Tiểu luận Nghiên cứu thực nghiệm động cơ(kèm thuyết trình)

Tiểu luận môn học nghiên cứu thực nghiệm

GVHD: PGS.TS. Phạm Xuân Mai

Chương I
CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM ĐỘNG CƠ
1.1.
Tổng quan về nghiên cứu thực nghiệm động cơ:
1.1.1. Đặt vấn đề:

Nghiên cứu khoa
học
Nghiên cứu
lý thuyết

Nghiên cứu
thực nghiệm

Các cơ quan
nghiên cứu

Các loại nghiên cứu thực nghiệm
Các phương pháp nghiên cứu thực
nghiệm

1.1.2. Lòch sử phát triển và vai trò của nghiên cứu thực nghiệm:
-

Lòch sử phát triển dựa vào nhu cầu thực tế sử dụng, nên cần phải nghiên cứu, cải
tiến.
- Chạy thử và nghiên cứu trước để đảm bảo an toàn, hạn chế những sự cố đáng tiếc

xảy ra, sản xuất hàng loạt, nghiên cứu tại phòng thí nghiệm, tại bãi thử nghiệm.
1.1.3. Đònh nghóa nghiên cứu thực nghiệm:

Nghiên
cứu
thự
c
ngh
iệ
m

Thí nghiệm

Kiểm đònh

Tổng hợp các nghiên cứu lý
thuyết, tìm ra nguyên tắc khoa
học có độ tin cậy cao.

1.1.4. Mục đích của nghiên cứu thực nghiệm: Mục đích của nghiên cứu thhực nghiệm là
thí nghiệm và thử nghiệm động cơ để đưa ra các nghiên cứu, tìm ra các nguyên tắc
khoa học có độ tin cậy cao.

Trang 1


Tiểu luận môn học nghiên cứu thực nghiệm

GVHD: PGS.TS. Phạm Xuân Mai

1.1.5. Các loại hình nghiên cứu thực nghiệm:
1.1.5.1. Các nghiêân cứu thực nghiệm mang tính chất nghiên cứu:

Nghiên
cứu
thự
c
ngh
iệ
m

Chế
tạo

Nghiên cứu
ôtô

Thí nghiệm với tính chất nghiên
cứu.
Thử nghiệm trong sản xuất hàng
loạt

Nghiên cứu
động cơ

Thử nghiệm các thông số cơ bản.

Thiết kế
một động
cơ

Vận
hành

Hậu
mãi

Tính chất nghiên cứu, nơi nghiên
cứu

Các nghiên cứu thực nghiệm mang tính chất nghiên cứu ở đây
cứu mở, nghiên cứu mới.

với các nghiên

1.1.5.2. Các nghiên cứu thực nghiệm động cơ trong sản xuất hàng loạt:
Thực hiện các nghiên cứu, thử nghiệm trong sản xuất hàng loạt các mẫu mới.
1.1.5.3. Nghiên cứu thực nghiệm các thông số cơ bản của động cơ:
Các thí nghiệm cơ để tìm ra các thông số cơ bản của động cơ cần thử nghhiệm.
1.2. Các phương pháp nghiên cứu thực nghiệm động cơ:
Nghiên cứu thực nghiệm có tính chất nghiên cứu khoa học, nghiên cứu những cái mới
và mở ra các hướng nghiên cứu rộng hơn với việc nghiên cứu về toàn bộ động cơ, hệ
thống, một cụm,… theo tính năng và tính chất của nó trong điều kiện thực tế nào đó;
nghiên cứu có tính chất sản xuất hàng loạt và nghiên cứu các thông số cơ bản của
chúng.

Trang 2


Tiểu luận môn học nghiên cứu thực nghiệm

GVHD: PGS.TS. Phạm Xuân Mai

Các phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu
trong điều
kiện thực
tế.

Phương pháp kết
hợp giữa nghiên
cứu thực nghiệm
mô phỏng và thử
nghiệm

Nghiên cứu
bằng mô
phỏng trong
phòng thí
nghiệm.

1.2.1 . Các thông số thử nghiệm động cơ:

Đo
Cảm biến nhiệt
độ các loại

Động cơ

Cảm biến rung
động
Các thiết bò
đo khác,…

a
ù Cảm biến đo tốc độ, công suất
p
Cảm biến đo mômen xoắn
s
u
a
á
t

Nghiên cứu các thông số đầu vào của động cơ: Điều kiện làm việc của động cơ,
nghiên cứu vật liệu cho động cơ, phương pháp tạo hỗn hợp, phương pháp tăng tỉ số nén
và các thông số đầu vào như: nhiệt độ, lưu lượng, hàm lượng,… của nước làm mát, nhiên
liệu, khí nạp,…..Nghiên cứu các thông số đầu ra như: Công suất, mômen xoắn, mức độ ô
nhiễm môi trường,….
1.2.1.1.

Thử nghiệm đo áp suất, âm thanh, rung động:

Đo các áp suất của động cơ như: p suất nén trong xi lanh, áp suất đường ống nạp,
áp suất vòi phun,…. Xác đònh các âm thanh của động cơ thay đổi như thế nào khi thay
đổi một số thông số như: Lượng nhiên liệu phun vào, góc phun sớm, thời gian phun mồi
và phun chính, nhiệt độ nước làm mát, nhiệt độ dầu bôi trơn,…. Và đo kiểm tra các rung
động của động cơ phát ra khi thay đổi một số thông số nêu trên, có thể làm cho động cơ
hoạt động không ổn đònh, kích nổ,….. Có thể nghiên cứu sự rung động khi vận hành của

động cơ khi làm việc tónh tại và khi vận hành trên ôtô.
1.2.1.2.

Thử nghiệm đo nhiệt độ:

Trang 3


Tiểu luận môn học nghiên cứu thực nghiệm

GVHD: PGS.TS. Phạm Xuân Mai

Đo nhiệt độ như: Nhiệt độ buồng đốt, nhiệt độ nước làm mát, nhiệt độ nhiên liệu,
nhiệt độ dầu bôi trơn, nhiệt độ trên đường ống nạp,… có thể thay đổi các nhiệt độ đó cho
gần giống với thực tế, để xác đònh sự ảnh hưởng qua lại giữa chúng.
1.2.1.3.

Thử nghiệm đo mômen, vận tốc, công suất:

Đo các thông số của động cơ thử nghiệm với mục đích thay đổi các thông số như:
lượng nhiên liệu, tỷ số nén, điều kiện làm việc, …, ảnh hưởng như thế nào đến công
suất, mômen, tốc độ của động cơ. Và có thể đo xác đònh công suất max, mômen max,
tốc độ max của một động cơ cụ thể cần thử nghiệm.
1.2.1.4. Thử nghiệm đo lưu lượng(lượng nhiên liệu tiêu thụ, lương lọt khí cacte, khí
mạp, dầu bôi trơn):
Thử nghiệm đo lưu lượng, xác đònh mức độ tiêu hao nhiên liệu của động cơ trong
một đơn vò, trong chu trình nào đó. Đo lượng lọt khí cacte với mục đích xác đònh mức độ
mòn ở khe hở xi lanh, piston và vòng găng.
1.2.1.5.

Thử nghiệm đo độ mờ khói, thành phần khí xả:

Thử nghiệm đo độ mờ khói và thành phần khí xả (CO, CO 2, HC, NOX) trong khí xả
động cơ với mục đích xác đònh mức độ khí xả cho phép ảnh hưởng đến môi trường.
1.2.2 . Các phương pháp nghiên cứu thực nghiệm động cơ:
1.2.2.1. Sơ đồ quan hệ giữa các phương pháp nghiên cứu thực nghiệm:

Các phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu
trong điều
kiện thực
tế.

Bãi thử
nghiệm giống
đường thật

Phương pháp kết
hợp giữa nghiên
cứu thực nghiệm
mô phỏng và thử
nghiệm

Ôtô phải
đứng
yên

Nghiên cứu
bằng mô

phỏng trong
phòng thí
nghiệm.

Đường
chạy

Môi
trường
chạy

Trang 4


Tiểu luận môn học nghiên cứu thực nghiệm

GVHD: PGS.TS. Phạm Xuân Mai

1.2.2.2. Nghiên cứu thực nghiệm trong phòng thí nghiệm:
Phải nghiên cứu trong điều kiện chuẩn(ít bò thay đổi). Trong trường hợp này có thể
thay đổi theo mục đích, nhưng không trùng với điều kiện thực tế. Nên khi nghiên cứu
trong phòng thí nghiệm mô phỏng theo thực tế mà động cơ sử dụng. Có thể nghiên cứu
trong phòng thí nghiệm và đưa vào bãi thử nghiệm, cải tạo đòa hình như thật.
1.2.2.3. Nghiên cứu thực nghiệm trong điều kiện thực tế:
Trong trường hợp này có thể chạy, vận hành trên đường thực(theo điều kiện thực tế)
để đảm bảo an toàn khi đưa vào thực tế sử dụng rộng rải và sản xuất hàng loạt. Bên
cạnh đó cũng cần nghiên cứu đến việc hậu mãi.
1.2.2.4. Nghiên cứu thực nghiệm bằng mô phỏng trong phòng thí nghiệm:
Nghiên cứu mô phỏng khi động cơ thực sự đứng yên nhưng có thể cho quạt thổi giống
như khi đang hoạt động trên đường vậy. Và có thể dồn hết mọi tải tác dụng lên động cơ

như động cơ đang hoạt động thực sự ngoài đường.
1.2.2.5. Nghiên cứu thực nghiệm bằng mô phỏng ảo:
Dùng máy tính nghiên cứu mô phỏng giống như động cơ đang chạy trên đường thực
tế vậy, có phong cảnh, có các tình huống như động cơ đang hoạt động trong điều kiện
các môi trường khác nhau. Nghiên cứu toàn bộ động cơ với các thông số đầu vào và các
thông số đầu ra như thế nào, để việc mô phỏng càng sát với thực tế khi sử dụng hơn.
1.2.2.6. Nghiên cứu kết hợp giữa thực nghiệm mô phỏng và thử nghiệm:
Nghiên cứu động cơ trong trường hợp thiết kế trên máy tính, mô phỏng chạy thử, sản
xuất thử và sau đó cho thử nghiệm thực tế tại bãi thử nghiệm, để kiểm tra mọi tính năng
và điều kiện làm việc của động cơ, nếu không thích ứng có thể mô phỏng, tính toán lại
cho phù hợp với thực tế sử dụng hơn.
1.2.3 . Một số lưu ý khi nghiên cứu thực nghiệm:
+ Khi nghiên cứu trong phòng thí nghiệm, đường chạy nên chọn gần đúng với điều kiện
hoạt động thực tế của ôtô như: loại một con lăn, hai con lăn hay loại băng tải.
+ Khi nghiên cứu thực nghiệm bằng phương pháp mô phỏng ảo cần có chọn phương án
thiết kế phát thảo, sau đó thiết kế sơ bộ và mô phỏng. Phải có sự phát thảo tất cả các
loại đường, không đường, tất cả các loại điều kiện thời tiết, cảnh quan 2 bên ven đường.
+ Phối cảnh theo điều kiện thực tế.
+ Đònh mức nhiên liệu.
+ Ngoài ra khi chọn động cơ cần thử nghiệm thì cần phải nghiên cứu chọn và thử
nghiệm bao nhiêu là vừa, phụ thuộc vào sản lượng dự kiến và lấy theo phần trăm.
+ Chuẩn bò động cơ trong điều kiện động cơ rất ổn đònh để tránh sai số.
+ Người lái, kiểm tra thử nghiệm cần phải có cảm giác tốt và cần gắn cảm biến cho
người lái.
+ Cần phải xác đònh mọi tải trọng tác động theo mức tải và loại tải để xác đònh tải thật
của động cơ có phần tương đối chính xác hơn.
+ Tổng hợp, thu nhận và xử lý số liệu, tín hiệu.
Trang 5

Tiểu luận môn học nghiên cứu thực nghiệm

GVHD: PGS.TS. Phạm Xuân Mai

1.3. Các phương pháp đo hiện đại ứng dụng trong nghiên cứu thực nghiệm động cơ:
1.3.1. Sơ đồ đo tổngquát:

Phương pháp đo ứng dụng khi nghiên cứu động
cơ
Các phương pháp
đo trực tiếp

Các phương pháp đo
gián tiếp

Phương pháp đo
các đại lượng
không điện bằng
điện

Phương
pháp
khối
lượng

Đo lượng
nhiên liệu
tiêu thụ,
lượng lọt
khí cacte,…

Phương pháp
đo các đại
lượng không
bằng điện

Phương
pháp phân
tích phổ,
điện trở

Phương
pháp đo
dựa theo sự
biến dạng

Phương
pháp
đếm
xung

Phương
pháp áp
điện

Phương
pháp
quang
học

Đo
điện
trở,…

Đo
mô men
xoắn, đo
công
suất,…

Đo
vận
tốc
góc,…

Đo áp
suất, âm
thanh,
rung
động,…

Đo độ mờ
khói,
thành
phần khí
xả,…

1.3.2.
1.3.3. Phương pháp đo trực tiếp:
Trang 6

Tiểu luận môn học nghiên cứu thực nghiệm
1.3.2.1.
-

GVHD: PGS.TS. Phạm Xuân Mai

Sơ đồ đo, phạm vi ứng dụng, ưu, nhược điểm:
Sơ đồ đo:

Vật
đo

Thiết bò đo(cân)

Chỉ
thò

-Phạm vi ứng dụng: Phương pháp đo trực tiếp có thể được dùng để đo khối lượng của
các chất lỏng, chất rắn dạng khối, dạng hạt,…. , đo mức, đo lực, đo nhiệt độ, đo quy
cách.
- Ưu điểm: Thiết bò đơn giản, dễ sử dụng.
- Nhược điểm: Kết quả đo không chính xác, sai số lớn,
1.3.2.2.

Cân dùng trong phép đo:

Cân dùng đo khối lượng

Các
loại
cân cơ
học

Cân với
thùng
quay

Cân
dạng
thùng
lật

Cân tự
động và
đònh lượng
tự động

*Nguyên lý hoạt động:
+Cân tự động và đònh lượng tự động: Để đo trong kỹ thuật người ta thường dùng cân tự
động làm việc tự động liên tục và gián đoạn. Cân gồm có: Đòn 10 gồm 2 phần bằng
nhau, nó được đặt tì vào ổ 8 trên gối 9, gối 9 được treo trên giá cân. bên trái của đòn
10 có ổ dao tiếp nhận tải 4 và trên nó treo đòn 12 để ổ treo thùng 16 và cuối của đòn 12
có ổ dao 13. Phần bên phải của 10 có dao tiếp nhận tải 11 và đòn treo quả cân 14.
Vật liệu cần cân đưa lào thùng 16 qua phiểu 5, phía dưới phiểu 5 có cửa điều tiết 7
nó xoay quanh trục 6. Cửa điều tiết được giữ ở vò trí mở nhờ cơ cấu khi nó được tự do
nghóa là lỗ dưới của phiểu 5 đóng lại, việc đó là do quả cân 14 ở hành trình trên của nó
tác dụng lên cơ cấu giữ cửa điều tiết 7.

Trang 7


Tiểu luận môn học nghiên cứu thực nghiệm

GVHD: PGS.TS. Phạm Xuân Mai

Thùng 16 của cân được đặt sao cho
trọng tâm của thùng nằm ở phía bên
phải so với mặt phẳng thẳng đứng đi
qua ổ dao 13 của thùng, còn trọng
tâm của thùng khi đổ đầy nằm bên
phải của mặt phẳng đó. Sự dòch
chuyển trọng tâm của thùng như vậy
là do ở thành sau của thùng có đặt
một đối trọng 15, nên khi thùng rỗng
phần bên phải trọng tâm ít hơn bên
trái. Khi thùng được điền đầy sản
phẩm cần cân thì trọng tâm của phần
bên trái lớn dần lên. Do vậy thùng
được điền đầy luôn có khuynh hướng
quay ngược kim đồng hồ, còn khi
rỗng theo chiều kim đồng hồ. Khi
thùng quay ngược kim đồng hồ

Hình 1.1. Cân tự động

là ổ dao 2 và thanh chặn 3, khi thùng
xuống thì đòn cân 10 sẽ nghiêng 1 góc α .

hạ

*Quá trình làm việc:
-Vò trí I: Giả sử vật liệu đang đi vào thùng 16.
-Vò trí II: Giả thuyết cửa 7 đang đóng lại, dưới tác dụng của trọng lực vật cân, thùng 16
bắt đầu bò hạ xuống còn quả cân 14 ở bên phải đòn 10 bò nâng lên và sẽ mở khớp đóng
van điều tiết 7 nó bò xoay xung quanh trục 6 theo chiều kim đồng hồ, trọng tâm lệch về
bên trái mặt phẳng thẳng đứùng đi qua đòn 3 nên thùng 16 bò xoay đi.
-Vò trí III: Thùng tiếp tục theo quán tính chuyển động xuống dưới liên quan với thanh
chặn 3 bò xoay một góc theo chiều kim đồng hồ, ổ dao 2 tự do, cửa 1 mở ra và sản phẩm
đổ ra ngoài.
-Vò trí IV: Khi sản phẩm chảy hết ra thì đòn cân 14 hạ xuống và thùng 16 nâng lên. Do
tác dụng của trọng tâm thùng sẽ quay theo chiều kim đồng hồ, van 7 đóng lại và quá
trình lại bắt đầu, dòch chuyển cửa đòn 14 theo phương đứng được hạn chế bởi khung 18,
ổ tựa 17.
Năng suất của cân tự động: Q =

m
τ

Trong đó: m- Khối lượng của vật cân trong một thùng đầy.
τ - Khoảng thời gian giữa hai lần thùng lật.
Khối lượng B của chất sau thời gian Δt : B = QΔΔ=

m
. Δt .
τ
Trang 8

Tiểu luận môn học nghiên cứu thực nghiệm

GVHD: PGS.TS. Phạm Xuân Mai

1.3.4. Phương pháp đo gián tiếp:
1.3.3.1.

Sơ đồ đo, phạm vi ứng dụng, ưu, nhược điểm:

-Sơ đồ đo:

Vật
đo

Thiết bò đo
(Cảm biến
)

Kết quả
(Bộ chỉ thò)

Tính
toán,
khuếch

-Phạm vi ứng dụng: Phương pháp đo gián tiếp dùng để đo mômen, công suất, hiệu điện
thế, cường độ dòng điện, điện trở, vận tốc góc, gia tốc, biến dạng, ứng suất, áp suất, âm
thanh, rung động, ….
- Ưu điểm: Thiết bò nhỏ gọn, kế quả đo chính xác,…
- Nhược điểm: Chế tạo phức tạp, giá thành cao, khó sửa chữa.

1.3.3.2.

Thiết bò đo mô men:

Thiết bò đo mômen

Loại cơ
học và
thuỷ
lực

Loại
chuyển
đổi
điện

Loại không
hấp thụ công
suất

Loại hấp
thụ công
suất

Một trong những thông số cơ bản của máy là công suất, thông số này
chỉ có thể đo được bằng cách đo mômen xoắn và số vòng quay của trục quay(N=M.w.)
của một trục nào đó. Có thể đo mômen xoắn tónh hay mômen thay đổi.
N = M .w
⇔N=
Trong đó:

n
N
⇒M =k
k
n

w-tốc độ quay (rad/s).
n- số vòng quay (vòng/phút).
k-hằng số (k=9736).
M-mômen xoắn (N.m).
Trang 9


Tiểu luận môn học nghiên cứu thực nghiệm

GVHD: PGS.TS. Phạm Xuân Mai

N-công suất (W).
Số vòng quay là một thông số, hoặc chưa biết hoặc có thể đo được từ dụng cụ đo. Do đó
nếu đo được mômen ta sẽ xác đònh được công suất.
*Xét loại đo mômen xoắn không hấp thụ công suất:
Đo mômen xoắn theo phương pháp không hấp thụ công suất được thực hiện bằng
cách tính mônmen cân bằng trên stato.
Để đo mômen cân bằng người ta có thể sử dụng động cơ điện. Mômen cân bằng được
đặt M cb đặt vào stator của động cơ chính bằng mômen xoắn cần đo M x trừ đi mômen
ma sat M ms ở các gối của động cơ.
Μ χβ = Μ ξ ± Μ μσ = Φ . λ
Dấu ( ± ) vì mô men của ma sát ngược hướng chuyển động, vì thế khi stato lúc lắc thì
dấu của mô men ma sát ( M ms )thay đổi.

Hộp giảm tốc thường là một bộ bánh răng. Mômen cân bằng đặt trên thân của nó bằng
hiệu giữa mômen của trục vào và trục ra, đồng phải tính đến sự mất mát năng lượng để
thắng lực ma sát khi các bánh răng ăn khớp. Nếu gọi M r là mô men trên trục thứ cấp,
M
η c là hiệu số của bộ giảm tốc và i là tỷ số truyền thì ta có: M r = x .i
ηc

Hình 1.2. Đo mômen dùng hộp giảm tốc.
 i

Trò số của mô men cân bằng là: M cb = M x  ± 1
 ηc

đây lấy dấu (-) cho trường hợp trục sơ cấp và thứ cấp quay ngược chiều, còn dấu (+)
cho trường hợp ngược lại.
Trang 10


Tiểu luận môn học nghiên cứu thực nghiệm

GVHD: PGS.TS. Phạm Xuân Mai

Hình 1.3; 1- Bộ điều tốc; 2-Gối đỡ; 3-Cân lực.
1.3.3.3.

Thiết bò đo(xác đònh) biến dạng bằng chuyển đổi điện cảm:

Nguyên lý hoạt động dựa trên sự chuyển đổi điện cảm có khe hở không khí ( ). Gắn
hai dao của tenxơmet vào bộ phận 2 và 3 của chuyển đổi.

Hình 1.4. Sơ đồ nguyên lý chuyển đổi điện cảm.
Khi chòu lực hai dao di chuyển tương đối so với nhau làm điện cảm của chuyển đổi thay
đổi. Từ đó tính được chuyển vò (độ dãn l l) phụ thuộc vào điện cảm, thay đổi của cảm
biến.
Hình bên dùi biểu diễn mặt ngoài của tenxơmet của Hathaway loại MS-2 có một khe
hở không khí.

Hình 1.5. Tenxơmet Hathaway loại MS-2

Trang 11


Tiểu luận môn học nghiên cứu thực nghiệm

GVHD: PGS.TS. Phạm Xuân Mai

Chuẩn đo lo= 5 cm. tenxơmet này dùng dòng điện nạp xoay chiều có tần số 2000 Hz,
công suất một vài W. Khi biến dạng khoảng 0,0025mm tín hiệu ra đã rất lớn, không cần
phải sử dụng bộ khuếch đại. Loại này rất thuận tiện cho việc đo các vật ổn đònh.
Độ chính xác của tenxơmet điện cảm có khe hở không khí chòu ảnh hưởng rất lớn của
sự thay đổi nhiệt độ.
1.3.5. Đo các đại lượng không điện bằng phương pháp quang học:

Sơ đồ đo, phạm vi ứng dụng, ưu, nhược điểm:
-Sơ đồ đo:

Vật
đo

Thiết bò

đo

Kết quả

-Phạm vi ứng dụng: Phương pháp đo các đại lượng không điện bằng phương pháp quang
học dùng để đo chuyển vò, đo ứng suất, đo biến dạng, đo tốc độ, đếm, vận tốc, đo độ mờ
khói, thành phần khí xả, nhiệt độ, độ ẩm,.….
-Ưu điểm: Thiết bò đơn giản, ít chi tiết,….
-Nhược điểm: kết quả đo còn tuỳ thuộc vào loại kết cấu của thiết bò,….

Thiết bò đo những đại lượng không điện bằng
phương pháp quang học:
+ Dùng cảm biến, thước khắc vạch để đo ánh sáng và mức độ của ánh đi qua nó hoặc là
hiệu ứng quang học. Tín hiệu đầu ra của cảm biến quang thông thường ở dạng dòng
điện.
*Xét Transistor quang:
Nó hoạt động giống như một transistor thông thường là transistor Silicum loại NPN, có
chất bán dẫn cực nền được chiếu sáng và chỉ có cực thu và cực phát được phân cực
ngoài.
Điện áp mối giữa cực nền và thu phân cực nghòch trong khi điện áp mối nối nền và
phát không thay đổi ( Vbc = 0,6V ÷ O,7V ).
Khi vùng mối nối vùng thu được chiếu sáng, nó hoạt động giống như một điốt quang,
được mắc như một điện trở quang có dòng điện ngược.
Ir = IO + I P
I O : Dòng điện vùng tối.
qη (1 − R ). exp(−αX )
.λφ O là dòng do hiệu ứng quang điện, do nguồn quang thông
h.C
φO xuyên qua bề dày cực nền X có độ dài sóng λ nhỏ hơn độ dài sóng riêng λ S . Dòng
I r đóng vai trò dòng điện cực nền và sẽ kéo theo dòng điện cực thu I c của transistor.

IP =

Trang 12


Tiểu luận môn học nghiên cứu thực nghiệm

GVHD: PGS.TS. Phạm Xuân Mai

I C = ( β + 1).I r = ( β + 1).I O + ( β + 1).I P

β : Độ lợi của transistor theo cách mắc cực phát chung.

( β + 1).I O

= I CO : Dòng điện vùng tối transistor.

( β + 1).I P

= I CP : Dòng điện cực thu do quang thông tạo ra.

Hình 1.6, a. Cách mắc dây, b. Mạch tương đương,
c. Tách các điện tích tự do do sự chiếu sáng cực nền.
Như vậy ta có thể biểu diễn một transistor quang là một tổ hợp điốt quang và một
transistor.
Dòng điện vùng tối I CO ở 250C vào khoảng I 0 −8 đến 10 −9 A, nó tuỳ thuộc điện áp thu
phát và nhiệt độ.
1.4. Phương pháp xử lý và hiển thò số liệu thực nghiệm:
1.4.1. Khái niệm về sai số và phân loại:
+ Độ nhạy chính xác của dụng cụ đo bò giới hạn và ảnh hưởng bởi nhiều thông số và do

giác quan của người làm thí nghiệm, thiếu nhạy cảm, do đọc lệch, hoặc không chú tâm
trong khi đo, do điều khiển các lần đo không ổn đònh như: Sự biến động của nhiệt độ bên
ngoài, của độ ẩm,…, vượt quá điều kiện tiêu chuẩn. Vì vậy không thể đo chính xác tuyệt đối
đại lượng cơ học cần đo. Cho nên trò số được đo bởi thiết bò đo được gọi là trò số tin cậy
được. Do đó ta gọi kết quả của phép đo có sai số.
+ Các nguồn gây ra sai số:
-Không nắm vững những thông số đo và điều kiện thiết kế.
-Thiết kế nhiều khuyết điểm.
-Thiết bò đo không ổn đònh sự hoạt động.
-Bảo trì thiết bò đo kếm.
- Do người vận hành thiết bò đo không đúng.
-Do những giới hạn của thiết kế.
+ Theo cách thể hiện bằng số có thể chia làm hai loại:
Trang 13


Tiểu luận môn học nghiên cứu thực nghiệm

GVHD: PGS.TS. Phạm Xuân Mai

∆X = X - Xth

- Sai số tuyệt đối:

Trong đó: X: Giá trò đại lượng đo; Xth: Giá trò chính xác.
-Sai số tương đối: ε =

∆X
∆X
.100 ≅

.100 .
X th
X

Vì Xth và X gần bằng nhau.
+ Theo nguồn gây ra sai số :
-Sai số phương pháp: Là sự sai số gây ra do sự không hoàn thiện của phép đo.
-Sai số thiết bò: Là sự sai số gây ra do sự tác động của các dụng cụ đo lên đối tượng. Mỗi
một dụng cụ đo có một độ chính xác nào đó , thiết bò càng hoàn thieện thì sai số của dụng
cụ càng nhỏ, nhhưng về nguyên tắc điều này chưa khử được sai số dụng cụ.
-Sai số chủ quan: Là sai số do người sử dụng gay ra: do mắt, do không chú tâm, do đọc
lệch,….
-Sai số bên ngoài: Là sai số gây ra do ảnh hưởng của các điều kiện bên ngoài của đối
tượng đo như do biến động của nhiệt độ bên ngoài, do áp suất, độ ẩm vượt quá tiêu chuẩn,
….
+Theo quy luật xuất hiện sai số có: Sai số ngẫu nhiên và sai số hệ thống.
1.4.2. Sai số ngẫu nhiên:
Là thành phần sai số của phép đo thay đổi không theo một quy luật nào cả mà ngẫu
nhiên khi lặp lại phép đo nhiều lần một đại lượng đại lượng duy nhất. Kết quả đo khi thì
lớn hơn, khi thì bé hơn giá trò thực cần đo. Sai số ngẫu nhiên gây ra do một loạt các nhân tố
mà tác dụng của chúng bé đến mức không thể tách riêng. Sai số ngẫu nhiên không loại trừ
được, không loại trừ được, không loại bỏ được, nhưng bằng theo lý thuyết của xác suất
thống kê có thể xác đònh được ảnh hưởng của chúng.

1.4.3. Sai số hệ thống:
Đây là thành phần sai số của phép đo luôn không đổi hay là thay đổi có quy luật khi luật
khi đo nhiều lần một đại lượng đo. Quy luật thay đổi có thể là một phía(dương hay âm) có
chu kỳ hay theo một quy luật phức tạp nào đấy. Sai số hệ thống do một số nguyên nhân
mang nhiều vẻ khác nhau. Trong trường hợp sai số hệ thống không đổi thì có thể loại trừ
bằng cách đưa vào một lượng điều chỉnh. Sai số hệ thống cần phải được hiệu chỉnh. Có thể

khắc phục được. Việc loại trừ sai số hệ thống có thể tiến hành bằng cách quan sát cùng một
đại lượng bằng nhiều phương pháp khác nhau hoặc quan sát một vài mẩu của vài đại lượng
đã biết, dùng cùng một loại dụng cụ hoặc bằng cách phân tích lý thuyết, cần kiểm tra dụng
cụ trước khi sử dụng.
1.4.4. Sai số thô:
Trang 14


Tiểu luận môn học nghiên cứu thực nghiệm

GVHD: PGS.TS. Phạm Xuân Mai

Một cách tổng quát của loại sai số này là sai số của từng loại máy và thiết bò đo đều bò sai
số ít hay nhiều. Giá trò đọc được trên một kết quả đo không có sự so sánh.
1.4.5. Xử lý kết quả đo gián tiếp:
-Phép đo gián là phép đo mà kết quả của nó được xác đònh gián tiếp thông qua công thức
biểu diễn quan hệ hàm số giữa các đại lượng cần đo với các đại lượng đo trực tiếp khác. Ví
dụ: Vận tốc v của vật chuyển động thẳng đều được xác đònh gián tiếp theo công thức v=s/t.
-Xác đònh sai số của phép đo gián tiếp: Giả sử đại lượng cần đo F liên quan với các đại
lượng đo trực tiếp x, y, z theo hàm số : F=f(x,y,z) (a).
khi sai số tuyệt đối của F có thể xác đònh theo phép tính vi phân:
dF =

δF
δF
δF
dx +
dy +
dz (a)
δx

δy
δz

Thay dấu vi phân “d” bằng gia số “ ∆ ” ta có:
∆F =
⇔

δF
δF
δF
∆x +
∆y + ∆z
δx
δy
δz

∆F =

δF
δF
δF
∆x +
∆y +
∆z
δx
δy
δz

-Tính sai số tương đối: có thể xác đònh theo phép tính vi phân:
Lấy ln của hàm số (a): lnF = lnf(x,y,z).

Vi phân toàn phần của lnF:

d(lnF) = dF/F.

Rút gọn biểu thức vi phân toàn phần dF/F bằng cách gộp những vi phân riêng phần chứa
cùng biến số dx hoặc dy hoặc dz.
Lấy tổng giá trò tuyệt đối của các vi phân riêng phần. Thay dấu vi phân “d” bằng dấu gia
số “ ∆ ”, đồng thời thay giá trò x,y,z bằng giá trò trung bình của chúng.
Ví dụ: Đo lực của ổ trục quay theo công thức: f = mg
Trong đó:

h1 − h
(b)
h1 − h2

m- Khối lượng của ổ trụcquay.
g- Gia tố.
h1 , h2 ,h: Kích thước hình học.

Trước hết tính sai số tương đối ε :

ε=

∆f ∆f
=
.
f
f

Tiếp theo tính sai số tuyệt đối: ε = ε f .

Trang 15


Tiểu luận môn học nghiên cứu thực nghiệm

GVHD: PGS.TS. Phạm Xuân Mai

Tìm giá trò lực nằm trong khoảng giá trò nào:
Theo (b) ta có: lnf = lnm+ lng + ln(h1 − h2 ) − ln(h1 + h2 )
⇔

Sai số tương đối ε : ε =

df dm dg d (h1 − h2 ) d ( h1 − h2 )
=
+
+
−
f
m
g
h1 − h2
h1 + h2

∆f ∆m ∆g 2(h2 ∆h1 − h1 ∆h2 )
=
+
+
f
m

g
h12 − h22

Sai số tuyệt đối: ∆f = ε f
Kết quả lực f có giá trò: f = f ± ∆f
Giá trò lực ma sát nằm trong khoảng giá trò:

f − ∆f ≤ f ≤ f + ∆f .

1.4.6. Độ chính xác và độ tin cậy của kết quả đo:
Khi nói về một kết quả đo, bao giờ người ta cũng đòi hỏi về độ chính xác của nó. Độ chính
xác của kết quả đo phụ thuộc vào sai số của phép đo hay độ phân tán của kết quả đo quanh
giá trò trung bình. Sai số của phép đo ε thường được biểu diễn qua sai số tiêu chuẩn σ. Ứøng
với mỗi vùng phân tán kích thước, tức là với mỗi phạm vi sai số ta có thể nói được độ tin
cậy của kết quả đo là bao nhiêu.
Độ tin cậy của kết quả đo được đánh giá bằng xác xuất xuất hiện của số liệu trong vùng
phân tán của kích thước. Vùng phân tán của kích thước được gọi là khoảng tin cậy [-ε, +ε];
Bản thân ε được gọi là bán kính tin cậy, thể hiện độ chính xác của phép đo và gọi tắt là độ
chính xác của kết quả đo hay sai số đo.
Rõ ràng độ chính xác và độ tin cậy của kết quả đo là 2 khái niệm có liên quan chặt chẽ và
cùng dùng để nói lên mức độ chính xác của phép đo. Mỗi kết quả đo khi biểu diễn đều cần
biểu diễn đầy đủ cả độ chính xác và độ tin cậy thì mới có ý nghóa sử dụng.
1.4.7. Phương pháp xác đònh mối quan hệ thực nghiệm:
Ở các phần trên khi tính toàn số liệu, ta đã hạn chế là việc đo được thực hiện trong quá
trình dừng, tức là với thông số đo là bất biến trong quá trình đo.
Trong thực tế nghiên cứu ta gặp rất nhiều phép đo được thực hiện trong quá trình, chẳng
hạn sau thời gian t nào đó. Khi đó sẽ tồn tại mối quan hệ giữa đại lượng đo với thời gian.
Mặt khác có thể có mối quan hệ giữa các đại lượng với nhau theo thể thức mỗi sự thay đổi
của đại lượng được xem là đối số (x) ứng với sự thay đổi của một đại lượng được xem là
hàm số (y) được biểu diễn bằng các quan hệ hàm số thông thường y = f(x) hoặc dưới thể

thức mỗi sự thay đổi của đối (x) có thể ứng với nhiều giá trò hàm y: y1, y2,..., yi,..., yn và
ngược lại với mỗi sự thay đổ của y có thể có nhiều sự thay đổi của x: x1, x2,..., xj,..., xk.
Khi đó mối quan hệ được gọi là mối quan hệ tương quan.
Việc xác đònh mối quan hệ thực nghiệm từ số liệu đo cần qua các bước:
Trang 16


Tiểu luận môn học nghiên cứu thực nghiệm

GVHD: PGS.TS. Phạm Xuân Mai

-Vẽ sơ bộ quan hệ theo số liệu thực nghiệm
-Chọn công thức biểu diễn hàm quan hệ
-Xác đònh hàm thực nghiệm: xác đònh các hằng số trong công thức đã chọn.
-Kiểm nghiệm sự phù hợp thực tế của công thức vừa được xác đònh.

Trang 17


Tiểu luận môn học nghiên cứu thực nghiệm

GVHD: PGS.TS. Phạm Xuân Mai

CHƯƠNG 2: MỘT SỐ NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM TRONG ĐỘNG CƠ ĐỐT
TRONG
Nguồn: Oil & Gas Science Technology – Rev.IFP, Vol. 54 (1999), No, 2. pp. 251-257
Copyright © 1999, Éditions Technip

BÀI BÁO CÁO VỀ MÔ HÌNH HOÁ QUÁ TRÌNH CHÁY ĐA KÍCH THƯỚC VỚI SỰ
HÌNH THÀNH Ô NHIỄM TRÊN ĐỘNG CƠ DISEL TẢI NHẸ CÓ ỨNG DỤNG KỸ

THUẬT MỚI.
P. Belardini (1) và C.Bertoli (2)
1 Istituto Motori CNR, Via G. Marconi 6-8, Naples - Italy

Bản tóm tắt – Mô hình hóa quá trình cháy đa kích thước và sự hình thành ô nhiễm trên động
cơ Diesel tải nhẹ có ứng dụng kỹ thuật mới – Hiện tại chúng ta đã có được một số kết quả từ các
công cụ khảo sát số CFD. Đặt biệt bắt nguồn từ các cuộc thí nghiệm của động cơ common rail DI,
nhờ vào sự kiên trì của các người nghiên cứu với các mô phỏng để có được một số kết quả mỹ
mãn ở một số thí nghiệm then chốt. Nhờ sử dụng phương pháp phân tích số mới có được các thang
đo chính xác về các dự đoán ô nhiễm ở một số trường hợp phân tích ô nhiễm. Ph ương pháp phân
tích số cũng đã chứng minh rằng các công cụ số CFD, có thể giúp đỡ rất tốt cho việc thiết kế động
cơ xác đònh được nhiều triễn vọng về việc kiểm sóat khí xả ở động cơ common rail DI.
2.1 Giới thiệu chung
Hệ thống cháy trực tiếp của phun trực tiếp do có các đặc điểm thuận lợi cho quá trình tiêu hao
nhiên liệu, xuất hiện của loại động cơ này là một điều thành công cho các loại xe khách thương
mại sử dụng động cơ diesel. Tuy nhiên, các giới hạn về ô nhiễm ở thế kỷ tới ở Châu Âu đã được
lên kế hoạch giảm thiểu hơn nữa. Về giới hạn ô nhiễm của chất NO x được làm giảm đến 0.25g/km
ở năm 2005 (tiêu chuẩn EURO IV) và đã dần xuất hiện ở một số tiêu chuẩn kiểm ở một số loại
động cơ.
Quá trình hòa trộn khống chế quá trình cháy ở động cơ DI. Động cơ của xe khách rõ ràng nhỏ
hơn các động cơ xe tải. Và điều đó cũng dẫn đến sự giảm chiều dài tia phun và cần mức độ xoáy
lốc trong suốt quá trình cháy. Để tránh ô nhiễm của khói thì tỉ số cacbon trên oxy C/O phải được
giảm thiểu. Điều này đòi hỏi áp suất phun và giảm diện tích phóng của tia phun. Các yêu cầu này
có thể sánh được bằng hệ thống tạo tia phun kiểu mới dựa trên công nghệ common rail.
Hệ thống điều khiển tia phun hòan toàn tự động đã mở ra một lối đi mới trong việc điều khiển
mức ô nhiễm của NOx giống như hiệu chỉnh tốc độ áp suất tia phun và phụ thuộc vào tải.
Nhờ vào sự phát triển của các công cụ số CFD có thể giúp cho việc thiết kế động cơ cũng như
việc thiết kế các ống bô trong việc kiểm soát ô nhiễm. Về hiệu suất của chúng thì không thể nói
trước một cách tuyệt đối, nhưng sự thay đổi giá trò của mỗi kiểu trên động cơ và giá trò giới hạn
Trang 18

Tiểu luận môn học nghiên cứu thực nghiệm

GVHD: PGS.TS. Phạm Xuân Mai

trong các trường hợp kiểm tra, đáp ứng của các mô hình thay thế cho phép lập thang đo đúng trong
các dãy đo khác nhau của hệ thống cháy.
Các nghiên cứu hiện tại cũng có một số kết quả thu được nhờ vào sử dụng các công cụ hỗ trợ
CFD. Đặc biệt khởi đầu từ các đặc điểm thực nghiệm trên động cơ common rail, hằng số kinh
nghiệm của các kiểu phụ khác nhau làm cho các kết quả thu được có kết quả vừa ý hơn ở trong
một số điều kiện kiểm tra trọng yếu. Những khó khăn chính liên quan đến hằng số vật lý mô hình
phụ bổ sung cũng được đem ra thảo luận.
2.2 Mô hình
2.2.1 Mô hình Kiva-3V cải tiến
Việc mô phỏng quá trình cháy động cơ diesel được thực hiện bằng mã code Kiva-3D [6]. Để
mô phỏng trường dòng khí, người ta sử dụng mô hình rối κ-ε RNG của Han và Reitz [7]. Quá trình
phun được tính toán sử dụng mô hình kết hợp được phát triển bởi Belardini etal [8] dựa vào cả hai
mô hình của Wave [9] và Tab [10]. Mô hình giọt nhỏ bay hơi đã được cải tiến xóa bỏ giả thuyết
dẫn nhiệt của nhiên liệu cho rằng vô hạn và nhiệt độ bên trong giọt nhỏ là giống nhau và tương
đương với giá trò nhiệt độ của bề mặt của nó [11]. Sự phát triển của mô hình đánh lửa dựa vào
phương pháp của Hiroyasu [12] bằng cách sử dụng sự tương quan của Handerberg et Hase [13]. Sự
hình thành NO được mô hình bởi kỹ thuật của Zel’dovich ở dạng mô tả bởi Bowman [14]. Cuối
cùng sự hình thành bồ hóng và cơ chế oxy hóa gắn liền với mô hình cháy bằng cách giảm sáu
bước kỹ thuật ở dạng phát triển của Belardini et al [15].
2.2.2 Mô hình cháy kết hợp NOx và muội than.
Mô hình muội than được đưa ra đầu tiên bởi Leung et al [16] và Fairweather et al [17]. Ở mô
hình này, axetylen được giả thuyết rằng chủ yếu nhiệt phân các phần cho cấu tạo hạt nhân và quá
trình xử lý phát triển của bề mặt. Belardini et al [15] đã bổ sung một số thay đổi cho kiểu mô
phỏng này trong tiêu chuẩn động học thông thường của Kiva-II mô phỏng –hêptan và quá trình

cháy của nhiên liệu tetredecane. Ở báo cáo này, sự tinh chế hơn nữa của mô phỏng đã thu được
bằng cách thêm vào một cơ chế gắn liền để cung cấp nhiệt độ cao cho quá trình cháy không những
phun nhiên liệu mà còn tạo thành acetylene.
Toàn bộ công thức trong mô hình này là sự thỏa hiệp đúng giữa sự diễn tả bao hàm của muội
than trong khi tải và tính toán trò giá của quá trình cháy hòan toàn sử dụng kỹ thuật 3D.
Hơn nữa mô phỏng sử dụng trong báo cáo này, thậm chí đơn giản, đã được kiểm tra ở các
điều kiện khác nhau.
Kết hợp hòan toàn với cơ chế quá trình cháy, các đặc tính của mô hình muội than ở dạng thực
tế.
Đặc điểm chính của mô hình như sau: nhiên liệu lỏng được phun; hơi nhiên liệu và sự phân
tán được tính toán bởi mã Kiva-3V. Nhiên liệu phun được oxy hóa ở nhiệt độ cao cho bởi:
(R1) CnHm + ( n + m/4 ) O2  nCO2 + m/2 H2O
(1)
tốc độ:
ω = min (ωpremix1, ωdiff1)
(2)
trong đó vận tốc khuếch tán và hòa trộn trước là:
ω premix1 = Ai e Et / T [ Cn H m ] c [ O2 ] d
(3)
Trang 19


Tiểu luận môn học nghiên cứu thực nghiệm

GVHD: PGS.TS. Phạm Xuân Mai

ε
[O ] 

* min [ Cn H m ], 2 

(4)
k
s 

Đây là các thông số ở diện tích ở thành phần trong dấu ngoặc đơn là tập trung phân tử gam
trên mol/cm3; κ và ε là thành phần động năng của rối và cũng chính là tỉ số phân tán; s là hệ số dư
lượng không khí. Ai và Ei tương ứng với nhân tố trước số mũ nhiệt độ kích hoạt cho những giá trò
quá trình cháy hòa trộn trước, được ghi lại sau cùng với các hằng số hiệu chỉnh khác; C i là nhân tố
đối xứng cho quá trình cháy khuếch tán.
Ba bước sau mô tả kỹ thuật của Xeldowich:
(R2) N + N2  N + NO
(5)
(R3) O2 + N  O + NO
(6)
(R4) N + OH  H + NO
(7)
Bowman [14] hiệu chỉnh tỉ lệ như sau:
ω2f = 7.6 *103 exp[-38 000 / T]
(8)
3
ω2b = 1.6*10
(9)
9
ω3f = 6.4*10 T *exp[-3150 / T]
(10)
ω3b = 1.5*109T* exp[19 500 / T]
(11)
13
ω4f = 4.1*10
(12)

14
ω4b = 2.0*10 exp[23 650 / T]
(13)
Đồng thời hơi nhiên liệu thay đổi acetylene bằng một phản ứng:
(R5)
CnHm  n/2 C2H2 + m/2 H2
(14)
trong đó tốc độ phản ứng được xác đònh như sau:
ω5 = A5e –E5 / T [CnHm]
(15)
Ba giai đoạn hình thành muội than và mô hình oxy hóa thực hiện tính toán muội than khi có
tải cho mỗi phần tính sử dụng cơ chế:
(R6)
C2H2  2C + H2 cấu tạo hạt nhân
(16)
(R7)
C2H2 +nC  (n+2)C + H2 phát triển bề mặt
(17)
(R8)
C + 0.5O2  CO quá trình oxi hóa cacbon
(18)
Tốc độ phản ứng tương ứng như sau:
ω6 = A6e –E6 / T [C2H2]
(19)
–E7 / T
1/6
1/3
ω7 = A7e
(pN) [C] [C2H2]
(20)

–E8 / T
1/2
1/3
1/3
ω8 = A8e
T (pN) [C] [O2]
(21)
trong đó:
ρN là độ đặc [hạt/cm3];
T là nhiệt độ riêng phần [K]
MWc là khối lượng phân tử cacbon;
ρc = 1.8 [g/cm3] độ muội
K là hằng số Boltzmann.
Sự hình thành acetylene cũng bò oxy hóa ở nhiệt độ cao bằng phản ứng lý tưởng một bước:
(R9)
C2H2 + 5/2 O2  2CO2 + H2O
(22)
Tốc độ của phản ứng thuận nghòch: 
ω9 = min(ωpremix 9 , ωdiff9)
(23)
trong đó vận tốc khuếch tán và vận tốc hòa trộn:
ω diff 1 = Ci

Trang 20


Tiểu luận môn học nghiên cứu thực nghiệm

GVHD: PGS.TS. Phạm Xuân Mai

ωpremix 9 = A9 eE9/T[C2H2]a[O2]b
(24)
[ O2 ] 


ωdiff9 = C9 ε/κ * min  [ C2 H 2 ],
(25)
s 

Để đưa vào tính toán hiện tượng tích tụ gồm các bước sau được bổ sung vào cơ chế.
(R10)
nC  Cn tích tụ
(26)
tốc độ:
ω10 = A10 T1/2 (ρN)11/6 [C]1/6
(27)
trong đó:
6K / ρc
A10 = 2*9*(6* MWc / πρc )1/6
(28)
Mô hình quá trình cháy bao gồm đánh lửa đơn dùng phương pháp tính trễ pha. Nhiệt độ cao
nhiên liệu và oxy hóa acetylene bắt đầu ở mỗi vi phân tính khi có các điều kiện:
tig 1
(29)
∫0 τ d dτ = 1
Để xác đònh thời gian đánh lửa trễ td, tương quan Hardenberg và Hase [13] được dùng:
0.63
  1
1   21.2  



−
+
τd = n/6 (0.36 + 0.22SP) * exp E A 
(30)
RT 17190   p − 12.4  



trong đó:
0 là thời gian bắt đầu tia phun
n là tốc độ của động cơ (v/p)
T nhiệt độ của vi phân
P áp suất của vi phân
SP tốc độ thực của piston (m/s)
Cơ cấu đánh lửa trể có độ nhạy tới chỉ số cetane thông qua thông số kích thích năng lượng.
61884
EA =
[ J / mol ]
(31)
CN + ef
Với hệ số kinh nghiệm ef cần thay đổi, để thu được dữ liệu thực nghiệm phù hợp nhất trong
các trường hợp đo kiểm tra.
Hằng số động năng cơ giới là:
A1 = 0.64 * 1011
E1 = 16 300
11
A5 = 2.4 * 10
E5 = 25 000
8

A6 = 0.95 * 10
E6 = 21 100
A7 = 0.24 * 108
E7 = 13 100
3
A8 = 1.6 * 10
E8 = 23 800
9
A9 = 8.5 * 10
E9 = 16 300
Sự thay đổi đầy ý nghóa của mã code gồm có thông qua một sơ đồ khác để giải hệ thống cứng
xuất phát từ phản ứng động học thông qua tính toán quá trình cháy. Cũng như chủ đề thực tế của
kiểu nguyên bản của bảng code Kiva-3V, hiệu chỉnh động hóa học được chỉnh một cách liên tục
để giải ra phương trình. Xét giá trò vận tốc phản ứng có thể có độ khác biệt lớn ở mỗi giá trò, cơ
cấu được cung cấp để ngăn không cho số lần tính toán không âm. Vì thế lựa chọn liên tục để giải
Trang 21


Tiểu luận môn học nghiên cứu thực nghiệm

GVHD: PGS.TS. Phạm Xuân Mai

hệ phương trình đã ảnh hưởng đến việc tính toán các giá trò mới của tỉ trọng riêng phần, điều đó thì
khác với sự phụ thuộc thừa nhận liên tục.
Kết quả của việc hiệu chỉnh đã được giới thiệu mục đích để giải đồng thời hệ phương trình
động năng: phương pháp được sử dụng dự trên thuật toán của Burlisch-Stoer, sử dụng phép ngoại
suy nữa ẩn chuỗi rời rạc hàm vi phân.
Cuối cùng sơ đồ tác dụng sáu bậc, hiện tại là tiêu chuẩn của bảng mã code, được giử lại ở
hiện tại của bộ tính toán. Sơ đồ gồm có cân bằng nước và khí.
2.3 Động cơ và các trường hợp kiểm tra

Để việc nghiên cứu hệ commonrai FIE trang bò động cơ DDI đã được chọn. (bảng 1)
Bảng 1

Đặc tính động cơ
Động cơ
Đường kính xilanh (mm)
Hành trình (mm)
Tỉ số nén
Dung tích. (cm3)
Công suất cực đại (kW)
Momen xoắn cực đại
(Nm)
Hệ thống phun nhiên liệu
Turbocharger có cooler
EGR

Fiat M 714 (1910 JTD)
82
90.4
18/1
1910
77 ở 4000 v/p
255 Nm ở 2000 v/p
Common rail
Garret GT15
Điều khiển bằng điện

Động cơ được trang bò bộ chuyển đổi áp điện-thạch anh dùng để xác đònh áp suất chỉ thò và bộ
chuyển đổi có điện trở dùng xác đònh áp suất phun ở đường ra của bộ điều khiển phun nhiên liệu.
Một trong những bộ phun nhiên liệu được cung cấp với bộ chuyển đổi nâng kim của Microepsilon.

Bàng 1. So sánh giữa áp suất tính toán và
áp suất đo được: test # 1, # 3: 2000 v/p, áp
suất đường rail 350-800 bar, và 8,7
mg/cyc, khlượng phun ở động cơ không có
EGR hiệu chỉnh tiêu hao nhiên liệu ít nhất.

Trục giải mã có độ phân giải góc tối đa là
0.1 độ góc cho phép đồng bộ hóa với các tính
hiệu thay đổi. Bosch phát triển hệ thống cho phép
đọc và ghi dữ liệu tương tác với ECU để đưa động
cơ về điểm cần kiểm tra.
Năm điểm kiểm tra động cơ, ở tốc độ thấp và
tải thấp, được giả thuyết tiêu biểu cho các loại
động cơ chạy trong thành phố đã được lên kế
hoạch kiểm tra khí thải tại châu Âu. Đặc biệt áp
suất BMEP 2bar và tốc độ 2000v/p gía trò thay đổi
của áp suất, thời điểm phun, EGR và phun mồi.
(bảng 2)
Trang 22


Tiểu luận môn học nghiên cứu thực nghiệm

GVHD: PGS.TS. Phạm Xuân Mai

Bảng 2
Bảng kiểm tra động cơ để so sánh lượng khí xả ô nhiễm.
Kiểm tra
#1

#2
#3
v/p
2000
2000
2000
Klượng/xilan
8.7 mg
8.7 mg
8.7 mg
h
Áp suất rail
350 bar
550 bar
800 bar
Điểm phun
-10
-10
-10
sớm chính
BTDC
BTDC
BTDC
Điểm phun
mồi
EGR (%)
0
0
0

