v. Bố cục của luận án
2.3.3. Trình tự tiến hành thực nghiệm
2.3.3.1. Xác định, hiệu chỉnh đặc tính dòng điện điều khiển
Đối với vòi phun kiểu điện từ, đặc tính dòng điện điều khiển có ảnh hưởng trực tiếp đến sự vận hành của vòi phun thông qua quá trình làm việc của van điện từ [11, 37, 77, 79], do đó ảnh hưởng đến độ trễ của vòi phun, tốc độ nâng kim phun và diễn biến tốc độ phun. Như giới thiệu ở trên, hệ thống phân tích vòi phun UniPg STS không sử dụng bộ điều khiển trung tâm ECU để điều khiển quá trình vận hành của vòi phun, thay vào đó hệ thống đã sử dụng bộ thu thập, phân tích, xử lý tín hiệu và điều khiển cDAQ (Ni-cRIO 9074) kết hợp với phần mềm Labview để điều khiển vòi phun. Do đó để giả lập tín hiệu điều khiển giống như tín hiệu cung cấp bởi ECU, hệ thống UniPg STS cần phải được nạp các thông số thể hiện diễn biến dòng điện điều khiển giống như dòng điện điều khiển cho vòi phun CRI2.2 khi vận hành trên động cơ thực (Hình 2.5) bao gồm: giá trị dòng điện lớn nhất (Ifull), giá dòng điện đạt đỉnh mức 1 (Ipeak1) và mức 2 (Ipeak2) , thời gian để dòng điện đạt giá trị lớn nhất (t1), thời gian chuyển tiếp sang dòng điện đỉnh (t2; t3) và thời gian chuyển tiếp từ dòng điện đỉnh về 0 (t4). Để xác định các thông số này, luận án đã sử dụng kết quả đo từ đề tài ĐT08.14/NLSH [1].
Kết quả xác định các thông số dòng điện điều khiển trong mạch điều khiển vòi phun của ECU nguyên thủy của động cơ Hyundai 2.5 TCI-A được thể hiện trên
Hình 2.5. Hình 2.5 cũng cho biết kết quả hiệu chỉnh dòng điện điều khiển vòi phun
trên bệ thử UniPg STS, sau khi nhập các thông số dòng điện đo trong mạch điều khiển của ECU. Hình 2.5 cho thấy rằng dòng điện điều khiển vòi phun CRI2.2 sử dụng cho quá trình thực nghiệm trên bệ thử UniPg STS là tương đồng với dòng điện điều khiển vòi phun trên động cơ thực.
đi ều k hi đi ện D òn g
Hình 2.5. Kết quả hiệu chỉnh dòng điện điều khiển vòi phun trên bệ thử UniPg STS 2.3.3.2. Kiểm tra rò rỉ và ổn định nhiệt độ làm việc của nhiên liệu
Bệ thử UniPg STS thường vận hành trong điều kiện nhiên liệu có áp suất cao và lượng phun cho mỗi lần phun thường rất nhỏ tương đồng với QLP của các vòi phun CR (từ 0,8 mm3 đến 100 mm3/1 chu trình), do đó độ chính xác và độ tin cậy của kết quả đo chịu ảnh hưởng nhiều bởi độ kín của hệ thống. Vì vậy, trước khi tiến hành đo, bệ thử cần được kiểm tra, khắc phục các hiện tượng rò rỉ. Quy trình vận hành kiểm tra rò rỉ được thực hiện theo các bước: (i) vận hành hệ thống ở áp suất rail thấp (50 bar); (ii) tăng dần áp suất rail từ 50 bar đến 1650 bar (cho HTPNL có áp suất phun lớn nhất là 1600 bar), bước nhảy 50 bar và duy trì sự làm việc của hệ thống ở áp suất rail 1650 bar khoảng 15 phút; (iii) giảm dần áp suất rail từ 1650 bar xuống 50 bar, bước nhảy 50 bar.
Bên cạnh đó, nhiệt độ làm việc của nhiên liệu có ảnh hưởng đáng kể đến thuộc tính của nhiên liệu (độ nhớt, khối lượng riêng…), do đó nó ảnh hưởng đáng kể đến thời điểm bắt đầu phun, biên dạng đường diễn biến IR và lượng phun [76, 80, 81]. Vì vậy, trước khi tiến hành phép đo, bệ thử cần được vận hành trong một khoảng thời gian nhất định, đảm bảo nhiệt độ làm việc tối thiểu của nhiên liệu đạt ngưỡng 40oC (phù hợp với nhiệt độ làm việc thực tế của nhiên liệu khi động cơ đã được sấy nóng [76]).
2.3.3.3. Nội dung thực nghiệm
Thực nghiệm tiến hành cho 3 loại nhiên liệu là B0, B40 và B100. Các nội dung thử nghiệm đối với mỗi loại nhiên liệu là như nhau, bao gồm 3 nội dung sau:
(1) – Xác định đồng thời diễn biến tốc độ phun, áp suất phun, lượng phun, diễn biến áp suất trong ống cao áp trước vòi phun… khi PC1GĐ. Chế độ thử
48
nghiệm khi PC1GĐ được trình bày trong Bảng 2.6.
