Hcmute nghiên cứu ảnh hưởng xoáy lốc trên đường ống nạp đến hiệu suất động cơ xe máy

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CƠNG TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP TRƯỜNG NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG XOÁY LỐC TRÊN ĐƯỜNG ỐNG NẠP ĐẾN HIỆU SUẤT ĐỘNG CƠ XE MÁY MÃ SỐ: T2018- 21TĐ SKC 0 6 Tp Hồ Chí Minh, tháng 04/2019 Luan van TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KH&CN CẤP TRƯỜNG TRỌNG ĐIỂM NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG XOÁY LỐC TRÊN ĐƯỜNG ỐNG NẠP ĐẾN HIỆU SUẤT ĐỘNG CƠ XE MÁY Mã số: T2018- 21TĐ Chủ nhiệm đề tài: PGS.TS Lý Vĩnh Đạt TP HCM, Tháng 04 Năm 2019 Luan van Đề tài NCKH cấp Trường Trọng điểm T2017-29TĐ CÁC THÀNH VIÊN THAM GIA ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU VÀ ĐƠN VỊ PHỐI HỢP THỰC HIỆN Chủ nhiệm đề tài: PGS TS Lý Vĩnh Đạt Đơn vị phối hợp thực hiện: Bộ môn Động cơ, khoa Cơ khí Động lực, trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP HCM i Luan van Đề tài NCKH cấp Trường Trọng điểm MS:T2018-21TĐ MỤC LỤC Trang Danh sách thành viên tham gia đơn vị phối hợp thực i Mục lục ii Danh sách bảng v Danh sách hình vi Danh mục chữ viết tắt viii Thông tin kết nghiên cứu ix CHƢƠNG TỔNG QUAN Error! Bookmark not defined 1.1 Tính cấp thiết đề tài Error! Bookmark not defined 1.2 Tổng quan tình hình nghiên cứu ngồi nƣớc 1.2.1 Các nghiên cứu nƣớc 1.2.2 Các nghiên cứu nƣớc 1.4 Mục đích nghiên cứu 1.5 Đối tƣợng nghiên cứu 1.6 Phƣơng pháp nghiên cứu 1.7 Ý nghĩa khoa học thực tiễn CHƢƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Khái quát xoáy lốc động đốt 2.1.1 Định nghĩa tƣợng lốc xoáy 2.1.2 Vận tốc trung bình dịng lốc xốy 2.1.3 Hệ số xoáy lốc vận tốc moment động lƣợng 2.1.4 Lốc xoáy tạo trình hút 11 2.1.5 Lốc xoáy vào xi lanh 13 2.1.6 Phƣơng pháp đo lốc xoáy (Swirl Measurement) 16 2.2 Các yếu tố ảnh hƣởng đến q trình nạp cơng suất động 2.2.1 Hệ số nạp yếu tố ảnh hƣởng 19 2.2.2 Hệ số khí sót thơng số ảnh hƣởng 20 2.2.3 Ảnh hƣởng lốc xốy đến dịng khí nạp 21 ii Luan van Đề tài NCKH cấp Trường Trọng điểm MS:T2018-21TĐ CHƢƠNG MÔ HÌNH HĨA MƠ PHỎNG HỆ THỐNG NẠP TRÊN ĐỘNG CƠ XE MÁY HONDA FUTURE FI 125cc 23 3.1 Mơ hình hố hệ thống nạp động 23 3.2 Phần mềm thiết kế CATIA V5 26 3.3 Giới thiệu phần mềm ANSYS 32 3.4 Thiết lập thơng số cho mơ hình để mơ 35 3.4.1 Phần mềm mô 35 3.4.2 Thiết lập thông số 36 3.4.3 Định nghĩa mặt hình học 39 3.4.4 Quá trình chia lƣới 40 3.4.5 Tiến hành mô 46 3.5 Mơ hình mơ đặc tính động 47 CHƢƠNG KẾT QUẢ MÔ PHỎNG 49 4.1 Thiết lập mô 49 4.1.1 Q trình tạo lƣới tồn chu kỳ 49 4.1.2 Phổ vận tốc toàn chu kỳ 50 4.1.3 Phổ vận tốc trình nạp 52 4.1.4 Năng lƣợng động trung bình dịng chảy mơ 53 4.2 Ảnh hƣởng hệ thống nạp đến hệ số xoáy lốc 54 4.2.1 Hệ số xoáy lốc dọc 55 4.2.2 Hệ số xoáy ngang 58 4.2.3 Hệ số xoáy lốc theo phƣơng cắt ngang 61 4.3 Ảnh hƣởng hệ số xoáy lốc đến đặc tính động 62 4.3.1 Ảnh hƣởng hệ số xốy lốc đến cơng suất động 62 4.3.2 Ảnh hƣởng hệ số xoáy lốc đến moment xoắn động 65 4.3.3 Ảnh hƣởng hệ số xốy lốc đến cơng suất động 66 iii Luan van Đề tài NCKH cấp Trường Trọng điểm MS:T2018-21TĐ CHƢƠNG KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 67 6.1 Kết luận 67 6.2 Đề nghị: 68 TÀI LIỆU THAM KHẢO 69 iv Luan van Đề tài NCKH cấp Trường Trọng điểm MS:T2018-21TĐ DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 3.1 Thông số kết cấu xe máy Honda Future FI 125cc dùng để thiết kế mô phỏng…………………………….……………………………………………… 24 Bảng 4.1 Giá trị tỷ lệ xốy theo góc nghiêng khác 62 v Luan van Đề tài NCKH cấp Trường Trọng điểm MS:T2018-21TĐ DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 2.1 Xốy lốc dọc xốy lốc ngang Hình 2.2 Vận tốc góc moment động lượng xoáy lốc dọc ngang Hình 2.3 Xốy lốc Swirl q trình nạp 11 Hình 2.4 Các biến thể dạng đường ống tạo xốy lốc dọc (Swirl) 12 Hình 2.5 Xú-pap nạp tạo rãnh để tạo xoáy lốc 12 Hình 2.6 Xoáy lốc ngang (Tumble) chủ yếu phun nhiên liệu 14 Hình 2.7 Xốy lốc ngang (Tumble) tạo xú-pap thường đặt nghiêng… 15 Hình 2.8 Piston tạo biên dạng lõm để tăng xốy lốc dọc (Swirl)………… 15 Hình 2.9 Sơ đồ phương pháp đo dòng chảy ổn định………………………… 16 Hình 2.10 Thiết bị xốy lốc dọc (Swirl) lốc xoáy ngang (Tumble) 17 Hình 2.11 Hệ thống T-VIS 18 Hình 2.12 Phần đồ thị cơng q trình nạp 19 Hình 3.1 Dạng cổ nạp xe máy Honda Future FI 125cc ngồi thực tế 24 Hình 3.2 Tiến hành đo thông số kết cổ nạp 24 Hình 3.3 Giao diện CATIA V5 sau khởi động 27 Hình 3.4 Chức lệnh 2D phần mềm CATIA V5 27 Hình 3.5 Lệnh thường vẽ môi trường 2D 28 Hình 3.6 Biên dạng đường ống nạp 2D có màu xanh 29 Hình 3.7 Lệnh Shaft 30 Hình 3.8 Lệnh Rib 30 Hình 3.9 Biên dạng đường ống nạp cổ xả vẽ dùng lệnh Rib 31 Hình 3.10 Mơ hình 3D động xe máy Honda Future FI 125cc hoàn chỉnh 32 Hình 3.11 Giao diện khởi động phần mềm ANSYS Workbench 36 Hình 3.12 Hai mơ hình ICE ANSYS 36 Hình 3.13 Xem thơng số thiết lập 37 Hình 3.14 Các loại hình mơ cho mơ hình ICE 37 Hình 3.15 Việc mơ tồn chu trình 37 Hình 3.16 Thiết lập thơng số tổng qt cho mô 38 Hình 3.17 Các thơng số thiết lập động đốt 39 Hình 3.18 Chọn mặt hình học để định nghĩa chúng 40 Hình 3.19 Lưới tính tốn cho mơ hình động đốt với góc nghiêng ống góp nạp 250 41 vi Luan van Đề tài NCKH cấp Trường Trọng điểm MS:T2018-21TĐ Hình 3.20 Lưới tính tốn cho mơ hình động đốt với góc nghiêng ống góp nạp 30o 42 Hình 3.21 Lưới tính tốn cho mơ hình động đốt với góc nghiêng ống góp nạp 350 43 Hình 3.22 Thiết lập thông số điều kiện biên 43 Hình 3.23 Thiết lập thơng số cho mơ hình chuẩn bị q trình cháy 44 Hình 3.24 Thiết lập thông số phun xăng đánh lửa……….