- A: diện tích bề mặt buồngđốt (m2) được tính bằng công thức:
1 dQht dQhrdpp d
4.6 Kết quả mô phỏng tương ứng với các trường hợp thay đổi góc cổ nạp khí.
nạp khí.
Góc của cổ nạp khí được thay đổi nhằm tìm ra cấu trúc tối ưu cảu cổ nạp khí. Hình 4.11 trình bày đồ thị đáp ứng mô men xoắn theo từng góc nghiêng trên miền thời gian (góc quay trục khuỷu).Công thực hiện bởi khí trong xy lanh ở áp suất và nhiệt độ cao suốt quá trình nén. Đồ thị được tính từ đường cong P-V.
Áp suất chỉ thị trung bình (ký hiệu p) có trị số bằng công chỉ thị (A) ứng với một đơn vị thể tích công tác của xylanh (V).
Công chỉ thị được tính bằng
Từ những công thức trên và phương pháp tính toán mô men xoắn đã đề cập đến ở chương 3, ta thu được đồ thị đáp ứng như hình 4.12 dưới đây. Các đường cong thay đồi theo giá trị góc nghiêng của cổ nạp khí, trục hoành là tốc độc của trục khuỷu, trục tung là mô men xoắn đầu ra của động cơ.
Qua đồ thị mô men xoắn tương ứng với các trường hợp tốc độ vòng quay trục khủy sau khi tính toán trong MATLAB thể hiện ở hình 4.12, ta có thể nhận xét rằng sự tỉ lệ của tỉ số xoáy, cuộn theo góc nghiêng không đồng biến và không hoàn toàn tuyến tính, kết quả của quá trình thay đổi tỉ số xoáy cuộn và xoáy lốc chính là momen xoắn cực đại, giá trị này tăng dần từ góc nghiên 15o đến 30o, sau đó giảm dần khi góc nghiêng tăng lên 45o. Đỉnh của đường cong đáp ứng của mô men xoắn đạt tại 30o.Do đó, việc thực hiện nhiều mô phỏng tương ứng với các góc nghiêng của cổ nạp khí đã mang lại kết quả tích cực, ta có thể kết luận rằng việc gia tăng góc nghiêng sẽ có giới hạn, đó là điểm cực đại mà động cơ có thể đạp ứng. Ngoài ra, qua đồ thị hình 4.12, ta còn có thể kết luận rằng mô hình tối ưu ảnh hưởng hiệu quả đến mô men xoắncủa động cơ. Trong đó tỉ số xoáy cuộn và tỉ số xoáy lốc ảnh hưởng gần tương đương nhau. Như vậy, thay đổi góc cổ nạp khí giúp tối ưu hiệu suất của động cơ.
Sử dụng mô men xoắn của động cơ và vòng quay đã thiết lập, ta tính toán ra được hiệu suất động cơ. Sử dụng công thức đã đề cập ở chương 3.
Đồ thị trong hình 4.13 trình bày ảnh hưởng góc nghiêng cố nạp khí đến công suất.
Hình 4.32Ảnh hưởng góc nghiêng cố nạp khí đến công suất
Đồ thị hình 4.13 thể hiện ảnh hưởng góc nghiêng cố nạp khí đến công suất, tương ứng với giá trị moment lớn nhất là góc nghiêng 30o, công suất của động cơ trong trường hợp góc nghiêng là 30o cũng đạt giá trị lớn nhất. Ở vùng tốc độ thấp, công suất biến thiên gần như tuyến tính, ta có thể vận dụng điều này để kiểm soát và dự đoán công suất động cơ. Vùng tốc độ cao, công suất gần như ổn định và duy trì qua một số cấp tốc độ nhất định, có thể xem đó là ngưỡng của đường đáp ứng công suất.
Tương tự như công suất và moment xoắn, sự ảnh hưởng của góc nghiêng cổ nạp khí đến hiệu suất nạp được thể hiện rất rõ ràng ở hình 4.14. Tăng trong vùng tốc độ thấp, giảm trong vùng tốc độ cao và có sự chênh lêch lớn khi góc nghiêng thay đổi
Hình 4.33Ảnh hưởng góc nghiêng cố nạp khí đến hiệu suất nạp
Thông qua đồ thị hình 4.14, ta có thể hiệu suất nạp đạt giá trị cực đại tại góc nghiêng là 30o, hiệu suất vượt người 0.9 và tiệm cận 0.95 khi trục truỷu đạt tốc độ 5000 vòng trên phút. Vùng tốc độ thấp, sự thay đổi là không đáng kể, tuy nhiên khi sang vùng tốc độ cao, trên 5000 vòng trên phút, đường cong hiệu suất nạp giảm liên tục và có độ dốc khá lớn, do đó, có thể lựa chọn cấu trúc với góc nghiêng 30o là cấu trúc tối ưu.
Hình 4.34Ảnh hưởng góc nghiêng cố nạp khí đến suất tiêu hao nhiên liệu
Từ kết quả mô phỏng hình 4.15 cho ta thấy góc nghiêng cổ nạp khí ảnh hưởng mạnh đến suất tiêu hao nhiên liệu của động cơ. Trong hình giới thiệu suất tiêu hao nhiên liệu của động cơ xăng khi góc nghiêng tăng dần từ 15o đến45o. Khi góc nghiêng cổ nạp khí là30othì suất tiêu hao nhiên liệu giảm từ 90 (g/kWh) xuống còn 64 (g/kWh) trong vùng tốc độ thấp và tăng lên đến 140 (g/kWh) trong vùng tốc độ cao. Còn khi góc nghiêng cổ nạp khí là 20othì suất tiêu hao nhiên liệu giảm từ 142 (g/kWh) xuống còn 90 (g/kWh) trong vùng tốc độ thấp và tăng lên đến 243 (g/kWh) trong vùng tốc độ cao. Từ đó ta thấy trong vùng tốc độ thấp nếu góc nghiêng cổ nạp khí nhỏ thì suất tiêu hao nhiên liệu giảm yếu. Nhưng tăng mạnh trong vùng tốc độ cao so với khi góc nghiêng cổ nạp khí lớn.