8. NHỮNG HẠN CHẾ CỦA LUẬN ÁN
3.2. Xây dựng mơ hình mơ phỏng động cơ Cummins NTA855 sử dụng nhiên liệu B10
3.2.3. Xác định các điều kiện để hiệu chỉnh mơ hình mơ phỏng
Trước hết là xây dựng mơ hình buồng cháy động cơ Cummins, ngồi các thơng số cơ bản của động cơ về hệ thống nhiên liệu, kết cấu buồng cháy (phụ lục 7), thì thơng số hình học của buồng cháy đặc biệt là phần biên dạng Omega phải đầy đủ các kích thước để cĩ thể tạo lưới mơ phỏng. Bản vẽ hình dạng piston động cơ Cummins NTA855 thể hiện như trên hình 3.3. Lưới mơ hình được thể hiện trên hình 3.4.
Hình 3.3. Bản vẽ piston và tọa độ buồng cháy động cơ Cummins NTA855
a) Hình chiếu khơng gian b) Nhìn từ trên
Hình 3.4. Lưới mơ phỏng buồng cháy động cơ Cummins NTA855
Trước khi tiến hành mơ phỏng với các thơng số thay đổi của nhiên liệu. Một số yêu cầu quan trọng để đảm bảo kết quả mơ phỏng đáng tin cậy là phải so sánh và hiệu chỉnh các thơng số mơ hình mơ phỏng với đặc tính gốc của động cơ (lý lịch máy) ở một số điều kiện nhất định để mơ hình mơ phỏng sát với thực tế.
Sau khi hiệu chỉnh mơ hình mới cĩ thể thay đổi các thơng số đầu vào (đặc tính nhiên liệu) để xác định đầu ra (đồ thị cơng, nhiệt độ, tốc độ tỏa nhiệt…). Việc thực
hiện các chế độ mơ phỏng động cơ căn cứ vào lý lịch máy (hình 3.5, bảng 3.2). Kết quả mơ phỏng động cơ sử dụng nhiên liệu DO và B10 sẽ được so sánh với các đường đặc tính gốc của động cơ để đánh giá sự thay đổi đặc tính q trình cháy của động cơ.
Hình 3.5. Đặc tính động cơ Cummins NTA855
Bảng 3.2. Đặc tính động cơ Cummins NTA855 sử dụng nhiên liệu DO
Giá trị
Mơ men, Me (N.m) và cơng suất của động cơ, Ne (kW) theo tốc độ, n (v/ph) 1200 1400 1600 1800 2100 Ne Me Ne Me Ne Me Ne Me Ne Me 134 1034 180 1227 215 1283 225 1193 255 1182 Tiêu hao nhiên liệu giờ (l/h) 42 50 58 62 72 Suất tiêu hao nhiên liệu riêng cĩ ích g/kW.h) 261,09 231,38 224,71 229,53 234,35
Bảng 3.3 trình bày thơng số nhiệt động nhiên liệu mơ phỏng, bảng 3.4 trình bày các hệ số hiệu chỉnh cơ bản của mơ hình mơ phỏng.
Bảng 3.3. Thơng số đầu vào của nhiên liệu mơ phỏng Nhiên liệu Chỉ số cetane Nhiên liệu Chỉ số cetane
(CN)
Độ nhớt ở 400C (mm2/s)
Khối lượng riêng (g/cm3)
Nhiệt trị (MJ/kg)
DO 52,1 2,419 0,830 45,70
Bảng 3.4. Hệ số hiệu chỉnh mơ hình mơ phỏng
Thơng số Giá trị Ghi chú
Ý nghĩa Ký
hiệu
DO B10
Lượng nhiên liệu cấp chu trình (kg)
tspmas Thay đổi theo lý lich máy
(bảng 3.2)
Thay đổi theo lý lich máy (bảng 3.2))
Do thay đổi khối lượng riêng của nhiên liệu
Thời điểm phun ca1inj -180CA -180CA Bắt đầu phun
Hệ số quá trình cháy ef4 1,51e4 1,46e4 Do thay đổi chỉ số cetan theo phương trình 2.46 af4 16e6 25,6e6 Do thay đổi thành phần
nhiên liệu theo phương trình 2.43
rsc 1,43 1,3 Hiệu chỉnh đường cong áp
suất khi chưa cĩ cháy theo KIVA
distant 2,13 1,3
Hệ số quá trình phát thải
denomc 0,256e10 4,1e10 Hiệu chỉnh phát thải bồ hĩng, NOx theo KIVA So sánh sự biến thiên áp suất trong xi lanh khi khơng cĩ cháy được thể hiện trên hình 3.6, đường nét rời là đường cong mơ phỏng, đường nét liền là đường cong thực nghiệm. Sự trùng khớp của hai đường cong chứng minh thơng số tỷ số nén, áp suất và nhiệt độ ban đầu của mơ hình là phù hợp, code chương trình cho trong phụ lục 5. Giá trị áp suất trong xi lanh thực tế khi chưa cĩ cháy được trình bày trong phụ lục 6.
Hình 3.6. So sánh đường cong áp suất trong xi lanh khi chưa cĩ cháy giữa mơ phỏng và thực nghiệm giữa mơ phỏng và thực nghiệm