Tạo mô hình khối buồng cháy

Một phần của tài liệu Nghiên cứu ứng dụng AVL boost hydsim trong mô phỏng hệ thống nhiên liệu động cơ common rail hyundai đồ án tốt nghiệp ngành công nghệ kỹ thuật ô tô (Trang 58)

Tạo phần tử “Biên áp suất của buồng cháy” từ nhóm “Boundary/Pressure” 4.1.5. Kết nối các khối mô hình thành mô hình mô phỏng hệ thống nhiên liệu

Ta dùng liên kết thủy lực để kết nối các mô hình theo thứ tự sau: Bơm cao áp => Đường ống cao áp(Common Rail) => Vòi phun => Buồng cháy.

* Sau khi kết nối các khối mô hình lại thì ta được mô hình 2D mô phỏng hệ thống nhiên liệu Common Rail của động cơ Hyundai Santa Fe 2014.

50

Hình 4-2 mô hình mô phỏng hệ thống nhiên liệu

4.2. Nhập các thông số của hệ thống

4.2.1. Khai báo dữ liệu đầu vào cho các phần tử của bơm cao áp

51

Hình 4-3 Dữ liệu dữ liệu đầu vào cho phần tử Feed

Đối với phần tử này, các dữ liệu đầu vào cần khai báo bao gồm: + Thời gian/góc quay liên quan đến việc bắt đầu tính toán: 0 (s). + Hệ số tỉ lệ theo cột đầu tiên: 1.

+ Áp suất nhiên liệu: p = 3 (bar). + Nhiệt độ: K = 293.15 (K)

Khai báo dữ liệu đầu vào cho phần tử Tube Line

Hình 4-4 Dữ liệu đầu vào cho phần tử Tube Line

Đối với phần tử này, các dữ liệu đầu vào cần khai báo bao gồm: + Độ dài đường ống: 8 (mm).

+ Đường kính thủy lực: 2.1 (mm).

52

Khai báo dữ liệu đầu vào cho phần tử Valve Volume

Hình 4-5 Dữ liệu đầu vào cho phần tử Valve Volume

Đối với phần tử này, các dữ liệu đầu vào cần khai báo bao gồm: + Thế tích ban đầu: 1200 (mm3).

+ Áp suất hơi: 100 (Pa). + Khoang ban đầu: 0 (m3).

Khai báo dữ liệu đầu vào cho phần tử Solenoid Vavle

Hình 4-6 Dữ liệu đầu vào cho phần tử Solenoid Vavle

Đối với phần tử này, các dữ liệu đầu vào cần khai báo bao gồm:

+ Chọn diện tích mặt cắt ngang: Ống là 4.6 (mm2), diện tích mặt bướm ga là 0,5 (mm2).

53 + Hệ số cản dòng chảy: 1.83

Khai báo dữ liệu đầu vào cho phần tử Inlet Volume

Hình 4-7 Dữ liệu đầu vào cho phần tử Inlet Volume

Đối với phần tử này, các dữ liệu đầu vào cần khai báo bao gồm: + Thế tích ban đầu: 8852 (mm3).

+ Áp suất hơi: 100 (Pa). + Khoang ban đầu: 0 (m3).

Khai báo dữ liệu đầu vào cho phần tử Outlet Volume

Hình 4-8 Dữ liệu đầu vào cho phần tử Outlet Volume

Đối với phần tử này, các dữ liệu đầu vào cần khai báo bao gồm: + Thế tích ban đầu: 6650 (mm3).

+ Áp suất hơi: 100 (Pa). + Khoang ban đầu: 0 (m3).

54

Khai báo dữ liệu đầu vào cho phần tử Control Volume

Hình 4-9 Dữ liệu đầu vào cho phần tử Control Volume

Đối với phần tử này, các dữ liệu đầu vào cần khai báo bao gồm: + Thế tích ban đầu: 210 (mm3).

+ Áp suất hơi: 100 (Pa). + Khoang ban đầu: 0 (m3).

Khai báo dữ liệu đầu vào cho phần tử Inlet Valve

Hình 4-10 Dữ liệu đầu vào cho phần tử Inlet Valve

Đối với phần tử này, các dữ liệu đầu vào cần khai báo bao gồm:

+ Khối lượng chuyển động (thân van + 33% khối lượng lò xo): m = 80 (g). + Độ nâng cực đại của thân van: 2.5 (mm).