#4
2000

#5
2000

8.7 mg

8.7 mg

520 bar
-10
BTDC
-27
BTDC
30

520 bar
-10
BTDC
30

Liên quan đến việc đo đạc lượng khí xả, khí thải ô nhiễm được đo từ khí thải nguyên chất. Để
cải thiện tính đáng tin cậy của các đo đạc đặc biệt và cả đặc tính của phương pháp lấy mẫu khí
thải nguyên chất và loại loãng. Mở đầu là so sánh kiểm tra giữa hai phương pháp lấy mẫu xác
nhận các kết quả có thông số của tòan bộ các hạt, cũng như là hòa tan (IOF) và chất hòa tan
dicloromethane (SOF) phân số đo đạc thì thích hợp.
2.4 Kết quả
2.4.1 Quá trình cháy
Tính toán được thực hiện, trong khi quá trình nén bắt đầu từ supáp nạp đóng kín đến điểm

chết trên. Áp suất vào, nhiệt độ và tỉ số riêng phần khối lượng của sai số kiểm tra được tính tóan
bằng các tính tóan động học đơn. Gía trò của tỉ số xoáy là 3.5, được đo bằng bộ đo gió, được giả
thuyết đặc trưng cho điều kiện dòng khí ở thời điểm bắt đầu quá trình nén. Để tính toán năng
lượng rối động học (TKEI), sự tương
quan của Abraham và Bracco đã được
sử dụng. Tuy nhiên cần chú ý rằng,
cũng là giá trò thay đổi của ± 50%, dự
báo của TKE ở cuối của thì nén có giá
trò cũng khá tương đương. Vì thế gía trò
được chọn không chắc chắn, sự lựa
chọn giá trò hầu như vô nghóa cho việc
tính toán tia phun và quá trình cháy. Ở
hình 1 và hình 2 tính toán chỉ ra áp
suất được so sánh với một số được lựa
chọn trong qúa trình kiểm tra.
Hình 2. So sánh giữa quá trình tính toán và đo đạc
áp suất chỉ thò: kiểm tra #2, kiểm #4, #5. 2000 v/p ,
khối lượng phun 8.7 mg/cyc, áp suất đường rail 550
bar; ktra #2 với động cơ không có EGR 30% và phun
mồi, hiệu chỉnh động cơ với mức ô nhiễm NOx thấp,
ktra #5 với ktra #4 nhưng không có phun mồi

Sai số trong quá trình tính toán
gần như thoã mãn. Nó được chú ý rằng
Trang 23


Tiểu luận môn học nghiên cứu thực nghiệm

GVHD: PGS.TS. Phạm Xuân Mai

tính toán dưới ước lượng đo áp suất trong suốt thì giản nỡ. Hiện tượng này tiêu biểu của hàm Kiva3 tính toán quá trình cháy, có thể được gán cả ước lượng mất mát nhiệt trên thành và cũng như là
mô tả đơn giản của quá trình cháy của khối lượng nhiên liệu cháy gần thành vách xilanh.
Kết quả này không có gì đáng ngạc nhiên khi xem hình dạng của tỉ lệ nhiệt thải ra khi phun
mồi được kích hoạt (hình 3).
Thông qua góc độ quay giữa phun mồi và phun chính là > 10 o (trường hợp của chúng ta là
>20o) sản sinh ra hai loại nhiệt tách biệt phóng ra trong suốt thì nổ. Vì ảnh hưởng chính của tia
phun mồi, từ quan điểm của sự phát triển ngọn lửa, sản phẩm của quá trình cháy của một loại EGR
lắp bên trong gần kim phun nhiên liệu. Trong các góc riêng biệt nhau giữa tia phun chính và tia
phun mồi, sự phân tán xoáy lốc sản phẩm của quá trình cháy trong buồng đốt. Rõ ràng thời gian
đánh lửa trễ có mối liên hệ với quá trình, trong trường hợp, vượt khỏi áp suất và nhiệt độ ở lần đo
trước đó vì thế tiến hành đo lại là điều cần thiết.
Rất khó giải thích sự cần thiết thay
đổi sự sắp đặt với tương ứng với nhân tố C
của khếch tán quá trình cháy.
Do sự chậm trễ về phương diện vật
lý ở các bộ chấp hành điện thuỷ lực trong
khi điều khiển thời gian mở cần thiết của
tia phun, vào khoảng 250µs (3 độ ở 2000
v/p) để mở và đóng kim phun. Vì vận tốc
khởi phun không thể dễ dàng tính toán
bằng cách dùng quan hệ dòng thuỷ lực do
sự mở một phần của kim phun. Cần phải
chú ý rằng khi thiếu dữ liệu thực nghiệm,
người ta giả thiết rằng vận tốc khởi phun
Hình 3. Tính toán và đo đạc tỉ lệ thải nhiệt của tia phun mồi là 60 m/s và khối lượng
tia phun mồi là 1 mg trong các điều kiện
biểu kiến : ktra #4 có phun mồi.
kiểm tra.
Ở các vấn đề trước là có sự giới hạn lớn đến các model dự báo. Tuy nhiên, sự chấp nhận

thông qua của hai sự khác biệt đưa hằng số phun chính và mồi trong suốt thời gian hoạt động là
giống nhau, chấp nhận tác động của tính toán nhiệt giải phóng hình dáng là điều có thể nhận được
(hình 3,đường chấm chấm). Con số trong quá trình chạy thay đổi góc quay bánh đà và khối lượng
phun chính được chứng minh ảnh hưởng cũng đã được chấp nhận.
Tất cả các thông số tính toán được thực hiện với cùng sự biến đổi ngoại trừ trong trường hợp
#4.
Khi động cơ hoạt động với tia phun mồi, xuất hiện của các kết quả vừa ý là rất khó. Trong
trường hợp riêng rất cần thiết thay đổi cả hai hằng số ef trong phương trình (31) và nhân tố đối
xứng C1 của phương trình khuếch tán (4).
2.5 Dự báo về mức ô nhiễm:
Trang 24


Tiểu luận môn học nghiên cứu thực nghiệm

GVHD: PGS.TS. Phạm Xuân Mai

Bởi vì những lý do được mô tả trong trong phần trên tính toán đánh giá đo đạc khí xả NO x.
Sự điều chỉnh khí thải có được bằng cách nhân lượng NO x tính toán với nhân tố β = 6.5.
Cần phải chú ý rằng thông số NO x cũng như là một thông số thực nghiệm làm giảm khối
lượng hạt nhân của NO 2 cũng như qui đònh các luật lệ về lượng khí thải ở châu Âu và Mỹ. Liên
quan đến các dự báo về mức ô nhiễm của muội than , kết quả tính số được so sánh trực tiếp với
thực nghiệm mà không cần một phản hồi nào.
Ở bảng 3 là kết quả tính toán được báo cáo và so sánh với thực nghiệm.
Bảng 3
Tính toán và đo đạc lượng khí thải ô nhiễm.

Ở hình 4, tính toán muội than theo góc quay của động cơ, ở kiểm tra #2, #4, #5 đã được báo
cáo. Quá trình kiểm tra được tiến hành ở áp suất 550bar.
Ở kiểm tra #2 (tối ưu hóa nhiên liệu tiêu thụ) động cơ hoạt động không có bộ EGR và thời

điểm phun được bắt đầu ở gần điểm chết trên.
Ở kiểm tra #4 (động cơ được tối ưu hóa về mức thải NO x và tiếng ồn, phun sớm được kích
hoạt.
Ở kiểm tra #5, thực hiện tương tự như các điều kiện ở kiểm tra #4, phun mồi bò ngăn chặn.
Sơ đồ cho thấy rõ sự khác biệt trên động cơ common rail. Đầu tiên thậm chí nổi tiếng như bộ
EGR và làm trễ thời điểm phun làm bất lợi cho sự hình thành muội than, mức ô nhiễm muội than
giảm đến mức tối đa khi sử dụng hệ thống phun common rail cho phép hoạt động với tình thế bất
lợi tạo muội than. Mặc khác thông qua tia phun mồi sản sinh ra một lượng mội than đáng kể.
Liên quan đến ô nhiễm NO x , trong phạm vi giới hạn của các kiểu đã thảo luận như trên,
cũng như tính toán mô tả rằng ảnh hưởng của tia phun mồi không ảnh hưởng đến sự ô nhiễm.

Trang 25