Bảng 2.6. Chế độ thực nghiệm khi PC1GĐ STT 1 2 3 4
(2) – Xác định đồng thời diễn biến IR, prail, lượng phun, diễn biến áp suất trong ống rail và trong ống cao áp trước vòi phun khi PC2GĐ.
Để so sánh sự thay đổi giữa PC2GĐ với PC1GĐ, các chế độ thực nghiệm cho PC2GĐ được xây dựng dựa trên kết quả đo lượng phun khi PC1GĐ ở từng chế độ áp suất khác nhau. Từ các số liệu đo được cho PC1GĐ, một đồ thị về mối quan hệ giữa thể tích phun (V0) và thời gian cấp điện (ET) ở từng dải áp suất được xây dựng. Khi chuyển sang PC2GĐ, lượng phun V0 ở một chế độ khảo sát của PC1GĐ được tách thành 2 giá trị V1 và V2, tương ứng với 2 giai đoạn phun theo những tỉ lệ phun khác nhau 30/70 (F1); 50/50 (F2) và 70/30 (F3) - gọi là “tỉ lệ phun tính toán”. Từ 2 giá trị V1, V2 và đồ thị phụ thuộc của thể tích phun vào ET, xác định được thời gian cấp điện tương ứng ET1 và ET2 theo đồ thị đã xây dựng ở trên (dùng cho quá trình điều khiển PC2GĐ với DT khác nhau).
Do ảnh hưởng của dao động sóng áp suất của lần phun thứ nhất đến lần phun thứ hai theo thời gian dừng giữa hai lần phun mà thể tích phun đo được trong thực nghiệm (V1’, V2’) có giá trị sai khác nhất định so với thể tích phun tính toán (V1, V2) và (V1’, V2’) chỉ bằng (V1, V2) khi DT đủ lớn (dao động sóng áp suất của lần phun thứ nhất không còn ảnh hưởng đến lần phun thứ hai). Sự thay đổi về lượng phun (V1’, V2’) so với (V1, V2) là một vấn đề rất quan trọng khi nghiên cứu PC2GĐ và sẽ được phân tích trong phần kết quả dưới đây. Bảng tính toán chế độ thực nghiệm khi thực hiện PC2GĐ với các nhiên liệu khác nhau (B0, B40 và B100) được trình bày lần lượt trong các Bảng 2.7, Bảng 2.8 và Bảng 2.9.
(3) – So sánh diễn biến tốc độ phun, áp suất phun, lượng phun, diễn biến áp suất trong ống cao áp trước vòi phun,… khi PC2GĐ của nhiên liệu B0, B40, B100
49
Bảng 2.7. Tính toán ET1/ET2 khi PC2GĐ với nhiên liệu B0
PC1GĐ prail, [bar] ET, [ms] 0,8 600 1,0 1,2 0,8 1000 1,0 1,2 0,8 1400 1,0 1,2 0,6 1600 0,8 1,0 1,2 Bảng 2.8. Tính toán ET prail, PC1GĐ [bar] ET, [ms] 0,8 600 1,0 1,2 0,8 1000 1,0 1,2 0,8 1400 1,0
1,2 1,2
50
Bảng 2.9. Xác định ET1/ET2 khi PC2GĐ với nhiên liệu B100
prail, PC1GĐ [bar] ET, [ms] 0,8 600 1,0 1,2 0,8 1000 1,0 1,2 0,8 1400 1,0 1,2 0,6 1600 0,8 1,0 1,2
Do sự khác biệt về thuộc tính nên lượng phun của 3 loại nhiên liệu là khác nhau trong cùng điều kiện khảo sát khi phun một giai đoạn (Hình 2.10 và Bảng 2.13), do đó không thể sử dụng cùng lượng phun để so sánh, đánh giá sự thay đổi của loại nhiên liệu sử dụng đến QLP khi sử dụng PC2GĐ. Trong phần này, một số chế độ đo QLP ứng với các loại nhiên liệu khác nhau (B0, B40, B100) đã được thiết lập với các thông số điều khiển (áp suất phun, thời điểm cấp điện, thời gian cấp điện, thời gian dừng giữa các lần cấp điện…) được áp dụng như nhau cho cả 3 loại nhiên liệu. Đồng thời các chế độ đo này được xây dựng tương đương với trường hợp ET = 1 ms khi PC1GĐ (tương ứng với chế độ vận hành có thời gian cấp điện dài nhất trên động cơ), ở áp suất prail = 600 bar, 1000 bar, 1400 bar và 1600 bar. Để giảm bớt số lần thử nghiệm, các chế độ đo trong trường hợp này được lấy như khi đo PC2GĐ với nhiên liệu B0 (đã nêu ở trên). Các chế độ thử nghiệm đánh giá sự ảnh hưởng của thuộc tính nhiên liệu đến QLP khi PC2GĐ với 3 loại nhiên liệu B0, B40 và B100 được trình bày trong Bảng 2.10.
Bảng 2.10. Chế độ thực nghiệm đo QLP khi PC2GĐ của B0, B40 và B100 prail, ET, [bar] [ms] 600 1,0 1000 1,0 1400 1,0 1600 1,0