1. Trang chủ
  2. » Cao đẳng - Đại học

Nghiên cứu ảnh hƣởng xoáy lốc của dòng khí nạp đến công suất động cơ trên xe máy honda future FI 125

118 33 0

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

THÔNG TIN TÀI LIỆU

Cấu trúc

  • SVTH: ĐỖ TẤN THÍCH

  • MSSV: 13145248

  • SVTH: TRẦN VĂN VŨ

  • MSSV: 13145335

  • SVTH: ĐỖ TẤN THÍCH

  • MSSV: 13145248

  • SVTH: TRẦN VĂN VŨ

  • MSSV: 13145335

  • 1.1 Lý do chọn đề tài

    • 1.1.1 Dẫn nhập

    • 1.1.2 Vấn nạn ô nhiễm của động cơ đốt trong

    • 1.1.3 Nhu cầu mong muốn của người dùng

  • 1.2 Mục đích, đối tượng, phạm vi nghiên cứu của đề tài

    • 1.2.1 Mục đích nghiên cứu

    • 1.2.2 Đối tượng nghiên cứu

    • 1.2.3 Phạm vi nghiên cứu

  • 1.3 Phân tích, đánh giá các hướng nghiên cứu đã có

    • 1.3.1 Hướng nghiên cứu trong nước

      • (1) Bài báo: “MÔ PHỎNG NÂNG CAO TÍNH NĂNG LÀM VIỆC CHO ĐỘNG CƠ DIESEL 1 XI-LANH BẰNG THIẾT KẾ CẢI TIẾN HỌNG NẠP” [4]

    • 1.3.2 Hướng nghiên cứu ngoài nước

      • (4) Bài báo: “ANALYSIS OF TUMBLE AND SWIRL MOTIONS IN A MOTIONS IN A FOUR- VALVE SI ENGINE’’.

  • 1.4 Hướng giải quyết của vấn đề :

  • 1.5 Phương pháp nghiên cứu

  • 2.1 Sơ lược về xoáy lốc

  • 2.2 Định nghĩa về hiện tượng lốc xoáy

  • 2.3 Vận tốc trung bình của dòng lốc xoáy

  • 2.4 Hệ số xoáy lốc và vận tốc của mô men động lượng

  • 2.5 Lốc xoáy tạo ra trong quá trình hút:

  • 2.6 Lốc xoáy khi vào xi lanh

  • 2.7 Phương pháp đo lốc xoáy (Swirl Measurement)

  • 2.8 Giới thiệu một số hãng có ứng dụng hiện tượng xoáy lốc

  • 2.9 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình nạp và công suất của động cơ

    • 2.9.1 Hệ số nạp và các yếu tố ảnh hưởng

    • 2.9.2 Hệ số khí sót và các thông số ảnh hưởng

    • 2.9.3 Ảnh hưởng của lốc xoáy đến dòng khí nạp

  • 2.10 Động lực học ống góp nạp và ống góp xả

    • 2.10.1 Động lực học ống góp nạp

    • 2.10.2 Phần đầu ống góp nạp

    • 2.10.3 Động lực học trong xi lanh

    • 2.10.4 Nhiệt lượng toả ra và truyền nhiệt

    • 2.10.5 Động học ống góp xả

  • 2.11 Đặc tính động cơ

    • 2.11.1 Công suất chỉ thị.

    • 2.11.2 Ma sát.

    • 2.11.3 Tổn thất ma sát trên đường ống nạp.

    • 2.11.4 Mô men xoắn và công suất.

    • 2.11.5 Suất tiêu hao nhiên liệu và hiệu suất nhiên liệu.

    • Việc tính suất tiêu hao nhiên liệu nhằm mục đích biết chính xác động cơ tiêu hao nhiêu liệu bao nhiêu, có nhiều hay không từ đó đề ra phương pháp cải tiến động cơ làm sao cho lượng tiêu hao nhiên liệu là nhỏ nhất nhưng tối ưu được công suất của động cơ đảm bảo tối ưu ba bài toán kinh tế, kỹ thuật, môi trường.

