp 29

3 Quá trình nén 31

4 Quá trình cháy 32

5 Quá trình giãn nở 34

6 Các thông số của quá trình công tác 35

III Tính lu lợng không khí nạp và hành trình mở van 35

1 Tính toán lu lơng không khí nạp 35

2 Tính hành trình mở van 37

B Quá trình chạy không tải phụ thuộc vào 38

nhiệt độ động cơ 38

I Bảng số liệu các thông số 39

II Các đờng đặc tính của động cơ 41

Chơng III: Viết chơng trình tính toán lu lợng không khí nạp thời kỳ chạy không tải và mô phỏng quá trình hoạt động của van 42

I Giới thiệu về ngôn ngữ lập trình Delphi 6.0 và các ngôn ngữ lập trình khác 42 II Cơ sở lý thuyết lập trình 43

III Phân tích và thiết kế chơng trình 49

1 Phân tích chơng trình 49

2 Thiết kế chơng trình 51

IV Chơng trình 53

1 Tính toán các thông số chính 53

2 Xây dựng số liệ độ nhớt phụ thuộc vào nhiệt độ 54

3 Mô phỏng quá trình hoạt động của van và vẽ các đồ thị đặc tính 58

Chơng iV: xây dựng mô hình Sơ đồ điều khiển  59

thiết kế mạch điều khiển 59

I Xây dựng mô hình điều khiển 59

II Xây dựng sơ đồ điều khiển điều khiển 60

III Thiết kế mạch điều khiển 62

Chơng V: lựa chọn cảm biến 64

I Những Nguyên lý cơ bản và đặc trng đo lờng 64

II Cảm biến tốc độ quay và cảm biến thời điểm 65

III Cảm biến nhiệt độ động cơ và nhiệt độ khí nạp 67

IV Cảm biến vị trí bớm ga 69

V Chuyển đổi đổi tín hiệu 71

1 Chuyển đổi tơng tự - số 71

2 Chuyển đổi xung – số 74

3 Chuyển đổi từ tín hiệu on/off sang tín hiệu số 75

VI Phân tích quá trình điều khiển ra của ECU 76

Chơng VI: Thiết kế & tính toán động cơ bớc 77

I Giới thiệu về động cơ bớc 77

II Nguyên lý hoạt động động cơ bớc 78

1 Động cơ bớc rô to không kích thích 81

III Động cơ bớc dùng trên ô tô 84

Chơng VII: Chọn linh kiện chế tạo ECU 87

1 Vi sử lý chính 87

2 Mạch chuyển đổi A/D 91

Phạm vi ứng dụng 93

Tµi liÖu tham kh¶o. 95

Giới thiệu đầu

Khoảng 30 năm gần đây, Ngành công ngiệp ô tô đạt đợc bớc tiến đáng kể, và sẽphát triển rất nhanh trong những năm tới, nhiều công nghệ mới về vật liệu, điện tử,

điều khiển, đợc áp dụng cho các loại động cơ đốt trong, làm cho động cơ gọn nhẹ hơn, tiết kiệm nhiên liệu hơn, dễ điều khiển hơn và ngày càng tiện nghi cho ngời sử dụng Đặc biệt vấn đề bảo vệ môi trờng đa ra các yêu cầu rất cao về khí xả, các xe đời mới đã có những cải tiến cơ bản để đáp ứng với những yêu cầu đó

Trong những năm gần đây, công nghệ chế tạo động cơ đang đợc đa vào Việt nam với nhiều công ty liên doanh, hoặc công ty 100% vốn nớc ngoài, xe hơi bắt đầu đang

đợc sử dụng rộng rãi, không chỉ các xe công, các xe t nhân cũng đang đợc sử dụng, và phát triển nhanh trong thời gian tới

Trên cơ sở các dự báo về sự phát triển ô tô trong thời gian tới, em nhận chọn đề

tài: Tính toán lợng không khí nạp thời kỳ chạy không tải và thiết kế hệ thống điều

khiển tốc độ không tải động cơ Đề tài này đợc chia ra thành 6 chơng với những nội

dụng chính sau:

Chơng I: Sự cần thiết điều khiển tốc độ không tải động cơ & Các hệ thống không tải hiện nay

Chơng II: Tính lu lợng không khí nạp thời kỳ chạy không tải

Chơng III: Viết chơng trình tính lu lợng không khí nạp thời kỳ chạy không tải

và mô phỏng quá trình hoạt động của van

Chơng IV: Thiết kế cảm biến

Chơng V: Tính toán & Thiết kế động cơ bớc

Chơng VI: Thiết kế mô hình điều khiển tốc độ động cơ & Chọn linh kiện chế tạo ECU

Các chơng viết theo bố cục chặt chẽ và chi tiết tiện cho quá trình truy cứu

Chơng I: hệ thống không tảI sử dụng bộ chế hoà khí &

các hệ thống không tải hiện nay

I Hệ thống không tải trong động cơ dùng bộ chế hoà khí.

1 Sự cần thiết của hệ thống không tải

Trong quá trình hoạt động của động cơ ban đầu là khởi động lạnh động cơ tiếp đó là quá trình chạy không tải trong một thời gian sau đó động cơ hoạt động

có tải, Khi động cơ hoạt động bình thờng thì hệ thống nhiên liệu chính làm việc quá trình này động cơ hoạt động ở tốc độ cao và công suất phát ra của động cơ lớn, cần lợng không khí và nhiên liệu nhiều, nhng khi hoạt động ở chế độ không tải ta chỉ Ne = 0 chỉ cần phát ra công suất đủ thắng sức cản bản thân động cơ ở số vòng quay nhỏ (Ni = Nm) vì vậy chỉ cần lợng hỗn hợp nhỏ nên bớm ga đóng nhỏ, khi đó tốc độ không tải qua họng và độ chân không ở họng ph nhỏ không đủ hút nhiên liệu ra khỏi vòi phun chính, mặt khác hỗn hợp khí chạy không tải phải đậm (thờng  = 0,6) Cần phải có một hệ thống cung cấp hỗn hợp cho động cơ khi chạy không tải

2 Nguyên lý làm việc hệ thống không tải dùng chế hoà khí

Trong động cơ cổ điển hệ thống không tải chủ yếu là cơ khí Kết cấu hệthống không tải này thờng đơn giản làm việc chắc chắn tuổi thọ cao, để điều chỉnhlợng không khí nạp cho thời kỳ chạy không tải này ngời ta thờng thiết kế vít điềuchỉnh để tăng hoặc giảm tuỳ theo kiểu động cơ

ra trên đờng nạp vào xy lanh động cơ.

Khi động cơ chuyển từ chế độ không tải sang chế độ có tải, bớm ga mở todần Độ chân không sau bớm ga giảm đi dẫn tới lợng hỗn hợp cung cấp qua hệthống không tải giảm trong khi hệ thống chính cha hoạt động vì độ chân không

ở họng khuyếch tán còn nhỏ khiến động cơ có thể bị chết máy Để khắc phụchiện tợng này, trong hệ thống không tải có lỗ chuyển tiếp 2 ở vào vị trí phía saubớm ga, lúc đó lỗ 2 sẽ trở thành lỗ bổ sung hỗn hợp cho chế độ chuyển tiếp.Còn ở chế độ không tải, lỗ 2 đóng vai trò cung cấp không khí vào ống hỗn hợp4

Chế độ không tải đợc điều chỉnh sao cho động cơ làm việc ổn định ở sốvòng quay nhỏ nhất có thể nhằm tiết kiệm nhiên liệu

Thông thờng chế độ không tải đợc điều chỉnh theo trình tự sau đây đầutiên vít điều chỉnh hỗn hợp 3 đợc vặn chặt rồi nới ra theo quy định của nhà chế

tạo (ví dụ đối với xe Dream II là 2

đạt đợc tốc độ không tải ổn định nhỏ nhất

3 Hiệu chỉnh không tải nhanh

*.Sơ đồ nguyên lý

2

3 4

4 Phân tích thời kỳ chạy không tải (chế độ chuẩn)

Khi động cơ làm việc kéo dài ở chế độ không tải, nhiệt độ động cơ tănglên hỗn hợp quá đậm (do lợng khí nạp vào giảm), động cơ làm việc không ổn địnhthậm chí còn bị chết máy Để hạ nhiệt độ ngời ta thờng dùng van hạ nhiệt nhằm đa

thêm gió vào làm mát máy, nhờ đó hỗn hợp sẽ không quá đậm Ngoài chế độ chạykhông tải chuẩn còn có chế độ chạy không tải cỡng bức (Khi đạp chân ga ).

Fresh Air Fresh Air

hiệu chỉnh theo nhiệt độ động cơ

Hình 1.3Van hạ nhiệt thờng là một van lỡng kim làm việc theo nhiệt độ (TheoHình1.3)

Khi động cơ có nhiệt độ bình thờng thì van đóng, khi nhiệt độ đông cơ có nhiệt độ cao, van mở, không khí vào làm cho hỗn hợp không quá đậm, lợng hỗn hợp tăng làm cho số vòng quay tăng (lợng hỗn hợp tăng làm tăng số vòng quay),

động cơ giảm nhiệt độ

5 Nhận xét

Nhợc điểm của hệ thống không tải kiểu cơ khí:

Số vòng quay không ổn định

Biến thiên theo nhiệt độ động cơ

Chuyển tiếp từ không tải thành có tải sang có tải chậm

Tốn nhiên liệu

ô nhiễm lớn do hỗn hợp đậm

Với việc phát triển của khoa học và công nghệ nhanh nh hiện nay thì việcứng dụng vào thực tế phát triển rất nhanh nhất là các ngành mũi nhọn nh: Công

nghệ thông tin, điện tử viễn thông, tự động hoá, sinh học trong đó cơ khíkhông ngoại lệ, nhu cầu đòi hỏi tiết kiệm nhiên liệu ngày càng cao do nhiênliệu ngày càng hiếm dần và các tiêu chuẩn ô nhiễm môi trờng ngày càng khắtkhe đòi hỏi môi trờng trong sạch đẹp Trong đó khí thải của động cơ gây ra ônhiễm cho môi trờng khá lớn do đó ta cần phải cải tiến động cơ sao cho tiếtkiệm đợc nhiên liệu đợc ít nhất có thể đợc và lợng khí thải gây ô nhiễm cho môitrờng giảm tối thiểu Phơng pháp hiện đại nhất hiện nay là dùng hệ thống điềukhiển tự động bằng điện tử.

I Hệ thống không tải hiện đại và việc điều khiển.

1 Sự ra đời hệ thống điều khiển tốc độ không tải động cơ

Việc phát triển của vi xử lý trong mấy chục năm gần đây đã tạo ra cuộccách mạng lớn về khoa học đã làm thay đổi cả nhân loại Đã có rất nhiều việnnghiên cứu và các tập đoàn lớn đã đầu t nghiên cứu chế tạo bộ vi xử lý và trong đócông nghệ chế tạo chíp đã có sự phát triển vợt bậc, mốc đánh dấu đầu tiên phải kể

đến hãng Intel Những năm 70 đã chế tạo nhiều bộ vi xử lý khác nhau cho côngnghiệp trong, và tiếp đến là nhiều hãng khác, Để tận dụng đợc thế mạnh đó chúng

ta đã áp dụng đợc vào cho ô tô để điều khiển lợng phun nhiên liệu cho động cơ,góc đánh lửa sớm, điều khiển tốc độ không tải động cơ

Sự áp dụng điều khiển tự động vào cho động cơ đã tạo ra sự phát triển mới

mẻ cho ngành công nghiệp ô tô, trong đó điều khiển tốc độ không tải động cơ thời

kỳ chạy không tải đã có hiệu quả và phát triển

Quá trình điều khiển tốc độ không tải động cơ rất khả thi và hiệu quả đốivới các nớc có ngành công nghiệp ô tô phát triển nh: Nhật, Mỹ, Đức

Nhng đối với nớc ta đây là vấn đề vẫn còn khá mới mẻ đang ở giai đoạnmầm mống Số lợng xe ô tô có sử dụng bộ vi xử lý cha nhiều, thu nhập nớc ta cònthấp để có thể mua đợc một ô tô có trang thiết bị hiện đại Để giảm giá thành nhậpngoại thì chúng ta phải thiết kế lấy bộ vi xử lý mới thay thế cho vi xử lý của cáchãng, do bộ điều khiển chính hãng sau một thời gian làm việc kém chất lợng, gây

ra sự mất ổn định của tốc độ không tải thậm chí gây ra chết máy , điển hình là các

xe Daewoo , làm cho xe không thể chạy ở chế độ không tải Mục tiêu đặt ra củachúng ta là chế tạo ra hệ thống điều khiển tốc độ không tải không chỉ áp dụng cho

một loại xe có hệ thống phung xăng điện tử của một loại xe duy nhất mà phải ápdụng đợc cho nhiều loại xe khác nhau

2 Các bớc để thiết kế hệ thống điều khiển tốc độ không tải động cơ

b) Phân tích quá trình tính toán & thiết kế đề tài

Do chúng ta phải tự thiết kế toàn bộ hệ thống điều khiển tốc độ không tải

động cơ, đòi hỏi phải có độ chính xác cao, có thể sản xuất đợc hàng loạt, hơnnữa việc thiết kế và tính toán bằng tay là kém chính xác hiệu quả không cao,thời gian thiết kế lại nhiều, và để điều khiển đợc tốc độ không tải chúng ta phải

đa thông số vào cho vi xử lý hoạt động Để làm đợc việc này chúng ta phải sửdụng đến kiến thức của các ngành khác nh: công nghệ thông tin, điện, điện tử,trong đó ngôn ngữ lập trình rất quan trọng

Để đáp ứng với nhu cầu thiết kế trên em chọn hai ngôn ngữ lập trình:Ngôn ngữ lập trình Delphi6.0 và ngôn ngữ lập trình Pascal 7.0 trong quá trìnhtính toán và thiết kế

 Chơng trình viết bằng ngôn ngữ lập trình Delphi nhằm giải quết các vấn đềsau:

 Tính toán công suất phát ra của động cơ và công suất cản của động cơ của động cơ để sao cho công suất phát ra của động cơ luôn lớn hơn hoặc bằng công suất cản

 Tính toán lợng không khí nạp vào cho động cơ thời kỳ chạy không tải

từ đó tính đợc độ mở van điều khiển tốc độ không tải và số bớc của

động cơ bớc, tần số của xung

 Mô Phỏng hoạt động của van không tải theo sự thay đổi nhiệt độ môi trờng và vẽ các đặc tính của động cơ

 Chơng trình viết bằng ngôn ngữ lập trình Pascal nhằm giải quyết vấn đề sau:

 Tính toán nhiệt

 Vẽ đồ thị (đồ thị công, đồ thị động học, đồ thị động lực học) {Do khốilợng chơng trình này rất lớn nên đợc trình bầy trong một tài liệu riêng}

