VII. Bố cục luận án
3.3. Hiệu chuẩn và đánh giá độ chính xác của mô hình
Với mục đích chính của việc nghiên cứu mô phỏng trong luận án là định hướng cho việc nghiên cứu thực nghiệm động cơ diesel S1100 chuyển đổi sử dụng nhiên liệu khí thiên nhiên. Do đó, việc điều chỉnh mô hình động cơ trên phần mềm AVL-Boost được điều chỉnh thông qua việc điều chỉnh các thông số của mô hình cháy, mô hình truyền nhiệt và tổn thất cơ giới để đảm bảo kết quả tính toán mô phỏng phù hợp với kết quả thực nghiệm trên động cơ thí nghiệm.
Kết quả tổn thất cơ giới của động cơ được trích dẫn từ số liệu thực nghiệm đề tài khoa học và công nghệ cấp bộ “Thiết kế, chế tạo hệ thống thay đổi tỷ số nén vô cấp cho động cơ một xylanh cỡ nhỏ sử dụng nhiên liệu khí và lỏng”, mã số đề tài B2015-01-106 do TS. Trần Đăng Quốc chủ nhiệm đề tài. Động cơ nghiên cứu thuộc đề tài B2015-01-106 là động cơ diesel một xylanh ký hiệu S1100.
Hình. 3.13. Ảnh hưởng của tỷ số nén đến tổn hao cơ giới
Hình 3.13 trình bày các kết quả thu được từ thực nghiệm trên động cơ nghiên cứu ở điều kiện không cấp nhiên liệu, bướm ga mở hoàn toàn và cố định tỷ số nén. Các kết quả thu được từ thực nghiệm đã chỉ ra cho thấy tổn hao cơ giới như là một hàm số biến đổi theo tốc độ động cơ. Tổn hao cơ giới có chung một xu hướng thay đổi giống nhau khi tăng tốc độ của động cơ ở bất kỳ tỷ số nén trong khoảng ε = (10 ÷ 15), tuy nhiên tốc độ tăng của tổn hao cơ giới là khác nhau trong vùng làm việc của động cơ từ n = 1000 vòng/phút đến n = 2000 vòng/phút. Trong khoảng n = (1000 ÷ 1400) vòng/phút tốc độ tăng của tổn hao cơ giới nhỏ hơn so với khi tốc độ động cơ lớn hơn 1400 vòng/phút. Điều này có nghĩa rằng tổn thất cơ giới (mechanical loss) ở tốc độ thấp sẽ nhỏ hơn so với ở tốc độ cao, nguyên nhân làm
cho tổn hao cơ giới bị tăng lên có thể là do các nguyên nhân như: rút ngắn thời gian thực hiện một chu trình làm việc của động cơ, tăng ma sát ở khu vực xéc măng – xylanh. Tuy nhiên một điều đặc biệt được tìm ra ở thí nghiệm này đó là ở tổn hao cơ giới của tỷ số nén ε = 12 có giá trị gần bằng tỷ số nén của ε = 10. Kết quả này được dự báo rằng với tỷ số nén ε = 12 mô men và hiệu suất nhiệt sẽ được cải thiện đáng kể so với những tỷ số nén còn lại. Để làm rõ kết quả này cần phải tiến hành thí nghiệm ở điều kiện cấp nhiên liệu CNG và điều chỉnh góc đánh lửa để đạt được giá trị mô men lớn nhất.
Quá trình đo đạc và nghiên cứu thực nghiệm đã giúp xác định được một số thông số đầu vào cho mô hình và một số thông số để đánh giá độ tin cậy của mô hình. Việc hiệu chỉnh được thực hiện bằng cách so sánh giá trị của một số thông số đầu ra của mô hình mô phỏng với kết quả thực nghiệm rồi thay đổi các thông số điều chỉnh trong mô hình để đạt được sai số giữa mô phỏng và thực nghiệm nhỏ hơn 5%. Lúc đó mô hình được coi là đủ độ tin cậy để sử dụng tính toán mô phỏng.
Hình 3.14. Kết quả hiệu chuẩn mô hình
Hình 3.14 trình bày các kết quả mô men (Me) và công suất (Ne) của động cơ thí nghiệm và mô phỏng, đường liền là các kết quả thí nghiệm của động cơ thực thu được trên băng thử động cơ. Đường nét đứt là những kết quả thu được từ mô hình mô phỏng sau khi hiệu chuẩn lại mô hình so với thực tế, tuy nhiên các thông số của động cơ thử nghiệm như: đường kính xylanh, các thông số piston, hành trình piston, chiều dài và đường kính ống nạp và thải được sử dụng để nhập cho mô hình.
Điều kiện thí nghiệm động cơ trên băng thử: bướm gió mở hoàn toàn vì vậy trên mô hình không sử dụng phần tử này, góc đánh lửa được điều chỉnh ở trước điểm chết trên và tỷ số nén đặt ở ɛ = 10.
Xét trong toàn vùng thí nghiệm (n = 1000 ÷ 2000 vòng/phút), sai số lớn nhất và nhỏ nhất giữa kết quả mô phỏng với kết quả thí nghiệm theo thứ tự là khoảng 5% và 2%.