Tieu luận udqhtn ok

MỤC LỤC

MỤC LỤC...................................................................................................2
DANH MỤC HÌNH ẢNH..........................................................................2
LỜI NĨI ĐẦU............................................................................................5
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU.............................6

1.1. Mơ hình hồi quy tuyến tính của động cơ.........................................6
1.1.1. Định nghĩa.................................................................................6
1.1.2. Phương pháp xây dựng mơ hình hồi quy tuyến tính của động

cơ...................................................................................................................7
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT...........................................................9
2.1. Ảnh hưởng của các thông số đầu vào tới công suất động cơ...........9
2.1.1. Ảnh hưởng của tốc độ động cơ tới công suất động cơ..............9
2.1.2. Ảnh hưởng của áp suất cực đại trong xi lanh tới công suất

động cơ........................................................................................................10
2.1.3. Ảnh hưởng của tỉ lệ khơng khí- nhiên liệu tới công suất động

cơ.................................................................................................................10
2.1.4. Ảnh hưởng của thời điểm phun tới công suất của dộng cơ.....12

2.2. Ảnh hưởng của các thơng số đầu vào tới khí thải Nox..................13
2.2.1. Ảnh hưởng của tốc đọ động cơ tới khí thải Nox.....................13
2.2.2. Ảnh hưởng của áp suất cực đại trong xi lanh tới khí thải Nox

.....................................................................................................................14
2.2.3. Ảnh hưởng của tỉ lệ không khí – nhiên liệu tới khí thải Nox..15
2.2.4. Ảnh hưởng của thời điểm phun tới khí thải NOX...................16

CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG MƠ HÌNH HỒI QUY TUYẾN TÍNH CỦA
ĐỘNG CƠ...........................................................................................................17

3.1. Giới thiệu về phần mềm R.............................................................17
3.2. Giới thiệu về R studio....................................................................17
3.3. Xây dựng mơ hình..........................................................................18

3.3.1. Nhập thông số.........................................................................19
3.3.2. Xây dựng mơ hình hồi quy tuyến tính....................................20
3.4. Kết luận chương 3..........................................................................27
CHƯƠNG 4: PHÂN TÍCH KẾT QUẢ.....................................................28
4.1. Kết quả mô hình.............................................................................28
4.2. Phân tích kết quả............................................................................35
KẾT LUẬN...............................................................................................36
TÀI LIỆU THAM KHẢO.........................................................................38

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 2.1. Ảnh hưởng của sự thay đổi tốc độ động cơ tới công suất của
động cơ xăng.........................................................................................................9

Hình 2.2. Ảnh hưởng của áp suất xi lanh cực đâị tới công suất động cơ.10
hình 2.3 Ảnh hưởng của tỉ lệ khơng khí- nhiên liệu tới cơng suất động cơ
.............................................................................................................................11
hình 2.4 Ảnh hưởng của thời điểm phun tới công suất động cơ...............12
hình 2.5 Ảnh hưởng của tốc đọ động cơ tới khí thải Nox.........................13
hình 2.6 Ảnh hưởng của áp suất cực đại trong xi lanh tới khí thải Nox...14
hình 2.7 Ảnh hưởng của tỉ lệ khơng khí – nhiên liệu tới khí thải NOX....15
hình 2.8 Ảnh hưởng của thời điểm phun tới khí thải NOX......................16

Hình 3.1. Giao diện R studio.....................................................................18
Hình 4.1. Biểu đồ hồi quy tuyến tính giữa tốc độ đọng cơ và cơng suất
động cơ................................................................................................................28
Hình 4.2. Biểu đồ hồi quy tuyến tính giữa áp suất cực đại trong xi lanh và
công suất động cơ................................................................................................29
Hình 4.3. Biểu đồ hồi quy tuyến tính tỉ lệ khơng khí- nhiên liệu và cơng
suất động cơ.........................................................................................................30
Hình 4.4. Biểu đồ hồi quy tuyến tính giữa thời điểm bắt đầu phun và công
suất động cơ.........................................................................................................31
Hình 4.5. Biểu đồ hồi quy tuyến tính tốc độ động cơ và khí thải NOx....32
Hình 4.6. Biểu đồ hồi quy tuyến tính giữa áp suất cực đại trong xi lanh và
khí thải NOx........................................................................................................33

Hình 4.7. Biểu đồ hồi quy tuyến tính giữa tỉ lệ khơng khí- nhiên liệu và
khí thải NOx........................................................................................................34

Hình 4.8. Biểu đồ hồi quy tuyến tính giữa thời điểm bắt đầu phun và khí
thải NOx..............................................................................................................34


5

LỜI NÓI ĐẦU

Trong ngữ cảnh ngày nay, khi môi trường và năng lượng đang trở thành
những quốc gia quan trọng của ngành công nghiệp ô tô, việc nghiên cứu và phân
tích hiệu suất của động cơ là một yếu tố không thể phớt lờ. Được biết đến như là
trái tim của mọi chiếc xe, động cơ không chỉ quyết định về khả năng vận hành mà
còn đặt ra thách thức lớn trong việc kiểm sốt khí thải động cơ, đặc biệt là NOx -
một chất gây ô nhiễm đôi khi gặp phải trong quá trình đốt cháy nhiên liệu.

