Xây dựng cơ sở dữ liệu cho ECU động cơ diesel sử dụng hệ thống nhiên liệu common rail

TRẦN THANH BÌNH BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI -*** - TRẦN THANH BÌNH KỸ THUẬT ĐỘNG CƠ NHIỆT XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU CHO ECU ĐỘNG CƠ DIESSEL SỬ DỤNG HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU COMMON RAIL LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT KỸ THUẬT ĐỘNG CƠ NHIỆT KHÓA: 2011A HÀ NỘI – NĂM 2013 l BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI -*** - TRẦN THANH BÌNH XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU CHO ECU ĐỘNG CƠ DIESEL SỬ DỤNG HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU COMMON RAIL CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT ĐỘNG CƠ NHIỆT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT KỸ THUẬT ĐỘNG CƠ NHIỆT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: GS.TS PHẠM MINH TUẤN HÀ NỘI – NĂM 2013 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đề tài nghiên cứu riêng tôi.Các số liệu kết nêu luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình khác! Hà Nội, tháng1 năm 2013 Tác giả Trần Thanh Bình i LỜI CẢM ƠN Với tư cách tác giả luận văn này, xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến GS.TS Phạm Minh Tuấn, người hướng dẫn tơi tận tình chu đáo chun mơn để giúp tơi hồn thành luận văn Đồng thời xin chân thành cảm ơn thầy cô bạn đồng nghiệp Bộ mơn Động đốt trong, Phịng thử nghiệm Động đốt Viện Cơ khí Động lực, Viện Đào tạo Sau đại học giúp đỡ tạo điều kiện thời gian sở vật chất suốt thời gian học tập làm luận văn Cuối xin gửi lời cảm ơn chân thành tới gia đình bạn bè, người động viên chia sẻ với nhiều suốt thời gian qua Tác giả Trần Bình ii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT AMK Phanh điện CEBII Thiết bị phân tích khí thải CmHn Hyđrơ cacbon CO Mơnoxít cacbon CR Common Rail - Hệ thống nhiên liệu tích áp DX6 Phần mềm quy hoạch thực nghiệm ĐHBK Trường Đại học Bách khoa ECU Electronic Control Unit - Bộ điều khiển điện tử INCA Phần mềm liên kết với ECU mở MAX Giá trị lớn MIMO Hệ thống nhiều đầu vào nhiều đầu MIN Giá trị nhỏ MTĐK Máy tính điều khiển OPT Optimality - Sự tối ưu PM Paticulate Matter – Chất thải dạng hạt PTHQ Phương trình hồi quy PUMA Phần mềm điều khiển băng thử QHTG Quy hoạch trực giao QHTN Quy hoạch thực nghiệm THA 100 Thiết bị điều khiển tay ga (tải) V/ph Tốc độ vòng quay, vòng/phút iii DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ Hình 1.1 Sơ đồ hệ thống nhiên liệu tích áp Hình 1.2 Các phận hệ thống nhiên liệu tích áp Hình 1.3 Bình tích áp Hình 1.4 Bơm thấp áp Hình 1.5 Bơm cao áp hướng kính dùng hệ thống nhiên liệu tích áp Hình 1.6 Vịi phun điện từ dùng hệ thống nhiên liệu tích áp Hình 1.7 Vịi phun thạnh anh Hình 1.8 Ảnh hưởng