i. Mục đích, đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài
4.6. Kết luận chương 4
Đã xây dựng bộ dữ liệu chuẩn với hai tham số điều chỉnh (φs, pf ) cho động cơ AVL 5402 theo quy trình đã xây dựng, bằng QHTN trực giao cấp II với phần mềm DX6.
Thông qua việc áp dụng phương pháp QHTG cấp II, tại mỗi điểm làm việc của động
cơ cần thực hiện 10 thí nghiệm để xác định được giá trị (φs, pf) tối ưu. Bộ thông số (φs, pf) tối ưu của động cơ được xác định thông qua thực hiện tuần tự tại các điểm làm việc cơ sở.
Tìm ra được bộ thông số tối ưu áp suất phun pf, góc phun sớm φs ở các điểm cơ sở và từ đó tìm bộ thông số tối ưu toàn bộ dựa theo phương pháp nội suy.
Các kết quả (φs, pf) tối ưu thu được khi áp dụng phương pháp quy hoạch thực nghiệm
có độ tin cậy cao do mỗi mô hình toán học luôn được kiểm tra độ tin cậy theo tiêu chuẩn
Fisher. Độ tin cậy này được thể hiện rõ khi kiểm nghiệm lại giá trị Me-max tại đường đặc tính ngoài từ tính toán giá trị tối ưu từ các mô hình toán học và thực nghiệm trên băng thử tại các tốc độ khác nhau.
Bộ thông số (φs, pf) tối ưu sẽ là bộ thông số cơ sở nạp vào ECU để điều khiển động cơ trong qua trình làm việc thực tế.
101
KẾT LUẬN CHUNG VÀ PHƯƠNG HƯỚNG PHÁT TRIỂN
Kết luận chung
Những kết quả chủ yếu của luận án đạt được như sau:
Đã khái quát một cách có hệ thống về ứng dụng ĐKĐT trong máy móc nói chung và trong động cơ đốt trong nói riêng. Nêu lên sự cần thiết cho việc nghiên cứu xây dựng bộ dữ liệu chuẩn cho ECU của hệ thống ĐKĐT trong động cơ đốt trong.
Sử dụng bài toán QHTN trực giao trong nghiên cứu thực nghiệm khi xây dựng các mô hình toán học thực nghiệm và chọn ra phương pháp QHTN trực giao cấp II xây dựng bộ dữ liệu điều chỉnh của động cơ. Sử dụng phần mềm QHTN DX6 trong quá trình thiết kế thí nghiệm cũng như giải bài toán tối ưu tìm bộ dữ liệu chuẩn cho ECU.
Đưa ra một cách hệ thống về phương pháp xây dựng bộ dữ liệu chuẩn cho ECU của HTNL ĐKĐT bằng phương pháp chia lưới-phân vùng và kết hợp phương pháp QHTN để tối ưu bộ tham số tại mỗi điểm khảo sát. Sự kết hợp này đã giảm tới 77% số lượng thử nghiệm cần thực hiện mà vẫn đảm bảo độ tin cậy và tính chính xác của kết quả.
Xây dựng bộ dữ liệu các tham số điều chỉnh (φs, pf) tối ưu của hệ thống nhiên liệu CR cho ECU của động cơ AVL 5402 như một ví dụ để chứng minh cho phương pháp đã nêu.
Kết quả đạt được có thể coi là cơ sở để tiến hành nghiên cứu khảo sát thêm hoặc mở rộng hơn nữa cho các tham số điều chỉnh của HTNL ĐKĐT trên động cơ đốt trong.
Kết quả của nghiên cứu này cơ sở quan trọng trong việc nghiên cứu xây dựng bộ dữ liệu chuẩn cho ECU của HTNL, cũng như là tài liệu tham khảo trong nghiên cứu phát triển động cơ và đào tạo chuyên sâu về chuyên ngành ĐCĐT.
