Đang tải...

Công nghệ vật liệu Kỹ thuật làm trơn đường áp suất

Thảo luận trong 'Công nghệ mới' bắt đầu bởi khoadongluc, 22/10/09.

Thành viên đang xem bài viết (Users: 0, Guests: 0)

  1. khoadongluc
    Offline

    Nothing Is Impossible
    Thành viên BQT
    Expand Collapse

    Tham gia ngày:
    17/3/09
    Số km:
    22,748
    Được đổ xăng:
    7,025
    Mã lực:
    2,289
    Giới tính:
    Nam
    Xăng dự trữ:
    31,436 lít xăng
    Ảnh hưởng sự “làm trơn” áp suất xy lanh đến kết quả xử lý số liệu thực nghiệm quá trình cháy động cơ diesel
    Effect of Smoothing the Pressure Trace on the Interpretation of Experimental Data for Combustion in Diesel Engines

    Lurun Zhong and N.A. Henein
    Wayne State University
    W.Bryzik
    U.S. Army Tank Automotive Command
    Tóm tắt- Abstract:
    Sự biến đổi đường cong áp suất khí cháy trong xy lanh là nguyên nhân của quá trình cháy trong động cơ đốt trong làm ảnh hưởng đến hình dạng của tốc độ tỏa nhiệt (RHR). Đó là điều cần thiết phải làm trơn nhẵn đường áp suất trước khi tiến hành tính toán RHR và giải thích bất kỳ hiện tượng nào cho quá trình cháy. Các phương pháp làm trơn nhẵn khác được phân tích và so sánh với các đặc tính của chúng. Hơn nữa, việc chọn điểm bắt đầu làm trơn và nó ảnh hưởng đến việc mô tả chất lượng làm trơn của dữ liệu áp suất thực nghiệm. Phân tích Biến đổi Furier Nhanh (FFT) được ứng dụng để xác định tần suất của biến đổi năng lượng quang phổ và thu được tham số làm trơn đặc trưng tối ưu (SSP). Số liệu thực nghiêm nhận được khi thực hiện trên động cơ nghiên cứu diesel có một xy lanh, vận hành dưới điều kiện trạng thái ổn định và có mô phỏng tăng áp. Các thực nghiệm được tiến hành trên một thang rộng của các tham số động cơ như áp suất phun, điều chỉnh lượng phun và tỷ lệ hồi lưu khí xả EGR. Hàm Spline được áp dụng phần lớn có hiệu quả cho phương pháp làm trơn cả hai vết áp suất ở trạng thái tức thời và trạng thái ổn định.
    Giới thiệu- Introduction:
    Quy định kiểm soát khí thải ngày càng khắt khe là nhằm giảm thành phần phát thải như PM, NOx, CO, HC và sự cải thiện tính kinh tế nhiên liệu trong động cơ diesel phun trực tiếp (DI) đã có ảnh hưởng lớn đến việc cải thiện quá trình cháy. Điều này có thể hoàn thiện được bằng nhiều biện pháp như áp dụng nâng cao áp suất phun bằng cách cải tiến hệ thống phun nhiên liệu, điều khiển và điều chỉnh lượng phun chính xác là nhờ sử dụng thiết bị điện tử hiện đại, tận dụng hồi lưu khí xả (EGR) và gia tăng cường độ rối bằng cách tạo vận động xoáy và xoáy lốc trong buồng cháy. Tất các các tham số này ảnh hưởng đến quá trình cháy và tỷ lệ cháy như được trình bày trên đường tốc độ tỏa nhiệt (RHR) ở [1,13,15,18,22].
    Tốc độ tỏa nhiệt được tính toán từ việc đo đạc áp suất trong xy lanh nhờ bộ biến đổi áp suất bằng tinh thể thạch anh. Sóng áp suất là nguyên nhân do phun nhiên liệu hoặc sự gia tốc tỷ lệ hỗn hợp cháy được đo bởi bộ biến đổi và có thể nguyên nhân sai số trong tính toán tốc độ tỏa nhiệt. Để giảm các sai số này, nhiều nhà nghiên cứu [ 3,5,9~12] đề nghị lấy trung bình nhiều chu kỳ. Như thế việc lấy trung bình có thể chỉ loại đi tiếng ồn ngẫu nhiên trong vết áp suất. Nó cũng không ước tính được sai số hệ thống. Đồng thời, lấy trung bình nhiều chu kỳ là không phù hợp khi động cơ chạy dưới mô hình hoạt động tức thời. Phương pháp làm trơn nhẵn khác đi đã được dùng. Tham khảo tại [ 3,5,9~12] áp dụng cho 3 điểm, 5 điểm và 7 điểm thuật toán làm trơn đa thức bình phương bé nhất để làm trơn đường áp suất trong xy lanh. Để thực hiện giảm tiếng ồn hơn nữa, tham khảo [3] dùng thủ tục nhẵn -chồng bởi liên kết 7 điểm bằng đa thức bình bé nhất bậc 3. Harndorf [6] chọn phương pháp “kỹ thuật làm trơn trọng lượng” để làm trơn vết áp suất nhằm giảm thấp sai số hệ thống, còn Miles [1] thì áp dụng bộ lọc số để làm trơn vết áp suất.
    Trong bài này, năng lượng quang phổ được ứng dụng để phân tích đặc trưng của sóng áp suất ở các điều kiện vận hành khác nhau. Các phương pháp làm trơn khác như là lọc số, xấp xỉ bình phương bé nhất (LPA) và hàm Spline đã được giới thiệu, so sánh và bàn thảo đặc tính của chúng. Rồi ảnh hưởng của điểm đó đến vết áp suất tại lúc bắt đầu làm trơn nhẵn được giải nghĩa. Kỹ thuật làm trơn nhẵn nhờ hàm Spline đã được trình bày, điều này sẽ cho phép được xem xét các ảnh hưởng của các yếu tố áp suất phun và EGR trên sự biến động vết áp suất trong buồng cháy. Cuối cùng hàm Spline được ứng dụng để làm trơn vết áp suất ở điều kiện trạng thái ổn định và trên từng chu kỳ cơ bản.
    Lắp đặt và mô tả thí nghiệm – Experimental setup and instrumentation
    Lắp đặt thiết bị làm thí nghiệm trong bài này là một xy lanh đơn, đường kính xy lanh nhỏ, tốc độ cao, động cơ diesel phun trực tiếp lắp hệ thống nhiên liệu common rail (CRS). Vòi phun được trang bị với một vòi nhỏ, có 6 lỗ, có đường lỗ 0,131mm, chiều dài 0,6mm. Tốc độ phun của vòi là 320 cm3/giây trong 30 giây với áp suất rơi là 100 bar. Các thực nghiệm tiến hành ở các dãy tốc độ động cơ 1500 v/ph và 2000 v/ph , áp suất phun 400 bar, 600 bar, 800 bar, 1000 bar, 1200 bar và 1300 bar; tỷ lệ EGR là 0%, 25%, 45 % và 50%. Một hệ thống thu dữ liệu kỹ thuật cao được sử dụng để chọn dữ liệu trong các chu kỳ liên tiếp đối với áp suất phun, độ nâng kim phun và áp suất khí trong xy lanh. Khoảng thời gian ghi nhận tín hiệu, từ encoder được thiết lập tại điểm cuối tự do của động cơ là 0,5 độ trục khuỷu. Điều này có ý nghĩa là sự tính toán cho cả các chu kỳ được thực hiện ở 0,5 độ góc quay trục khuỷu. Đặc tính chi tiết và các điều kiện vận hành của động cơ được cho ở danh mục A và tham khảo [13].