tham số điều chỉnh tới tính kinh tế kỹ thuật động CR [8] Hình 1.9 Các bước phát triển hệ thống nhiên liệu CR [8] Hình 1.10 Ảnh hưởng áp suất phun tới chiều dài tia phun [9] 10 Hình 1.11 Ảnh hưởng áp suất phun tới kích thước hạt nhiên liệu [9] 10 Hình 2.1 Sơ đồ đối tượng nghiên cứu có khơng có nhiễu 13 Hình 2.2 Mơ hình đối tượng cơng nghệ MIMO (nhiều vào, nhiều ra) 14 Hình 3.1 Sơ đồ băng thử động xylanh…… ………………………… 32 Hình 3.2 Mặt cắt dọc động 34 Hình 3.3 Mặt cắt ngang động 34 Hình 3.4 Cụm phanh điện AMK 35 Hình 3.5 Thiết bị đo tiêu thụ nhiên liệu Fuel Balance 733S 36 Hình 3.6 Thiết bị đo độ khói Smoke Meter AVL 415 36 Hình 3.7 THA 100 hộp tín hiệu 37 Hình 3.8 Màn hình giao diện phần mềm DX6 40 Hình 3.9 Đặt tên thứ nguyên yếu tố đầu vào 39 Hình 3.10 Khai báo biến đầu 39 Hình 3.11 Lựa chọn phương pháp thiết kế thí nghiệm 40 Hình 3.12 Lựa chọn thơng số quy hoạch 41 Hình 3.13 Các điểm thử nghiệm 41 iv Hình 3.14 Lựa chọn mơ hình tốn học 42 Hình 3.15 Kiểm tra phù hợp mơ hình theo chuẩn Fisher 42 Hình 3.16 Khảo sát giá trị yếu tố đầu phụ thuộc yếu tố đầu vào 43 Hình 3.17 Lựa chọn mục tiêu tối ưu khoảng khảo sát yếu tố đầu vào43 Hình 3.18 Kết giải tốn tối ưu 44 Hình 3.19 Vùng làm việc động 45 Hình 4.1 Thuật tốn xác định số liệu φs pf đặc tính ngồi 50 Hình 4.2 Giá trị mơmen thể theo đường đồng mức tốc độ 3000 v/ph51 Hình 4.3 Giá trị mômen thể theo không gian ba chiều tốc độ 3000 v/ph51 Hình 4.4 Giá trị mômen thể theo đường đồng mức tốc độ 2800 v/ph53 Hình 4.5 Giá trị mơmen thể theo không gian ba chiều tốc độ 2800 v/ph54 Hình 4.6 Bộ thơng số tối ưu đường đặc tính ngồi 56 Hình 4.7 Thuật toán xác định số liệu φs pf đặc tính khơng tải 60 Hình 4.8 Giá trị Gnl thể theo đường đồng mức tốc độ 1000 v/ph 59 Hình 4.9 Giá trị Gnl thể theo không gian ba chiều tốc độ 1000 v/ph 60 Hình 10 Giá trị Gnl thể theo đường đồng mức tốc độ 1200 v/ph 62 Hình 4.11 Giá trị Gnl thể theo không gian ba chiều tốc độ 1200 v/ph 62 Hình 4.12 Bộ thơng số tối ưu đường đặc tính khơng tải……………… …… 68 Hình 4.13 Các điểm sở toán quy hoạch… 70 Hình 4.14 Mơ hình nội suy tuyến tính…………………………………… … 72 Hình 4.15 Đồ thị góc phun sớm tối ưu theo tốc độ tải trọng động cơ… ……74 Hình 4.16 Áp suất phun tối ưu theo tốc độ tải trọng động 72 Hình 4.17 Mơ men tối ưu theo tốc độ tải trọng động 73 v DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Các mốc thời gian phát triển hệ thống nhiên liệu CR Bảng 1.2.Phạm vi khảo sát biến thí nghiệm …………………… ………….31 Bảng 2.1 Ma trận thí nghiệm kết đo độ nhám Ra điểm thử nghiệm ………………………………………………………………………………… 32 Bảng 3.1.Bảng thông số động …………………………………………… 34 Bảng 4.1 Các điểm thử nghiệm tốc độ 3000 v/ph 49 Bảng 4.2 Các giá trị bj tốc độ 3000 v/ph 50 Bảng 4.3 Các điểm thử nghiệm tốc độ 2800 v/ph 52 Bảng 4.4 Các giá trị bj tốc độ 2800 v/ph 53 