Sau khi tính toán đợc các thông số cho động cơ cùng các đặc tính của nó

ta bắt đầu đi vào thiết kế mô hình điều khiển sơ đồ điều khiển phản hồi về tốc

độ, các cảm biến cần thiết, động cơ bớc, vi mạch điều khiển

II Thiết kế van điều khiển tốc độ không tải động cơ

1 Sơ đồ hệ thống điều khiển động phun xăng điện tử trên xe Audi 2.0

Trong các hệ thống điều khiển phun xăng điện tử ngày nay có rất nhiềuloại, loại đơn giản nhất chỉ điều khiển phun nhiên liệu tự động và điều khiển góc

đánh lửa sớm nh (hệ thống phun xăng điện tử EFI) Có loại có thêm điều khiểnchế độ không tải, điều khiển hệ thống treo, điều khiển khả năng kéo nh (hệ thốngphun xăng điện tử ECCS), một số động cơ hiện đại bây giờ có cả điều khiển hộp

số tự động nh (hệ thống phun xăng điện tử dùng trên xe Mercedes), , sau đây là

hệ thống điều khiển phun xăng điện tử dùng trên xe Audi 2.0

 Sơ đồ hệ thống điều khiển phun xăng điện tử.

ECU

2 3

5 6

10

sơ đồ hệ thống điều khiển phun xăng điện tử

18 20

19 11

7 1

13 28

14 16 8

12

23 22 21

24

25

26 27

17 9

Hình 1.4

3 Rơ le bơm xăng 17 Bộ điều chỉnh không khí

7 Đèn chuẩn đoán 21 Công tắc tốc độ xe

8 Cảm biến áp suất 22 Công tắc bật đèn pha

9 Van điều khiển tốc độ không tải 23 Công tắc khởi động

10 Van điều chỉnh luân hồi khí thải 24 Bộ xúc tác khí thải

12 IC đánh lửa + mô bin 26 Cảm biến nhiệt độ nớc

13 Lọc khí 27 Cảm biến nhiệt độ khí nạp.

14 Cảm biến vị trí bớm ga

 Nguyên lý hoạt động

Từ sơ đồ hệ thống điều khiển phun xăng điện tử (Hình 1.4), ta chia làm 3

hệ thống chính: Hệ thống điện, hệ thống nhiên liệu, hệ thống không khí Đợc thể hiệ bằng sơ đồ khối nguyên lý hoạt động dới đây

sơ đồ khối nguyên lý hoạt động

Vòi phun khởi động lạnh

Không khí

Van khí không tải

Điều chỉnh

tự động

đánh lửa sớm Điều khiển phun nhiên liệu

Điều khiển chế độ chạy không tải Chuẩn đoán

- Công tắc khởi động.

- Công tắc điều hoà nhiệt độ.

- Công tắc áp suất dầu trợ lực lái.

- Công tắc tốc độ xe.

- Công tắc bật đèn pha.

- Công tắc khởi động Các công tắc

Giắc kiểm tra

Đèn kiểm tra máy Nguồn điện

Hình 1.5

2 Thiết kế van điều khiển tốc độ không tải động cơ

Van điều khiển tốc độ không tải đợc điều khiển bằng bộ vi sử lý thông qua

động cơ bớc, từ động cơ bớc đợc dẫn động tới van để mở van hoặc đóng van

 Cấu tạo của van.

Đ ờng khí vào

14 15 16

10

12 11

Đ ờng khí ra

1 2

4 5 6 7

Trong thời kỳ sấy nóng máy của động cơ, nhiệt độ dầu bôi trơn trong

động cơ thay đổi làm cho độ nhớt thay đổi dẫn đến mô men cản của các thiết bịchuyển động quay trong động cơ thay đổi từ đó công suất cản của động cơ thay

đổi

Để cho động cơ hoạt động đựơc ổn định tại một số vòng quay thì côngsuất phát ra của động cơ phải lớn hơn công suất cản của động cơ, khi đó ta phải

thay đổi áp suất cuối hành trình nạp từ đó tính ra lu lợng không khí đi vào độngcơ cho thời kỳ nạp, từ lu lợng không khí ta tính đợc diện tích lu thông qua van

và hành trình của van và từ đó tính đợc số bớc của động cơ điện

ứng với hành trình của van làm cho piston của van nạp đi xuống để mởvan nạp làm cho luồng không khí đi qua van theo hình mũi tên (Hình 1.6) và đitiếp vào động cơ để nạp cho từng xy lanh động cơ

 Các chỉ tiêu khi thiết kế các chi tiết cho van điều khiển

Trong quá trình hoạt động lâu dài của van sẽ gây ra hiện tợng mòn của van và thân van tại vị trí tiếp xúc theo biên dạng nhất định, do đó nếu

ta thờng xuyên tháo van ra thì trong khi nắp lại sẽ dẫn đến hiện tợng xoayvan và làm cho van bị kênh do vậy ta phải thiết kế thêm then dẫn để chống xoay cho van

Và khi van lên xuống chiều dài lỗ dẫn hớng của nắp trên đông cơ bớc (chi tiết số 5) phải đảm bảo đợc định vị đợc 4 bậc tự do giữa van và

0.01 A

A 0.01 A

0.01 A

A 0.01 A 0.01 A

0.01 A 0.01 A

A

0.01 A

A 0.01 A 0.01 A

H×nh 1.7 ChØ tiªu c«ng nghÖ khi gia c«ng c¸c chi tiÕt cña van

 Phân tích các hỏng hóc thờng gặp đối với van điều khiển tốc độ không tải.Khi hệ thống điện bị hỏng dẫn đến van không hoạt động (các hệ thống khác cũng sẽ ngừng hoạt động) đây là trờng hợp thông thờng xẩy ra không chỉ riêng một loại xe mà các xe khác cũng hay xẩy ra hiện tợng này.

