v. Bố cục của luận án
3.3.2. Xây dựng mô hình mô phỏng vòi phun CRI2.2 trong phần mềm GT-
Như đã trình bày ở trên, mô hình vòi phun CRI2.2 trong phần mềm GT-Suite 7.5 bao gồm ba mô hình: mô hình điện từ (gồm mạch điện và mạch từ), mô hình thủy lực (gồm các mạch thủy lực) và mô hình cơ khí (gồm các mạch cơ khí). Ba mô hình được liên kết với nhau tạo thành mô hình hoàn chỉnh cho vòi phun (Hình 3.5). Các khối chính của mô hình vòi phun là: van điện từ, khoang điều khiển, pít tông điều khiển, kim phun, lỗ kim phun và mạch thủy lực. Để xây dựng mô hình vòi phun CRI2.2, cần phải tiến hành xác định và khai báo các thông số đầu vào cho các khối của mô hình.
Hình 3.5. Mô hình vòi phun CRI2.2 của động cơ Hyundai 2.5 TCI-A trong phần mềm GT-Suite 7.5 Mạch điện Mạch thủy lực Mạch cơ khí Mạch từ
3.3.2.1. Van điện từ
Van điện từ của vòi phun CRI2.2 được xây dựng dựa trên nguyên lý cảm ứng điện từ, bao gồm: mạch cấp điện điều khiển, cuộn cảm, lõi từ và van từ (Hình 3.6). Kích thước hình học của van điện từ được đo trực tiếp trên chi tiết cắt bổ tại Cục Tiêu chuẩn - Đo lường - Chất lượng (Bộ Quốc Phòng) và được trình bày trong Bảng 3.1.
a) Mặt cắt van điện từ b) MHMP van điện từ
1- Lõi từ trên; 2- Lõi từ trong; 3- Cuộn dây; 4- Lõi từ ngoài; 5- Phần ứng; 6- Lò xo van điện từ; 7- Tổng khối lượng phần ứng
Hình 3.6. Mô hình van điện từ của vòi phun CRI2.2 Bảng 3.1. Thông số hình học của van điện từ
Phần tử Thông số Giá trị Đơn vị
Lõi từ trong (Stator Inner) Chiều dài 12 mm Diện tích mặt cắt ngang 59,3 mm2 Lõi từ ngoài (Stator Outer) Chiều dài 12 mm Diện tích mặt cắt ngang 147,6 mm2 Lõi từ trên (Stator Top) Chiều dài 6,2 mm Đường kính trong 11 mm Đường kính ngoài 16,5 mm Cuộn dây (Coil) Số vòng dây 36 -
Phần ứng (Armature) Chiều dài 2,45 mm Đường kính trong 8 mm Đường kính ngoài 18 mm Khối lượng tổng 10,65 g
3.3.2.2. Khoang điều khiển
Việc xác định chính xác các thông số hình học bên trong vòi phun và khối lượng các phần tử chuyển động là một yêu cầu quan trọng để xây dựng bộ thông số nền tảng cho mô hình vòi phun. Trong đó, đường kính lỗ zích-lơ vào (lỗ Z) và ra (lỗ A) của khoang điều khiển là những thông số quan trọng ảnh hưởng đến hoạt động phun nhiên liệu của vòi phun [89], do có liên quan đến hiện tượng tạo bọt khí cục bộ ở miệng lỗ (cavitation). Những thông số này được xác định bằng cách chụp ảnh phần tử của khoang điều khiển trên một kính hiển vi điện tử, sau đó xử lý bằng phần mềm CAD. Các công việc này đã được nghiên cứu sinh tiến hành tại Cục Tiêu chuẩn - Đo lường - Chất lượng (Bộ Quốc phòng) với các trang thiết bị có độ chính xác và độ tin cậy cao. Trong đó, đường kính lỗ A, lỗ Z của khoang điều khiển được xác định bằng kính hiển vi điện tử Heidenhain Quadra-Chek [90], với độ phóng đại 1200 lần. Kết quả xác định đường kính lỗ zích-lơ A (dA = 0,2383 mm), lỗ zích-lơ Z (dZ = 0,192 mm) và MHMP tương ứng được trình bày trên Hình 3.7.
a) Khoang điều khiển b) Mô hình khoang điều khiển
1- Van điều khiển; 2- Lỗ zích-lơ ra (lỗ A); 3- Đỉnh pít tông điều khiển; 4- Bề mặt của pít tông điều khiển; 5- Thể tích khoang điều khiển; 6- Lỗ Zích-lơ vào (lỗ Z)
Hình 3.7. Mô hình khoang điều khiển vòi phun CRI2.2
3.3.2.3. Pít-tông điều khiển và kim phun
Hành trình của kim phun phụ thuộc trực tiếp vào các lực tác dụng từ phía trên và phía dưới của pít tông điều khiển, cũng như các lực đẩy tác dụng lên kim phun và lực đẩy về của lò xo kim phun. Các lực này được xác định theo áp suất nhiên liệu tác dụng lên các bề mặt chịu lực của pít tông điều khiển và kim phun. Do áp suất cao của nhiên liệu, pít tông và kim phun có thể bị nén lại và biến dạng theo phương
dọc trục, do vậy MHMP cho pít tông điều khiển cũng như kim phun sẽ được tách thành 2 phần đều nhau [91], giữa hai phần được liên kết thông qua một lò xo và một van giảm chấn (Hình 3.8). Các thông số hình học và khối lượng của chúng được xác định bằng cách đo trực tiếp (thể hiện trên Hình 3.8 và Hình 3.9) tại Cục Tiêu chuẩn - Đo lường - Chất lượng (Bộ Quốc Phòng).
a) Đầu pít tông
điều khiển b) Pít tông điều khiển và kim phun
c) Mô hình các phần tử tương ứng
Hình 3.8. Mô hình pít tông điều khiển và kim phun
a) Đầu mũi kim phun
b) Kim phun và đế kim phun
c) Mô hình các phần tử kim phun
1- Pít tông 1 của kim phun; 2- Pít tông 2 của kim phun; 3- Mũi kim phun; 4- Lỗ vòi phun; 5- Đường dẫn nhiên liệu; 6- Xi lanh động cơ