Bảng 4.5 Giá trị bj tốc độ khác đường đặc tính ngồi 55 Bảng 4.6 Giá trị mơ men lớn đường đặc tính ngồi 55 Bảng 4.7 Các điểm thử nghiệm 58 Bảng 4.8 Các giá trị bj tốc độ 1000 v/ph 58 Bảng 4.9 Các điểm thử nghiệm 61 Bảng 4.10 Các giá trị bj tốc độ khác đường đặc tính không tải 63 Bảng 4.11 Các giá trị Gnlmin tốc độ khác đường đặc tính khơng tải 63 Bảng 4.12 Góc phun sớm tối ưu điểm sở 67 Bảng 4.13 Áp suất phun sớm tối ưu điểm sở 68 Bảng 4.14 Mô men tối ưu điểm sở 70 vi MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT iii DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ iv DANH MỤC BẢNG vi MỤC LỤC vii MỞ ĐẦU x I Lý chọn đề tài x II Các đề tài nghiên cứu liên quan xi III Mục đích luận văn, đối tượng phạm vi nghiên cứu xii IV Ý nghĩa khoa học thực tiễn .xiii V Các nội dung luận văn .xiii CHƯƠNG I KHÁI QUÁT VỀ HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU COMMON RAIL 1.1 Tình hình sử dụng Việt Nam giới 1.2 Sơ đồ nguyên lý làm việc 1.3 Kết cấu chi tiết hệ thống nhiên liệu CR 1.4 Hệ thống nhiên liệu động AVL 5402 1.5 Ảnh hưởng tham số điều chỉnh tới tính kinh tế kỹ thuật động sử dụng hệ thống nhiên liệu CR 10 CHƯƠNG II CƠ SỞ QUY HOẠCH THỰC NGHIỆM VÀ ỨNG DỤNG 11 2.1 Vai trò quy hoạch thực nghiệm khoa học thực nghiệm 11 2.2 Những khái niệm quy hoạch thực nghiệm 12 2.2.1 Định nghĩa quy hoạch thực nghiệm 12 2.2.2 Đối tượng quy hoạch thực nghiệm ngành công nghệ 12 2.3 Các phương pháp quy hoạch thực nghiệm 14 vii 2.3.1 Quy hoạch trực giao cấp I 14 2.3.2 Thực nghiệm yếu tố phần TYP 2k-p 23 2.3.3 Quy hoạch trực giao cấp 25 2.4 Tối ưu hóa quy hoạch thực nghiệm 26 2.4.1 Tối ưu hóa theo phương pháp leo dốc 27 2.4.2 Phương pháp luân phiên biến giải toán tối ưu định 28 2.5 Các nghiên cứu áp dụng quy hoạch thực nghiệm ngành kỹ thuật 29 CHƯƠNG III THIẾT BỊ VÀ QUY TRÌNH THỬ NGHIỆM……………34 3.1 Băng thử động xylanh 32 3.2 Động thử nghiệm AVL 5402 32 3.3 Các trang thiết bị phòng thử 35 3.4 Phần mềm quy hoạch thực nghiệm DX6 38 3.5 Quy trình xây dựng liệu tham số điều chỉnh động AVL 5402 44 3.5.1 Giới hạn nghiên cứu 44 3.5.2 Quy trình thực 45 CHƯƠNG IV KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM VÀ THẢO LUẬN 47 4.1 Xây dựng đường đặc tính ngồi 47 4.1.1 Xây dựng thử nghiệm tốc độ 3000 v/ph 50 4.2.2 Xây dựng thử nghiệm điểm nmax – Δn 52 4.2.3 Xây dựng thử nghiệm điểm nmax – k.Δn 54 4.3 Xây dựng đường đặc tính khơng tải 56 4.3.1 Xây dựng thử nghiệm tốc độ nmin 57 4.3.2 Xây dựng thử nghiệm tốc độ nmin+Δn 60 4.3.3 Thực điểm nmin+ k.