Ngoài ra van điều khiển còn có hỏng hóc riêng đó là hiện tợng bị kẹt van,

do làm việc lâu ngày truyền động bằng ren hoạt động kém chất lợng sinh ra

ma sát lớn tại các bề mặt của ren làm cho van hay bị kẹt (mô men kéo của

động cơ bớc nhỏ) dẫn đến hệ thống làm việc không ổn định Đây là trờng hợphay xẩy ra đối với các loại xe có thêm điều khiển tốc độ không tải

Nếu bị kẹt nhng động cơ bớc vẫn quay đợc một số bớc nhất định khi đó van vẫn làm việc đợc nhng không ổn định

Nếu bị kẹt ở phía trên thì sẽ không có lợng không khí đi qua van dẫn đến không có lợng nhiên liệu đợc phun ra, động cơ sẽ bị chết máy

Nếu bị kẹt ở phía dới thì lợng không khí đa vào nhiều quá dẫn đến lợng xăng đợc đa vào nhiều và động cơ làm việc có tốc độ không ổn đinh (có điều khiển phản hồi lại tốc độ) và làm việc ở tốc độ cao

 Chú ý:

Khi tháo van ra khỏi động cơ bớc ta dùng điện áp đa vào sao cho quay theo chiều ngợc để van đi lên

Chơng II: Tính lu lợng không khí nạp thời kỳ chạy

không tải

Do chúng ta tự chế tạo lấy van điều khiển tốc độ không tải để thay thế cho các

xe có hệ thống không tải bị hỏng và để lắp mới cho xe cha có hệ thống điều khiển tốc

độ không tải nên ta có thể tính cho một xe bất kỳ từ đó có thể áp dụng cho các xe khác, ở đây em chọn xe Audi 2.0 để tính

Hình 2.1 Mặt cắt ngang động cơ Audi 2.0

Hình 2.2 Mặt cắt dọc động cơ Audi 2.0

A Quá trình chạy không tải ổn định.

 Số liệu ban đầu.

Nhiệm vụ của ta là tính lợng không khí nạp để sao cho công suất phát ra của

động cơ lớn hơn công suất cản của động cơ, sau đây là quá trình tính toán

I Tính công suất cản động cơ.

1 Phân tích thời kỳ động cơ chạy không tải

a) Công tổn thất cơ giới Lcg

Gồm công tiêu hao cho ma sát giữa các chi tiết của động cơ: Công dẫn

động các cơ cấu phụ, công tổn thất trong hành trình nạp và thải, công tổn thất

do lọt khí trong hành trình nén và giãn nở gây ra

Công tổn thất cơ giới phụ thuộc vào áp suất tổn thất cơ giới trung bình pcg

độ chuyển động tơng đối của các bề mặt ma sát Vì vậy p1 cũng phụthuộc vào số vòng quay trục khuỷu của động cơ Mặt khác, sức cản masát hầu nh không phụ thuộc gì vào áp suất khí thể trong xy lanh động cơ,lúc chạy không tải có hoặc không có cơ cấu triệt áp thì p1 vẫn không thay

đổi Chính vì vậy trong thời gian chạy sấy nóng động cơ, giá trị của p1 lớnhơn nhiều so với lúc động cơ nóng đang làm việc bình thờng.

P2 : thể hiện công dẫn động các cơ cấu phụ(dẫn động bơm nớc,máy phát điện )

P3: thể hiện công tiêu hao trong quá trình thay đổi khí, khi sấynóng trị số p2 và p3 nhỏ hơn nhiều so với lúc động cơ làm việc bình thờngvới nhiệt độ đủ lớn

P4: gồm sức cản do tổn thất nh truyền nhiệt lọt khí qua xu pát vàxéc măng gây ra

Có thể tính pcg theo công thức kinh nghiệm dới đây:

Pcg = 0,02 + 0,282 3

1 4 1

 - độ nhớt tuyệt đối của dầu nhờn ở nhiệt độ tính toán (N/s.m2)b) Mô men trung bình của các lực cơ giới Mcg

Mcg = p cg n kt V h i



318 , 0

(MNm)Trong đó:

Pcg tính theo MPa

Vh – thể tích công tác của xy lanh (m3)

nkt – số vòng quay không tải (v/ph)

Nh vậy mô men cản thời chạy không tải phụ thuộc vào những yếu tố sau:

 Kích thớc đặc điểm kết cấu của động cơ(đờng kính xy lanh, hành trìnhpiston, số xylanh, tỷ số nén, đờng kính và khối lợng của bánh đà v.v

 Nhiệt độ môi trờng và nhiệt độ động cơ khi chạy không tải

 Số vòng quay không tải

 Chất lợng dầu bôi trơn

Tăng dần số vòng quay sẽ làm cho ma sát khô chuyển thành ma sát nửa

-ớt Quá trình chuyển tiếp này làm giảm mô men cản Mc nhiệt độ động cơ càngthấp thì khoảng chuyển tiếp ấy càng nhỏ, vì nhiệt độ thấp sẽ làm tăng độ nhớtcủa dầu nhờn và độ nhớt càng cao thì ma sát nửa ớt đợc hình thành ở số vòngquay càng thấp

Tiếp tục tăng số vòng quay sẽ làm cho ma sát nửa ớt trở thành ma sát ớt

đồng thời làm tăng Mc Nhiệt độ động cơ càng thấp, tức là độ nhớt của dầu nhờncàng lớn thì Mc tăng càng mạnh

Khi nhiệt độ dầu nhờn (tức nhiệt độ động cơ)  13,50C hoặc 80C nếutăng số vòng quay n lên quá 150  200 v/ph sẽ làm công ma sát tăng nhanh và

dó đó làm tăng nhiệt lợng truyền cho bề mặt ma sát và do đó làm giảm độ nhớtcủa dầ

Nhờ đó mà mô men cản Mc của động cơ lại giảm khi tiếp tục tăng sốvòng quay n

Nếu nhiệt độ của động cơ từ 10,5  690C thì nhiệt lợng truyền cho ma sátchỉ gây ảnh hởng rất ít tới độ nhớt của dầu Vì vậy trong phạm vi nhiệt độ ấymô men cản Mc tiếp tục tăng theo mức độ tăng của số vòng quay

c) Công suất của thiết bị thời kỳ chạy không tải

Nkt =

kt

kt c

Hình 2.3 Biểu đồ độ nhớt phụ thuộc vào nhiệt độ.

a) Tính Pcg theo công thức kinh nghiệm

Pcg = 0,002 + 0,0282 3

1 4 1

 - độ nhớt tuyệt đối của dầu nhờn ở nhiệt độ tính toán tại nhiệt độ 100Cbiến thiên độ nhớt của dầu nhờn theo nhiệt độ môi trờng biến thiên trên

Khi động cơ chạy ổn định chọn  =3(N.s/m2)

Pcg = 0,002 + 0,0282 3

1 4 1

3 100

(MNm)Trong đó:

= 39,234.10-6 (MNm)c) Công suất cản của động cơ

Nc =

td

kd c

M



 3

II Tính công suất động cơ.

1 Các thông số cần chọn

a) áp xuất và nhiệt độ khí trời

áp suất khí trời p0=0,1 (MPa)

1

1

2 1

900

) 20 297 (

8 ,

.0,11220,1

) 1 , 0

1122 ,

0

1

17 , 1 8 , 0 04 , 1 7 , 10

r r t

p

p T

r

a T

1

0312 , 0 1

900 0312 , 0 17 , 1 20

1122 ,

0

0229 ,

0

1 5 , 1

297

1 7 , 10

1



0229 ,

0

1122 ,

.(

21 , 0

145 , 0 12

855 , 0 (

21 , 0

1



e) lợng khí nạp mới.

M1 = .M0 + 1/nl

= 0,8.0,512 + 1/114 = 0,4183

3 Quá trình nén

a) Tỷ nhiệt của quá trình công tác

b) Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của khí nạp mới

.(

1

1 b bv,,

r v

bv T=19,8361+0,00211.T

e) Tỷ số nén đa biến trung bình

n1-1 =

) 1 (

2

314 , 8

1

1324)

1(21,0

114

1 32

0 4

145 , 0 512 , 0 ).

8 , 0 1 ( 21 , 0





= 1,1187c) Hệ số biến đổi phân tử thực tế tại điểm z

1 1225 , 1





=1,11822

) (

H H

z

M

Q Q

)1().(

0 0

0

,, 0

x x

x x

z

r z

v z

r z

)

1().(

0 0

0

,, 0

x x

a x x

a

z

r z

v z

r z v

0312 , 0 9956 , 0 ( 1225 , 1

8361 , 19 ).

9956 , 0 1 ( ) 1225 , 1

0312 , 0 9956 , 0 (

8002 , 20

)2/) (

1().(

0 0

0

,, 0

x x

x x

b

z

r z

v z

r z

) 9956 , 0 1 ( ) 1225 , 1

0312 , 0 9956 , 0 ( 1225 , 1

00209 ,

0 ).

9956 , 0 1 ( ) 1225 , 1

0312 , 0 9956 , 0 (

00281 ,

0 1225 , 1

b

2

, ,

2)

.(

)

1(

)(

314,8

,, ,,

1

b z

vz vz b z r

H z

1187 , 1 ).

0312 , 0 1 ( 4183 , 0

44000 ).

915 , 0 919 , 0 (

314 , 8

b b

Tr =

TÝnh

Chän TÝnh

r

r r

0

1122 ,

0

1 5 ,

1 

= 1434 (0K)

 Tr =

1434

) 900 1434

1 1 ( )

1 1 ( 1

.[

1

.

1 1 1

1 ).

7 , 10

1 1

( ) 7

, 10

1 1

( 1 2556 , 1

715 , 3 [

1 7 , 10

7 , 10 0229 , 0

1 3745 , 1 1

2556 , 1

3745 , 1

pi = i

i

p,  = 0,308.0,97 = 0,2996 (MPa)c) Xuất tiêu hao nhiên liệu chỉ thị

gi =

0 1 0 3

.

43210

T p M

p

i v



=

297 2996 , 0 4183 , 0

1864 , 0 1 , 0

= 216,2 (g/kw.h)d) công suất phát ra của động cơ



30

h i i

inV P

4 30

) 1000000

4 /(

8 , 92 5 , 82 5 , 82 600 4 2996 ,

S1 S2

Gkk : Lu lîng m«i chÊt (m3/h)

c : HÖ sè lu lîng

c : H»ng sè nÐn cña m«i chÊt

PI : ¸p suÊt ®o ë tiÕt diÖn I (¸p suÊt khÝ quyÓn P0) (kg/m2)

PII : áp suất đo ở tiết diện II (áp suất cuối hành trình nạp Pa) (kg/m2)

 : Trọng lợng riêng của môi chất (Kg/m3)

A0 : Tiết diên lỗ tiết lu (m2)

c = 0.6 (Tra đồ thị 11 phụ lục - TNĐC)

c = 0,98 (Tra đồ thị 5 phụ lục – TNĐC)

 = 1,165 (Kg/m3) (Tra bảng 5 phụ lục – TNĐC)

2 Tính hành trình mở van

a) Tiết diện lỗ lu thông

A0 = Gkk/( c.n 2  (P 0 P a))

A0 = (9,547/.3600)/(0,6.0,98 (2.1,165.(0,1 0,0229).1000000/9.8)) = 3,331.10-5 (m2)

cơ cũng khác nhau Do vậy ta phải tính quá trình hoạt động của động cơ thay

đổi theo nhiệt độ

Khi nhiệt độ động cơ thay đổi dẫn đến độ nhớt dầu bôi trơn thay đổi làm chomô men cản của động cơ thay đổi, dẫn đến công suất cản của động cơ thay đổi

Để cho động cơ hoạt động đợc ổn định tại một số vòng quay và để tối u hoá ợng nhiên liệu cung cấp cho động cơ ta phải tính ra lợng không khí nạp cho thời

l-kỳ chạy không tải để sao cho công suất phát ra của động cơ luôn lớn hơn hoặcbằng công suất cản của động cơ

Khi lợng không khí nạp vào cho động cơ thay đổi theo nhiệt độ động cơ dẫn

đến các sự thay đổi cuả các thông số khác nh: suất tiêu hao nhiên liệu chỉ thị,hành trình của van điều khiển tốc độ không tải Từ đó ta vẽ đợc các đờng đặctính của các thông số đặc trng cho sự hoạt động cơ cũng nh các thông số đặc tr-

ng cho sự hoạt động của van điều khiển tốc độ không tải

II Các đờng đặc tính của động cơ.

Hình 2.5

 Nhận xét:

Từ đồ thị các đờng đặc tính làm việc của động cơ và của van điềukhiển tốc độ không tải (Hình 2.5) ta thấy rằng, khi nhiệt độ của động cơthấp sự thay đổi nhỏ của nhiệt độ dẫn đến sự thay đổi lớn về độ nhớt và

do đó dẫn đến sự thay đổi lớn của các thông số đặc trng cho hoạt độngcủa động cơ cũng nh van điều khiển tốc độ không tải Khi nhiệt độ độngcơ cao (lớn hơn 250C) thì sự thay đổi của nhiệt độ động cơ hầu nh khônglàm thay đổi đến các thông số khác, mô men cản của đông cơ hầu nhkhông thay đổi, lúc này động cơ và van điều khiển tốc độ không tải hoạt

động ở chế độ ổn định Số bớc quay của động cơ bớc đợc điều khiển từECU cũng không thay đổi

C hơng III: Viết chơng trình tính toán lu lợng không khí nạp thời kỳ chạy không tải và mô phỏng quá trình

hoạt động của van

có hỗ trợ đồ hoạ mức độ phức tạp

Năm 1999 Ngôn ngữ lập trình Delphi 5.0 (Phiên bản trớc của Delphi 6.0) đợcthế giới bầu chọn là ngôn ngữ lập trình phát triển ứng dụng nhanh nhất, thứ t là VisualBasic

Nếu nh trớc đây ngôn ngữ lập trình Visual Basic đợc mệnh danh là visual củacác ngôn ngữ thì giờ đây Delphi là visual của Visual Basic Tuy nhiên Visual Basic có

sự hậu thuẫn rất lớn đó là tập đoàn khổng lồ Microsoft cho nên rất khó đánh đổ đợcngôn ngữ Visual Basic

II Cơ sở lý thuyết lập trình.