Phương hướng phát triển
Đề tài mới chỉ ở phạm vi xây dựng và bộ dữ liệu (φs, pf) tối ưu của HTNL CR cho ECU của động cơ AVL 5402. Nhằm đưa nghiên cứu này ứng dụng vào thực tiễn, cần thiết phải bổ sung các nghiên cứu sau:
- Mở rộng các thông số điều chỉnh khác nữa như phun mồi, phun sau… hoặc giải bài toán tối ưu đa mục tiêu như mômen, khí thải, độ rung động và độ ồn trong động cơ.
102
TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt
[1] Phạm Minh Tuấn, Lê Anh Tuấn, Nguyễn Duy Tiến, Nguyễn Thế Trực (2010),
Nghiên cứu hoàn thiện thiết kế và chế tạo hệ thống phun xăng điện tử thay thế cho hệ thống nhiên liệu dùng bộ chế hòa khí của động cơ xe máy. Đề tài cấp bộ mã số
B2009-01-288.
[2] Phạm Minh Tuấn (2001), Lý thuyết động cơ đốt trong. NXB Khoa học kỹ thuật.
[3] Nguyễn Tất Tiến (2007), Nguyên lý động cơ đốt trong. NXB. Giáo dục.
[4] Trần Anh Trung (2004), Nghiên cứu thiết kế chế tạo hệ thống Digital Motor Electronics. Luận văn thạc sỹ ngành Động cơ đốt trong, khóa 2002 – 2004, Đại học Bách khoa Hà Nội.
[5] Khổng Văn Nguyên (2011), Nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số điều khiển trong hệ thống nhiên liệu CR đến tính năng công suất, tiêu thụ nhiên liệu và phát thải của động cơ. Luận văn thạc sỹ ngành Động cơ Đốt trong, khóa 2009 – 2011, Đại học Bách khoa Hà Nội.
[6] Lê Đình Vũ, Vũ Đức lập, nghiên cứu ứng dụng hệ thống nhiên liệu common rail cho động cơ diesel DSC-80. Tạp chí Khoa học công nghệ Hàng hải, số 24-
11/2010, tr. 29 – 33.
[7] Nguyễn Thị Phương Hà, Huỳnh Thái Hoàng (2005), Lý thuyết điều khiển tự động.
Đại học Bách khoa - Đại học Quốc gia TPHCM.
[8] Nguyễn Doãn Phước, Phan Xuân Minh (2005), Nhận dạng hệ thống điều khiển,
Nhà xuất bản Khoa học và kỹ thuật.
[9] Hoàng Xuân Quốc (1996), Hệ thống phun xăng điện tử trên xe du lịch, Nhà xuất
bản Khoa học và kỹ thuật.
[10]Đỗ Văn Dũng (1997), Trang bị điện và điện tử ôtô hiện đại, Đại học sư phạm kỹ
thuật TP.HCM.
[11]Toyota Service Training- Hệ thống điều khiển động cơ xăng- Công ty ô tô Toyota
Việt Nam.
[12]Toyota Service Training- Hệ thống điều khiển động cơ diesel- Công ty ô tô Toyota
Việt Nam.
[13]New Model Hiace 2005- Toyota Motor Vietnam.
[14]Nguyễn Oanh (2006), Kỹ thuật sữa chữa ôtô và động cơ nổ hiện đại tập 2 động cơ diesel. Nhà xuất bản tổng hợp TPHCM.
[15]Nguyễn Thiện Thành (2006), Trí tuệ nhân tạo và hệ chuyên gia. Đại học Bách
khoa TPHCM.
[16]Nguyễn Hải Thanh (2006), Tối ưu hóa. Nhà xuất bản Bách khoa Hà Nội.
[17]Nguyễn Thị Bạch Kim, Các phương pháp tối ưu lý thuyết và thực nghiệm. Nhà
xuất bản Bách khoa Hà Nội 285-2008.
[18]Hoàng Tụy, Lý thuyết Quy Hoạch. Tập 1. Nhà xuất bản Khoa học, Hà Nội 1968,
103
[19]Bùi Thế Tâm và Trần Vũ Thiệu (1998), Các phương pháp tối ưu hóa. Nhà xuất
bản Giao thông vận tải, Hà Nội.
[20]Trần Vũ Thiệu (2004), Giáo trình tối ưu tuyến tính. Nhà xuất bản Đại học Quốc
gia Hà Nội.
[21]Bùi Thế Tâm, Trần Văn Thiện (1998), Các phương pháp tối ưu hóa. Nhà xuất bản
Giao thông vận tải
[22]Lê Dũng Mưu (1998), Nhập môn các phương pháp tối ưu. Nhà xuất bản Khoa học
kỹ thuật, Hà Nội.
[23]Võ Văn Tuấn Dũng (2007), Giáo trình quy hoạch tuyến tính. Nhà xuất bản Thống
kê.
[24]Nguyễn Văn Dự, nguyễn Đăng Bình (2011), Quy hoạch thực nghiệm trong kỹ thuật. Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội.
[25]Trần Vũ Thiệu, Bùi Thế Tâm, Các phương pháp tối ưu hóa. Nhà xuất bản Giao
thông vận tải. Hà Nội 1998, 404.
[26]Bùi Minh Trí (2005), Xác suất thống kê và quy hoạch thực nghiệm. Nhà xuất bản
Khoa học và kỹ thuật
[27]Lê Đức Ngọc (2001), Giáo trình, Xử lý số liệu và kế hoạch hóa thực nghiệm.
[28]Nguyễn Đình Mãn, Trần Quốc Hùng, Tối ưu hóa góc sắc và độ cứng theo tuổi bền trong chế tạo dao phẳng sử dụng. Tạp chí cơ khí số 06 tháng 06/2011, tr 30-34.
[29]Cao Thanh Long, Nguyễn Văn Dự, Tối ưu hóa nhám bề mặt khi tiện tinh lỗ nhỏ trên thép X210CR13 đã tôi, tạp chí cơ khí Việt Nam số 04 tháng 04/2011, tr 32–
35.
[30]Hoàng Minh Thuận, Đào Quang Kế, Hoàng Văn Châu, Tối ưu hóa chế độ thẩm NITƠ PLASMA 40CrMo trên thiết bị Eltropuls H045x080. Tạp chí cơ khí số 06
tháng 06/2011, tr 62-69.
[31]Phan Thanh Thảo, Xây dựng mô hình toán học trong nghiên cứu thực nghiệm nhiều yếu tố. Tạp chí Công nghiệp Việt Nam, tháng 7/2005.
[32]Nguyễn Doãn Ý (2007), Quy hoạch thực nghiệm. Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ
thuật.
[33]Nguyễn Doãn ý (2009), Xử lý số liệu thực nghiệm trong kỹ thuật. Nhà xuất bản
KH&KT, Hà Nội.
Tiếng Anh
[34]Bosch (2000), Automotive Handbook 5th. Robert Bosch GmbH.
[35]Van J, Maggetto G, Lataire P, Which energy source for road transport in the future A comparison of battery hybrid and fuel cell vehicles. Energy Conversion
Management 2006: 47: 48-60.
[36]K.D. Huang, K.V. Quang and K.T. Tseng. Study of recycling exhaust gas energy of hybrid pneumatic power system with CFD. Energy Conversion and
Management 2009: 50: 1271–1278.
[37]Qianfan Xin, Diesel engine system design. Woodhead Publishing Limited, 2011,
104
[38]K. Ogata (2010), Modern Control Engineering. 5th Edition, Prentice Hall.
[39]R.S.Burns (2001), Advanced Control Engineering. Butter – Heinemann.
[40]Klaus Mollenhauer Helmut Tschoeke (2010), Handbook of Diesel Engines. ISBN
978-3-540-89082-9.
[41]Daniel Alberer, Markus Hirsch, Luigi del Re, A virtual references design approach for diesel engine control optimization. Control Engineering Practice 18 (2010)
1263-1271.
[42]Y. Liu et al, Optimization research for a high pressure common rail diesel engine ba sed on simulation. International Journal of automotive Technology (2010), Vol,
11, No. 5, pp. 625-636.
[43]M. Hafner et al, Fast neural networks for diesel engine control design. Control
Engineering Practice 8 (2000) 1211-1221.
[44]Mrdjan Jankovic and Stephen Magner, Fuel economy optimization in automotive engines. Proceeding of the 2006 American Control Conference Minneapolis,
Minnesota, USA, June 14-16, 2006.
[45]B. Saenrens et al, Minimization of the fuel consumption of gasoline engine using dynamic optimization. Applied Energy 86 (2009) 1582-1588.
[46]Moh'd Sami S. Ashhab, Fuel economy and torque tracking in camless engines through optimization of neural networks. Energy Comversion and Management 49
(2008) 365-372.
[47]S. Jackobsson et al, Combustion engine optimization: a multiobjective approach.
Optim Eng (2010) 11: 533-554.
[48]Hoël Langouët, Ludovic Métivier, Delphine Sinoquet, Quang Huy Tran, Engine calibration: multi - objecttive constranined optimization of engine maps. Optim
Eng (2011) 12:407-424.
[49]Timothy Holliday and Anthony J. Lawrance, Engine-mapping experiments: A two- stage regression approach. Technometrics: May 1998: 40, 2; ProQuest Central pg.
120.
[50]L. Lü and L. Wang, Model-based optimization of parameters for diesel engine SCR system. International Journal of automotive Technology (2013), Vol, 14, No.
1, pp. 13-18.
[51]Deabong Jung et al, Optimization algorithm for diesel enine operating parameters based on a vehile driving test cycle. Jounrnal of Mechanical Science and
Technology 27 (7) 2171-2179, 2013.
[52]R. Muller, H-H. Hemberger, and K.H. Baier, Engine control using neural networks: A new method in engine management systems. Meccanica, Vol. 32, pp.
423-430, 1997.
[53]Y-J. Zhai and D-L. Yu, Neural network model-based automotive engine air/fuel ratio control and robustness evalution. Engineering Applications of Artificial
Intelligence, Vol. 22, pp. 171-180, 2009.
[54]D. Khiar et al, Robust Takagi-Sugeno, Fuzzy control of a spark ignition engine.
105
[55]S. Tasdemir et al, Artificial neural network and fuzzy expert system comparison for prediction of performance and emission parameters on a gasoline engine. Expert
Systems with Applications, Vol. 38, pp. 13912–13923, 2011.
[56]D. Jung et al, Optimization algorithm for diesel engine operating parameters based on a vehicle driving test cycle. Journal of Mechanical Science and
Technology, Vol. 27 (7), pp. 2171-2179, 2013.
[57]Timothy Hollyday and Thony J.Lawrance (1998), Engine Mapping Experiments: A Two-Stage regression Approach. School of Machermatics & Statistics University of Birmingham.
[58]Sascha Schoenfeld and Avnish Dhongde (2012), Parametric Analysis of Piston Bowl Geometry and Injection Nozzle Configuration using 3D CED and DoE. VKA, RWTH Aachen University.
[59]Michael Egert and Herbert Mittermaier (2006), Application of CED Modeling in Combustion Bowl Assessment of Diesel Engines Using DoE Methodology. AVL Powertrain Engineering, Inc.
[60]M.S. Bazaaa, H.D. Sherali and C. M. Shetty (1993), Nonlinerar Programming: Theory and Algorithms. John Wiley & Sons. Inc, Singapore.
[61]S.Boy and L.Vandenberghe (2004), Conex Optimization. Department ò
Mathematics, University of Namur, Belgium.
[62]Ulrike Schoop, John Reeves, Satoru Watanabe, Ken Butts, Steady-State Engine Modeling for Calibration. A Productivity and Quality Study. 2007.
[63]S. Haines, C. Dicken, A. Gallacher, The application of an automatic calibration optimization tool to direct-injection diesels. Statistics Engine Optimization 2000,
ISBN 186058201.