……………… 45 Hình 3.25 Thiết lập thơng số mở sớm đóng muộn cho xú-pap nạp thải 46 Hình 3.26 Biểu tượng thể dấu "Check" tiến hành mơ 47 Hình 3.27 Hình thơng số đầu vào động xe máy Honda Future 125cc 47 Hình 3.28 Xây dựng mơ hình động xe máy Honda Future 125cc Simulink 48 Hình 4.1 Tạo lưới tồn chu kỳ 49 Hình 4.2 Phổ vận tốc tồn chu kỳ 51 Hình 4.3 Phổ vận tốc kỳ nạp 52 Hình 4.4 Năng lượng động trung bình dịng chảy mơ 54 Hình 4.5 Tỷ lệ xốy lốc dọc (Swirl) động nguyên mẫu góc nghiêng 250 góc nghiêng 300 55 Hình 4.6 Tỷ lệ xoáy lốc ngang động nguyên mẫu 250 động cải tiến 300 57 Hình 4.7 Tỷ lệ xoáy lốc dọc động với góc nghiêng 300 góc nghiêng 350 58 Hình 4.8 Tỷ lệ xốy lốc ngang góc nghiêng 300 góc nghiêng 350 60 Hình 4.9 Hệ số xoáy lốc theo phương cắt ngang tỷ lệ xốy ngang 62 Hình 4.10 Các hệ số a, m đưa vào model để đánh giá tới cơng suất 63 Hình 4.11 Cơng suất động ứng với góc nghiêng khác 63 Hình 4.12 Moment động xe máy Honda Future 125cc ứng với góc nghiêng khác 65 Hình 4.13 Suất tiêu hao nhiên liệu động ứng với góc nghiêng khác 66 vii Luan van Đề tài NCKH cấp Trường Trọng điểm MS:T2018-21TĐ DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU -ANSYS: Analyst system – Phân tích hệ thống -AQI: Air Quality Index – Chỉ số chất lượng khơng khí -CA: Crankshaft Angle – Góc quay trục khuỷu -CATIA V5: Computer Aided Three Dimensional Interactive Application) - Xử lý tương tác khơng gian ba chiều có hỗ trợ máy tính -CPU: Central Processing Unit – Bộ phận xử lý trung tâm -ĐCD: Điểm chết -ĐCT: Điểm chết -ECU: Electronic Control Unit - Hộp điều khiển động điện tử -EGR: Exhaust Gas Recirculation – Hệ thống luân hồi khí xả -EVC: Exhaust Valve Close - Xú-pap thải đóng -EVO: Exhaust Valve Open - Xú-pap thải mở -FEA: Finite Element Analysis – Phân tích phần tử hữu hạn -GDI: Gasoline Direct Injection – Phun xăng trực tiếp -ICE: Internal Combustion Engine – Động đốt -IVC: Intake Valve Close - Xú-pap nạp đóng -IVO: Intake Valve Open - Xú-pap nạp mở -PM: Particulate Matter: chất dạng hạt -PPM: Part Per Million phần triệu -WHO: World Health Organization – Tổ chức Y tế Thế giới -RON: Reasearch Octance Number – Chỉ số ốc tan xác định theo phương pháp nghiên cứu -SCV: Swirl Control Valve – Van điều khiển xoáy lốc -STCS: Swirl Tumble Control System – Hệ thống điều khiển xoáy lốc dọc xoáy lốc ngang -T-VIS: Toyota Variable Induction System – Hệ thống biến thiên dịng khí nạp -VVT: Variable Valve Timing – Hệ thống điều khiển van biến thiên thông minh - - VCR: Variable Compression Ratio – Hệ thống thay đổi tỷ số nén biến thiên viii Luan van Đề tài NCKH cấp Trường Trọng điểm MS:T2018-21TĐ Nhìn vào hệ số xoáy lốc dọc động nguyên mẫu 200 300 ta thấy mức dao động độ xoáy động xe máy Honda Future FI 125cc chưa cải tiến đạt (-0.1, 1.3) động cải tiến đạt (-0.1, 2.7) Kết cho thấy động cải tiến có độ xốy dao động lớn động nguyên mẫu Đồng thời, giá trị cực đại Hệ số xoáy động cải tiến 2.7 lớn động nguyên mẫu 1.3 Độ tăng hệ số xoáy lốc 1.4 Độ tăng xốy lốc cải tiến lớn điều hệ số hồ trộn hồ khí tốt so với ban đầu, q trình cháy thường diễn hồn hảo động sinh công lớn Để so sánh giá trị lốc xoáy ta so sánh xốy lốc dọc (Swirl) góc nghiêng 