Chương 4 KẾT QUẢ MÔ PHỎNG VÀ THẢO LUẬN
4.6 Suất tiêu hao nhiên liệu của động cơ khi dùng hệ thống đánh lửa laser và hệ thống đánh lửa cưỡng bức
Suất tiêu hao nhiên liệu (sfc) là một thông số mà nhà sản xuất, chế tạo, cải tiến động cơ quan tâm, nó cũng là một thông số mà để đánh giá tính kinh tế. Như vậy, nó là một thông số mà sau khi cải tiến không thể không xem xét. Suất tiêu hao nhiên liệu của động cơ còn nói lên khả năng tiết kiệm nhiên liệu của một động cơ.
Thông thường đối với ô tô, xe máy thì thông số này được tính toán là tiêu hao nhiên liệu theo quãng đường nghĩa là cho xe chạy trên đại hình đường thực tế từ đó tính được lượng tiêu hao theo 100 km.
Vì đây là động cơ cải tiến và thực hiện trong mô hình mô phỏng nên việc tính toán sức tiêu hao nhiên liệu này theo công thức liên quan tới công suất. Theo lý thuyết, suất tiêu hao nhiên liệu của động cơ tỷ lệ nghịch với công suất, khi công suất cao thì suất tiêu hao nhiên liệu giảm và ngược lại. Trên thực tế thì thông số này có thể thay đổi vì xe chạy trên các địa hình khác nhau và chịu ảnh hưởng của các yếu tố khác tác động.
Khi xe chuyển động trên đường, tính kinh tế nhiên liệu của nó phụ thuộc vào tính kinh tế nhiên liệu của động cơ đặt trên xe và tiêu hao công suất để khắc phục lực cản chuyển động. Khi thí nghiệm động cơ trên băng thử, ta có thể xác định được
mức tiêu hao nhiên liệu theo thời gian (kW/h) và công suất phát ra của động cơ Pe
(kW).
Mức tiêu hao nhiên liệu theo thời gian được tính bởi công thức sau:
. n [ ]
T
Q kg
G t h
Trong đó:
t: thời gian làm việc của động cơ, Q: dung tích nhiên liệu bị đốt cháy (lít),
n : chính là tỷ trọng của nhiên liệu (kg/l).
Để đánh giá tính kinh tế nhiên liệu của động cơ, ta dùng công suất tiêu hao nhiên liệu có ích ge
. kg
[ ]
. .
n T
e
e e
Q g G
P P t kW h
Thông qua quá trình tính toán ta có thể xây dựng được mối quan hệ giữa suất tiêu hao nhiên liệu với số vòng quay của trục khuỷu động cơ: ge = f(ne) [14].
Hình 4.7: Suất tiêu hao nhiên liệu của động cơ dùng LIS và SIS
Đồ thị trên chính là đồ thị hiển thị suất tiêu hao nhiên liệu có ích của động cơ dùng hệ thống đánh lửa laser (LIS) đường màu xanh và hệ thống đánh lửa cưỡng bức (SIS) đường màu đỏ. Ta có nhận xét rằng, ở tốc độ cầm chừng nhỏ hơn 700 vòng/phút thì suất tiêu hao nhiên liệu của động cơ dùng hệ thống đánh lửa laser và hệ thống đánh lửa cưỡng bức là trùng nhau. Nhưng khi tốc độ động cơ từ 1000 vòng/phút trở lên thì suất tiêu hao nhiên liệu của động cơ dùng hệ thống đánh lửa cưỡng bức là lớn hơn so với động cơ dùng hệ thống đánh lửa laser. Đặc biệt, từ tốc độ trục khuỷu động cơ lớn hơn 7000 vòng/phút thì suất tiêu hao nhiên liệu của động cơ dùng hai loại đánh lửa này ngày càng phân hóa rõ rệt. Sỡ dĩ, suất tiêu hao nhiên liệu của động cơ dùng hệ thống đánh lửa cưỡng bức là lớn hơn vì quá trình nạp kém nên hòa khí cháy không triệt để và sản sinh ra một lượng dư nhiên liệu, mặc dù công suất thì thấp nhưng tiêu hao nhiên liệu lại tăng, như vậy là điều không mong muốn.
Quá trình mô phỏng tính toán đựợc suất tiêu hao nhiên liệu của động cơ khi dùng hệ thống đánh lửa laser là luôn tối ưu ở mọi tốc độ. Suất tiêu hao nhiên liệu
càng nhỏ là càng tốt, nói lên động cơ là tiết kiệm nhiên liệu. Ở vận tốc kinh tế (suất tiêu hao nhiên liệu nhỏ nhất) thì giá trị của suất tiêu hao nhiên liệu của động cơ khi dùng hệ thống đánh lửa laser là nhỏ, chứng tỏ là việc cải tiến này tối ưu. Và tỷ lệ giá trị giữa suất tiêu hao nhiên liệu của LIS và SIS là giảm khoảng 0,857 lần.
Vấn đề về tiêu hao nhiên liệu có ích lại là thông số được nhiều nhà sản xuất, cải tiến và cả người dùng rất quan tâm về chỉ số này vì lý do là chỉ số này đánh giá mức độ tiết kiệm nhiên liệu của động cơ, từ đó giúp giảm chi phí về tiền mua nhiên liệu, nên khi chỉ số này càng nhỏ càng tốt, đó là sự chú tâm về tài chính của người dùng. Bên cạnh đó chỉ số này nhỏ chứng tỏ, nhiên liệu cháy triệt để, hoàn toàn và sinh công tối ưu, ít phát thải ra khí gây ô nhiễm môi trường. Nếu cần đánh giá về tính kinh tế và tính môi trường thì ta chỉ cần phân tích chỉ số này là có thể rõ.
Như vậy, đồ thị đặc tính của động cơ (công suất, mô men, suất tiêu hao nhiên liệu) dùng hai loại hệ thống đánh lửa khác nhau nếu xét về mặt bằng chung khi ở tốc độ thấp thì dường như chúng gần trùng nhau, nhưng với tốc độ vòng quay trục khuỷu lớn thì công suất và mô men của động cơ dùng hệ thống đánh lửa laser là lớn hơn, điều đó chứng tỏ khả năng động lực học của động cơ dùng hệ thống đánh lửa laser là tốt, còn suất tiêu hao nhiên liệu của động cơ dùng hệ thống đánh lửa laser thì nhỏ hơn, chứng tỏ khi dùng hệ thống đánh lửa laser (LIS) thì tiết kiệm nhiên liệu, ít phát thải ô nhiễm ra môi trường.
Chương 5
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT