TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU THUỘC LĨNH VỰC CỦA ĐỀ TÀI Ở TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC
ĐỀ TÀI Ở TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC
Nhiều phần mềm đã được phát triển để tính toán suất tiêu hao nhiên liệu trên động cơ, nhưng hệ thống và cơ sở dữ liệu vẫn đang trong quá trình hoàn thiện, thường bị giữ bí mật hoặc có tính thương mại cao.
Việc tính toán suất tiêu hao nhiên liệu thường dựa vào lý thuyết và thực nghiệm, gây khó khăn trong việc xác định chính xác mức tiêu hao, đồng thời tốn nhiều thời gian và chi phí cho các chu trình thử nghiệm Hiện nay, ứng dụng phần mềm Advisor để tính toán suất tiêu hao nhiên liệu vẫn chưa được triển khai rộng rãi tại Việt Nam.
TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
Tính toán suất tiêu hao nhiên liệu là một tiêu chí đánh giá quan trọng cho xe, giúp các kỹ sư và nhà nghiên cứu có cơ sở để cải tiến động cơ nhằm nâng cao hiệu suất Mục tiêu chính của việc cải tiến động cơ hiện nay là tăng cường công suất, giảm khí thải ô nhiễm và giảm suất tiêu hao nhiên liệu Việc sử dụng phần mềm Advisor để tính toán suất tiêu hao nhiên liệu không chỉ tiết kiệm thời gian và công sức mà còn giảm chi phí, do đó là rất cần thiết trong quá trình phát triển xe.
Với mong muốn đó, người nghiên cứu quyết định thực hiện đề tài “Nghiên cứu, ứng dụng Advisor trong việc tính toán suất tiêu hao nhiên liệu trên ô tô”
Đề tài này hỗ trợ sinh viên khoa CKĐ- ĐHSPKT TPHCM xây dựng nền tảng kiến thức vững chắc để ứng dụng phần mềm trong mô phỏng và tính toán ô tô.
III MỤC TIÊU ĐỀ TÀI
Nghiên cứu và ứng dụng phần mềm Advisor trong việc tính toán suất tiêu hao nhiên liệu trên ô tô giúp sinh viên chuyên ngành ô tô nâng cao kiến thức và kỹ năng trong việc sử dụng các công cụ mô phỏng tính toán.
Nhu cầu cung cấp kiến thức học tập cho sinh viên ngành cơ khí ôtô ngày càng tăng cao, đặc biệt là thông qua việc ứng dụng công nghệ tin học vào chuyên ngành ô tô Việc tích hợp công nghệ thông tin không chỉ nâng cao chất lượng giảng dạy mà còn giúp sinh viên tiếp cận các công cụ và phần mềm hiện đại, từ đó phát triển kỹ năng cần thiết cho nghề nghiệp trong tương lai.
Thông qua các yếu tố sư phạm và khoa học trong giảng dạy nhằm đảm bảo hiệu quả trao đổi kiến thức là hiệu quả nhất
- Phương pháp nghiên cứu lý thuyết
- Phương pháp phân tích đánh giá kết quả
VI PHẠM VI NGHIÊN CỨU
Suất tiêu hao nhiên liệu của các xe như Toyota Prius và Ford Focus được tính toán dựa trên các chu trình thử nghiệm lái xe phổ biến như FTP và NEDC.
VII QUY TRÌNH THỰC HIỆN ĐỀ TÀI
− Nghiên cứu cơ sở lý thuyết tính toán suất tiêu hao nhiên liệu
− Nghiên cứu lý thuyết các chu trình thử nghiệm lái xe trên ô tô
− Nghiên cứu phần mềm Advisor
− Mô phỏng, tính toán suất tiêu hao nhiên liệu ứng với các chu trình thử nghiệm lái xe khác nhau cho các xe khác nhau
CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CÁC THÔNG SỐ VỀ HIỆU SUẤT
TIÊU HAO NHIÊN LIỆU CỦA ĐỘNG CƠ XĂNG
Các thông số tính năng của động cơ xăng thể hiện khả năng làm việc và hiệu quả hoạt động của nó Những thông số này được gọi chung là các chỉ số hiệu suất của động cơ xăng.
Trong quá trình chuyển đổi nhiệt năng thành cơ năng trong động cơ, chỉ một phần năng lượng được sử dụng hiệu quả, trong khi phần còn lại bị tổn thất ở các giai đoạn khác nhau Hiệu suất là chỉ số đánh giá khả năng chuyển đổi này Để phân tích mức độ tổn thất năng lượng trong từng giai đoạn, các khái niệm hiệu suất như hiệu suất lý thuyết, hiệu suất chỉ thị, hiệu suất cơ học và hiệu suất có ích được áp dụng.
Chu trình lý thuyết của động cơ xăng là một mô hình nhiệt động học được xây dựng dựa trên các quá trình đơn giản hóa trong không gian công tác của động cơ Mức độ đơn giản hóa này phụ thuộc vào mục đích nghiên cứu, ví dụ như có thể giả định môi chất công tác là khí lý tưởng với nhiệt dung riêng hằng số hoặc không khí với nhiệt dung riêng thay đổi theo thành phần sản phẩm cháy Ngoài ra, quá trình cháy thực tế có thể được thay thế bằng quá trình cấp nhiệt từ nguồn bên ngoài hoặc quá trình cháy diễn ra trong các điều kiện lý tưởng hóa.
Nếu giả định như sau:
- Môi chất công tác là không khí
- Quá trình nén và dãn nở là những quá trình đoạn nhiệt
- Quá trình cháy ở động cơ xăng - một quá trình cháy diễn ra trong điều kiện đẳng tích và phần còn lại diễn ra trong điều kiện đẳng áp
- Quá trình xả diễn ra trong điều kiện đẳng tích
- Bỏ qua mọi dạng tổn thất do ma sát, lọt khí, bức xạ,v.v…
Hiệu suất lý thuyết của động cơ xăng xác định bằng công thức sau: η t = = = ( 1.1)
L t - công do môi chất tạo ra trong một chu trình (J/chu trình);
Q 1 - nhiệt do nguồn nóng cấp cho môi chất trong một chu trình (J/chu trình);
Q 2 - nhiệt do môi chất nhả ra cho nguồn lạnh trong một chu trình ( J/chu trình)
Hiệu suất nhiệt của chu trình nhiệt động thực tế được xác định bằng công thức η i = 1 - (1.2) Đây là đại lượng đánh giá mức độ hoàn thiện của động cơ từ góc độ nhiệt động Sự khác biệt giữa hiệu suất chỉ thị và hiệu suất lý thuyết nằm ở chỗ, hiệu suất chỉ thị đã tính đến tất cả các dạng tổn thất nhiệt năng có thể xảy ra trong quá trình thực hiện chu trình nhiệt động ở động cơ thực, trong khi hiệu suất lý thuyết chỉ xem xét các yếu tố lý tưởng.
Hàm tổn thất nhiệt năng là nhiệt năng cần truyền cho nguồn lạnh để thực hiện chu trình nhiệt động lực Công thức được biến đổi thành η i = η t η t-1, trong đó η t-1 được gọi là hệ số diện tích đồ thị công, phản ánh sự khác biệt giữa đồ thị công chỉ thị và đồ thị công lý thuyết.
Mức độ tổn thất cơ học trong động cơ được đánh giá qua một đại lượng quan trọng, phản ánh sự hoàn thiện của động cơ về mặt cơ học Đại lượng này được xác định thông qua công thức η = 1 - (1.4).
Hiệu suất cơ học chịu ảnh hưởng của rất nhiều yếu tố cấu tạo và vận hành khác nhau Ví dụ như
- Chất lượng thiết kế, chế tạo và lắp ráp
- Chất bôi trơn và chế độ bôi trơn
- Tỷ số nén, tốc độ, tải,v.v…
Hiệu suất có ích (η e) được xác định là tỷ số giữa nhiệt lượng chuyển thành công có ích và nhiệt lượng cấp cho động cơ từ nhiên liệu đốt cháy trong xilanh, cả hai loại nhiệt lượng này cần được đo trong cùng một khoảng thời gian, chẳng hạn như một giây Nhiệt lượng chuyển thành công có ích tương ứng với công suất có ích N e, trong khi nhiệt lượng cấp cho động cơ là kết quả của quá trình đốt cháy nhiên liệu bên trong xilanh.
N e - công suất có ích (kW);
G nl - lượng nhiên liệu tiêu hao trong một giây (kg/s);
Q tk - nhiệt trị thấp của một kg nhiên liệu (J/kg)
5 Suất tiêu thụ nhiên liệu g e :
Hiệu quả chuyển đổi nhiệt năng thành cơ năng của động cơ xăng liên quan chặt chẽ đến "tính tiết kiệm nhiên liệu" Trong thực tế, để đánh giá tính tiết kiệm nhiên liệu, người ta thường sử dụng lượng nhiên liệu tiêu thụ thay vì hiệu suất Lượng nhiên liệu tiêu thụ trong một đơn vị thời gian được gọi là lượng tiêu thụ nhiên liệu giờ (G e) Đặc biệt, lượng nhiên liệu tiêu thụ để tạo ra một đơn vị công suất có ích trong thời gian nhất định được gọi là suất tiêu thụ nhiên liệu.
Trong đó: g e - suất tiêu thụ nhiên liệu (kg/W.s);
G nl - lượng nhiên liệu tiêu hao trong một giây (kg/s);
N e - công suất có ích (kW)
6 Cường độ làm việc của động cơ xăng:
Cường độ làm việc của động cơ xăng được đánh giá qua nhiều thông số khác nhau, trong đó công suất lít là đại lượng quan trọng để xác định hiệu suất hoạt động của động cơ.
Công suất lít N L là tỷ số giữa công suất quy định của động cơ và tổng thể tích công tác i.V h đo bằng lít của động cơ:
Trong bốn chỉ tiêu động lực của động cơ, N e và M e đại diện cho công suất và momen quay của động cơ xăng N e và p e phản ánh công suất và momen quy về một lít thể tích công tác của xilanh, trong khi P e thể hiện mức độ cường hoá về tải lượng nhiên liệu cấp cho chu trình Cuối cùng, N L phản ánh mức độ cường hoá cả về tải và tốc độ quay (n) của động cơ.
CHƯƠNG II: GIỚI THIỆU PHÂN MỀM ADVISOR
1 Giới thiệu phần mềm ADVISOR:
