CHƯƠNG 4. NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM XÂY DỰNG BỘ DỮ LIỆU CHUẨN TRÊN ĐỘNG CƠ DIESEL AVL 5402
4.5. Tiến hành thử nghiệm và kết quả
4.5.3. Xây dựng các đường đặc tính tải
Trong khuôn khổ luận án chế độ làm việc của động cơ được thể hiện thông qua hai thông số là tốc độ và tải trọng. Như chúng ta đã biết có nhiều thông số để thể hiện mức độ tải trọng của động cơ như công suất, mômen, vị trí thanh răng bơm cao áp (động cơ diesel), vị trí bướm ga (động cơ xăng) hoặc lượng nhiên liệu trên chu trình (động cơ diesel). Để thuận tiện cho việc khảo sát các tham số điều chỉnh (φs, pf) tác giả chọn lượng nhiên liệu tiêu thụ/chu trình để đặc trưng cho mức độ tải trọng của động cơ.
- Việc xác định các tham số tối ưu theo chế độ làm việc của động cơ được thực hiện thông qua việc xây dựng các đường đặc tính tải.
- Chia dải tốc độ khảo sát từ 1000 v/ph đến 3000 v/ph làm 10 khoảng đều nhau (Δn
=200 v/ph). Chia dải tải trọng động cơ (theo lượng nhiên liệu tiêu thụ/chu trình) thành 10 khoảng đều nhau, lượng nhiên liệu ở A% tải ứng với một tốc độ nào đó được xác định theo công thức:
Gnl(A%) = (Gnl(toàn tải) - Gnl(không tải))*A/10 (4.5) Như vậy theo lý thuyết để việc xác định các tham số tối ưu trong miền làm việc của động cơ thì cần phải xác định bộ tham số tối ưu (φs, pf) tại 121 điểm (số lượng khá lớn).
Hình 4.22. Bộ thông số tối ưu ở đường đặc tính không tải
Footer Page 101 of 148.
93
Tuy nhiên phân tích từ bảng 3.1 cho thấy động cơ AVL 5402 là động cơ cỡ nhỏ, có kết cấu và các thông số kinh tế kỹ thuật tương tự như các động cơ diesel sử dụng HTNL CR đang được sử dụng phổ biến trên các dòng xe du lịch. Chế độ làm việc đặc trưng của các động cơ này được thể hiện như sau:
- Ở vùng tốc độ thấp động cơ thường làm việc ở chế độ tải trọng nhỏ.
- Ở vùng tốc độ trung bình, đây là vùng làm việc phổ biến của động cơ và tải trọng thường ở mức độ trung bình.
- Ở vùng tốc độ cao là vùng mà động cơ cần phát huy công suất do đó thường làm việc ở mức độ tải trọng lớn.
Như vậy chúng ta có thể nhận thấy rằng vùng tải trọng mà động cơ thường làm việc ở các vùng tốc độ khác nhau có thể nằm trong vùng giới hạn bởi hai đường đậm như Hình 4.23. Do đó để giảm số điểm thử nghiệm ta có thể thực hiện như sau:
- Số điểm thử nghiệm trong vùng giới hạn bởi hai đường thẳng đậm sẽ được lấy mẫu dầy hơn.
- Ở ngoài vùng giới hạn, chỉ tiến hành xây dựng các ma trận thử nghiệm tại một số điểm nhất định. Bộ thông số (φs, pf) tối ưu tại các điểm không được thử nghiệm được xác định dựa trên các điểm được thử nghiệm gần điểm đó nhất theo phương pháp nội suy tuyến tính.
Như vậy theo cách thức này số điểm thử nghiệm sẽ được giảm từ 121 điểm xuống còn 69 điểm.
Hình 4.23. Các điểm cơ sở trong bài toán quy hoạch
Footer Page 102 of 148.
94 4.5.3.1. Bộ thông số tối ưu tại các điểm cơ sở
Tiến hành xây dựng ma trận thử nghiệm tại các điểm cơ sở theo phương pháp quy hoạch trực giao cấp II (phụ lục 1), kết quả bộ thông số góc phun sớm φs, áp suất phun pf và mô men lớn nhất Memax tại các điểm cơ sở được thể hiện trong các bảng 4.14, bảng 4.15 và bảng 4.16.
Bảng 4.14. Bộ thông số φs tối ưu tại các điểm cơ sở Tải
(%) n (v/ph)
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
1000 7,72 7,21 6,32 5,43 9,64 10,72 10,44
1200 8,76 4,23 4,62 11,2 13,7 12,61
1400 10,71 8,24 9,41 11,9 16,8 15,14
1600 9,25 11,7 16,2 18,4 18,2 16,98
1800 12,12 13,8 15,6 17,1 20,8 18,6 17,47
2000 15,8 22,4 23,1 17,64
2200 14,57 16,4 18,5 20,6 25,4 23,7 17,87
2400 17,24 18,62 19,05 22,48 26,3 22,6 18,11
2600 15,62 18,1 20,16 21,2 24,36 21,82 18,5
2800 17,85 19,25 24,21 25,31 22,6 19,07
3000 17,92 18,9 21,4 26,2 23,1 19,52
Bảng 4.15. Bộ thông số pf tối ưu tại các điểm cơ sở Tải
(%) n (v/ph)
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
1000 284 334,1 387,6 421,7 456,4 532,5 542,3
1200 313,2 368,5 466,3 521,1 538,4 575,2
1400 334,9 402,2 474,6 497,3 533,7 588,2
1600 386 488,2 512,8 515,4 547,3 598,5
1800 345,9 396,4 452,8 481,6 495,2 548,6 608,1
2000 428 483,7 550 615,7
2200 339,5 406,3 439,6 505,4 545,2 589,3 614,8 2400 387,5 421,8 445,4 489,7 535,6 592,7 621,8 2600 335,4 368,5 412,7 478,6 462,5 575,8 622,6
2800 345,7 405,6 465,3 523,6 588,6 627,5
3000 328,3 356,6 403,7 467,3 567,4 650
Footer Page 103 of 148.
95
Bảng 4.16. Me tối ưu tại các điểm cơ sở Tải
(%) n (v/ph)
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
1000 3,9 8,1 11,9 19,5 27,16 27,59
1200 4,7 12,4 23,1 26,5 28,45
1400 9,2 13,8 21,1 26,2 29,46
1600 5,7 14,2 21,7 24,4 28,2 30,38
1800 9,1 17,2 21,4 26,8 30,12 31,19
2000 18,4 24,8 28,85 31,61
2200 9,34 18,5 22,15 29,65 30,48 31,33
2400 8,96 13,46 17,82 23,48 28,3 29,57 30,59
2600 8,85 17,65 21,45 25,87 29,32 30,18
2800 4,72 12,16 21,81 27,31 28,61 29,58
3000 8,16 16,98 25,21 27,63 28,97
4.5.3.2. Bộ thông số tối ưu sau khi đã nội suy tuyến tính
Bộ thông số (φs, pf) tối ưu tại các điểm không được thử nghiệm sẽ được xác định theo phương pháp nội suy tuyến tính được trình bày ở mục 2.2.3.4.
Trên cơ sở đó các bộ thông số (φs, pf) tối ưu và Me-max tại các điểm còn lại được thực hiện theo phương pháp nội suy. Kết quả được thể hiện qua các bảng 4.17 ÷ 4.19 và các Hình 4.24 ÷ 4.26, trong đó các giá trị ở ô được tô màu đậm là giá trị cơ sở.
Bảng 4.17. Bộ thông số φs tối ưu sau khi nội suy Tải
(%) n (v/ph)
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
1000 7,72 7,21 6,32 5,43 7,3 9,64 9,78 11,74 11,52 10,72 10,44 1200 8,76 4,23 5,85 4,62 7,46 10,77 11,2 13,7 13,7 13 12,61 1400 10,71 8,11 8,24 9,41 10,33 11,9 14,58 16,8 15,95 15,36 15,14 1600 11,42 9,25 10,75 11,7 13,52 16,2 18,4 18,55 18,2 17,38 16,98 1800 12,12 10,82 13,8 15,08 15,6 17,1 19,68 20,8 20,18 18,6 17,47 2000 13,35 11,87 15,1 15,85 15,8 18,98 22,4 23,75 23,1 20,76 17,64 2200 14,57 12,93 16,4 17,91 18,5 20,6 22,44 24,97 25,4 23,7 17,87 2400 15,1 13,5 17,24 18,62 19,05 20,83 22,48 25,46 26,3 22,6 18,11 2600 15,62 14,07 18,1 19,03 20,16 21,2 23,06 24,36 24,45 21,82 18,5 2800 16,77 17,85 18,53 19,25 20,78 22,07 24,21 25,02 25,31 22,6 19,07 3000 17,92 18,62 18,9 19,74 21,4 22,93 25,11 26,2 26,2 23,1 19,52
Footer Page 104 of 148.
96
Bảng 4.18. Bộ thông số pf tối ưu sau khi nội suy Tải
(%) n (v/ph)
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
1000 284 334,1 387,6 421,7 436,13 456,4 506,14 524,37 536,29 532,5 542,3 1200 313,2 368,5 394,9 466,3 468,44 476,85 521,1 532,9 538,4 528,14 575,2 1400 334,9 377,25 402,2 474,6 482,72 497,3 518,25 533,7 542,85 536,41 588,2 1600 340,4 386 399,3 488,2 497,18 512,8 515,4 514,45 547,3 543,41 598,5 1800 345,9 369,55 396,4 430,05 452,8 481,6 499,55 495,2 548,65 548,6 608,1 2000 342,7 370,42 401,35 425,07 438 493,5 483,7 474,72 550 568,95 615,7 2200 339,5 371,29 406,3 428,38 439,6 505,4 486,7 473,89 545,2 589,3 614,8 2400 337,45 360,91 387,5 421,8 445,4 492 489,7 470,86 535,6 592,7 621,8 2600 335,4 350,43 368,5 413,7 412,7 478,6 477,5 462,5 529,6 575,8 622,6 2800 331,85 345,7 362,55 405,6 408,2 469,62 465,3 464,9 523,6 588,6 627,5 3000 328,3 340,97 356,6 400,1 403,7 468,49 465,93 467,3 514,26 567,4 650
Hình 4.24. φs tối ưu theo tốc độ và tải trọng động cơ
Footer Page 105 of 148.
97
Bảng 4.19. Me tối ưu sau khi nội suy Tải
(%) n (v/ph)
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
1000 3,9 8,1 11,9 15,45 19,5 22,19 24,48 25,46 27,16 27,59
1200 4,7 8,6 12,4 16,09 20,3 23,1 25,48 26,5 27,66 28,45
1400 5,1 9,2 13,4 16,98 21,1 23,7 26,2 27,3 28,51 29,46
1600 5,5 9,48 14,1 17,62 21,7 24,4 26,4 28,2 29,3 30,38
1800 4,79 9,1 13,55 17,2 21,4 24,35 26,8 28,49 30,12 31,19
2000 4,86 9,22 13,8 18,4 21,69 24,8 26,83 28,85 30,27 31,61
2200 4,92 9,34 13,77 18,5 22,15 24,14 26,9 29,65 30,48 31,33
2400 4,72 8,96 13,46 17,82 21,23 23,48 25,89 28,3 29,57 30,59
2600 4,66 8,85 13,03 17,65 21,45 23,15 25,87 27,7 29,32 30,18
2800 4,72 8,47 12,16 17,31 19,56 21,81 25,05 27,31 28,61 29,58
3000 4,55 8,16 11,85 16,98 19,18 21,39 25,21 26,42 27,63 28,97
Hình 4.25. pf tối ưu theo tốc độ và tải trọng động cơ
Footer Page 106 of 148.
98
Các bộ số liệu góc phun sớm (bảng 4.17), áp suất phun (bảng 4.18) sẽ là bộ dữ liệu cơ sở nạp vào ECU động cơ. Từ bộ số liệu cơ sở ECU sẽ tính toán giá trị góc phun sớm và áp suất phun tại các điểm làm việc khác của động cơ.