Mô phỏng động cơ diezen theo hướng chẩn đoán và tính toán lý thuyết

Quá trình nén

Đối với động cơ điêzen việc hình thành hoà khí đ−ợc thực hiện bên trong buồng cháy động cơ vào cuối kì nén, sau khi một phần hoà khí đã bốc cháy, quá trình hoà khí vẫn tiếp diễn cùng quá trình cháy cho tới khi hoà khí cháy hết. Ngoài ra động cơ điêzen còn đòi hỏi tạo đ−ợc dòng xoáy của môi chất ở cuối quá trình nén và đầu quá trình cháy giúp hoà khí đ−ợc hình thành nhanh và. Khác với quá trình nén của chu trình lý t−ởng, diễn biến của quá trình nén của chu trình thực rất phức tạp.

Giữa môi chất và thànhxi lanh luôn có sự trao đổi nhiệt qua lại với nhau. Uc và Ua - nội năng của môi chất công tác ở cuối và đầu quá trình nén.

Các thông số chỉ thị

Sự sai lệch giữa tính toán lý thuyết và chu trình thực tế là do diễn biến của quá trình cháy thực tế không hoàn toàn phù hợp với giả thiết cấp nhiệt. Do vậy đối với phần tử xả chỉ xét tới l−ợng khí sót và hệ số khí sót, nhịêt độ, áp suất khí sót còn lưu lại trong động cơ ở mỗi chu trình. Nhiệt độ khí sót phụ thuộc vào thành phần hoà khí, mức độ giãn nở của sản phẩm cháy, trao đổi nhiệt giữa sản vật cháy và thànhxi lanh trong quá.

- Phần tử máy điều chỉnh: Xây dựng thành công ph−ơng trình vi phân biểu diễn hoạt động của máy điều chỉnh ly tâm YTH - 5, có tính đến mọi chế. - Phần tử bơm nhiên liệu: Sử dụng các công thức thực nghiệm cho phép xác định l−ợng nhiên liệu cung cấp cho động cơ ứng với mỗi chu trình ở các chế độ làm việc khác nhau. - Phần tử động cơ (các quá trình bên trong động cơ ): đã đi sâu vào tính toán các thông số của các quá trình xảy ra bên trong động cơ trong một chu trình: quá trình nén, quá trình cháy, quá trình giãn nở, thiết lập ph−ơng trình vi phân của động cơ từ đó tính toán các thông số chỉ thị cho một chu trình.

- Phần tử xả: do mục tiêu ban đầu của đề tài, phần tử xả chỉ đi sâu tính toán nhiệt độ, áp suất, hệ số khí sót của khí sót và mối quan hệ của chúng đối với các thông số khác. Với mô hình này có thể tiến hành mô phỏng bằng các ngôn ngữ máy tính khác nhau nh−: Fortran, Pascal… Ngày nay xuất hiện khá nhiều phần mềm chuyên dụng dùng để mô phỏng một cách đơn giản, trực quan, mềm dẻo và đảm bảo độ chính xác cao. Matlab- Maxtrix laboratory là một công cụ phần mềm của Math work với giao diện, bộ lọc cực mạnh, nó cho phép giải quyết các bài toán khác nhau, đặc biệt là phương trình tuyến tính, phi tuyến hay các bài toán ma trận với kết quả nhanh chóng, chính xác.

Bộ lệnh này lên tới hàng trăm và ngày càng đ−ợc mở rộng thông qua các hàm đ−ợc tạo lập bởi ng−ời sử dụng hay thông qua th− viện trợ giúp. Bên cạnh đó, Matlab cho phép sử lý dữ liệu, biểu diễn đồ hoạ một cách mềm dẻo, đơn giản, chính xác qua không gian hai chiều, ba chiều giúp ng−ời sử dụng quan sát kết quả một cách trực quan và. Đ−ợc tích hợp với một số ngôn ngữ lập trình khác nh− C, C++, Fortram, Java… do đó những ứng dụng của Matlab có thể chuyển đổi một cách rễ ràng, mềm dẻo sang các ngôn ngữ trên.