Việc viết phần mềm đòi hỏi tuân theo các tiêu chuẩn nhất định để nâng caochất lợng chơng trình đồng thời cũng để phối hợp với các chơng trình khác một cáchthống nhất, sau đây là một số tiêu chuẩn để viết phần mềm một cách chuyên nghiệp

 Các tiêu chí đánh giá một chơng trình

 Đáp ứng đợc các yêu cầu đặt ra

 Đơn giản, súc tích.

 Dễ sử dụng, giao diện phù hợp, kết cấu ngắn gọn, trên cùng một giao diện không nên quá nhiều mầu sắc quá thông thờng dùng 3 mầu sắc là phù hợp

 Gom các giao diện lại với nhau nếu có thể đợc

 Dễ bảo trì, nâng cấp, sửa chữa

 Chứa ít lỗi tiềm tàng

 Độ an toàn và độ tin cậy cao

 Dễ kiểm tra, kiểm thử

 Chi phí về thời gian và tài chính không vợt quá 30% dự kiến ban đầu

 Kiến trúc phần mềm, cấu trúc thiết kế dễ hiểu, dễ triển khai đợc bằng lập trình

 Độ phức tạp càng thấp càng tốt

 Thời gian quay vòng ngắn

 Giá thành không vợt quá ớc tính ban đầu

 Chọn ngôn ngữ lập trình không quá phức tạp chỉ cần đáp ứng đợc yêu cầu đặt ra và ngôn ngữ chọn không đợc quá cổ điển

Các nguyên mẫu xây dựng, phát triển hay sử dụng.

Danh sách nhân sự tham gia vào quá trình phát hiện các yêu cầu phần mềm, kể cả các nhân sự từ phía công ty – khách hàng

 Phân tích và thơng lợng:

Phân tích yêu cầu phần mềm và sắp xếp chúng theo các nhóm liên quan

Khảo sát tỷ mỷ từng yêu cầu phần mềm trong mối liên hệ với các phần mềm khác

 Thẩm định yêu cầu phần mềm theo các tính chất:

Phù hợp

Đầy đủ

Rõ ràng

Không trùng lặp

Phân tích các yêu cầu phần mềm dựa trên nhu cầu và đòi hỏi của đối tác

Thẩm định từng yêu cầu phần mềm xem chúng có thực hiện đợc trong môi trờng kỹ thuật hay không

Thẩm định các rủi ro có thể xẩy đối với từng yêu cầu phần mềm

Đánh giá (tơng đối) giá thành và thời gian thực hiện của từng yêu cầu phần mềm tronggiá thành sản phẩm phần mềm và thời gian thực hiện phần mềm

Giải quyết các bất đồng về yêu cầu phần mềm với đối tác dựa trên cơ sở thảo luận và thơng lợng các yêu cầu đề ra

 Đặc tả yêu cầu phần mềm phải đảm bảo đợc các tiêu thức sau

Triển khai đúng đắn đặc tả chức năng mô đun và chơng trình nhờ phơng pháp luận thiết kế chi tiết.

Dùng quy trình thiết kế dễ chuẩn hoá từng bớc

 Các nguyên tắc khi viết một chơng trình

Một chơng trình nên viết theo hớng mô đun

Mỗi một mô đun phải đợc biên dịch độc lập đợc bao nhiêu càng tốt

Mỗi một mô đun nên chỉ thực hiện một chức năng nhất định, không nên thực hiện nhiều chức năng trong cùng một mô đun

Phân chia mô đun lớn thành từng mô đun nhỏ đến khi nào không thể phân chia nhỏ hơn đợc nữa thì thôi

Các mô đun phải có tính tích hợp đợc với nhau

Các mô đun phải có tính liên tục (Bao quát phạm vi nó xử lý)

Các mô đun phải có tính bảo vệ cao

Một mô đun tốt nhất thờng nhỏ hơn 50 dòng lệnh

 Để phân rã phần mềm thành các mô đun tốt nhất cần tuân theo nguyên lý che dấu thông tin, tức là mô đun này nên ẩn kín đối với mô

đun kia

 Khi nhiều đoạn chơng trình giống nhau thì có thể đa vào một mô

đun và đa thêm tham số truyền cho mô đun đó

 Các phơng pháp luận cho từng pha lập trình

Để viết một chơng trình có hiệu quả thì nên tuân thủ một số mô hình nhất

định, sau đây là một số mô hình

 Mô hình tuyến tính

 Thực hiện lần lợt từ khâu phân tích, thiết kế, lập trình kiểm thử, thực hiện song khâu trớc mới chuyển sang làm khâu tiếp theo

 Đây là mô hình dễ hiểu hay đợc áp dụng nhất, mô hình này thờng

áp dụng cho các chơng trình cỡ lớn, thông thờng các chơng trình cỡ nhỏ và trung bình thì không áp dụng mô hình này, vì ít khi xác định đ-

ợc hết các yêu cầu đặt ra, nếu làm theo mô hình này thì yêu cầu phải

có lòng kiên nhẫn cao, không vội vàng