[64]Hindren A.Saber, Ramzi R. Ibraheem Al-Barwari, Ziyad J.Talabany, Effect of ambient air temperature on specific fuel consumption of naturlly aspirated diesel engine. SE Journal Science and Engineering. 30 Mar 2013
[65]Hitoshi Tomishima, Takeo Matsumoto, Mamoru Oki, Kohji Nagata, The Advanced Diesel Common Rail System for Achieving a Good Balance Between Ecology and Economy. Licensed from the SAE Digital Library Copyright 2009 SAE
International.
[66]Essam M. EL-Hannouny, Taewon W. Lee, Patrick V. Farrell and Rolf D. Reitz, An Experimental and Numerical Study of Injector Behavior for HSDI Diesel Engines.
SAE World Congress Detroit, Michigan March 3-6, 2003. [67]AVL manual, Smokemeter (2004).
106
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN
1. Phạm Minh Tuấn, Khổng Vũ Quảng, Nguyễn Duy Tiến, Hồ Văn Đàm, “Tối ưu tham số điều chỉnh của hệ thống nhiên liệu Common Rail bằng quy hoạch thực nghiệm”. Tạp chí Giao thông vận tải, số 11/2012, tr. 25 – 28 và trang 37.
2. Hồ Văn Đàm, Nguyễn Duy Tiến, Phạm Minh Tuấn, Khổng Vũ Quảng, “Nghiên cứu xây dựng bộ tham số điều chỉnh cho hệ thống nhiên liệu Common Rail”. Tạp
chí Cơ khí Việt Nam, Số đặc biệt 01/2013, tr. 32 - 36.
3. Nguyễn Duy Tiến, Khổng Vũ Quảng, Phạm Minh Tuấn, Hồ Văn Đàm “Tối ưu tham số điều chỉnh cho hệ thống nhiên liệu Common Rail”. Hội nghị khoa học và
công nghệ toàn quốc về cơ khí lần thứ III, tháng 4/2013 tr. 876 - 887.
4. Nguyen Duy Tien, Khong Vu Quang, Pham Minh Tuan, Ho Van Dam
“Regulation Parameters of Common Rail Fuel System”. The 3rd International Conference on Sustaninable Energy, October 29-30,2013, Page. 68 to 73.
5. Nguyễn Duy Tiến, Khổng Vũ Quảng, Phạm Minh Tuấn, Hồ Văn Đàm “Ứng dụng quy hoạch thực nghiệm để xây dựng bộ tham số điều chỉnh cho hệ thống nhiên liệu diesel kiểu Common Rail”. Tạp chí Khoa học và Công nghệ - trường Đại học
Công nghiệp Hà Nội, số 20-02/2014, tr 32-37.
6. Phạm Minh Tuấn, Khổng Vũ Quảng, Nguyễn Duy Tiến, Hồ Văn Đàm
“Nghiên cứu thực nghiệm xây dựng bộ dữ liệu chuẩn cho ECU của động cơ diesel sử dụng hệ thống nhiên liệu Common Rail”. Tạp chí Cơ khí Việt
107
PHỤ LỤC
PHỤ LỤC 1: Bộ số liệu thực nghiệm tại các điểm cơ sở
PL 1.A Tốc độ 1000 v/ph
Bảng PL1. A.1. Chế độ động cơ chạy không tải
