Ứng dụng máy tính trong mô phỏng động cơ đốt trong Lý Vĩnh Đạt

TS LÝ VĨNH ĐẠT ỨNG DỤNG MÁY TÍNH TRONG MƠ PHỎNG ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG TS LÝ VĨNH ĐẠT ỨNG DỤNG MÁY TÍNH TRONG MƠ PHỎNG ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH 2017 LỜI NĨI ĐẦU Trong năm gần đây, công nghệ ô tô phát triển vượt bậc trở thành ngành cơng nghiệp nước ta Khi động đốt đời, thời điểm mà công nghiệp bắt đầu phát triển mạnh mẽ Trong thập niên gần đây, mối quan tâm hàng đầu nhà sản xuất ô tô chế tạo ô tô đảm bảo yêu cầu kỹ thuật, hạn chế tối đa mức phát thải ô nhiễm môi trường Để giúp tạo động đốt với mức độ ô nhiễm môi trường thấp đảm bảo yêu cầu kỹ thuật cơng đoạn quan trọng khơng thể bỏ qua, bước mơ máy tính, từ mơ đánh giá tính động cơ, từ đưa phương pháp cải tiến thích hợp Ngày nay, động đốt ngày phổ biến, việc tiến hành mô đạt hiệu kết xác, cán kỹ thuật người học cần phải trang bị cho kiến thức mô phần mềm mô Matlab, ESP, Advisor, Engine Analyzer Để giúp cho cán kỹ thuật sinh viên học theo ngành Cơng nghệ Kỹ thuật Ơ tơ kịp thời nắm bắt kiến thức mô động đốt trong, tác giả biên soạn giáo trình “Ứng dụng máy tính mơ động đốt trong” Giáo trình biên soạn theo chương trình mới, theo phương pháp tiếp cận CDIO mà người học tự học chính, tích cực, chủ động việc học tập, nghiên cứu, tìm tịi, rèn luyện kỹ làm việc nhóm đặc biệt thực hành cụ thể máy tính, viết báo cáo Người học cần phải nắm bắt kiến thức động đốt trong, biết thông số động đốt trong, nắm bắt điều kiện biên mô biết cách thiết lập thông số mô nhận xét đánh giá kết mơ Ngồi ra, giáo trình cịn tài liệu tham khảo cho sinh viên học viên cao học việc nghiên cứu lĩnh vực ứng dụng máy tính việc mô động đốt Tác giả xin chân thành cảm ơn cộng tác KS Đỗ Tấn Thích tập thể cán giảng viên Bộ mơn Động cơ, Khoa Cơ khí Động lựcTrường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TPHCM Mặc dù cố gắng trình biên soạn giáo trình cịn khiếm khuyết, mong nhận đóng góp chân tình bạn đọc để lần tái sau hoàn thiện Mọi ý kiến đóng góp xin gửi về: Khoa Cơ khí Động lực, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TPHCM Email: datckd@gmail.com datlv@hcmute.edu.vn Tác giả MỤC LỤC Lời nói đầu Danh mục từ viết tắt Đơn vị đo 12 Chương 1: KHÁI QUÁT VỀ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG VÀ CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN 15 1.1 Khái quát động đốt 15 1.1.1 Giới thiệu động đốt 15 1.1.2 Lịch sử hình thành động đốt 16 1.2 Các thông số đặc trưng động đốt 18 1.2.1 Định nghĩa khái niệm động đốt 18 1.2.2 Các thông số đặc trưng động đốt 20 1.2.2.1 Tính chất hình học động đốt 20 