Cách xuất kết quả mô phỏng
Trên thanh Menu Pulldown chọn Simulation sẽ xuất hiện cửa sổ ta chọn Show Results.
73
Sau khi chọn Result sẽ xuất hiện một cửa sổ mới để hiển thị đồ thị như hình bên dưới:
Hình 4-40 Thư viện kết quả
Kết quả sẽ được hiển thị dưới dạng đồ thị của hàm thời gian hoặc góc quay tùy theo ta chọn.
Để hiển thị kết quả đồ thị ta cần nhấp đúp chuột trái vào phần tử muốn xem kết quả, kết quả sẽ được hiển thị dưới dạng đồ thị như trong hình sau:
74
4.5. Đánh giá sự thay đổi các thông số đến chất lượng phun nhiên liệu
4.5.1. Lưu lượng phun và khối lượng nhiên liệu phun
Hình 4-42 Lưu lượng kim phun
Hình 4-43 Khối lượng nhiên liệu cho mỗi lần phun
Hình trên mô phỏng lượng phun nhiên liệu theo tốc độ quay của động cơ.
Dựa trên biểu đồ ta có thể thấy, ở các tốc độ quay khác nhau thì lượng nhiên liệu phun ra ở mỗi chế độ hoạt động sẽ khác nhau. Do ECU phải tiếp nhận tín hiệu từ các cảm biến sau đó mới gửi tín hiệu điện áp điều khiển lượng phun nên mất một khoảng thời gian để kim phun điều chỉnh lưu lượng phun đúng chế độ hoạt động. Cụ thể, trên sơ đồ theo từng số vòng quay thì:
Ở mức 1000 rpm thì khối lượng nhiên liệu phun vào buồng đốt là 0.0216 g/lần phun và lưu lượng lúc này là 6.021 mm3/deg và nó đang ở mức tiêu thụ nhiên liệu thấp nhất trong các tốc độ trên.
75
Ở mức 2000 rpm thì động cơ chạy ở mức tăng tốc lượng nhiên liệu trên mỗi lần phun tăng vọt lên đến 0.0327 g/lần phun, lưu lượng lúc này là 6.42 mm3/deg.
Đến mức 3000 rpm, lúc này thì tốc độ tăng, tải tăng nên lượng nhiên liệu phun ra tăng hơn so với 2000 rpm là 0.037 g/lần phun trên một lần phun và lưu lượng phun là 6.3 mm3/deg.
Với 4000 rpm lúc này động cơ đã hoạt động với công suất lớn động cơ quá nhiệt và có thể mất cân bằng nên lượng nhiên liệu phun ra lúc này tăng lên mức cao nhất là 0.042 g/lần phun và lưu lượng nhiên liệu qua kim phun lúc này là 6.15 mm3/deg. Nhằm tránh gây hư tổn, gõ (do quá nhiệt), cung cấp đủ công suất cho đông cơ hoạt động và giúp cân bằng phương tiện.
Trong thực tế, lượng nhiên liệu phun ra trong mỗi lần phun luôn luôn đạt độ chính xác rất cao vì mỗi lần phun ra với lưu lượng nhiên liệu rất nhỏ, nếu xảy ra sai sót dù chỉ một tí có thể khiển phương tiện không đạt chuẩn về khí thải và không được hoạt động vì vậy các chi tiết cơ khí liên kết được thiết kế rất chính xác và chuẩn mực.
4.5.2.Độ nhấc kim và thời gian phun
Hình 4-44 Độ nhấc kim
76
Ta thấy ở các vòng quay khác nhau thì độ nhấc kim phun và thời gian nhấc kim cũng khác nhau, cụ thể:
Ở 1000 rpm thì độ nhấc kim là 0.2 mm và thời gian nhấc kim là 1.02 ms, với thời gian ngắn đồng nghĩa với lượng phun nhỏ (do lượng phun phụ thuộc vào thời gian nhấc kim phun), vì ở tốc độ trung bình nên lượng nhiên liệu phun thấp và đây là thời gian nhấc kim ngắn nhất.
Ở 2000 rpm thì độ nhấc kim là 0.26 mm và thời gian nhấc kim là 1.34 ms, cả về độ nhấc và thời gian nhấc kim đều cao hơn ở 1000 rpm.
Ở 3000 rpm thì độ nhấc kim là 0.264 mm và thời gian nhấc kim là 1.53 ms. Ở 4000 rpm thì độ nhấc kim là 0.266 mm và thời gian nhấc kim là 1.71 ms.
Dựa vào biểu đồ trên ta có thể thấy với tốc độ càng cao hay tải càng nặng thì thời gian nhấc kim càng lâu, hay lượng nhiên liệu cấp vào buồng đốt càng nhiều để cung cấp đủ nhiên liệu cho động cơ hoạt động với hiệu suất tối ưu nhất mà không gây thiếu hay thừa nhiên liệu dẫn đến hư hỏng và gây ô nhiễm môi trường. Thời gian phun ngắn giúp cho lượng nhiên liệu phun vào có đủ thời gian để cháy hết giúp giảm lượng khói độc sinh ra. Nhưng nhìn chung thì độ nhấc kim phun hầu như không có sự khác biệt lớn ở các chế độ hoạt động.
4.5.3. Áp suất trong các buồng của kim phun
Hình 4-46 Áp suất trong các buồng của kim phun
Ở hình trên thể hiện áp suất trong ác buồng điều khiển, buồng chứa kim phun, buồng chứa nhiên liệu trong bơm và buồng van ở số vòng quay là 2000 rpm. Khi quan sát ta thấy áp suất ở các buồng dao động quanh một giá trị nhất định.
