đồ án môn học ứng dụng máy tính dc mô hình hoá v mô phỏng động cơ xe gắn máy honda sh 150i 2010

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUT THNH PHỐ HỒ CH MINH

KHOA ĐO TẠO CHẤT LƯNG CAO

ĐỒ ÁN MÔN H C Ọ

ỨNG DỤNG MÁY TÍNH (DC)

MÔ HÌNH HOÁ V MÔ PHỎNG ĐỘNG CƠ XE GẮN

MÁY HONDA SH 150i (2010) GVHD: PGS.TS LÝ VĨNH ĐẠT

HỒ B O AN Ả 19145024

NGUYỄN MINH ĐỨC 19145196 LÊ TH THU HỊ ẢI 19145223 TRẦN XUÂN QUANG 19145088

Tp Hồ Chí Minh, tháng 5 năm 2022

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUT THNH PHỐ HỒ CH MINH

KHOA ĐO TẠO CHẤT LƯNG CAO

ĐỒ ÁN MÔN H C Ọ

ỨNG DỤNG MÁY TÍNH (DC)

MÔ HÌNH HOÁ V MÔ PHỎNG ĐỘNG CƠ XE GẮN

MÁY HONDA SH 150i (2010) GVHD: PGS.TS LÝ VĨNH ĐẠT

HỒ B O AN Ả 19145024

NGUYỄN MINH ĐỨC 19145196 LÊ TH THU HỊ ẢI 19145223

3 Khuyết điểm:

4 Đề nghị cho bảo vệ hay không?

5 Đánh giá loại:

1.2 Thông s ố động cơ của xe Honda SH 150i (2010) 1

CHƯƠNG 2: QUÁ TRÌNH TNH TOÁN MÔ PHỎNG 3

2.1 Sơ đồ mô ph ng chung ỏ 3

2.2 Các kh i trong bài mô phố ỏng 3

iii

2.3.5 Tạo momen ma sát 10

2.3.6 Tính tốc độ động cơ 10

2.3.7 Tính suất tiêu hao nhiên liệu – bsfc (g/kWh) 11

CHƯƠNG 3: GIẢI THÍCH K T QUẾ Ả MÔ PHỎNG 12

3.1 Scope bướm ga sử dụng khối step 12

3.2 Kết qu mô phả ỏng công suất động cơ theo số vòng quay, momen xoắn động cơ theo số vòng quay và su t tiêu hao nhiên liấ êuError! Bookmark not defined.3.3 Nhận xét chung 15

DANH M C HÌNH ỤẢNH

Chương 1:

Hình 1 1: Xe Honda SH 150i (2010) 1

Chương 2: Hình 2 1: Sơ đồ mô phỏng chung 3

Hình 2 2: Hình bên trong khối Speed Profile 3

Hình 2 3: Các khối bên trong Throttle & Intake 4

Hình 2 4: Các khối bên trong kh i Compression 5ốHình 2 5: Các khối bên trong kh i Combustion 5ốHình 2 6: Các khối bên trong kh i Drag Load 6ốHình 2 7: Các khối bên trong kh i Speed 6ốHình 2 8: Các khối bên trong kh i Engine & Power Engine 7ốHình 2 9 Tính toán mai 8

Hình 3 2: Momen xoắn động cơ theo tốc độ động cơ 14Hình 3 3: Su t tiêu hao nhiên li u 15ấ ệ

Hình 1 1: Xe Honda SH 150i (2010)

1.2 Thông số động cơ của xe Honda SH 150i (2010)

− Thể tích công tác Vd: 152,7 cc− Số xylanh: 1

− Tỉ số nén: 11 − Số supap: 2

− Công suất tối đa: 15,29 hp tại 8500 rpm

− Momen xoắn tối đa: 14 Nm tại 7000 rpm − Số xupap: 2

− Góc mở sớm, đóng muộn của xupap: + Xupap nạp: M sở ớm 10 otrước ĐCT

n 35 Đóng muộ osau ĐCD+ Xupap xả: M s m 35ở ớ o trước ĐCT

n 5 Đóng muộ osau ĐCD− Hệ thống nhiên liệu: Phun xăng điệ ửn t − Làm mát bằng không khí

