i. Mục đích, đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài
4.5.2. Xây dựng đường đặc tính khôngtải
Việc xây dựng đặc tính không tải thông qua việc xác định bộ thông số tối ưu ở chế độ
không tải tại các tốc độ khác nhau với hàm mục tiêu là chọn (φs, pf) sao cho lượng nhiên liệu tiêu thụ (Gnl) là nhỏ nhất.
Quá trình xây dựng xuất phát từ điểm nmin = 1000 v/ph đến điểm nmax = 3000 v/ph với
Δn = 200 v/ph. Quy trình xác định giá trị (φs, pf) tối ưu tại các tốc độ khác nhau được thể hiện như thuật toán trên Hình 4.17.
4.5.2.1. Xây dựng thử nghiệm tại tốc độ nmin
Sau khi thực hiện một số thử nghiệm thăm dò, chọn dải (φs, pf) khảo sát như sau:
Như vậy tâm quy hoạch là ( 0 0 ,
s pf
) = (80; 300 bar). Tiếp theo chọn dạng phương trình hồi quy sau khi đã mã hóa:
xj = 2( Zj - 0 j Z )/( Zjmax - Zjmin) y1 = b0 + b1x1 + …..+ bkxk + b12 x1x2 + … + b11x12 + … + bkkxk2 200 bar ≤ pf ≤ 400 bar 40 ≤ φs ≤ 120
Hình 4.17. Thuật toán xác định bộ số liệu φs và pf tại đặc tính không tải
Bắt đầu
k:=0
Chọn (0s, p0f) tại điểm nmin Chọn dải (s, pf) khảo sát tại
điểm nmin + k.n
Thực hiện bài toán QHTN
Xác định được (s, pf) tối ưu tại điểm nmin+ k.n với hàm mục tiêu là Gnl-min
k = 10 Kết thúc
Đúng k:= k+1
(s, pf) tối ưu tại điểm nmin+ (k-1).n được chọn là (0s, p0f) tại điểm nmin+ k.n
87
Ma trận thí nghiệm được xây dựng theo phương pháp QHTG cấp II với 10 thử nghiệm thể hiện trong bảng 4.9.
Bảng 4.9. Các điểm thử nghiệm tại tốc độ 1000 v/ph
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
Tại mỗi điểm thử nghiệm điều chỉnh Gnl sao cho Me = 0. Kết quả tính toán trên phần mềm DX6 cho ta các giá trị bj như bảng 4.10.
Bảng 4.10. Các giá trị bj tại tốc độ 1000 v/ph
b0 b1 b2 b11 b22 b12
88,75 6,98 12,59 50 40 2,5
Như vậy hàm số Gnl phụ thuộc áp suất phun và góc phun sớm được thể hiện như công thức sau:
Gnl = 88,75 + 6,98*X1 + 12,59*X2 +50,00*X12 +40,00*X22 + 2,5*X1*X2 (4.3) Kiểm tra sự phù hợp của mô hình theo chuẩn Fisher (phụ lục 3), kết quả tính toán từ phần mềm cho thấy Ftn = 6,77 < 224,6. Như vậy mô hình toán học đã lựa chọn là phù hợp với thực nghiệm.
88
Giá trị của Gnl phụ thuộc vào áp suất và góc phun sớm được thể hiện như trên Hình 4.18 và Hình 4.19.
Hình 4.18. Giá trị Gnl thể hiện theo các đường đồng mức ở tốc độ 1000 v/ph
89
Với hàm Gnl đã xác định ở trên tiến hành khảo sát tìm điểm (φs, pf) có Gnlmin. Kết quả
chạy trên phần mềm cho thấy điểm (φs, pf) = (7,72; 284) là điểm có Gnl thấp nhất với Gnl = 87,54 g/h.
4.5.2.2. Xây dựng thử nghiệm tại tốc độ nmin+Δn
Thực hiện tương tự như tại tốc độ 1000 v/ph. Chọn (φs, pf) = (7,72; 284) là điểm tối ưu tìm được tại tốc độ 1000 v/ph làm quy hoạch tại tốc độ 1200 v/ph. Do Δn không quá lớn, dải áp suất phun và góc phun sớm tại tốc độ 1200 v/ph được lựa chọn hẹp hơn:
Tiến hành thiết kế ma trận thí nghiệm tương tự như tại tốc độ 1000 v/ph và được thể hiện trên bảng 4.11.
Bảng 4.11. Các điểm thử nghiệm tại tốc độ 1200 v/ph
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
Sau khi kiểm nghiệm sự phù hợp của mô hình, kết quả tính toán hàm số lượng nhiên liệu tiêu thụ phụ thuộc vào áp suất và góc phun sớm trên phần mềm DX6 được thể hiện như công thức sau:
Gnl = 150 – 5,3*X1 – 13,84*X2 + 12,5*X12 +12,5*X22 - 5*X1*X2 (4.4) Giá trị của Gnl được thể hiện như trên Hình 4.20 và Hình 4.21.
200 bar ≤ pf ≤ 368 bar 40 ≤ φs ≤ 11,440
90
Kết quả khảo sát cho thấy điểm (φs, pf) = (8,76; 313,15) là điểm có Gnl thấp nhất với Gnl = 146,9 g/h.
Hình 4.20. Giá trị Gnl thể hiện theo các đường đồng mức ở tốc độ 1200 v/ph
91
4.5.2.3 Thực hiện tại điểm nmin+ k.Δn
Với k = 2 ÷ 10, thực hiện tương tự như tại tốc độ 1000 v/ph và 1200 v/ph với một số điểm cần lưu ý như sau:
Chọn (φs, pf) tìm được tại điểm nmax+(k-1).Δn làm tâm xoay cho điểm nmax + k.Δn. Kết quả thể hiện mối quan hệ giữa lượng nhiên liệu tiêu thụ với góc phun sớm, áp suất phun cũng như bộ thông số góc phun sớm và áp suất phun tối ưu theo tốc độ động cơ ở đường đặc tính không tải được tổng hợp theo bảng 4.12 và 4.13 và Hình 4.22.
Bảng 4.12. Các giá trị bj ở các tốc độ khác nhau trên đường đặc tính không tải
n (v/ph) b0 b1 b2 b11 b22 b12 1000 88,75 6,98 12,59 50 40 2,5 1200 150 -5,3 -13,84 12,5 12,5 -5 1400 171,87 -15,2 -10,2 17,5 17,5 3,75 1800 214,38 -10,41 -3,68 25 12,5 -1,25 2200 272,5 -29,96 0,52 40 7,5 7,5 2600 277,5 -26 -2,59 80 27,5 7,5 3000 381,25 -75,96 -8,66 97,5 25 25
Bảng 4.13. Các giá trị Gnlmin , φs và pf ở các tốc độ khác nhau trên đường đặc tính không tải
n (v/ph) φs (độ) pf (bar) Gnl (g/h) 1000 7,72 284 87,54 1200 8,76 313,15 146,9 1400 10,71 334,86 167,5 1800 12,12 345,93 212,95 2200 14,57 339,49 266,5 2600 15,62 335,43 285,37 3000 17,92 328,33 366,17
92
Từ Hình 4.22 nhận thấy giá trị Gnl và φs tăng khi tốc độ động cơ tăng. Giá trị áp suất phun ít thay đổi và lớn nhất ở tốc độ 1800 v/ph. Từ các đường đặc tính này bộ thông số tại các điểm tốc độ không khảo sát là: 1600, 2000, 2400 và 2800 v/ph được tính toán theo phương pháp nội suy.