Δn 63 4.4 Xây dựng đường đặc tính tải 64 4.4.1 Bộ thông số tối ưu điểm sở 66 4.4.2 Bộ thông số tối ưu sau nội suy tuyến tính 69 KẾT LUẬN 74 KIẾN NGHỊ 74 viii I Tốc độ 2600 v/ph I.1 Không tải TT x1 (φs) x2 (pf) X1 (φs) X2 (pf) Gnl (g/h) 10 250 -1 -1 350 18 250 -1 330 10 450 -1 360 18 450 1 370 8,36 350 -1,41 540 19,64 350 1,41 400 14 209 -1,41 390 14 491 1,41 340 14 350 0 310 10 14 350 0 310 TT x1 (φs) x2 (pf) X1 (φs) X2 (pf) Me (N.m) 10 250 -1 -1 8,9 22 250 -1 10 450 -1 9,15 22 450 1 8,8 7,54 350 -1,41 8,9 24,46 350 1,41 9,1 16 209 -1,41 8,6 16 591 1,41 9,15 16 350 0 9,6 10 16 350 0 9,6 I.2 20% tải 100 I.3 40% tải TT x1 (φs) x2 (pf) X1 (φs) X2 (pf) Me (N.m) 12 300 -1 -1 16,8 24 300 -1 17,4 12 500 -1 16,9 24 500 1 17,4 9,54 400 -1,41 16,6 26,46 400 1,41 17,1 18 259 -1,41 16,7 18 541 1,41 17,1 18 400 0 17,55 10 18 400 0 17,55 TT x1 (φs) x2 (pf) X1 (φs) X2 (pf) Me (N.m) 14 450 -1 -1 20,4 26 450 -1 20,9 14 550 -1 20,1 26 550 1 20,6 11,54 500 -1,41 20,35 28,46 500 1,41 20,6 20 429,5 -1,41 21,1 20 570,5 1,41 20,4 20 500 0 21,3 10 20 500 0 21,3 I.4 50% tải 101 I.5 70% tải TT x1 (φs) x2 (pf) X1 (φs) X2 (pf) Me (N.m) 16 350 -1 -1 24,5 28 350 -1 24,8 16 550 -1 24,65 28 550 1 25,15 13,54 450 -1,41 24,2 30,46 450 1,41 25,4 22 309 -1,41 25,45 22 591 1,41 25,3 22 450 0 25,7 10 22 450 0 25,8 TT x1 (φs) x2 (pf) X1 (φs) X2 (pf) Me (N.m) 16 550 -1 -1 28,4 28 550 -1 28,45 16 650 -1 28,6 28 650 1 28,3 13,54 600 -1,41 28,9 30,46 600 1,41 28,7 22 529,5 -1,41 29,35 22 670,5 1,41 28,7 22 600 0 29,3 10 22 600 0 29,3 I.6 90% tải 102 I.7 100% tải TT x1 (φs) x2 (pf) X1 (φs) X2 (pf) Me (N.m) 14 550 -1 -1 29,6 26 550 -1 29 14 650 -1 29,8 26 650 1 29,1 11,54 600 -1,41 29,7 28,46 600 1,41 29,5 20 529,5 -1,41 29,8 20 670,5 1,41 30,25 20 600 0 30,4 10 20 600 0 30,4 TT x1 (φs) x2 (pf) X1 (φs) X2 (pf) Me (N.m) 12 250 -1 -1 4,6 24 250 -1 4,8 12 450 -1 4,7 24 450 1 4,5 9,54 350 -1,41 26,46 350 1,41 4,4 18 209 -1,41 4,6 18 591 1,41 4,45 18 350 0 5,5 10 18 350 0 5,5 J Tốc độ 2800 v/ph J.1 10% tải 103 J.2 30% tải TT x1 (φs) x2 (pf) X1 (φs) X2 (pf) Me (N.m) 12 300 -1 -1 11,2 24 300 -1 11,4 12 500 -1 11,5 24 500 1 11,7 9,54 400 -1,41 11,2 26,46 400 1,41 11,7 18 259 -1,41 11,5 18 641 1,41 11,3 18 400 0 12,15 10 18 400 0 12,1 TT x1 (φs) x2 (pf) X1 (φs) X2 (pf) Me (N.m) 16 350 -1 -1 19,1 28 350 -1 20,4 16 550 -1 19,2 28 550 1 20,5 13,54 450 -1,41 18,8 30,46 450 1,41 20,7 22 309 -1,41 19,6 22 591 1,41 20,8 22 450 0 21,8 10 22 450 0 21,8 J.3 60% tải 104 J.4 80% tải TT x1 (φs) x2 (pf) X1 (φs) X2 (pf) Me (N.m) 18 450 -1 -1 26,2 30 450 -1 26,4 18 550 -1 26,5 30 550 1 26,9 15,54 500 -1,41 25,7 32,46 500 1,41 26,8 24 429,5 -1,41 26,2 24 570,5 1,41 27,15 24 500 0 27,3 10 24 500 0 27,2 TT x1 (φs) x2 (pf) X1 (φs) X2 (pf) Me (N.m) 18 450 -1 -1 27,4 30 450 -1 26,6 18 650 -1 28 30 650 1 26,8 15,54 550 -1,41 27,2 32,46 550 1,41 26,2 24 409 -1,41 26,1 24 691 1,41 28,2 24 550 0 28,6 10 24 550 0 28,55 J.5 90% tải 105 J.6 100% tải TT x1 (φs) x2 (pf) X1 (φs) X2 (pf) Me (N.m) 16 550 -1 -1 28,9 28 550 -1 28,5 16 650 -1 29 28 650 1 28,4 13,54 600 -1,41 28,2 30,46 600 1,41 28,5 22 