    • 2.11.6 Hiệu suất nạp: ηv.

  • 3.1 Giới thiệu các phương pháp mô phỏng trên động cơ

  • Mô phỏng động cơ được thực hiện theo nhiều phương pháp khác nhau. Trong đó, có bốn loại mô hình hóa tính toán chính xác dòng nạp và xả được phát triển và sử dụng:

  • 3.2 Mô hình hoá hệ thống nạp trên động cơ

    • 3.2.1 Phần mềm thiết kế CATIA V5.

    • Phần mềm thiết kế cơ khí CATIA được viết tắt từ cụm từ (CATIA là một bộ phần mềm thương mại phức hợp CAD/CAM/CAE được hãng Dassault Systemes (Một hãng phát triển phần mềm chuyên dùng thiết kế máy bay) phát triển và IBM là nhà phân phối trên toàn Computer Aided Three Dimensional Interactive Application), có nghĩa là “Xử lý tương tác trong không gian ba chiều có sự hỗ trợ của máy tính”, thế giới. CATIA được viết bằng ngôn ngữ lập trình C++. CATIA là viên đá nền tảng đầu tiên của bộ phần mềm quản lý toàn bộ 1 chu trình sản phẩm của hãng Dassault Systemes. Trong đồ án này việc thiết kế CATIA V5 chủ yếu dựa trên mô đun Part Design.

    • Mô đun Part design chuyên dùng để vẽ các khối cơ khí 3D, các chi tiết có dạng phức tạp bằng việc xây dựng nên những khối 3D như tròn trụ, khối hình vuông… trước đó phải được xây dựng trên Sketch ( 2D), từ 2D thoát CAD và dựng hình 3D.

    • Hình 3.3 Giao diện CATIA V5 sau khi khởi động

    • Chức năng của 2D được thể hiện cơ bản ở hình sau:

    • Hình 3.4 Chức năng lệnh cơ bản trong 2D của phần mềm CATIA V5

    • Các lệnh trong môi trường 2D được nằm bên tay trái bao gồm các lệnh dựng hình học cơ bản, đường cong, đường tròn, hình chữ nhật, các lệnh tạo điểm, lệnh cắt, lệnh vát, lệnh ràng buộc, lệnh thoát môi trường…

    • Việc vẽ mô hình ICE này bao gồm vẽ trong môi trường 2D có ràng buộc các đường vẽ, việc vẽ này dùng các lệnh cơ bản như:

    • Lệnh Profile:

    • Lệnh này dùng để vẽ những đường cong, đường thẳng bất kì, giống tương tự như lệnh Spline trong Auto CAD. Dùng để vẽ biên dạng đường cong cổ nạp và cổ xả, một phần biên dạng của xú-pap, một phần biên dạng của nắp máy (chỗ để gá bugi),…

    • Lệnh Circle:

    • Lệnh này dùng để vẽ đường tròn, giống tương tự như lệnh Circle trong Auto CAD, trong đồ án này sử dụng để vẽ biên dạng của đường cổ nạp và cổ xả.

    • Lệnh Line:

    • Lệnh này dùng để vẽ đường thẳng giống tương tự như trong Auto CAD

    • Hình 3.5 Lệnh thường vẽ trong môi trường 2D

    • Hình Lệnh trong 2D chủ yếu dùng để vẽ các khối có trong ICE

    • Hình 3.6 Biên dạng của đường ống nạp trong 2D có màu xanh lá

    • Trong môi trường 2D ta chủ yếu dùng các lệnh cơ bản để dựng các biên dạng của mô hình ICE, thoát Skectch trong môi trường 2D ta được môi trường 3D vẽ từ đó dùng các lệnh như:

    • Lệnh Shaft:

    • Lệnh này dùng để xoay một biên dạng quanh mộ trục bất kì, trục này có thể là trục của một Sketch vừa vẽ, không cần phải dựng lại trục toạ độ khác, các góc quay là tuỳ ý nhưng trong đồ án này lệnh quay là 3600 do các chi tiết chủ yếu là khép kín.

    • Hình 3.7 Lệnh Shaft

    • Nhìn vào hình trên ta thấy trục quay Axis chỗ Slection là do ta chưa chọn trục quay, việc chọn trục quay có thể là một đường Line trong Sketch vừa vẽ.

    • Lệnh Rib

    • Lệnh này dùng để dựng một biên dạng 3D bất kì khi biết được biên dạng gốc và đường cong để dựng, trong đồ án này sử dụng dùng để dựng đường ống nạp và đường ống xả. Lệnh này ta thấy Profile là chổ để chọn biên dạng chính, còn Center Curve là để chọn đường cong để dựng.

    • Hình 3.8 Lệnh Rib

    • Hình 3.9 Biên dạng đường ống nạp và cổ xả được vẽ khi dùng lệnh Rib

    • Trong đường ống nạp thì Profile là đường tròn, còn Center Curve chính là biên dạng cong của đường ống nạp. Profile chính là đường tròn tại chổ biên dạng gần nắp máy, Center curve chính là biên dạng cong của đường ống nạp.

    • Lệnh Pocket

    • Lệnh này dùng để đục khối, lệnh này dùng đục khối phần phía buồng đốt.

    • Vì việc vẽ được động cơ đốt trong của động cơ xe máy Honda Future FI 125cc thì cần phải vẽ nhiều Sketch rồi Part lên từng phần và được 3D như hình. Thiết kế mô hình này gồm:

    • Đường ống nạp

    • Đường ống xả

    • Xú-pap nạp và xú-pap xả

    • Phần trên của nắp máy có chứa các xú-pap.

    • Hình 3.10 Mô hình 3D động cơ xe máy Honda Future FI 125cc hoàn chỉnh

  • 3.3 Giới thiệu phần mềm ANSYS có sử dụng trong đồ án

  • 3.4 Thiết lập các thông số cho mô hình để mô phỏng

    • 3.4.1 Phần mềm mô phỏng

    • 3.4.2 Thiết lập các thông số cơ bản

    • 3.4.3 Định nghĩa các mặt hình học

    • 3.4.4 Quá trình chia lưới

    • 3.4.5 Thiết lập các thông số thứ cấp và điều kiện biên

    • 3.4.6 Tiến hành mô phỏng

    • Sau khi thiết lập các thông số cơ bản và chia lưới cho chu trình cũng như xác định biên dạng của các chi tiết trong mô hình, lúc này trên mô đun có biểu tượng “Check” các đối tượng đã hoàn thành từng chu trình đó thì ta mới tiến hành mô phỏng được, nghĩa là các dấu “ Check” này đã có ta Click vào Solution chính là tiến hành mô phỏng.

    • Hình 3.26 Biểu tượng thể hiện dấu “Check” thì mới tiến hành mô phỏng.

  • 3.5 Mô hình mô phỏng đặc tính động cơ

    • Cần chú ý là các hệ số lốc xoáy được mô phỏng từ phần mềm ANSYS này sẽ được ứng dụng vào trong model này với 3 góc nghiêng khác nhau, thông số ảnh hưởng đến xoáy lốc bao gồm a, m sẽ được trình bày cụ thể trong chương sau.