1.2.2.2 Công, công suất mômen xoắn 21 1.2.2.3 Áp suất trung bình(mep) 24 1.3 Hiệu suất 25 1.3.1 Hiệu suất lý thuyết ((𝜂𝑡 ), hiệu suất thị (𝜂𝑖𝑔 ) 25 1.3.2 Hiệu suất học (𝜂𝑚 ) 25 1.3.3 Hiệu suất có ích (𝜂𝑏 ) 26 1.3.4 Hiệu suất chuyển đổi nhiên liệu (𝜂𝑓 ) 26 1.3.5 Hệ số nạp (𝜂𝑣 ) 26 1.4 Suất tiêu thụ nhiên liệu(𝑠𝑓𝑐) 26 1.5 Tỷ lệ khơng khí -nhiên liệu 27 Chương 2: MATLAB CƠ BẢN TRONG TOÁN HỌC VÀ ỨNG DỤNG TÍNH TỐN ĐẶC TÍNH ĐỘNG CƠ 28 2.1 Matlab số hàm tính 28 2.1.1 Tổng quan Matlab 28 2.1.2 Matlab toán học 32 2.2 Matlab Simulink ứng dụng mô động đốt 41 2.2.1 Tổng quan Matlab Simulink 41 2.2.2 Giới thiệu số khối 43 2.2.2.1 Thư viện Sources 43 2.2.2.2.Thư viện Sinks 46 2.2.2.3.Thư viện Math 49 2.2.2.4 Thư viện Ports Subsystems 52 2.2.2.5.Các khối thông dụng khác 53 2.2.3 Mơ hình hóa động đốt ứng dụng Simulink để mô 56 Chương 3: ỨNG DỤNG PHẦN MỀM ESP MÔ PHỎNG ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 67 3.1 Giới thiệu khái quát thành phần ESP 67 3.2 ESPJAN cách tạo tệp tin ESJ 68 3.2.1 Công dụng ESP 68 3.2.2 Cách sử dụng phần mềm ESP 68 3.3 ESPCAM cách tạo tệp tin ESV 73 3.3.1 Công dụng ESPCAM 73 3.3.2 Cách sử dụng ESPCAM 73 3.4 ESP- cách chạy chương trình hồn chỉnh 77 Chương 4: ỨNG DỤNG PHẦN MỀM ADVISOR MÔ PHỎNG ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 89 4.1 Khái quát phần mềm ADVISOR 89 4.1.1 Giới thiệu phần mềm ADVISOR 89 4.1.2 Cấu trúc phần mềm ADVISOR 91 4.2 Cách sử dụng phần mềm ADVISOR 93 4.2.1 Khởi động phần mềm ADVISOR 93 4.2.2 Nhập thông tin xe 96 4.2.2.1 Giới thiệu mơ hình số hệ thống truyền lực tùy chọn 97 4.2.2.2.Các biến tín hiệu đầu vào xe 103 4.2.2.3 Một số tùy chọn khác 106 4.3 Chạy mô 108 4.3.1 Lựa chọn chu trình thử (Drive Cycle) 109 4.3.2 Giới thiệu số chu trình thử phổ biến 109 4.3.3 Hiệu chỉnh trạng thái nạp (SOC Correct) 115 4.3.4 Tùy chọn độ dốc không đổi (Constant Road Grade) 115 4.3.5 Tùy chọn nhiều chu kỳ 116 4.3.6 Tùy chọn quy trình thử nghiệm 116 4.3.7 Kiểm tra khả tăng tốc (Acceleration Test) 116 4.3.8 Kiểm tra khả leo dốc (Gradeability Test) 117 4.3.9 Cài đặt tải mô (Load sim setup) 118 4.3.10 Cài đặt tải phụ trợ (Auxiliary Loads) 118 4.3.11 Các biến tối ưu hóa trạng thái điều khiển (Optimize CS VARS) 119 4.3.12 Lưu chạy mô phỏng(Save Run) 119 4.4 Kết đầu 119 Chương 5: ỨNG DỤNG PHẦN MỀM ENGINE ANALYZER PRO TÍNH TỐN MƠ PHỎNG ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 121 5.1 Khái quát chức phần mềm ANALYZER PRO 121 5.1.1 Khái quát 121 5.1.2 Các chức phần mềm 122 5.2 Cách sử dụng phần mềm ANALYZER PRO 134 5.2.1 Cách khởi động chương trình 134 5.2.2 Các thông số thân máy cách thiết lập 135 5.2.3 Các thông số nắp