Báo cáo Nghiên cứu ứng dụng Advisor tính toán suất tiêu hao nhiên liệu (Phần 1)

Nội dung text: Báo cáo Nghiên cứu ứng dụng Advisor tính toán suất tiêu hao nhiên liệu (Phần 1)

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP TRƯỜNG NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG ADVISOR TRONG VIỆC TÍNH TOÁNS K C 0 0 3 9 5 9 SUẤT TIÊU HAO NHIÊN LIỆU TRÊN Ô TÔ MÃ SỐ: T2013-45 S KC 0 0 5 4 4 1 Tp. Hồ Chí Minh, 2013
2. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KH&CN CẤP TRƯỜNG NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG ADVISOR TRONG VIỆC TÍNH TOÁN SUẤT TIÊU HAO NHIÊN LIỆU TRÊN Ô TÔ Mã số: T2013-77 Chủ nhiệm đề tài: TS. Lý Vĩnh Đạt TP. HCM, Tháng 11 năm 2013
3. TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ĐƠN VỊ CKĐ BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KH&CN CẤP TRƯỜNG NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG ADVISOR TRONG VIỆC TÍNH TOÁN SUẤT TIÊU HAO NHIÊN LIỆU TRÊN Ô TÔ Mã số: T2013-77 Chủ nhiệm đề tài: TS. Lý Vĩnh Đạt TP. HCM, Tháng 11 Năm 2013
4. Đề tài NCKH cấp trường Lý Vĩnh Đạt MỤC LỤC DANH MỤC CÁC HÌNH 6 I. TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU THUỘC LĨNH VỰC CỦA ĐỀ TÀI Ở TRONG VÀ NGOÀI NƢỚC 8 II. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI 8 III. MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI 8 IV CÁCH TIẾP CẬN ĐỀ TÀI 9 V. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 9 VI. PHẠM VI NGHIÊN CỨU: 9 VII. QUY TRÌNH THỰC HIỆN 9 VIII. NỘI DUNG 9 CHƢƠNG I: GIỚI THIỆU CÁC THÔNG SỐ VỀ HIỆU SUẤT TIÊU HAO NHIÊN LIỆU CỦA ĐỘNG CƠ XĂNG 10 1.Hiệu suất lý thuyết ηt: 10 2. Hiệu suất chỉ thị ηi: 11 3. Hiệu suất cơ học 11 4. Hiệu suất có ích 12 5. Hiệu suất làm việc của động cơ xăng 12 CHƢƠNG II: GIỚI THIỆU PHÂN MỀM ADVISOR 14 1. Giới thiệu phần mềm ADVISOR 14 2. Cấu trúc phần mềm 15 3 Giới thiệu mô hình hệ thống truyền lực 18 4, Giao diện cơ bản của Advisor 25 CHƢƠNG III: ỨNG DỤNG ADVISOR TRONG VIỆC TÍNH TOÁN SUẤT TIÊU HAO NHIÊN LIỆU TRÊN Ô TÔ 39 1. Khái quát về các chu trình thử nghiệm (driving cycle) 39 2. Ứng dụng Advisor tính toán một số ô tô trên chu trình thử nghiệm cụ thể 47 2.1 Dòng xe Toyota Prius (VEH_PRIUS_JPN) theo chu trình thử nghiệm của Hoa Kỳ (CYC_FTP): 47 2.2 Dòng xe Toyota Prius (VEH_PRIUS_JPN) theo chu trình thử nghiệm của Châu Âu (CYC_NEDC) 51 Nghiên cứu ứng dụng Advisor tính toán suất tiêu hao nhiên liệu Trang 1
5. Đề tài NCKH cấp trường Lý Vĩnh Đạt 2.3 Dòng xe Focus (VEH_FOCUS) theo chu trình thử nghiệm của Hoa Kỳ (CYC_FTP): 54 2.4 Dòng xe Focus (VEH_FOCUS) theo chu trình thử nghiệm của Châu Âu (CYC_NEDC): 55 KẾT LUẬN - ĐỀ NGHỊ 56 TÀI LIỆU THAM KHẢO 57 Nghiên cứu ứng dụng Advisor tính toán suất tiêu hao nhiên liệu Trang 2
6. Đề tài NCKH cấp trường Lý Vĩnh Đạt CÁC THÀNH VIÊN THAM GIA ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU VÀ ĐƠN VỊ PHỐI HỢP THỰC HIỆN Chủ nhiệm đề tài: TS. Lý Vĩnh Đạt Đơn vị phối hợp thực hiện: Bộ môn Động cơ, khoa Cơ khí Động lực, trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. HCM Nghiên cứu ứng dụng Advisor tính toán suất tiêu hao nhiên liệu Trang 3
7. Đề tài NCKH cấp trường Lý Vĩnh Đạt BM 08TĐ. Thông tin kết quả nghiên cứu TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Độc lập - Tự do - Hạnh phúc ĐƠN VỊ CKĐ Tp. HCM, Ngày tháng năm THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 1. Thông tin chung: - Tên đề tài: Nghiên cứu, ứng dụng Advisor trong việc tính toán suất tiêu hao nhiên liệu trên ô tô - Mã số: T2013-77 - Chủ nhiệm: TS. Lý Vĩnh Đạt - Cơ quan chủ trì: Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh - Thời gian thực hiện: từ tháng 12 năm 2012 đến tháng 12 năm 2013 2. Mục tiêu: Nghiên cứu, ứng dụng Advisor trong việc tính toán suất tiêu hao nhiên liệu trên ô tô góp phần nâng cao kiến thức cho sinh viên chuyên ngành ô tô trong việc ứng dụng các phần mềm mô phỏng tính toán trên ô tô. 3. Tính mới và sáng tạo: Nghiên cứu ứng dụng phần mềm Advisor trong tính toán suất tiêu hao nhiên liệu ứng với các chu trình thử nghiệm