  • 4.1 Quá trình tạo lưới toàn chu kỳ

  • 4.2 Phổ vận tốc toàn chu kỳ

  • 4.3 Phổ vận tốc quá trình nạp

  • 4.4 Năng lượng động năng trung bình của dòng chảy mô phỏng

  • 4.5 Tỷ lệ xoáy

    • 4.5.1 So sánh tỷ lệ xoáy dọc của góc nghiêng 250 và 300

    • 4.5.2 So sánh tỷ lệ xoáy ngang của góc nghiêng 250 và 300

    • 4.5.3 So sánh tỷ lệ xoáy dọc của góc nghiêng 300 và 350

    • 4.5.4 So sánh tỷ lệ xoáy ngang của góc nghiêng 300 và 350

    • Hình 4.8 Tỷ lệ xoáy lốc ngang của góc nghiêng 300 và góc nghiêng 350

    • Nhìn vào 2 đồ thị ở trên ta thấy rằng giá trị tỷ lệ xoáy ngang của góc nghiêng 300 dao động từ -1.3 đến 1.3 và giá trị tỷ lệ xoáy lốc ngang của góc nghiêng 350 dao động từ - 0.7 đến 0.6 từ đó ta có nhận xét rằng, với góc nghiêng 300 thì tỷ lệ xoáy lốc ngang cao hơn góc nghiêng 350 với độ tăng là 0.7. Do đó quá trình cháy của góc nghiêng 300 là hoàn hảo hơn góc 350.

    • Như vậy, qua quá trình so sánh xoáy lốc dọc (Swirl) và xoáy lốc ngang (Tumble ) lần lượt ở các góc nghiêng 250 ,300 , 350 ta có kết luận tổng quát như sau: + Tỷ lệ xoáy dọc của góc nghiêng 300 độ là tối ưu nhất so với 2 góc nghiêng còn lại và là giá trị đạt cao nhất xảy ra ở cuối quá trình nén, điều này có ý nghĩa tỷ lệ hoà trộn tốt nên hoà khí dễ bốc cháy và quá trình cháy diễn ra hoàn hảo, nghĩa là động cơ sinh công lớn, nếu cải tiến thì cải tiến góc nghiêng 300 là hợp lý nhất.

    • + Tỷ lệ xoáy lốc ngang của góc nghiêng 300 cũng tối ưu ở cuối quá trình nén nên sự hoà trộn hoà khí chuẩn bị cho quá trình cháy cũng diễn ra hoàn hảo, còn các góc nghiêng khác thì hệ số này cao ở cuối quá trình cháy điều này ít có ý nghĩa về việc hoà trộn chuẩn bị hoà khí cho quá trình cháy. Hệ số xoáy lốc ngang này nói lên rằng tỷ lệ hoà khí sẽ được hoà trộn đều và tập trung tại bu-gi là nhiều nhất, do đó khi bu-gi phát tia lửa điện thì hoà khí dễ bắt lửa và cháy lan ra khu vực lân cận, do đó động cơ ít bị kích nổ, có thể chạy ở tốc độ hoà khí siêu nghèo. Nếu hệ số xoáy lốc ngang này vượt quá cao thì dẫn đến hoà khí sẽ không tập trung tại bu-gi mà là ở khu vực xú-pap thải do đó động cơ sẽ dễ bị kích nổ hơn, hoặc hoà khí cháy không hết sẽ theo luồng khí xả ra ngoài dẫn đến hao nhiên liệu, tiêu tốn công suất. Hệ số này quyết định đến hoà khí có tập trung tại khu vực bu-gi, do đó chỉ hạn chế hệ số này ở mức tối ưu nhất.

    • 4.5.5 Hệ số xoáy lốc theo phương cắt ngang của tỷ lệ xoáy ngang

    • Hệ số xoáy lốc theo phương cắt ngang của xoáy lốc ngang (Cross Tumble Ratio) ít được bình luận tới, do khi đã bình luận tính ảnh hưởng của xoáy lốc ngang thì ta ít qua tâm đến hệ số này. Như vậy, hai hệ số quan trọng quyết định đến công suất động cơ ta đã bình luận xong đó là hệ số xoáy lốc dọc (Swirl Ratio) và hệ số xoáy lốc ngang (Tumble Ratio).

    • Hình 4.9 Hệ số xoáy lốc theo phương cắt ngang của tỷ lệ xoáy ngang

  • 4.6 Công suất của động cơ ứng với các góc nghiêng khác nhau

  • 4.7 Mô men xoắn của động cơ với các góc nghiêng khác nhau

  • 4.8 Suất tiêu hao nhiên liệu ứng với các góc nghiêng khác nhau

  • 5.1 Kết luận

  • 5.2 Đề xuất

Nội dung

Ngày đăng: 19/07/2021, 09:39

TÀI LIỆU CÙNG NGƯỜI DÙNG

TÀI LIỆU LIÊN QUAN

w