300 góc nghiêng 350 Trang 56 Luan van Đề tài NCKH cấp Trường Trọng điểm MS:T2018-21TĐ Hình 4.6 Hệ số xốy lốc dọc động với góc nghiêng 300 góc nghiêng 350 Nhìn vào đồ thị ta thấy hệ số xoáy nghiêng 300 dao động (-0.1, 2.7) góc nghiêng 350 dao động từ (-0.1 đến 1.3) từ ta thấy giá trị cực đại xốy lốc dọc với góc nghiêng 300 cao góc nghiêng 350 với độ tăng 1.4 Điều chứng tỏ với góc nghiêng 300 tối ưu với góc nghiêng cịn lại hệ số xốy lốc cao nên hồ trộn hồ khí tốt q trình nén, tỷ lệ hồ khí cháy hồn hảo hơn, cịn góc nghiêng khác hệ số xốy đạt giá trị lớn xảy q trình cháy, điều khơng có ý nghĩa Nhiên liệu cháy hoàn hảo hoà khí trộn điều cuối q trình nén lúc bugi bật tia lửa điện nên hồ khí cháy tốt góc nghiêng 300 Trang 57 Luan van Đề tài NCKH cấp Trường Trọng điểm MS:T2018-21TĐ 4.2.2 Hệ số xốy ngang Hình 4.7 Hệ số xốy lốc ngang động nguyên mẫu 250 động cải tiến 300 Trang 58 Luan van Đề tài NCKH cấp Trường Trọng điểm MS:T2018-21TĐ Trong trình động hoạt động có có thành phần xốy lốc ngang (Tumble) Hệ số cuộn hai mơ hình thể hình 4.6 Mơ hình động ngun mẫu có độ xoáy lốc ngang dao động từ -0.71 đến 0.9 mơ hình động cải tiến có độ cuộn xốy ngang dao động từ -1.3 đến 1.3 Ngoài ra, giá trị cực đại hệ số cuộn động cải tiến 1.35 cao hẳn giá trị động ban đầu 0.9 Như vậy, giá trị cực đại độ dao động hệ số cuộn động cải tiến lớn so với động xe máy Honda Future nguyên mẫu Từ hệ số xoáy ngang (Tumble) động nguyên mẫu góc nghiêng 250 góc nghiêng cải tiến 300 ta thấy với hệ số xốy ngang động góc nghiêng 300 lớn cuối q trình nén điều hồ khí hồ trộn dễ tập trung bugi ( hợp hai hệ số xoáy ngang xoáy dọc hệ xốy tổng) nên đánh lửa tốt Cịn giá trị cực đại xốy lốc ngang góc nghiêng 250 lớn cuối q trình cháy điều khơng có ý nghĩa mặt làm tăng hiệu cháy động Từ kết mô động đốt trên, thấy góc nghiêng cổ góp nạp có ảnh hưởng đáng kể đến độ xốy động nói riêng, ảnh hưởng đến hiệu suất động nói chung Điều thể qua đồ thị hệ số xoáy đặc biệt hệ số cuộn động đốt Như vậy, động đốt xe Honda Future có góc nghiêng cổ nạp thay đổi với giá trị 30o đạt hệ số xoáy dọc 2.5 (giá trị ban đầu 0.07) hệ số ngang 1.35 (giá trị ban đầu 0.9) Trang 59 Luan van Đề tài NCKH cấp Trường Trọng điểm MS:T2018-21TĐ Hình 4.8 Hệ số xốy lốc ngang góc nghiêng 300 góc nghiêng 350 Nhìn vào đồ thị ta thấy giá trị hệ số xốy ngang góc nghiêng 300 dao động từ -1.3 đến 1.3 giá trị hệ số xốy lốc ngang góc Trang 60 Luan van Đề tài NCKH cấp Trường Trọng điểm MS:T2018-21TĐ nghiêng 350 dao động từ - 0.7 đến 0.6 từ ta có nhận xét rằng, với góc nghiêng 300 hệ số xốy lốc ngang cao góc nghiêng 350 với độ tăng 0.7 Do q trình cháy góc nghiêng 300 hồn hảo góc 350 Như vậy, qua q trình so sánh xốy lốc dọc (Swirl) xoáy lốc ngang (Tumble ) góc nghiêng 250 , 300 , 350 ta có kết luận tổng quát sau: + Hệ số xoáy dọc góc nghiêng 300 độ tối ưu so với góc nghiêng cịn lại giá trị đạt cao xảy cuối trình nén, điều có ý nghĩa