+ Hệ số cản tại đế van: 1.64. + Áp suất để đóng/mở: 0.1 (bar).

55

+ Đế van: Đường kính 6 (mm), 1/2 góc: 30 (độ). + Đường kính van tiết lưu đầu vào: 6 (mm). + Hệ số cản đầu vào: 0.5.

+ Lò xo van: Độ cứng là 3630 (N/m), hệ số giảm chấn là 1 (N.s/m).

+ Đế thân van: Độ cứng là 2.5*108 (N/m), hệ số giảm chấn là 700 (N.s/m).

+ Điểm dừng thân van: Độ cứng là 2.5*108 (N/m), hệ số giảm chấn là 700 (N.s/m).

Khai báo dữ liệu đầu vào cho phần tử Outlet Valve

Hình 4-11 Dữ liệu đầu vào cho phần tử Outlet Valve

Đối với phần tử này, các dữ liệu đầu vào cần khai báo bao gồm:

+ Khối lượng chuyển động (thân van + 33% khối lượng lò xo): m = 100 (g). + Đường kính van bi: 4 (mm).

+ Độ nâng cực đại của van bi: 2 (mm). + 1/2 góc của đế van: 45 (độ).

+ Hệ số cản tại đế van: 1.83. + Áp suất để đóng/mở: 2100 (bar).

+ Đường kính van tiết lưu đầu vào/đầu ra: 6 (mm). + Hệ số cản đầu vào/đầu ra: 0.5.

+ Lò xo van: Độ cứng là 56200 (N/m), hệ số giảm chấn là 5000 (N.s/m). + Đế thân van: Độ cứng là 4*108 (N/m), hệ số giảm chấn là 4000 (N.s/m).

+ Điểm dừng thân van: Độ cứng là 4*108 (N/m), hệ số giảm chấn là 4000 (N.s/m).

56

Hình 4-12 Dữ liệu đầu vào cho phần tử Pump Plunger

Đối với phần tử này, các dữ liệu đầu vào cần khai báo bao gồm: + Khối lượng chuyển động: m = 3460 (g).

+ Đường kính của bơm plunger: 6 (mm). + Áp suất trong buồng cam: 400 (bar).

+ Lò xo bơm plunger: Tải ban đầu là 400 (N), độ cứng là 6000000 (N/m), hệ số giảm chấn 1500 (N.s/m).

Khai báo dữ liệu đầu vào cho phần tử Pump Leakage

Hình 4-13 Dữ liệu đầu vào cho phần tử Pump Leakage

Đối với phần tử này, các dữ liệu đầu vào cần khai báo bao gồm: + Số lượng piston: 1.

57 + Chiều dai khe hở ban đầu: 37.5 (mm). + Áp suất thực: 0 (Pa).

+ Đường kính khe hở: 0.002 (mm).

Khai báo dữ liệu đầu vào cho phần tử Pump Spring

Hình 4-14 Dữ liệu đầu vào cho phần tử Pump Spring

Đối với phần tử này, các dữ liệu đầu vào cần khai báo bao gồm: + Lựa chọn hướng là hướng x.

+ Tải ban đầu: 500 (N).

+ Độ cứng lò xo: 2.5*108 (N/m). + Độ giảm chấn: 10000 (N.s/m).

Khai báo dữ liệu đầu vào cho phần tử Cam Profile

58

Đối với phần tử này, các dữ liệu đầu vào cần khai báo bao gồm: + Tỉ số truyền hộp số và tốc độ tham chiếu: 1.

+ Bán kính của vòng tròn cam cơ sở: 30 (mm). + Bán kính con lăn: 20 (mm).

+ Độ lệch tâm: 0 (m).

+ Tốc độ theo dõi ban đầu tại 1000 vòng/phút: 0 (m/s). + Hệ số tỉ lệ cho cột thứ nhất: 1.