TT x1 x2 X1 X2 Gnl (g/h) 1 4 200 -1 -1 140 2 12 200 1 -1 170 3 4 400 -1 1 150 4 12 400 1 1 190 5 2,36 300 -1,41 0 210 6 13,64 300 1,41 0 200 7 8 159 0 -1,41 160 8 8 441 0 1,41 210 9 8 300 0 0 100 10 8 300 0 0 110
Bảng PL1. A.2. Chế độ động cơ chạy 10% tải
TT x1 x2 X1 X2 M e (N.m) 1 3,44 168 -1 -1 3 2 12 168 1 -1 3,2 3 3,44 400 -1 1 3,4 4 12 400 1 1 3,1 5 1,68 284 -1,41 0 3,1 6 13,75 284 1,41 0 2,8 7 7,72 120 0 -1,41 2,8 8 7,72 447 0 1,41 2,9 9 7,72 284 0 0 3,75 10 7,72 284 0 0 3,75
Bảng PL1. A.3. Chế độ động cơ chạy 20% tải
TT x1 x2 X1 X2 Me (N.m) 1 4,42 268 -1 -1 7,8 2 10 268 1 -1 6,2 3 4,42 400 -1 1 7,8 4 10 400 1 1 6,2 5 3,28 334 -1,41 0 7 6 11,14 334 1,41 0 5,9 7 7,21 240 0 -1,41 7,3 8 7,21 427 0 1,41 7,5 9 7,21 334 0 0 8 10 7,21 334 0 0 8
108
Bảng PL1. A.4. Chế độ động cơ chạy 30% tải
TT x1 x2 X1 X2 Me (N.m) 1 4,42 325,2 -1 -1 11,4 2 10 325,2 1 -1 10,7 3 4,42 450 -1 1 11,5 4 10 450 1 1 10,8 5 3,28 387,6 -1,41 0 11,2 6 11,14 387,6 1,41 0 9,8 7 6,32 299,6 0 -1,41 11,2 8 6,32 475,6 0 1,41 11,3 9 6,32 387,6 0 0 11,5 10 6,32 387,6 0 0 11,5
Bảng PL1. A.5. Chế độ động cơ chạy 50% tải
TT x1 x2 X1 X2 Me (N.m) 1 -1,14 343,4 -1 -1 18,1 2 12 343,4 1 -1 19,1 3 -1,14 500 -1 1 18,3 4 12 500 1 1 19,2 5 -3,83 421,7 -1,41 0 16,8 6 14,69 421,7 1,41 0 17,8 7 5,43 311,3 0 -1,41 18,9 8 5,43 532,1 0 1,41 18,9 9 5,43 421,7 0 0 19,3 10 5,43 421,7 0 0 19,3
Bảng PL1. A.6. Chế độ động cơ chạy 90% tải
TT x1 x2 X1 X2 Me (N.m) 1 -1,14 484,6 -1 -1 25,9 2 12 484,6 1 -1 25,8 3 -1,14 600 -1 1 26 4 12 600 1 1 25,8 5 -3,83 542,3 -1,41 0 22,6 6 14,69 542,3 1,41 0 23,8 7 10,44 460,9 0 -1,41 26,5 8 10,44 623,7 0 1,41 26,2 9 10,44 542,3 0 0 26,6 10 10,44 542,3 0 0 26,6
109
Bảng PL1. A.7. Chế độ động cơ chạy 100% tải
TT x1 x2 X1 X2 Me (N.m) 1 8 500,4 -1 -1 27,15 2 17,22 500,4 1 -1 25,2 3 8 650 -1 1 26,8 4 17,22 650 1 1 25 5 6,11 575,2 -1,41 0 26,6 6 19,11 575,2 1,41 0 24 7 12,61 469,7 0 -1,41 27,2 8 12,61 680,7 0 1,41 26,2 9 12,61 575,2 0 0 27,3 10 12,61 575,2 0 0 27,3 PL 1.B Tốc độ 1200 v/ph
Bảng PL1.B.1. Chế độ động cơ chạy không tải
TT x1 x2 X1 X2 Gnl (g/h) 1 4 200 -1 -1 180 2 11,44 200 1 -1 190 3 4 368 -1 1 170 4 11,44 368 1 1 160 5 2,47 165,56 -1,41 0 200 6 12,96 284,44 1,41 0 170 7 7,72 402 0 -1,41 230 8 7,72 402 0 1,41 180 9 7,72 284 0 0 160 10 7,72 284 0 0 160
Bảng PL1.B.2. Chế độ động cơ chạy 10% tải