    [​IMG]
    vẽ buồng cháy dùng thí nghiệm và bố trí bộ chuyển đổi áp suất xy lanh. Bộ chuyển đổi áp suất dùng loại KISTLER 6061B có tần số tự nhiên 90KHz, nằm ngang được trang bị trong nắp quy lát mà không có bất kỳ vật gì bao ngoài.
    Tốc độ tỏa nhiệt- Rate of heat release
    Định luật thứ nhất của nhiệt động học thường được dùng để tính toán tốc độ tỏa nhiệt [1,3,4,9~6]. Tỷ lệ đặc trưng tỏa nhiệt được tính theo sự thay đổi nhiệt độ. Ảnh hưởng của truyền nhiệt và lan truyền do hiệu chỉnh cục bộ đối với hiệu tương ứng tổng tốc độ tỏa nhiệt đối với chu kỳ trung bình vết áp suất động. Vì động cơ chạy ở các điều kiện như nhau khi hỗn hợp vận động và cháy, truyền nhiệt và lan truyền do tổn thất gần như đồng nhất, cho đến thời điểm tỏa nhiệt đáng kể. Cụ thể tính toán tốc độ tỏa nhiệt tham khảo tại [1].
    Đặc trưng dao động áp suất- Characteristics of Pressure trace oscillations
    Dao động áp suất gốc- The origin of pressure trace oscillations
    Dao động áp suất khí trong xy lanh thu được trong động cơ đốt trong có thể được tạo ra từ các nguồn khác nhau có biên độ và tần số khác nhau. Một vài dao động có thể tạo ra từ sóng áp suất do dòng khí nạp mới trong kỳ nạp. Điều này phải chú ý ở đây, một vài dao động có thể xuất hiện theo vết áp suất có thể nguyên nhân do đóng và mở van nạp, van xả. Đây không phải là nguyên nhân làm thay đổi áp suất khí trong xy lanh mà đúng hơn là do dao động gây ra khi các van đóng kín.
    [​IMG]
    Sóng áp suất này có tần số khác nhau sẽ thu được nhờ bộ chuyển đổi áp suất và sẽ đo được dao động áp suất xy lanh. Trên hình 2 cho thấy, hai dữ liệu thu được tần số hoặc số vòng quay ở tốc độ động cơ 1500 v/ph và sóng áp suất vận động đồng nhất. Số liệu thu được sẽ khác nhau. Dao động áp suất ở số vòng quay thấp thì thấp hơn dao động ở số vòng quay cao. Dao động trong tốc độ tỏa nhiệt nhiều và biên độ cao hơn vệt áp suất này, vì đường RHR dốc hơn giá trị tuyệt của áp suất xy lanh. Trên hình 3, là biểu đồ áp suất động và tốc độ tỏa nhiệt theo góc quay trục khuỷu.

    [​IMG]
    Tần số của các dao động này thuộc băng tần thấp (thấp hơn 2000Hz cho nghiên cứu động cơ) tức nó gần với tần số tự nhiên liên quan đến tốc độ động cơ trong vết áp suất. Điều này không thể loại bỏ được vì đang dùng nhiều loại lọc.
    Dao động áp suất trong kỳ nén khá nhỏ so với quá trình cháy. Biểu đồ trên hình 4 là của động cơ 1 xy lanh. Tuy nhiên, dao động này ở đường cong RHR trong kỳ nén có thể bỏ qua do tính toán rõ ràng tốc độ tỏa nhiệt từ đường áp suất thu được ở điều kiện vận động như mô tả trong tài liệu tham khảo [1].
    theo nguồn : Đặng Bảo Lâm cục đăng kiểm quảng nam
     

Chia sẻ trang này