3.2.1. Đối tượng thử nghiệm mô phỏng
Động cơ được chọn làm đối tượng nghiên cứu là động cơ nghiên cứu một xylanh AVL 5402 với các thông số kỹ thuật như trên bảng 3.1. Đường nạp động cơ được cải tiến để lắp thêm vòi phun nhiên liệu nhằm giúp động cơ hình thành hỗn
47
hợp một cách đồng nhất ngay từ trên đường nạp. Nhiên liệu thử nghiệm là n- heptane có cơng thức hố học là C7H16, là một ankan mạch thẳng có các tính chất
như trên Bảng 3.2.
Bảng 3.1. Thông sốđộng cơ AVL 5402
Kiểu động cơ 1 xilanh, 4 kỳ, khơng tăng áp
Đường kính xilanh 85 mm Hành trình piston 90 mm Dung tích xylanh 510,7 cm3 Tỷ số nén 17,3:1 Xupap nạp Mở sớm 16oTK trước ĐCT Đóng muộn 46oTK sau ĐCD Xupap thải Mở sớm 53,5oTK trước ĐCD Đóng muộn 16,5oTK sau ĐCT Bảng 3.2 Tính chất của nhiên liệu n-heptan Cơng thức hố học n-C7H16 Khối lượng mol 100,16 g/mol Trị số cetane 56
Khối lượng riêng 0,692 g/ml Nhiệt trị thấp 44,5 MJ/kg Nhiệt ẩn hóa hơi 0,317 MJ/kg Hệ số A/F 15,132
3.2.2. Xây dựng mơ hình mơ phỏnga. Các phần tử chính trong mơ hình a. Các phần tử chính trong mơ hình
48
Bảng 3.3 Chức năng các phần tử chính trong mơ hình
Tên phần tử Chức năng chính Ký hiệu
Cylinder
Mơ hình hóa xilanh động cơ: nhập các tham số kích thước hình học, mơ hình truyền nhiệt, mơ hình cháy..
Injector Vòi phun nhiên liệu cho phép thay đổi
lượng nhiên liệu đưa vào xilanh.
System Boundary
Điều kiện biên: nhập các điều kiện đầu vào khí nạp và đầu ra khí xả.
Plenum
Cổ nạp, dùng để hòa trộn nhiên liệu và
khơng khí trước khi vào xilanh. Restriction
Phần tử cản, tạo ra tổn thất trên đường
ống.
Pipe Ống nối dùng để kết nối các phần tử.
Measuring Point
Xác định các giá trị cần đo: vận tốc , lưu lượng, nhiệt độ.. của dịng khí.
Turbocharger
Bộ tua bin máy nén dùng để tăng áp cho động cơ.
Air Cooler
Bộ làm mát khí luân hồi.
Engine
Phần tử động cơ: nhập tổn thất cơ giới, tốc độđộng cơ.
Junction
Giắc kết nối các phần tử.
49
Các phần tử trên mơ hình đại diện cho các chi tiết, hệ thống của động cơ thử
nghiệm. Dữ liệu nhập vào trong các phần tử của mơ hình được lấy từđộng cơ này. Các dữ liệu này có thể đo từ kết cấu thực tế hoặc từ tài liệu của nhà sản xuất động
cơ.
b. Kết nối các phần tử trong mơ hình
Dựa vào kết cấu thực tế động cơ thử nghiệm, ta có phương án kết nối khác nhau. Động cơ AVL5402 là động cơ diesel 1xilanh, phun nhiên liệu trực tiếp vào buồng cháy. Trong mơ hình động cơ đã được cải tiến để cấp nhiên liệu bên ngoài xilanh, nhằm mục đích hịa trộn hỗn hợp đồng nhất khơng khí và nhiên liệu, động
cơ có thể làm việc được theo nguyên lý HCCI. Việc kết nối các phần tử dùng phần tử pipe. Sau khi kết nối ta có mơ hình động cơ
Hình a/
Hình b/
Hình 3.4 Mơ hình HCCI trên động cơ
AVL5402
a. Mơ hình đánh giá ảnh hưởng thời
điểm cháy qua nhiệt độ khí nạp
b. Mơ hình đánh giá ảnh hưởng thời
điểm cháy bằng tăng áp
c. Mơ hình điều khiển thời điểm cháy bằng luân hồi khí xả
50
d. Thiết lập thơng số mơ phỏng của mơ hình
Trong phần này chúng ta thiết lập các tham số mô phỏng cho chương trình bao gồm: lựa chọn nhiên liệu sử dụng là n-heptane, cơ chế phản ứng cháy trong xilanh là C7H16_skel_mech.inp, cài đặt số chu trình mơ phỏng. Độ chính xác mơ hình càng cao khi số chu trình mơ phỏng càng cao.
e. Thiết lập các chếđộ mô phỏng và chạy chương trình
Các chếđộ mơ phỏng được thiết lập theo phương pháp điều khiển thời điểm cháy. Mơ hình được chạy ở 4 giá trị lượng nhiên liệu cấp chu trình là: 10mg/chu trình; 10,4mg/chu trình; 10,8 mg/chu trình; 11,2 mg/chu trình, tốc độđộng cơ 2000 vịng/phút.
- Chếđộ mơ phỏng đánh giá ảnh hưởng của tăng áp: ứng với 1 giá trị lượng nhiên liệu cấp, đánh giá đặc điểm cháy ở 4 giá trịtăng áp là: 1 bar; 1,15 bar; 1,2 bar; 1,25 bar; 1,3 bar.
- Chếđộ mô phỏng đánh giá ảnh hưởng của sấy nóng khí nạp: ứng với 1 giá trị lượng nhiên liệu cấp, đánh giá đặc điểm cháy ở 5 giá trị nhiệt độ sấy nóng 298K, 308K, 318K, 328K, 338K.
- Chếđộ mô phỏng đánh giá ảnh hưởng của luân hồi khí xả: ứng với 1 giá trị lượng nhiên liệu cấp, đánh giá đặc điểm cháy ở 5 giá trị phần trăm khí luân hồi: 0%; 17,87%; 27,53%; 31,51%; 33,36%.
- Chếđộ mô phỏng đánh giá ảnh hưởng của tỷ số nén: ứng với 1 giá trịlượng nhiên liệu cấp, đánh giá đặc điểm cháy ở 4 giá trị tỷ số nén: 18:1; 17,3:1; 16:1; 15:1.
51
CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN