2.5. Nghiên cứu quá trình cung cấp nhiên liệu biogas nén cho động cơ xe gắn máy
2.5.2. Xây dựng mơ hình tính tốn cho hệ thống cung cấp biogas nén kiểu van ba
van ba chức năng cho xe gắn máy Honda wave α 110cc
Với mục đích xây dựng mơ hình tính tốn động lực học quá trình cung cấp nhiên liệu biogas cho động cơ xe gắn máy theo phương pháp hút qua họng Venturi, ta có thể mơ hình hố các cơ cấu thực bằng mơ hình tính tốn tương đương [18],
[19], [26], [44]; nghĩa là biểu diễn chúng dưới dạng các phần tử qui ước. Để mơ
hình hố tính tốn q trình cung cấp, ta thừa nhận các giả thiết sau:
- Áp suất nhiên liệu biogas nén của nguồn cung cấp là không đổi; tức thừa nhận áp suất nguồn cung cấp tại van giảm áp (van số 5 trên hình 2.9) khơng đổi và ln bằng áp suất cần điều chỉnh cho trước p1.
- Nhiệt độ của nhiên liệu biogas nén trong thể tích nguồn cung cấp là khơng
đổi trong suốt q trình cung cấp và bằng nhiệt độ điều hồ cho trước T1.
- Các cụm van kiểu chân không được xem như một phần tử có dung tích thay
đổi Vi và với các van tiết lưu có tiết diện thơng qua thay đổi theo độ mở van và vì
vậy tổn thất cục bộ cũng thay đổi theo độ mở của van.
- Tiết lưu các đường ống dẫn, lỗ thơng có diện tích tiết diện thơng qua (kí
hiệu S) là không đổi nhưng với hệ số lưu lượng (kí hiệu là ) thay đổi.
- Độ cứng lị xo đóng van là khơng đổi.
Trên cơ sở các giả thuyết nêu trên, luận án tiến hành xây dựng mơ hình tính tốn q trình cung cấp nhiên liệu biogas nén kiểu van chân không ba chức năng như trên hình 2.11, trong đó:
- Các khoang thể tích chứa nhiên liệu biogas nén được thay thế bởi các dung tích Vi tương ứng.
- Các tương tác từ biên lên hệ thống được thay thế bởi các “điều kiện biên” và được đặc trưng bởi các phương trình đặc tính tương ứng của “điều kiện biên”.
- Thay thế các trở lực đường ống dẫn giữa các dung tích bởi các tiết lưu
tương đương và được đặc trưng bằng khả năng thông qua là (S)m, trong đó là hệ số lưu lượng, cịn S là diện tích tiết diện thơng qua của tiết lưu và m là chỉ số biểu thị cho tiết lưu thứ m. Với các tiết lưu chỉ đơn thuần là đường ống (hoặc lỗ thông)
giữa các dung tích thì diện tích tiết diện thơng qua là khơng đổi; cịn đối với các lỗ van thì tiết diện thông qua là thay đổi theo mức độ mở van.
Hình 2.11: Mơ hình tính tốn tương đương của hệ thống cung cấp biogas kiểu van ba chức năng trên xe gắn máy.
1- Biên nguồn; 2- Tiết lưu từ nguồn đến cụm chia dòng cho các van; 3- Dung tích của cụm chia dịng; 4- Tiết lưu từ cụm chia dịng đến dung tích của van cơng suất mạch chính; 5- Dung tích của van cơng suất mạch chính; 6- Tiết lưu từ van cơng suất đến họng Venturi; 7- Biên họng Venturi; 8- Tiết lưu từ cụm chia dịng qua van khơng tải; 9- Dung tích của van không tải;10- Tiết lưu từ van không tải đến lỗ
không tải; 11- Biên lỗ không tải; 12- Tiết lưu từ cụm chia dòng qua van làm đậm; 13- Dung tích của van làm đậm; 14- Tiết lưu từ van làm đậm đến họng Venturi; 15- Biên lỗ gia tốc tại họng Venturi; 16- Biên điều chỉnh thời điểm làm đậm.
(S)4 (S)6 (S)12 (S)14 2 1 3 4 5 6 7 15 14 V3,p3 V13,p13 V5,p5 B7 B15 (S)10 V9,p9 B11 (S)2 B1 (S)8 B16 12 16 13 8 9 10 11
Trong đó:
(S)2: Khả năng thơng qua của tiết lưu (2), thay thế cho đường ống dẫn từ
van ổn áp (nguồn 1) đến dung tích của cụm chia dịng (3);
(S)4: Khả năng thơng qua của tiết lưu (4), thay thế cho đường ống từ dung
tích của khoang chia dịng (3) đến dung tích của van công suất (5);
(S)6: Khả năng thông qua của tiết lưu (6), thay thế cho đường ống từ dung
tích của van cơng suất (5) đến họng Venturi (7);
(S)8: Khả năng thông qua của tiết lưu (8), thay thế cho đường ống từ dung
tích của cụm chia dịng (3) đến dung tích của van khơng tải (9);
(S)10: Khả năng thông qua của tiết lưu (10), thay thế cho đường ống từ dung tích của van không tải (9) đến lỗ không tải (11);
(S)12: Khả năng thông qua của tiết lưu (12), thay thế cho đường ống từ dung tích của cụm chia dịng (3) đến dung tích của van gia tốc (13);
(S)14: Khả năng thông qua của tiết lưu (14), thay thế cho đường ống từ dung tích của van gia tốc (13) đến họng venturi (15);
V3, V5, V9, V13: Dung tích khoang chứa lần lượt của bộ chia dòng, cụm van cơng suất mạch chính, cụm van khơng tải và cụm van gia tốc;
p3, p5, p9, p13: áp suất trong các dung tích V3, V5, V9, V13.
Khả năng thơng qua của các tiết lưu (S)m (m = 2, 4, 6,…14) là những đại
lượng vật lý được xác định bằng tích của hệ số lưu lượng (phụ thuộc vào kiểu tiết
lưu, đường kính, chiều dài của đường ống và các yếu tố khác của dòng chảy) với
tiết diện thơng qua S. Đối với đường ống thì tiết diện thơng qua S là khơng đổi, cịn
đối với các lỗ van cung cấp thì tiết diện thơng qua Sv của van là thay đổi và phụ
thuộc vào độ mở xv của van và có thể xác định:
Sv = .dv.xv (2.10)
Trong đó dv là đường kính trung bình của đế van cung cấp.
Từ sơ đồ mơ hình ở hình 2.11, cho phép ta tiến hành thiết lập một cách thuận lợi các phương trình tốn học mơ tả động lực học của quá trình truyền dẫn nhiên