77 4.5.4. Áp suất ở đầu kim phun
Hình 4-47 Áp suất nhiên liệu ở đầu kim phun
Hình trên đã biểu thị rõ về áp suất hoạt động của nhiên liệu trong kim phun ở các tốc độ khác nhau cụ thể là ở 1000rpm, 2000 rpm, 3000 rpm và 4000 rpm đều có áp suất nhiên liệu khác nhau và cụ thể là ở 1000 rpm áp suất nhiên liệu phun ra là thấp nhất và ở mức 825 (bar). Ở 2000 rpm thì áp suất nhiên liệu nhỉnh hơn 1000 rpm và có giá trị là 968.5 (bar). Ở 3000 rpm là 1039 (bar), và cao nhất là ở áp suất ở 4000 rpm là 1046.6 (bar).
Do sự chênh lệch về tải (tốc độ động cơ) khi xe ở tốc độ thấp tải trung bình lượng nhiên liệu cấp vào thấp và áp suất nhiên liệu phun ra cũng thấp, với tốc độ càng cao thì áp suất phun cũng càng lớn, tải càng lớn thì áp suất nhiên liệu và lượng nhiên liệu phun ra cũng càng lớn theo nó.
78
CHƯƠNG 5. KẾT LUẬN VÀ NHẬN XÉT
5.1. Kết luận
Trong quá trình tìm hiểu và vận hành phần mềm AVL BOOST Hydsim để mô phỏng hệ thống nhiên liệu của động cơ Hyundai Santa Fe 2.2l 2014, ta thấy phần mềm AVL BOOST Hydsim là một phần mềm dùng để mô phỏng và tính toán hệ thống nhiên liệu khá hiệu quả. Nhờ phần mềm này chúng ta nhận biết thêm được sự ảnh hưởng của các thông số kết cấu, điều kiện vận hành, từ áp suất buồng cháy đến chất lượng phun nhiên liệu cho động cơ. Ta còn có thể thay đổi các thông số đầu vào, điều kiện ban đầu của các phần tử để tìm ra chất lượng phun tốt nhất và tối ưu nhất cho động cơ.
Tuy nhiên việc mô phỏng chưa hoàn toàn chính xác so với các thực nghiệm thực tế. Từ việc mô phỏng hệ thống nhiên liệu Diesel cho động cơ Hyundai Santa Fe 2.2l 2014, ta còn có thể nghiên cứu các hệ thống cung cấp nhiên liệu khác như là xăng, gas,… hoặc các hệ thống khác cho động cơ.
5.2. Nhận xét
Qua phân tích quá trình mô phỏng trên ta có thể kết luận hệ thống nhiên liệu Common Rail Diesel có những ưu điểm sau:
- Tiêu hao nhiên liệu thấp. - Phát thải ô nhiễm thấp.
- Động cơ làm việc êm dịu, giảm được tiếng ồn. - Cải thiện tính năng động cơ.
- Thiết kế phù hợp để thay thế cho các động cơ Diesel loại cũ đang sử dụng.
Động cơ Diesel thế hệ “cũ”, trong quá trình làm việc hệ thống cung cấp nhiên liệu tạo ra tiếng ồn khá lớn. Khi khởi động và tăng tốc đột ngột lượng khói đen thải lớn.Vì vậy làm tiêu hao nhiên liệu và ô nhiễm cao. Ở hệ thống nhiên liệu Common Rail áp suất phun rất cao, có thể phun ở mọi thời điểm. Mọi chế độ làm việc và ngay cả động cơ lúc thấp tốc mà áp suất phun vẫn không thay đổi. Với áp suất cao, nhiên liệu được phun càng tơi nên quá trình cháy càng sạch hơn.
Hệ thống Common Rail Diesel ra đời góp phần cải thiện nhiều cho tính năng động cơ và tính kinh tế nhiên liệu mà lâu nay người sử dụng cũng như các nhà bảo vệ môi
79
trường mong đợi. Nó tạo nên hướng nghiên cứu mới cho các ngành Cơ khí Động lực, Giao thông,… trong nước.
Một ưu điểm nữa của Hệ thống nhiên liệu Common Rail của hãng Bosch là trong quá trình thiết kế nhằm mục đích có thể thay thế được cho hệ thống nhiên liệu Diesel cũ, tức việc bố trí các thành phần và lắp đặt chúng trên động cơ phù hợp với các động cơ đang tồn tại.
Hệ thống phun nhiên liệu Common rail đã cải thiện hiệu suất của xe lên 15%, tùy thuộc vào cài đặt của chế độ vận hành động cơ đốt trong. Trong trường hợp này, thông thường một tác dụng phụ của tính kinh tế của động cơ là giảm hiệu suất của nó, nhưng trong trường hợp này, công suất của động cơ ngược lại tăng lên.
Lý do cho điều này nằm ở chất lượng phân phối nhiên liệu trong xi lanh. Mọi người đều biết rằng hiệu suất của động cơ phụ thuộc trực tiếp không quá nhiều vào lượng nhiên liệu vào cũng như chất lượng hòa trộn của nó với không khí. Vì trong quá trình vận hành của động cơ, quá trình phun xảy ra chỉ trong một phần nhỏ của giây, nên nhiên liệu hòa trộn với không khí càng nhanh càng tốt.
80
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] BOOST Hydsim Primer v.2013. [2] BOOST Hydsim Users Guide.
[3] Numerical Analysis of a Fuel Pump for an Aircraft Diesel Engine - The Authors, published by EDP Sciences, 2019.
[4] Numerical model of common rail Electromagnetic fuel injector - Stasys Slavinskas, Gvidonas Labeckas, Irena Kanapkiene,Tomas Mickevicius, 2016.