529,5 -1,41 29,2 22 670,5 1,41 28,8 22 600 0 29,45 10 22 600 0 29,45 TT x1 (φs) x2 (pf) X1 (φs) X2 (pf) Gnl (g/h) 12 250 -1 -1 510 24 250 -1 530 12 450 -1 520 24 450 1 590 9,54 350 -1,41 580 26,46 350 1,41 560 18 209 -1,41 430 18 491 1,41 450 18 350 0 375 10 18 350 0 375 K Tốc độ 3000 v/ph K.1 Không tải 106 K.2 20% tải TT x1 (φs) x2 (pf) X1 (φs) X2 (pf) Me (N.m) 12 250 -1 -1 7,3 24 250 -1 7,5 12 450 -1 7,4 24 450 1 7,6 9,54 350 -1,41 6,2 26,46 350 1,41 7 18 209 -1,41 7,5 18 591 1,41 7,6 18 350 0 8,15 10 18 350 0 8,1 TT x1 (φs) x2 (pf) X1 (φs) X2 (pf) Me (N.m) 14 300 -1 -1 16,3 26 300 -1 16,7 14 500 -1 16 26 500 1 16,4 11,54 400 -1,41 15,5 28,46 400 1,41 16,3 20 259 -1,41 15,8 20 641 1,41 16,5 20 400 0 16,9 10 20 400 0 16,9 K.3 40% tải 107 K.4 70% tải TT x1 (φs) x2 (pf) X1 (φs) X2 (pf) Me (N.m) 18 350 -1 -1 22,7 30 350 -1 23,5 18 550 -1 24 30 550 1 23,8 15,54 450 -1,41 23,2 32,46 450 1,41 25,15 24 309 -1,41 24,4 24 591 1,41 24,4 24 450 0 24,4 10 24 450 0 25,2 TT x1 (φs) x2 (pf) X1 (φs) X2 (pf) Me (N.m) 18 450 -1 -1 26,5 30 450 -1 26,4 18 650 -1 26,8 30 650 1 26,4 15,54 550 -1,41 26,2 32,46 550 1,41 25,6 24 409 -1,41 26,6 24 691 1,41 27,1 24 550 0 27,55 10 24 550 0 27,6 K.5 90% tải 108 K.6 100% tải TT x1 (φs) x2 (pf) X1 (φs) X2 (pf) 400 -1 -1 25,5 32 400 -1 26,6 800 -1 27,5 32 800 1 26,4 600 -1,41 23,6 37 600 1,41 23,2 20 320 -1,41 28 20 880 1,41 27,6 20 600 0 28,5 10 20 600 0 28,5 109 Me (N.m) PHỤ LỤC II: Tiêu chuẩn Student Bậc tự Mức độ ý nghĩa p=0.05 Mức độ ý nghĩa p=0.01 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 ∞ 12,71 4,3 3,18 2,78 2,57 2,45 2,36 2,21 2,26 2,23 2,2 2,18 2,16 2,14 2,13 2,12 2,11 2,1 2,09 2,09 2,08 2,07 2,07 2,06 2,06 2,06 2,05 2,05 2,05 2,04 1,96 63,66 9,92 5,84 4,6 4,03 3,71 3,5 3,36 3,25 3,17 3,11 3,05 3,01 2,98 2,95 2,92 2,9 2,88 2,86 2,85 2,83 2,82 2,81 2,8 2,79 2,78 2,77 2,76 2,76 2,75 2,58 110 PHỤ LỤC III: Bảng tiêu chuẩn Fisher fα( n ,n ) 111 Bảng tiêu chuẩn Fisher fα( n ,n ) (tiếp) 112 Bảng tiêu chuẩn Fisher fα( n ,n ) (tiếp) 113 Bảng tiêu chuẩn Fisher fα( n ,n ) (tiếp) 114 ... TRẦN THANH BÌNH XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU CHO ECU ĐỘNG CƠ DIESEL SỬ DỤNG HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU COMMON RAIL CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT ĐỘNG CƠ NHIỆT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT KỸ THUẬT ĐỘNG CƠ NHIỆT NGƯỜI... dụng lý thuyết quy hoạch thực nghiệm để xây dựng liệu điều khiển cho ECU động diesel có hệ thống nhiên liệu Common Rail Đối tượng: Đối tượng nghiên cứu động diesel AVL5402, sử dụng hệ thống nhiên. .. học: Có thể nói cơng trình Việt Nam áp dụng lý thuyết quy hoạch thực nghiệm để xây dựng sở liệu cho ECU hệ thống nhiên liệu Common Rail Ý nghĩa thực tiễn: - xây dựng sở liệu cho ECU? ?ộng đốt điều