941 10chuong v qfwjp 20130111020258

CHƯƠNG V XÂY DỰNG CHU TRÌNH CƠNG TÁC VÀ KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA GĨC ĐÁNH LỬA SỚM TỚI CƠNG SUẤT CỦA ĐỘNG CƠ 5.1 Lựa chọn phương pháp tính tốn chu trình cơng tác động Mục đích việc tính tốn chu trình cơng tác xác định tiêu kinh tế, hiệu động sử dụng môi trường nước Để nắm tình trạng kỹ thuật xe, thuận lợi cho việc khai thác sử dụng cách hiệu Có nhiều phương pháp áp dụng để tính tốn chu trình cơng tác động phương pháp truyền thống (được sử dụng đồ án mơn học kết cấu tính tốn động cơ), sử dụng phần mềm chuyên dụng AVL Boost, Lotus Engine Simulation, GT-Power Trong nội dung đồ án này, sử dụng phần mềm GT- Power để tính tốn chu trình cơng tác động khảo sát ảnh hưởng góc đánh lửa sớm tới tiêu công tác động Vì ưu điểm phương pháp phần mềm xây dựng thực nghiệm, tiêu khảo sát nhiều (biên dạng cam, chiều dài đường ống, tổn thất nhiệt, tổn thất khí động đường ống nạp, tổn hao giới ), kết thu trực quan bảng đồ thị Các bước tiến hành theo sơ đồ 5.1 67 Bắt đầu Lựa chọn phần tử mơ hình thích hợp với động tính tốn Xây dựng mơ hình tính tốn phù hợp Nhập liệu cho phần tử mơ hình Chạy mơ hình tính tốn Kiểm tra sơ kết Khảo sát đánh giá Xử lý kết quả, vẽ đồ thị Kết thúc H×nh 5.1: Sơ đồ bước thực tính CTCT động phần mềm GT – Power 5.2 Xây dựng mơ hình nhập liệu tính tốn động Toyota 7M- GTE phần mềm GT – Power Động Toyota 7M- GTE loại động hàng xi lanh, nhiên liệu phun trước xu páp nạp Ta xây dựng mơ hình phù cho xy lanh, sau tính tiêu cho tồn động Mơ hình tính tốn cho xy lanh động thể hình 5.2: 68 Hình 5.2: Mơ hình tính cho động Toyota 7M- GTE cho xy lanh GT- power Các phần tử mô hình giới thiệu bảng 5.1 Bảng 5.1: Các phần tử mơ hình tính tốn Phần tử Mô tả Các thông số đầu vào Env-01 mô tả điều kiện môi áp suất nạp, nhiệt độ khơng trường, dịng vào khí nạp, Thành phần khơng khí nạp Env-02 Intruner01 Exhtruner 01 mô tả điều kiện mơi áp suất nhiệt động dịng khí trường, dịng thải mơ tả đoạn ống đường kính vào ra, chiều dài, trước vòi phun độ nhám bề mặt… mơ tả đoạn ống đường kính vào ra, chiều dài, độ nhám bề mặt… Si-inject 01 mô tả vòi phun lượng nhiên liệu cung cấp cho chu trình, góc phun sớm, nhiệt độ nhiên liệu, 69 đường kính lỗ phun số lỗ phun Intvalev01 Xu páp nạp đường kính tán nấm supap, độ nâng xu páp, hệ số tiết lưu Exhvalev01 Xu páp thải đường kính tán nấm supap, độ nâng xu páp, hệ số tiết lưu Cylinder phần tử xy lanh kích thước hình học, thơng số q trình cháy, cac thơng số q trình chuyền nhiệt 10 Engine mô tả phần tử trục số xy lanh, bố trí, chế độ tính khuỷu động tốn, tổn hao giới, thứ tự làm việc xy lanh 5.3 Kết tính tốn Chu trình cơng tác động Toyota 7M- GTE tính cho xy lanh chế độ công suất lớn Nemax= 179kW nne= 5800 (vg/phút) phần mềm GTPower kết cho dạng bảng đồ thị đây: Bảng 5.2: Kết tính tốn chu trình công tác động Toyota 7M- GTE Brake Power [kW] cơng suất có ích 30,2 Brake Power [HP] cơng suất có ích theo đơn vị mã lực 40,5 Brake Torque [N-m] mơ men xoắn có ích 49,7 IMEP [bar] áp suất thị trung bình (Pi) 15,97 FMEP [bar] áp suất tổn thất ma sát trung bình (Pm) 3,29 70 PMEP [bar] áp suất tổn thất bơm -0,66 Air Flow Rate [kg/hr] lưu lượng khí nạp 117,2 BSAC [g/kW-h] suất tiêu hao khí nạp 3882 Fuel Flow Rate [kg/hr] lưu lượng nhiên liệu (Gnl) 8,5 BSFC [g/kW-h] suất tiêu hao nhiên liệu có ích (ge) 281,3 Volumetric Efficiency [%] hệ số nạp ( ) 88,8 A/F Ratio tỉ số không khí/ nliệu 13,80 Brake Efficiency [%] hiệu suất có ích 29,2 Hình 5.3: Đồ thị diễn biến áp suất xy lanh theo thể tích cơng tác 71 Hình 5.4: Đồ thị diễn biến áp suất xy lanh theo góc quay trục khuỷu Hình 5.5: Đồ thị diễn biến nhiệt độ xy lanh theo góc quay trục khuỷu 72 5.4 Khảo sát ảnh hưởng góc đánh lửa sớm tới công suất động Phần mềm GT- Power khơng thể khảo sát ảnh hưởng góc đánh lửa sớm tới công suất động thông số trực tiếp ( góc đánh lửa sớm ) nhiên khảo sát ảnh hưởng góc đánh lửa sớm tới công suất thông qua đại lượng quan hệ tương đường Anchor Angle ( góc quay trục khuỷu ứng với 50% nhiên liệu bị cháy hết Hai đại lượng quan hệ với theo quy luật hàm toán học Wiebe xây dựng sở thực nghiệm Bằng việc thay đổi thông số hiệu chỉnh hàm Wiebe ta thu hàm toán học mơ tả diễn biến q trình tỏa nhiệt cháy sát với thực nghiệm SI Wiebe Burn Rate & Comparison 0.060 SI Wiebe Heat Release Normalized Heat Release Rate 0.050 Heat Release from Experiment 0.040 0.030 0.020 0.010 0.000 -40 -20 -0.010 20 40 60 80 100 Crank Angle wrt TDC (degrees) Hình 5.6: Đồ thị quan hệ trình tỏa nhiệt cháy thực nghiệm xây dựng hàm Wiebe Trên sở giải hàm Wiebe thu ta tương ứng giá trị lt ( góc đánh lửa sớm nhiên liệu theo lý thuyết) tt ( góc đánh lửa sớm nhiên liệu thực tế) theo Anchor Angle (bằng phần mềm GT-Power) biểu diễn bảng 5.3 73 Bảng 5.3: Giá trị góc đánh lửa sớm tương ứng với số vòng quay mà 50% nhiên liệu cháy hết Anchor Angle lt tt -12,206 -24 -10,46 -22 -8,46 -20 -6,46 -18 11 -5,46 -17 13 -4,46 -16 15 -3,46 -15 Trên sở biến thiên góc quay tương ứng với 50% nhiên liệu cháy hết ( Anchor Angle) ta sử dụng phần mềm GT - Power khảo sát ảnh hưởng góc đánh lửa sớm tt tới tiêu đánh giá động Bảng kết khảo sát Ne, ge , MN thay đổi – 15 độ góc quay trục khuỷu phần mềm GT – Power thể hình 5.7 5.8 Hình 5.7: Kết khảo sát ge theo góc quay ứng với 50% lượng nhiên liệu cháy hết 74 Hình 5.8: Kết khảo sát Ne, Me theo góc quay ứng với 50% lượng nhiên liệu cháy hết Từ bảng kết hình 5.7 5.8 ta thu kết dạng bảng đồ thị đây: Bảng 5.4: Giá trị suất tiêu hao nhiên liệu có ích (ge) số vịng quay 5800 vg/phút theo góc quay ứng với 50% lượng nhiên liệu cháy hết Điểm khảo sát Anchor Angle ge 281,015 280,663 281,060 282,223 11 284,159 13 286,844 15 290,273 75 Hình 5.9: Đồ thị diễn biến ảnh hưởng góc đánh lửa sớm tới suất tiêu hao nhiên liệu có ích Bảng 5.5: Bảng giá trị mơ men số vịng quay 5800 vg/phút theo góc quay ứng với 50% lượng nhiên liệu cháy hết Điểm khảo sát Anchor Angle Me (N.m) 49,690 49,779 49,740 49,570 11 49,278 13 48,855 15 48,322 76 Hình 5.10: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng góc đánh lửa sớm tới mô men xoắn động Bảng 5.6: Bảng giá trị cơng suất số vịng quay 5800 vg/phút theo góc quay ứng với 50% lượng nhiên liệu cháy hết Điểm khảo sát Anchor Angle Ne (kW) 30,1806 30,2343 30,2105 30,1077 11 29,9305 13 29,6732 15 29,3493 77 Hình 5.11: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng góc đánh lửa sớm tới cơng suất có ích Trên sở kết thu ta đánh giá tiêu động theo góc đánh lửa sớm sau: Góc đánh lửa sớm cao (Trên 220) suất tiêu hao nhiên liệu tăng, công suất mơ men giảm Góc đánh lửa sớm q thấp ( 22 0) suất tiêu hao nhiên liệu tăng nhanh chóng, cơng suất mơ men giảm nhanh chóng Góc đánh lửa sớm tốt ( 220) Anchor Angle = 50 tương đương với lt = -10,460 ; tt = -220 Vì động đạt cơng suất mô men lớn nhất, suất tiêu hao nhiên liệu có ích nhỏ 78