Chính vì lẽ đó, nghiên cứu này đặt mục tiêu xây dựng một mơ hình hồi quy
tuyến tính của động cơ, tập trung vào các yếu tố như tốc độ động cơ, áp suất cực
đại trong xi lanh, tỷ lệ khơng khí-nhiên liệu, thời điểm bắt đầu phun, cùng với công
suất động cơ và phát thải NOx. Chúng ta sẽ tiến hành phân tích kết quả để hiểu rõ
hơn về tương quan giữa các biến số này và cách chúng ảnh hưởng đến hiệu suất và
môi trường.

6

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1.1. Mơ hình hồi quy tuyến tính của động cơ
1.1.1. Định nghĩa

Mơ hình hồi quy tuyến tính là một kỹ thuật trong thống kê và máy học được
sử dụng để mơ phỏng mối quan hệ tuyến tính giữa một biến phụ thuộc và một hoặc
nhiều biến độc lập. Mục tiêu của mơ hình này là tìm ra một đường thẳng (trong
trường hợp của mơ hình hồi quy tuyến tính đơn biến) hoặc một siêu phẳng (trong
trường hợp của mơ hình hồi quy tuyến tính đa biến) sao cho tổng bình phương sai
số (sum of squared errors) giữa các giá trị dự đoán và giá trị thực tế là nhỏ nhất.

Đường thẳng hoặc siêu phẳng này được xác định bằng cách tối thiểu hóa
hàm mất mát, thường là tổng bình phương sai số giữa giá trị dự đoán và giá trị thực
tế. Mơ hình hồi quy tuyến tính có thể được biểu diễn dưới dạng phương trình tốn
học như sau:

Đối với mơ hình hồi quy tuyến tính đơn biến:
Y 0  1  X  
Đối với mơ hình hồi quy tuyến tính đa biến:

Y 0  1X1  2 X 2  ...  n X n  
Trong đó:
Y : biến phụ thuộc;
X1, X 2,..., X n : các biến độc lập;
1, 2,..., n : các hệ số hồi quy, thể hiện độ đà của mối quan hệ giữa biến phụ
thuộc và biến độc lập;

7

 : sai số ngẫu nhiên, biểu thị sự biến động không lường trước được của biến
phụ thuộc mà mơ hình khơng giải thích được.

Q trình xây dựng mơ hình hồi quy tuyến tính liên quan đến việc ước lượng
các hệ số  sao cho hàm mất mát là nhỏ nhất. Các phương pháp như phương pháp
bình phương tối thiểu (least squares method) thường được sử dụng để tìm giá trị tối
ưu cho các hệ số này.

1.1.2. Phương pháp xây dựng mơ hình hồi quy tuyến tính của động
cơ
(a) Thu thập dữ liệu
Quá trình thu thập dữ liệu là một bước quan trọng để xây dựng mơ hình hồi
quy tuyến tính cho động cơ. Cụ thể như sau:
Xác định Biến Độc Lập và Biến Phụ Thuộc:
- Biến Độc Lập (Input Features):Xác định những thông số của động cơ mà
bạn cho là có ảnh hưởng đến hiệu suất, ví dụ: cơng suất, mơ-men xoắn, tốc độ
quay, nhiệt độ, áp suất, v.v.
- Biến Phụ Thuộc (Output Target):Xác định đại lượng mà bạn muốn dự
đoán hoặc đo lường, chẳng hạn như hiệu suất hoặc tiêu thụ năng lượng.
Chọn Các Cảm Biến và Thiết Bị Thu Thập Dữ Liệu:
- Xác định các cảm biến cần thiết để đo lường các biến độc lập và phụ

thuộc. Điều này có thể bao gồm cảm biến cơng suất, cảm biến mô-men xoắn, cảm
biến tốc độ, và các cảm biến khác liên quan đến động cơ.
- Chọn thiết bị thu thập dữ liệu như bộ đo đa chức năng, cảm biến IoT,
hoặc bất kỳ công cụ đo lường phù hợp nào khác.

8
(b) Kiểm tra dữ liệu

Kiểm tra dữ liệu:
- Kiểm tra tính chính xác, độ đầy đủ và xử lý giá trị ngoại lai nếu cần thiết.
- Xác định mối quan hệ giữa các biến thơng qua phân tích sơ bộ.

(c) Chia Dữ Liệu:
- Chia dữ liệu thành tập huấn luyện và tập kiểm tra để đánh giá mơ hình.

(d) Xây Dựng Mơ Hình:
- Sử dụng thư viện học máy như scikit-learn hoặc TensorFlow để xây dựng

mơ hình hồi quy tuyến tính.
- Chọn các biến độc lập và phụ thuộc, và áp dụng thuật tốn hồi quy tuyến

tính.

9

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.1. Ảnh hưởng của các thông số đầu vào tới công suất động cơ
2.1.1. Ảnh hưởng của tốc độ động cơ tới công suất động cơ

Hình 2.1. Ảnh hưởng của sự thay đổi tốc độ động cơ tới công suất của động
cơ xăng

Tốc độ động cơ (engine speed) có một ảnh hưởng lớn đến cơng suất động cơ.
Mối liên kết giữa tốc độ động cơ và cơng suất có thể được mơ tả thơng qua định
luật cơ học cơ bản và một số khái niệm cơ bản về động cơ.

10
2.1.2. Ảnh hưởng của áp suất cực đại trong xi lanh tới công suất động cơ

Hình 2.2. Ảnh hưởng của áp suất xi lanh cực đâị tới công suất động cơ

Áp suất cực đại trong xi lanh ảnh hưởng lớn đến công suất động cơ bằng
cách tác động đến mô-men xoắn, một yếu tố quyết định của công suất. Sự tăng
giảm của áp suất cực đại có thể được kiểm sốt và điều chỉnh thông qua các thông
số quan trọng của động cơ, giúp tối ưu hóa hiệu suất và tiêu thụ nhiên liệuThời gian
phun tới công suất động cơ

2.1.3. Ảnh hưởng của tỉ lệ khơng khí- nhiên liệu tới cơng suất động cơ

11

hình 2.3 Ảnh hưởng của tỉ lệ khơng khí- nhiên liệu tới công suất động cơ
Tỉ lệ khơng khí-nhiên liệu chơi một vai trị quan trọng trong q trình đốt
cháy của động cơ và ảnh hưởng đến cơng suất. Kiểm sốt tỉ lệ này đảm bảo động
cơ hoạt động hiệu quả, an toàn và tuân thủ các tiêu chuẩn về môi trường. Điều này
thường được thực hiện thông qua các hệ thống điều khiển tự động trong động cơ
hiện đại.

12

2.1.4. Ảnh hưởng của thời điểm phun tới công suất của dộng cơ

hình 2.4 Ảnh hưởng của thời điểm phun tới công suất động cơ
Thời điểm phun nhiên liệu đóng vai trị quan trọng trong kiểm sốt và tối ưu
hóa q trình đốt cháy, ảnh hưởng trực tiếp đến cơng suất và khả năng kiểm sốt
khí thải của động cơ. Sự đồng bộ và điều chỉnh chính xác thời điểm phun nhiên liệu
là quan trọng để đạt được hiệu suất tối đa và tuân thủ các tiêu chuẩn môi trường.

13
2.2. Ảnh hưởng của các thơng số đầu vào tới khí thải Nox

2.2.1. Ảnh hưởng của tốc đọ động cơ tới khí thải Nox

hình 2.5 Ảnh hưởng của tốc đọ động cơ tới khí thải Nox
Tốc độ động cơ có ảnh hưởng đến khí thải NOx chủ yếu thông qua việc điều
chỉnh nhiệt độ và điều kiện đốt cháy. Các hệ thống kiểm sốt thơng minh và các kỹ
thuật giảm NOx được sử dụng để tuân thủ các tiêu chuẩn môi trường và giảm tác
động tiêu cực của NOx đối với khơng khí và sức khỏe con người. Thời điểm bắt
đầu phun tới khí thải NOx

14
2.2.2. Ảnh hưởng của áp suất cực đại trong xi lanh tới khí thải Nox

hình 2.6 Ảnh hưởng của áp suất cực đại trong xi lanh tới khí thải Nox
Áp suất cực đại trong xi lanh ảnh hưởng đến quá trình đốt cháy và sự hình
thành NOx. Sự điều chỉnh các thơng số quan trọng và sử dụng các cơng nghệ giảm
NOx có thể giúp kiểm soát và giảm thiểu tác động tiêu cực của NOx đối với môi
trường.

15

2.2.3. Ảnh hưởng của tỉ lệ khơng khí – nhiên liệu tới khí thải Nox

hình 2.7 Ảnh hưởng của tỉ lệ khơng khí – nhiên liệu tới khí thải NOX
Tỉ lệ khơng khí-nhiên liệu đóng vai trị quan trọng trong kiểm sốt hình
thành NOx. Sự điều chỉnh tỉ lệ này đòi hỏi sự cân nhắc giữa hiệu suất nhiên liệu và
giảm thiểu khả năng hình thành NOx. Các cơng nghệ và kỹ thuật điều chỉnh tỉ lệ
khơng khí-nhiên liệu cũng đóng vai trị quan trọng trong việc đáp ứng các tiêu
chuẩn khí thải.

16
2.2.4. Ảnh hưởng của thời điểm phun tới khí thải NOX

hình 2.8 Ảnh hưởng của thời điểm phun tới khí thải NOX
Thời điểm phun nhiên liệu đóng vai trị quan trọng trong kiểm sốt q trình
đốt cháy và hình thành NOx. Sự điều chỉnh thời điểm phun có thể giúp tối ưu hóa
hiệu suất nhiên liệu và giảm thiểu ảnh hưởng tiêu cực đối với môi trường. Các công
nghệ và kỹ thuật hiện đại thường tích hợp để đảm bảo sự kiểm sốt chính xác và
hiệu quả.

17

CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG MƠ HÌNH HỒI QUY TUYẾN TÍNH CỦA
ĐỘNG CƠ

3.1. Giới thiệu về phần mềm R

R là một ngơn ngữ lập trình hàm cấp cao vừa là một mơi trường dành cho
tính tốn thống kê. R hỗ trợ rất nhiều cơng cụ cho phân tích dữ liệu, khám phá tri
thức và khai mỏ dữ liệu nhưng lại là phần mềm miễn phí mã nguồn mở. Hơn nữa R
rất dễ học và có thể phát triển nhanh các ứng dụng tính tốn xác suất thống kê,

phân tích dữ liệu.

Ngôn ngữ R được đề xuất bởi R. Ihaka và R. Gentleman là phần mềm miễn
phí mã nguồn mở chạy trên nhiều nền phần cứng như Intel, PowerPC, Alpha, Sparc
và nhiều hệ điều hành khác nhau như Unix, Linux, Windows, Mac. R rất dễ học và
có thể phát triển nhanh các ứng dụng khai mỏ dữ liệu trong thời gian ngắn nhờ
nhiều công cụ tích hợp sẵn dùng như khả năng lập trình, kiểu dữ liệu phong phú,
các hàm thống kê, giải thuật học tự động và các giao diện truy vấn dữ liệu, hiển thị
dữ liệu.

R là một ngơn ngữ phân tích thống kê, R có thể thức hiện tất cả cá mơ hình
phân tích. Ngồi ra, R cịn có thể mơ phỏng các mơ hình khơng giải được bằng
tốn học và R có thể lập trình cho các phương pháp mới.

3.2. Giới thiệu về R studio

Mục đích của RStudio Launcher là cung cấp giao diện chung giữa RStudio
IDE và hệ thống lập kế hoạch cơng việc tùy ý. Mỗi trình khởi chạy RStudio sẽ cho
phép RStudio IDE khởi chạy các công việc, chẳng hạn như phiên R, tập lệnh R và
sổ tay Jupyter, vào hệ thống lập kế hoạch công việc mà không yêu cầu bất kỳ sửa
đổi nào đối với chính RStudio IDE.

18

Mục tiêu của trình khởi chạy RStudio là triển khai từng API Trình khởi chạy
RStudio theo cách mà hành động dự định của API sẽ được hệ thống lập kế hoạch
cơng việc mà nó giao tiếp hồn thành. Một số tính năng của hệ thống lập kế hoạch
cơng việc có thể không được bộc lộ và một số hạn chế của hệ thống lập kế hoạch
cơng việc có thể cần được khắc phục.

Hình 3.9. Giao diện R studio

3.3. Xây dựng mơ hình

Bảng 1. Thơng số cho mơ hình hồi quy tuyến tính

TT X1 X2 X3 X4
Max- Oxygen/
1 Speed cyl.pre. Bar fuel ratio (-) SOI
2 rpm oCA
3 30 2.9
4 1000 36 1.4 -5
5 1000 30 3.1 -4.5
6 1500 33 0.8 -7.5
7 1500 27
2000 28 3 -4
2000 34 1.6 -4.5
2500 3.4 -4.5
-12