Bảng 4-1 Độ nâng của cam lồi: Góc quay cam φ(độ) Độ nâng cam Xlit (mm) Góc quay cam φ(độ) Độ nâng cam Xlit (mm) 0 0 187.5 0.207 7.5 0.192 195 0.727 15 0.71 202.5 1.444 22.5 1.46 210 2.356 30 2.345 217.5 3.293 37.5 3.319 225 4.22 45 4.191 232.5 5.115 52.5 5.088 240 5.892 60 5.845 247.5 6.519 67.5 6.52 255 7.03 75 7.027 262.5 7.369 82.5 7.344 270 7.439 90 7.433 277.5 7.3 97.5 7.304 285 6.957 105 6.966 292.5 6.399 112.5 6.399 300 5.68 120 5.696 307.5 4.885 127.5 4.88 315 4.003 135 4.06 322.5 3.108 142.5 2.986 330 2.139 150 2.09 337.5 1.236 157.5 1.236 345 0.547 165 0.544 352.5 0.114 172.5 0.086 360 0 180 0

59 4.2.2. Đối với đường ống cao áp (Common Rail)

Hình 4-16 Dữ liệu đầu vào cho các phần tử đương ống cao áp

Đối vời phần tử này, các dữ liệu đầu vào cần khai báo như sau: + Chiều dài đường ống: 36 (cm).

+ Đường kính thủy lực: 1.6 (mm).

* Lưu ý: Ở hộp thoại “Friction Losses” ta chọn “ Melcher (non-stationary)”. 4.2.3. Khai báo dữ liệu đầu vào cho các phần tử của kim phun

Khai báo dữ liệu đầu vào cho phần tử Fuel Tank

Hình 4-17 Dữ liệu đầu vào cho phần tử Fuel Tank

Đối với phần tử này, các dữ liệu đầu vào cần khai báo bao gồm: + Thời gian/góc quay liên quan đến việc bắt đầu tính toán: 0 (s). + Hệ số tỉ lệ theo cột đầu tiên: 1.

+ Áp suất nhiên liệu: p = 150000 (Pa). + Nhiệt độ: K = 293.15 (K)

60

Khai báo dữ liệu đầu vào cho phần tử Cylinder Pressure

Hình 4-18 Dữ liệu đầu vào cho phần tử Cylinder Pressure

Đối với phần tử này, các dữ liệu đầu vào cần khai báo bao gồm: + Thời gian/góc quay liên quan đến việc bắt đầu tính toán: 0 (s). + Hệ số tỉ lệ theo cột đầu tiên: 1.

+ Áp suất nhiên liệu: p = 10000000 (Pa). + Nhiệt độ: K = 293.15 (K)

Khai báo dữ liệu đầu vào cho phần tử Holder Bore

Hình 4-19 Dữ liệu đầu vào cho phần tử Holder Bore

Đối với phần tử này, các dữ liệu đầu vào cần khai báo bao gồm: + Độ dài đường ống: 0.07 (m).

+ Đường kính thủy lực: 0.0024 (m).

* Lưu ý: Ở hộp thoại “Friction Losses..” ta chọn “ Melcher (non-stationary)”.

61

Hình 4-20 Dữ liệu đầu vào cho phần tử Nozzle Bore

Đối với phần tử này, các dữ liệu đầu vào cần khai báo bao gồm: + Độ dài đường ống: 0.11 (m).

+ Đường kính thủy lực: 0.0024 (m).

* Lưu ý: Ở hộp thoại “Friction Losses” ta chọn “ Melcher (non-stationary)”.

Khai báo dữ liệu đầu vào cho phần tử Branch Volume

Hình 4-21 Dữ liệu đầu vào cho phần tử Branch Volume

Đối với phần tử này, các dữ liệu đầu vào cần khai báo bao gồm: + Thế tích ban đầu: 180 (mm3).

+ Áp suất hơi: 100 (Pa). + Khoang ban đầu: 0 (m3).

62

Hình 4-22 Dữ liệu đầu vào cho phần tử Valve Volume

Đối với phần tử này, các dữ liệu đầu vào cần khai báo bao gồm: + Thế tích ban đầu: 15 (mm3).

+ Áp suất hơi: 100 (Pa). + Khoang ban đầu: 0 (m3).

Khai báo dữ liệu đầu vào cho phần tử Spill Volume

Hình 4-23 Dữ liệu đầu vào cho phần tử Spill Volume

Đối với phần tử này, các dữ liệu đầu vào cần khai báo bao gồm: + Thế tích ban đầu: 300 (mm3).

+ Áp suất hơi: 100 (Pa). + Khoang ban đầu: 0 (m3).