hệ số hồ trộn tốt nên hồ khí dễ bốc cháy q trình cháy diễn hồn hảo, nghĩa động sinh cơng lớn, cải tiến cải tiến góc nghiêng 300 hợp lý + Hệ số xoáy lốc ngang góc nghiêng 300 tối ưu cuối trình nén nên hồ trộn hồ khí chuẩn bị cho q trình cháy diễn hồn hảo, cịn góc nghiêng khác hệ số cao cuối q trình cháy điều có ý nghĩa việc hồ trộn chuẩn bị hồ khí cho q trình cháy Hệ số xốy lốc ngang nói lên tỷ lệ hồ khí hồ trộn tập trung bugi nhiều nhất, bugi phát tia lửa điện hồ khí dễ bắt lửa cháy lan khu vực lân cận, động bị kích nổ, chạy tốc độ hồ khí siêu nghèo Nếu hệ số xốy lốc ngang vượt q cao dẫn đến hồ khí khơng tập trung bugi mà khu vực xú-pap thải động dễ bị kích nổ hơn, hồ khí cháy khơng hết theo luồng khí xả ngồi dẫn đến hao nhiên liệu, tiêu tốn công suất Hệ số định đến hồ khí có tập trung khu vực bugi, hạn chế hệ số mức tối ưu 4.2.3 Hệ số xoáy lốc theo phƣơng cắt ngang Hệ số xoáy lốc theo phương cắt ngang xoáy lốc ngang (Cross Tumble Ratio) bình luận tới, bình luận tính ảnh hưởng xốy lốc ngang ta qua tâm đến hệ số Như vậy, hai hệ số quan trọng định đến công suất động ta bình luận xong hệ số xốy lốc dọc (Swirl Ratio) hệ số xoáy lốc ngang (Tumble Ratio) Trang 61 Luan van Đề tài NCKH cấp Trường Trọng điểm MS:T2018-21TĐ Hình 4.9 Hệ số xốy lốc theo phương cắt ngang hệ số xoáy ngang 4.3 Ảnh hƣởng hệ số xốy lốc đến đặc tính động 4.3.1 Ảnh hƣởng hệ số xoáy lốc đến công suất động Công suất động đánh giá tính hoạt động động cơ, sau chạy mô ta thông số hệ số xốy lốc, từ thơng số xốy lốc ta tính nhiệt lượng toả áp suất từ áp suất ta tính cơng suất từ phương pháp “Filling and Empty” Sau bước chạy mô ta giá trị hệ sô hệ số xốy cực đại theo góc nghiêng cổ nạp Bảng 4.1 Giá trị hệ số xoáy theo góc nghiêng khác 250 300 350 1.3 2.7 1.2 Hệ số xoáy lốc ngang 0.9 1.3 0.6 Tổng hai hệ số xốy 2.2 1.8 Góc cổ nạp Hệ số xốy lốc dọc Q trình cháy nhả nhiệt liên quan đến công suất động ta có hệ số xốy lốc ta tính lại hệ số a m thơng số hiệu chỉnh q trình nạp tính đến hệ số xốy lốc dọc ngang (Swirl Tumble) Công thức ảnh hưởng tới lốc xoay bao gồm hệ số a, m có ảnh hưởng đến trình nhả nhiệt động cho cơng thức: a= + 0.1 Rst exp(Rst -2) Trang 62 Luan van Đề tài NCKH cấp Trường Trọng điểm MS:T2018-21TĐ m= 2+ 0.4 Rst exp(Rst -2) Hình 4.10 Các hệ số a, m đưa vào model để đánh giá tới công suất Sau chạy Simulink ta đồ thị cơng suất với góc nghiêng khác tương ứng với màu:  Màu đen ứng với góc nghiêng 250 với tổng hệ số xốy lốc Rst = 2.2  Màu đỏ ứng với góc nghiêng 300 với tổng hệ số xốy lốc Rst =4  Màu xanh ứng với góc nghiêng 350 với tổng hệ số xốy lốc Rst=1.8 Hình 4.11 Cơng suất động ứng với góc nghiêng khác Trang 63 Luan van Đề tài NCKH cấp Trường Trọng điểm MS:T2018-21TĐ Theo tốc độ vòng quay trục khuỷu từ tốc độ thấp đến tốc độ cao công suất động ứng với góc nghiêng 300 ln lớn với góc nghiêng cịn lại, dãy tốc độ từ 2000 (vịng/phút) đến 8000 (vịng/phút) cơng suất động với góc nghiêng 300 có phân hố rõ rệt, đường cơng suất cao công suất đạt cực đại khoảng 7.2 kW số vòng quay 6500 (vòng/phút), giá trị lớn so với cơng suất góc nghiêng động nguyên mẫu 250 lớn so với góc nghiêng 350 giá trị cực đại góc nghiêng 250 khoảng 6.8kW tốc độ 6500 (vịng/phút) cịn góc nghiêng 350 đạt khoảng 6.7 số vòng quay 6400 (vòng/phút) Như vậy, việc cải tiến góc nghiêng 300 cơng suất động có xu hướng giảm xuống Do đó, ứng với góc nghiêng 300 cơng suất cao nhất, cải tiến thành góc 300 cơng suất động tăng lên nên tính động động tăng, thay phải lắp thiết bị đắt tiền tuộc bô tăng áp ta cần cải tiến góc nghiêng cổ nạp xốy lốc xảy tốt việc hồ trộn tỷ lệ hồ khí cơng suất động phát lớn, việc cải tiến giá thành rẻ đem lại hiệu cao Khi số vịng quay 7500 ( vịng/phút) cơng suất động nhỏ lúc trình xoáy lốc diễn lớn nên tổn hao lượng tỷ lệ hồ khí chưa kể lúc quy luật xoáy lốc bị ảnh hưởng nhiều yếu tố nên tỷ lệ hồ khí lú phân bố khơng đều, nghĩa có chỗ đậm có chỗ nhạt nên q trình cháy diễn khơng hồn hảo nên hiệu cháy thấp dẫn đến cơng suất động giảm dần Khi công suất đạt cực đại sau cơng suất giảm dần theo vịng quay trục khuỷu lý sau : - - - Khi tốc độ cao động làm việc với tốc độ sinh cơng nhanh việc bôi trơn dẫn đến mát công suất, ma sát lớn nên cơng suất động có dấu hiệu giảm dần với đường cong hướng công suất giảm Khi tốc độ cao việc lan truyền lửa, thực lửa cháy chưa triệt để, nhiệt toả lớn, có muội than, dẫn đến động dễ bị kích nổ cháy sớm nên xảy tượng cơng suất giảm dần tốc độ cao Khi tốc độ cao cấu sinh lực phải chịu nhiều ứng suất lớn, phải làm việc với tốc độ lớn nên làm cho động rung động, cân động khơng cịn tốt nên dẫn đến công suất động giảm dần tốc độ cao Trang 64 Luan van Đề tài NCKH cấp Trường Trọng điểm - MS:T2018-21TĐ Khi tốc độ cao q trình xốy lốc lớn cho phân bố hồ khí chỗ đậm, chỗ nhạt nên tỷ lệ khơng dẫn đến q trình cháy khơng hào hảo nên công suất giảm dần 4.3.2 Ảnh hƣởng hệ số xoáy lốc đến moment xoắn động Hình 4.12 Moment động xe máy Honda Future 125cc ứng với góc nghiêng khác Nhìn vào đồ thị ta thấy moment động xe máy Honda Future nguyên mẫu 250 moment góc nghiêng 350 thấp so với moment góc nghiêng 300 , Giá trị moment động xe máy Honda Future 125cc góc nghiêng 300 ln lớn góc nghiêng cịn lại dãy tốc độ từ 1000 (vịng/phút) đến 700(vịng/phút) từ ta có nhận xét rằng: Với góc nghiêng cải tiến 300 giá trị moment cao nên tính động động lớn, khả tăng tốc xe tốt Lúc ta khẳng định hệ số xốy lốc có ảnh hưởng đến momment động Giá trị xốy lốc góc nghiêng 300 lớn nên tỷ lệ hồ trộn hồ khí nên q trình cháy hồn hảo sinh cơng lớn Do muốn cải tiến động cần thay đổi góc nghiêng 300 tối ưu Giá trị cực đại moment động góc nghiêng 300 cao đạt 9.2 N.m số vòng quay 4000 (vòng/phút), hai giá trị moment hai góc nghiêng đạt giá trị nhỏ Moment có xu hướng tăng dần đến lúc đạt cực đại sau giảm dần giải thích tương tự việc giải thích phần cơng suất, moment cơng suất có mối liên hệ với Trang 65 Luan van Đề tài NCKH cấp Trường Trọng điểm MS:T2018-21TĐ 4.3.3 Ảnh hƣởng hệ số xốy lốc đến cơng suất động Hai phần ta bàn luận tính động lực học động cơ, hai tính ảnh hưởng đến tính kỹ thuật động cơ, đến phần ta bàn luận suất tiêu hao nhiên liệu động cơ, tiêu ảnh hưởng đến tính kinh tế người dùng Hình 4.13 Suất tiêu hao nhiên liệu động ứng với góc nghiêng khác Suất tiêu hao nhiên liệu tiêu đánh giá tính kinh tế trình cải tiến có hiệu hay khơng, xu thế giới giảm lượng tiêu thụ nhiên liệu hố thạch, từ giảm ô nhiễm môi trường Với vấn đề ta có nhận xét sau: Xét nhìn tổng quát theo số vịng quay trục khuỷu suất tiêu hao nhiên liệu có xu hướng giảm dần tới giá trị sau tăng dần, giá trị góc nghiêng 250 350 ln lớn góc nghiêng 300 Do cải tiến góc nghiêng 300 tối ưu giá trị suất tiêu hao nhiên liệu góc nghiêng 300 đạt 110 (g/kW.h) cịn suất tiêu hao nhiên liệu hai góc nghiêng ln lớn Với góc nghiêng 300 hệ số xốy thích hợp lượng nhiên liệu phun vào động tính tốn ECU tối ưu Trang 66 Luan van Đề tài NCKH cấp Trường Trọng điểm MS:T2018-21TĐ CHƢƠNG KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 5.1 Kết luận Quá trình nghiên cứu thành công việc sử dụng phần mềm CATIA xây dựng mơ hình hình học dùng mơ trình cháy động đốt đánh lửa kỳ xy lanh xe Honda Future FI 125cc với góc nghiêng cổ nạp khí khác (250, 300, 350) Vận dụng phần mềm ANSYS Fluent với mô đun ICE (Internal Combustion Engine) đặc trưng cho phân tích động đốt Kỹ thuật lưới động vận dụng thành cơng vào tốn nhằm mơ chu trình động bốn kỳ Hơn thế, đồ thị mơ tả độ xốy động đốt đồ thị hệ số xoáy lốc dọc xoáy lốc ngang phản ánh ứng xử hệ thống động đốt ứng với góc nghiêng cổ nạp khí Mơ q trình cháy động bốn phương pháp động lực học lưu chất giúp thu kết nhanh chóng, tiết kiệm chi phí chế tạo thử nghiệm Kết mô cho thấy tỉ lệ hệ số xốy lốc dọc xốy lốc ngang theo góc nghiêng khơng đồng biến khơng hồn tồn tuyến tính Đỉnh cực đại đường cong đáp ứng mô men xoắn công suất đạt 30o, suất tiêu hao nhiên liệu nhỏ Nghiên cứu đánh giá hiệu suất mơ hình cải tiến động đốt dung tích 125cc so với nguyên nhờ vào phần mềm Matlab với mơ đun Simulink lựa chọn thiết kế tối ưu cho cổ nạp khí Như vậy, giá trị để cải tiến cổ nạp tối ưu 300 5.2 Đề nghị Thơng qua q trình phân tích nhận xét ảnh hưởng góc nghiêng đến thơng số quan trọng công suất, mô men xoắn, hiệu suất nạp, suất tiêu hao nhiên liệu, ta nhận thấy đường cong đồ thị biến thiên liên tục, để tăng hiệu suất động cơ, ta cần bố trí thiết bị cấu tự động, có khả tăng, giảm góc nghiêng tương ứng với cấp tốc độ cụ thể, nhằm đảm bảo thông số động đạt trạng thái tối ưu Ngồi ta dùng phương pháp ứng dụng van điều khiển để từ điều khiển tỷ lệ xoáy lốc phù hợp với chế Trang 67 Luan van Đề tài NCKH cấp Trường Trọng điểm MS:T2018-21TĐ độ khác nhau, van hoạt động điện tốc độ thấp cần xốy lốc nhiều tạo xốy lốc để hồ khí trộn điều, tốc độ cao xốy lốc để giảm lượng dịng khí, chí tốc độ cao khơng dùng lúc độ chân khơng vận tốc gió tăng nên tỷ lệ hồ trộn Vận dụng phương pháp điều khiển vịng kín, ta thể sử dụng cảm biến để đọc tín hiệu thay đổi góc nghiêng cổ nạp khí theo giá trị thích hợp tương ứng với cấp vận tốc Từ việc mô động xe xi lanh, mở rộng ứng dụng phần mềm để mô động nhiều xi lanh phức tạp Đồng thời, phát triển hướng mô không cho động xăng mà cịn áp dụng cho loại động chạy nhiên liệu khác như: Diesel, ga sinh học, cách thay đổi giá trị như: tỉ trọng khối lượng, nhiệt dung riêng Trang 68 Luan van Đề tài NCKH cấp Trường Trọng điểm MS:T2018-21TĐ TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Võ Danh Toàn, Huỳnh Thanh Cơng ,“Mơ nâng cao tính làm việc cho động diesel xi lanh thiết kế cải tiến họng nạp”, Tạp chí phát triển KH&CN, Tập 18, số K7-2015 [2] Nguyễn Xuân Dung, Lý Vĩnh Đạt , “Nghiên cứu mơ đặc tính động xăng đề xuất biện pháp tăng hiệu suất”, Tạp chí Khoa học Giáo dục Kỹ thuật số 432017 [3] Yuh-Yih Wu, Bo-Chiuan Chen, Yaojung Shiao, Feng-Chi Hsieh, “ Engine modeling with inlet and exhaust wave action for real time control”, Proceedings of IMECE’03 2003 ASME International Washington, D.C.November 15–21, 2003 Mechanical Engineering Congress [4] Yufeng Li, Hua Zhao, Zhijun Peng and Nicos Ladommatos, “Analysis of tumble and swirl motions in a motions in a four- valve si engine’’, International Fall Fuels and Lubricants Meeting and Exposition San Antonio, Texas, September 24-27, 2001 [5] C L Myung, K H Choi, I G Hwang, K H Lee, and S Park, "Effects of valve timing and intake flow motion control on combustion and time-resolved HC & NOX formation characteristics”, International Journal of Automotive Technology, vol 10, no 2, pp 161–166, 2009 [6] John- B.Heywood, dịch thuật chương sách “ Internal Combustion Engine Fundamental ” [7] Joeng-Eue Yun, Jae Joon Lee “ A study on combine Effects between Swirl and Tumble flow of Intake port system in Cylinder Head”, Seoul 2000 FISITA World Automotive Congress, June 12-15, 2000, in Seoul, Korea [8] PGS TS Lại Văn Định (2009), “Ứng dụng phần mềm ANSYS để tính tốn dao động xoắn hệ trục khuỷu động đốt trong”, Học viện Kỹ thuật Quân [9] Nguồn Internet, https://memsviet.wordpress.com Trang 69 Luan van S K L 0 Luan van ... hoạt động động Qua đó, nâng cao cơng suất hiệu suất động 1.2 Tổng quan tình hình nghiên cứu nƣớc 1.2.1 Nghiên cứu nƣớc Việc nghiên cứu ảnh hưởng xốy lốc đến cơng suất động đề tài nghiên cứu biện... buồng đốt ảnh hưởng đền hiệu suất động thông qua thay đổi hiệu suất nạp Từ nghiên cứu đưa tài liệu sở lý thuyết tin cậy cho nghiên cứu thông số nạp ảnh hưởng đến hiệu suất, khí thải động xe máy mà... trung vào nghiên cứu cải tiến xoáy lốc hệ thống nạp xe máy 125cc thông qua mô phân mềm Xem xét ảnh hưởng hệ số xoáy lốc đến đặc tính cơng suất từ cải tiến hệ thống nạp tối ưu để hiệu suất tốt