Với hàng loạt những −u điểm nói trên, Matlab đáp ứng đ−ợc những vấn đề hết sức phức tạp, đa dạng từ các lĩnh vực thuộc chuyên ngành nh− điện tử, cơ khí, động lực, điều khiển tự động… cho. Simulink đặc biệt thích hợp khi mô phỏng các hệ thống động lực học, xử lý tín hiệu, phác thảo hệ thống và l−ới thần kinh nhân tạo. Dựa vào phần mềm mô phỏng chuyên dụng Matlab-Simulink, các phần tử của động cơ đ−ợc chia nhỏ thành các modul biểu diễn các công thức toán học.

Phần tử máy điều chỉnh

Các hệ số của ph−ơng trình vi phân máy điều chỉnh đ−ợc tính toán trong subsystems "tính toán các hệ số" và giao tiếp với bên ngoài bởi các cổng ports.

Phần tử bên trong động cơ

+ Mômen chỉ thị Mi và mômen hao tổn cơ học Mm tăng, dao động tương ứng với tốc độ góc của trục khuỷu sau đó ổn định ở giá trị thích hợp. Do thời gian sử dụng lâu các bình lọc bẩn làm tăng hệ số cản, và do đó làm giảm l−ợng khí sạch nạp vào trong xi lanh động cơ dẫn tới công suất động cơ thay đổi. Để xác định mức độ ảnh hưởng của hư hỏng do tăng cản đường nạp tới dấu hiệu chẩn đoán, phải tiến hành xây dựng mối quan hệ giữa mô men quay Me của động cơ và tốc độ quay của trục khuỷu ứng với từng mức độ cản nạp khác nhau.

Để tìm mối quan hệ này chúng tôi tiến hành thí nghiệm trên mô hình với mỗi mức cản nạp, tiến hành các mức gia tốc (tạo tải) khác nhau. * Mối quan hệ giữa mô men quay của động cơ và tốc độ quay của trục khuỷu ứng với mức độ cản nạp 5%. * Mối quan hệ giữa công suất của động cơ và tốc độ quay của trục khuỷu ứng với mức độ cản nạp 10%.

Nhận xét: Nhìn chung mối quan hệ giữa tốc độ quay của trục khuỷu và công suất động cơ khi hệ số cản của đường nạp thay đổi các mức độ khác nhau đều. Điều đó làm giảm l−ợng nhiên liệu cung cấp vào trong xi lanh động cơ ở mỗi chu trình và công suất động cơ giảm. Tương tự như phương án cản nạp, để tìm mối quan hệ này chúng tôi tiến hành thí nghiệm trên mô hình với mỗi mức tăng khe hở của cặp lắp ghép piston - xi lanh , tiến hành các mức gia tốc (tạo tải) khác nhau.

Qua nhiều lần thí nghiệm chúng tôi đ−ợc các mối quan hệ t−ơng ứng với mỗi mức tăng khe hở của cặp lắp ghép piston - xi lanh khác nhau. T−ơng tự nh− ph−ơng án trên chúng tôi tiến hành thí nghiệm ứng với các mức giảm l−ợng cung cấp khác nhau để tìm mối quan hệ giữa tốc độ quay của trục khuỷu và mô men quay của động cơ ứng với các mức giảm l−ợng cung cấp khác nhau. Khi giảm l−ợng cung cấp nhiên liệu động cơ do tăng khe hở lắp ghép cặp Piston -xi lanh bơm nhiên liệu thì công suất động cơ giảm.

* Mối quan hệ giữa công suất động cơ và khe hở lắp ghép Piston-xi lanh (thông qua áp suất cực đại cuối quá trình nén PC). *Mối quan hệ giữa tốc độ quay và mô men quay của động cơ khi tăng khe hở piston và xi lanh động cơ làm giảm áp suất cực đại cuối quá trình nén PC giảm 5%. *Mối quan hệ giữa tốc độ quay và công suất động cơ khi tăng khe hở piston và xi lanh động cơ làm giảm áp suất cực đại cuối quá trình nén PC giảm 10%.

* Mối quan hệ giữa công suất và tốc độ quay của trục khuỷu ứng với tăng mức cản xả là 15%. Do vậy, khi tiến hành chẩn đoán gia tốc ta chỉ cần đo giá trị của Me theo các mức ga khác nhau, sau đó tiến hành so sánh với dạng đồ thị thực của mô hình, từ đó có thể nhận biết đ−ợc dạng h− hỏng của động cơ.