63

Hình 4-24 Dữ liệu đầu vào cho phần tử Control Volume

Đối với phần tử này, các dữ liệu đầu vào cần khai báo bao gồm: + Thế tích ban đầu: 20 (mm3).

+ Áp suất hơi: 100 (Pa). + Khoang ban đầu: 0 (m3).

Khai báo dữ liệu đầu vào cho phần tử Nozzle Volume

Hình 4-25 Dữ liệu đầu vào cho phần tử Nozzle Volume

Đối với phần tử này, các dữ liệu đầu vào cần khai báo bao gồm: + Thế tích ban đầu: 170 (mm3).

+ Áp suất hơi: 100 (Pa). + Khoang ban đầu: 0 (m3).

64

Khai báo dữ liệu đầu vào cho phần tử Inlet Throttle

Hình 4-26 Dữ liệu đầu vào cho phần tử Inlet Throttle

Đối với phần tử này, các dữ liệu đầu vào cần khai báo bao gồm:

+ Chọn diện tích mặt cắt ngang: Ống là 0.8 (mm2), diện tích mặt bướm ga là 0,046 (mm2).

+ Số dòng chảy giới hạn: 1000 + Hệ số cản dòng chảy: 1.83

Khai báo dữ liệu đầu vào cho phần tử Outlet Throttle

65

Đối với phần tử này, các dữ liệu đầu vào cần khai báo bao gồm:

+ Chọn diện tích mặt cắt ngang: Ống là 0.8 (mm2), diện tích mặt bướm ga là 0,057 (mm2).

+ Số dòng chảy giới hạn: 1000 + Hệ số cản dòng chảy: 1.83

Khai báo dữ liệu đầu vào cho phần tử Sump Throttle

Hình 4-28 Dữ liệu đầu vào cho phần tử Sump Throttle

Đối với phần tử này, các dữ liệu đầu vào cần khai báo bao gồm:

+ Chọn diện tích mặt cắt ngang: Ống là 2.54 (mm2), diện tích mặt bướm ga là 1 (mm2).

+ Số dòng chảy giới hạn: 1000 + Hệ số cản dòng chảy: 1.6

Khai báo dữ liệu đầu vào cho phần tử Piston Leakage

66

Đối với phần tử này, các dữ liệu đầu vào cần khai báo bao gồm: + Số lượng piston: 1

+ Chiều dài khe hở ban đầu: 0.015 (m).

+ Áp suất trung bình lần lượt là: 100000 (Pa) và 108 (Pa). + Khe hở đường kính lần lượt là: 3(mm) và 6(mm).

Khai báo dữ liệu đầu vào cho phần tử Nozzle Leakage

Hình 4-30 Dữ liệu đầu vào cho phần tử Nozzle Leakage

Đối với phần tử này, các dữ liệu đầu vào cần khai báo bao gồm: + Số lượng piston: 1

+ Chiều dài khe hở ban đầu: 0.011 (m).

+ Áp suất trung bình lần lượt là: 100000 (Pa) và 108 (Pa). + Khe hở đường kính lần lượt là: 4(mm) và 7(mm).

Khai báo dữ liệu đầu vào cho phần tử Solenoid Valve

67

Đối với phần tử này, các dữ liệu đầu vào cần khai báo bao gồm: + Thời gian bắt đầu mở: 1 (ms).

+ Thời gian bắt đầu đóng: 1.8 (ms). + Hệ số tỷ lệ cho cột thứ 2: 1.

+ Góc chân van lúc mở: Thời gian lần lượt là 0 (ms) và 0.138 (ms), diện tích lần lượt là 0 (m2) và 0.05892 (mm2).

+ Góc chân van lúc đóng: Thời gian lần lượt là 0 (ms) và 0.136 (ms), diện tích lần lượt là 0.05892 (mm2) và 0 (m2).

Khai báo dữ liệu đầu vào cho phần tử Control Piston

Hình 4-32 Dữ liệu đầu vào cho phần tử Control Piston

Đối với phần tử này, các dữ liệu đầu vào cần khai báo bao gồm: + Chọn Rigid Body (Thân cứng).

+ Khối lượng chuyển động: 10.7 (g).

+ Hành trình Piston (Độ nâng cực đại): 0.00021 (m).

+ Đường kính piston: Cuối đầu vào là 4.3 (mm) và cuối đầu ra là 4.3 (mm).

+ Dữ liệu dừng piston: dừng đầu vào có độ cứng là 0 (N/m), giảm xóc là 0 (N.s/m) và dừng đầu ra có độ cứng là 1011 (N/m), giảm xóc là 100000 (N.s/m).

68

Khai báo dữ liệu đầu vào cho phần tử Needle

Hình 4-33 Dữ liệu đầu vào cho phần tử Needle

Đối với phần tử này, các dữ liệu đầu vào cần khai báo bao gồm: + Khối lượng chuyển động: 2.6 (g).

+ Đường kính hướng dẫn kim: 0.004 (m). + Đế kim: 0.0017 (m).

Khai báo dữ liệu đầu vào cho phần tử Nozzle Orifice

69

Đối với phần tử này, các dữ liệu đầu vào cần khai báo bao gồm: + Số lượng lỗ phun: 4.

+ Đường kính của 1 lỗ phun: 0.16 (mm).

+ Đường kính vòi phun tại các lỗ phun: 0.9 (mm). + Góc ở ghế kim phun: 55 (deg).

+ Hệ số cho cột thứ 2: 1.

Bảng 4-2 Độ nâng kim phun và tiết diện lưu thông

Khai báo dữ liệu đầu vào cho phần tử liên kết cơ khí (Needle Spring)

Hình 4-35 Dữ liệu đầu vào cho phần tử liên kết cơ khí (Needle Spring)

Needle lift my*A

mm mm2 0 0 0.022 0.0152 0.045 0.0279 0.067 0.039 0.09 0.0506 0.112 0.0608 0.135 0.0708 0.157 0.0774 0.178 0.0797 0.2 0.08 0.22 0.08 0.35 0.08

70

Đối với phần tử này, các dữ liệu đầu vào cần khai báo bao gồm: + Lựa chọn hướng là hướng x.

+ Tải ban đầu: 34 (N).

+ Độ cứng lò xo: 34900 (N/m). + Độ giảm chấn: 20 (N.s/m).

Khai báo dữ liệu đầu vào cho phần tử liên kết cơ khí (Needle Piston Rod)

Hình 4-36 Dữ liệu đầu vào cho phần tử liên kết cơ khí (Needle Piston Rod)

Đối với phần tử này, các dữ liệu đầu vào cần khai báo bao gồm: + Lựa chọn hướng là hướng x.

+ Tải ban đầu: 0 (N).

+ Độ cứng lò xo: 2500000 (N/m). + Độ giảm chấn: 1000 (N.s/m).

4.3. Chạy chương trình tính toán

4.3.1. Khai báo hộp thoại “điều khiển tính toán”

Trước hết, ta thực hiện việc định nghĩa tiêu chuẩn điều khiển để phục vụ chạy tính toán. Bằng cách kích chọn Simulation/Control trên thanh menu Pulldown hoặc nhấn nút

, hộp thoại đầu vào của những dữ liệu điều khiển sẽ được mở ra. Đầu tiên, ta chọn lĩnh vực mô phỏng là “Reference angle - Góc cam”.

71

Hình 4-37 Hộp thoại dữ liệu điều khiển

Ta chọn tốc độ trục cam là 1000 vòng/phút.

Chọn tốc độ động cơ: loại động cơ 4 kỳ nên tốc độ động cơ tương ứng là 2000 vòng/phút.

Chọn bước tính là hằng số, với các: + Bước góc cam: 0.001 (độ)

+ Khoảng góc cam mô phỏng: 720 (độ) + Số giá trị được lưu: 300 giá trị

Chọn loại hình xuất ra tệp tin thể hiện tiến trình bài giải: loại GIDas. 4.3.2. Chạy chương trình tính toán

Sau khi tất cả những dữ liệu đầu vào, điều kiện ban đầu, đầu ra, điều khiển tính toán đã được khai báo, việc tính toán có thể bắt đầu. Để thực hiện việc tính toán ta chọn Simulation/Run trên thanh menu Pulldown hoặc nhấn nút .

Một phần của tài liệu Nghiên cứu ứng dụng AVL boost hydsim trong mô phỏng hệ thống nhiên liệu động cơ common rail hyundai đồ án tốt nghiệp ngành công nghệ kỹ thuật ô tô (Trang 58)

Tải bản đầy đủ (PDF)

(89 trang)