máy cách thiết lập 145 5.2.3.1 Các thông số hệ thống cửa nạp 145 5.2.3.2 Các thông số hệ thống xả (Exhaust System Specs) 159 5.2.3.3 Hệ thống phân phối khí 159 5.2.3.4 Thông số cam xú páp (Cam/Valve Train Specs) 182 5.2.4 Hệ thống tăng áp (Turbo/Supercharge Specs) 195 5.2.4.1 Hệ thống khơng có tăng áp (none) 196 5.2.4.2 Tăng áp loại Roots Supercharger 196 5.2.4.3 Tăng áp loại Centrifugal 201 5.2.4.4 Tăng áp loại Turbocharger 204 5.2.4.5 Tăng áp loại hỗn hợp “Centrifugal Into Roots S/C” 208 5.2.5 Tiến hành tính tốn 209 5.2.5.1.Điều kiện tính tốn 209 5.2.5.2 Tiến hành q trình tính tốn 219 Tài liệu tham khảo 223 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Viết đầy đủ Từ, cụm từ viết tắt Avg In Vel Average Intake Velocity Avg Ex Vel Average Exhaust Velocity Act In FlowArea Actual Intake FlowArea Act Ex FlowArea Actual Exhaust FlowArea ATDC After Top Dead Center A/F Air/Fuel ABDC After Bottom Dead Center A/F Mxtr Qlty Air/Fuel Mixture Quality Alum Aluminium BSFC, lb/HP-hr Brake Specific Fuel Consumption, pound/Horse Power-hour BDC Bottom Dead Center BTDC Before Top Dead Center Brk Tq Brake Torque BMEP Brake Mean Effective Pressure Coef Coefficient Cyl Cylinder Carb Carburetor C.I Cast Iron Chev Chevy Comp Ratio Compression Ratio Calc Calculate Viết đầy đủ Từ, cụm từ viết tắt CFM Coefficient Fuel Mount Dia Diamter DOHC Double Over Head Cam EAP V3.3 Engine Analyzer Pro V3.3 EC Exhaust Close Eff Effective Eff Rckr Arm Stffnss Effective Rocker Arm Stiffness Exh Temp Exhaust Temperature Exh Pres Exhaust Pressure EFI Electronic Fuel Injection Fuel inj Fuel injection Frctn Tq Friction Torque Frctn HP Friction Horse Power FMEP Friction Mean Effective Pressure FC Flow Coefficient IO Intake Open Injctr Dty Cyc Injector Duty Cycle In Port Temp Intake Port Temperature Inj Plse Wdth Inject Pulse Width Int Vac Intake Vacuum IMEP Indicator Mean Effective Pressure In Tune Prs Intake Tune Pressure L/D Length Cylinder/ Diameter Cylinder Mech Eff Mech Effective Mx Cyl Pres Max Cylinder Pressure 10 ...TS LÝ VĨNH ĐẠT ỨNG DỤNG MÁY TÍNH TRONG MƠ PHỎNG ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH 2017 LỜI NĨI ĐẦU Trong năm gần đây, công nghệ ô... 52 2.2.2.5.Các khối thông dụng khác 53 2.2.3 Mơ hình hóa động đốt ứng dụng Simulink để mô 56 Chương 3: ỨNG DỤNG PHẦN MỀM ESP MÔ PHỎNG ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 67 3.1 Giới thiệu... khái niệm sử dụng phần cuối đề cập đến thông số động đốt 1.1 KHÁI QUÁT VỀ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 1.1.1 Giới thiệu động đốt Động đốt loại động nhiệt, tạo công học cách đốt nhiên liệu bên động Hỗn hợp