− Đường kính bướm ga D: 0,026 m − Đường kính trục bư m ga d: 0,0045 m ớ

− Góc hoạt động bướm ga theta: 5 – 90 o(góc khi bướm ga đóng là 5o) − Thể tích đường ng n p Vm: 250cc ố ạ

3

CHƯƠNG 2: QUÁ TRÌNH TÍNH TOÁN MÔ PHỎNG 2.1 Sơ đồ mô ph ng chungỏ

Hình 2 1: Sơ đồ mô phỏng chung

2.2 Các khối trong bài mô phỏng

2.2.1 Khối Speed Profile

Dùng để thi t l p thông sốế ậ u vào tđầ ốc đ động cơ N và N (rad/s) ộ

Hình 2 2: Hình bên trong kh i Speed Profile ố

2.2.2 Khối Throttle & Intake

Nhận tín hiệu từ b m ga góc m ướ ở bướm ga từ Throttle và số vòng quay N (rad/s) để tính toán được mao (khối lượng không khí đi vào xy lanh) và mf (khối lượng nhiên liệu mf)

Hình 2 3: Các kh i bên trong Throttle & Intake ố

Như hình 2.3, các quá trình tính toán sẽ diễn ra trong khối Throttle, đầu ra chính là giá tr m ị aođưa vào khối Fuelmass tính được khối lược c a nhiên li u vào ủ ệxylanh

2.2.3 Khối Compression

Nhận tín hi u t hàm Trigger t valve timing gệ ừ ừ ửi đến đó là tín hiệu đóng xupap, tại thời điểm này không khí sẽ được hòa tr n vói nhiên liộ ệu và được nén l i ạ

5

Hình 2 4: Các kh i bên trong kh i Compression ố ố2.2.4 Khối Combussion

Hình 2 5: Các kh i bên trong kh i Combustion ố ố

Bên trong kh i k cháy s có 4 tín hiố ỳ ẽ ệu đầu vào: Khối lượng khí n p Air ạcharge, và khối lượng nhân v i t l ớ ỉ ệ hòa khí, góc đánh lửa s m (spark advance) và ớtốc độ động cơ N, được tính toán thông qua công thức thực nghi m vệ à đầu ra là tín hi u momen xo n cệ ắ ủa động cơ (torque)

2.2.5 Khối Drag Load

Sử dụng 2 khối Step để ả ậ gi l p ch tế ạo khi động cơ làm việc có tải.

Hình 2 6: Các khối bên trong kh i Drag Load ố2.2.6 Khối Speed

Đầu vào sử dụng momen xoắn Torque từ khối Combustion, và Tload từ kh i ốDragload (momen có tải ), để tính toán và xuất kết quả đầu ra là tốc độ động cơ Engine Speed

7

2.2.7 Khối Torque Engine & Power Engine

Tính toán công su t và momen xo n cấ ắ ủa động cơ dựa vào các tín hiệu đầu vào t ừcác khối trước (m , N rad/s) ao

Hình 2 8: Các kh i bên trong kh i Engine & Power Engine ố ố

2.3 Xác lập công th c tính toán ứ2.3.1 Góc mở bướm ga

Dùng khối step để thay đổi bướm ga mở từ 0 – 4,5s là 15o; từ 4.5 – 10s là 12 o2.3.2 Tính khối lượng không khí đi vào đường ng n p - m _ai (g/s) ố ạ 

− Đầu vào: góc mở bướm ga – theta (độ), áp suất không khí – Pa (bar) − Công thức: 𝑚𝑎𝑖󰇗 = 𝑓(𝜃) 𝑔(𝑃𝑚)

Trong đó:

𝑓(𝜃) = 2,821− 0,5231𝜃 + 0,10299θ − 0,2 00063𝜃3

𝑔(𝑃𝑚) =

1, 𝑃𝑚𝑃𝑎 ≤12 2√𝑃𝑚

𝑃𝑎− (𝑃𝑃𝑚

𝑎)2 , 12 ≤𝑃𝑃𝑚

−2√𝑃𝑎𝑃𝑚− (𝑃𝑎

𝑃𝑚)2, 1 ≤𝑃𝑚𝑃𝑎 ≤ 2−1, 𝑃𝑃𝑚

Hình 2 9 Tính toán mai 𝑚󰇗

9

− Công thức:

𝑃𝑚󰇗 = 𝑅 𝑇𝑉

𝑚 (𝑚𝑎𝑖󰇗 − 𝑚𝑎𝑜󰇗 ) Trong đó: R: hằng số chất khí

T: nhiệt độ ống n p ạVm: thể tích ng n p ố ạ

𝑚𝑎𝑜󰇗 = −0,366 + 0,8979𝜔𝑃𝑚− 0,0337𝜔𝑃𝑚2+ 0,0001𝜔2𝑃𝑚

Hình 2 10: Tính toán mao

2.3.4 Tính momen xoắn động cơ

− Đầu vào: khối lượng không khí đi vào xylanh ở một chu kỳ - 𝑚󰇗𝑎𝑜 (g/cyc),khối lượng nhiên li u phun vào xylanh - ệ 𝑚󰇗𝑓 (g/cyc), tốc độ động cơ 𝜔 (rad/s), góc đánh lửa sớm  (độ)

− Công thức:

𝑇𝑜= −181,3 +379 36, 𝑚𝑜+ 21 91, (𝐴𝐹) − 0,85 (𝐹)𝐴 2+ 0,26𝜑− 0,0028𝜑2+ 0,027𝑁 − 0,000107𝑁2+ 0,00048𝑁𝜑+ 2, 𝑚 − 0,55 𝑎𝑜 05𝜑2𝑚𝑎𝑜

Hình 2 11: Tính momen xoắn động cơ 2.3.5 Tạo momen ma sát

Dùng 2 khối step để thay đổi tải động cơ (như hình 2.6) 2.3.6 Tính tốc độ động cơ

− Đầu vào: Momen động cơ – T (Nm), momen ma e sát 𝑇𝐿(Nm)− Công thức:

11

Hình 2 12: Tính tốc độ động cơ2.3.7 Tính suất tiêu hao nhiên liệu – bsfc (g/kWh)

− Đầu vào: khối lượng không khí đi vào xylanh – mao (kg/s), công suất động cơ – P (kW)

− Công thức:

𝑏𝑠𝑓𝑐 =𝑚𝑃𝑓Trong đó:

𝑚𝑓󰇗 =𝑚𝑎𝑜󰇗𝐴/𝐹 (𝑔/ℎ)

Hình 2 13: Tính su t tiêu hao nhiên li u bsfc (g/kWh) ấ ệ –

CHƯƠNG 3: GIẢI THÍCH KẾT QUẢ MÔ PHỎNG 3.1 Scope bướm ga s dử ụng khối step

Hình 3 1: Công su t ấ động cơ theo tốc độ động cơ

Công suất động cơ (kW) theo tốc độ động cơ (rpm): công suấ ực đạ ủa động cơ đạt t c i c27kWW x p x t i 8500rpmấ ỉ ạ

Đồ ị th công suất và momen xoắn động cơ tăng dầ ừ 0, đạ ực đạn t t c i và giảm dần khi tốc độ động cơ quá cao vì khi tốc độ quá cao thì các chi tiết cơ khí của động cơ bịảnh hưởng lớn của lục quán tính, các hệ thống điều khiển bị sai lệch,…

Đồ ị th suất tiêu hao nhiên liệu tăng cao khi mới kh i động, sau đó ổn định một giá trị ở ởkhi tốc độ động cơ cao thì tiêu hao nhiên liệu cũng tăng theo.

3.3 Nhận xét chung

Kết qu mô phả ỏng các đường cong công su t, momen xoấ ắn, và bsfc cơ bản là đúng hình dạng Tuy nhiên, kết quả bị lệch so với thông số kỹ thuật của động cơ Lý do

là vì các thông số đầu vào khi mô ph ng có th không gi ng v i nhà s n su t (nhiỏ ể ố ớ ả ấ ệt độ, áp suất), chưa biết tốc đ cầm chừng của động cơ nên có thể giá tr công su t và momen ộ ị ấcực đại tại số vòng quay chưa chính xác Các hàm số thực nghi m c a quá trình mô ệ ủphỏng chủ y u s dế ử ụng cho động cơ xăng sử ụ d ng bộ chế hòa khí, SH 150i (2010) s ửdụng h ệ thống phun xăng điệ ửn t