lái xe tiên tiến và thông dụng đối với một số loại xe cụ thể. Việc ứng dụng phần mềm mô phỏng chuyên ngành để tính toán tiêu hao nhiên liệu trên ô tô đã giải quyết vấn đề tiết kiệm thời gian, công sức và tiền bạc. Qua đó giúp sinh viên và người nghiên cứu chuyên ngành có cơ sở để đánh giá cải tiến động cơ nhằm nâng cao hiệu suất trên xe. 4. Kết quả nghiên cứu: Đề tài đã khái quát phần mềm advisor, giới thiệu các chu trình thử nghiệm lái xe theo tiêu chuẩn của Hoa Kỳ và Châu Âu. Đồng thời, đề tài đã ứng dụng phần mềm Advisor tính toán suất tiêu hao nhiên liệu và khí xả cho một số xe như Toyota Prius và Ford Focus được thực hiện trên các chu trình thử nghiệm lái xe như FTP và NEDC Nghiên cứu ứng dụng Advisor tính toán suất tiêu hao nhiên liệu Trang 4
8. Đề tài NCKH cấp trường Lý Vĩnh Đạt 5. Sản phẩm: Thuyết minh đề tài 6. Hiệu quả, phƣơng thức chuyển giao kết quả nghiên cứu và khả năng áp dụng: Nâng cao chất lượng, hiệu quả giảng dạy và học tập nguyên lý động cơ đốt trong và thử nghiệm trên ô tô. Phƣơng thức chyển giao kết quả nghiên cứu: Thông qua trung tâm chuyển giao công nghệ trường ĐHSPKT Trƣởng Đơn vị Chủ nhiệm đề tài (ký, họ và tên) (ký, họ và tên) Nghiên cứu ứng dụng Advisor tính toán suất tiêu hao nhiên liệu Trang 5
9. Đề tài NCKH cấp trường Lý Vĩnh Đạt BM 09TĐ. Thông tin kết quả nghiên cứu bằng tiếng Anh INFORMATION ON RESEARCH RESULTS 1. General information: Project title: Researching, applying Advisor software in estimating fuel consumption in vehicle Code number: T2013 - 77 Coordinator: Ly Vinh Dat, PhD Implementing institution: University of Technical Education, Hochiminh City Duration: from December, 2012 to December, 2013 2. Objective(s): Researching, applying Advisor software in calculating fuel consumption in vehicle that help the improving automotive knowledge for undergraduate student. The study also contributes the applying software in simulating and estimating the various components in vehicle 3. Creativeness and innovativeness: Researching, applying Advisor software in calculating fuel consumption and emissions for specific vehicles corresponding to commonly and typically driving cycles. The applying of software in calculating fuel consumption in vehicle has solved the issues such as time, cost and manpower savings, etc. This lets researchers be able to evaluate engine improving for enhancing efficiency in vehicles. 4. Research results: Study has summarized advisor software and has introduced the driving cycles of America and European Standards. In additional, this study has applied Advisor software that estimates fuel consumption and emissions for various vehicles such Toyota Prius and Ford Focus and this calculating have been performed for driving cycles as FTP and NEDC. 5. Products: A guideline for research result 6. Effects, transfer alternatives of research results and applicability: Enhance quality and efficiency in studying and teaching for internal combustion engine principle and vehicle testing courses. Nghiên cứu ứng dụng Advisor tính toán suất tiêu hao nhiên liệu Trang 6
10. Đề tài NCKH cấp trường Lý Vĩnh Đạt DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1. Sơ đồ khối cấu trúc phần mềm ADVISOR Hình 2. Cấu tạo hệ thống truyền lực thông thƣờng. Hình 3. Hệ thống truyền lực nối tiếp Hình 4. Hệ thống truyền động song song Hình 5. Hệ thống truyền động song song khởi động/máy phát. Hình 6. Hệ thống truyền lực tế bào nhiên liệu Hình 7. Hệ thống truyền lực xe điện (EV) Hình 8. Hệ thống truyền động trên xe Prius Hình 9. Mô hình hệ thống truyền lực trong Advisor. Hình 10. Mô hình mô phỏng chƣơng trình trong Advisor Hình 11 . Các biến tín hiệu đầu vào của Advisor Hình 12. Quy trình kiểm tra xe trong Advisor Hình 13 . Các kết quả đầu ra trong Advisor Hình 14. Biểu đồ chu trình thử nghiệm FTP-175 trong thành phố Hình 15. Biểu đồ chu trình thử nghiệm HWFET trên đƣờng cao tốc Hình 16. Chu kỳ thử nghiệm lái xe đô thị, lặp lại 4 lần, đƣợc vẽ từ 0s đến 780s, chu kỳ EUDC đƣợc vẽ từ 780s đến 1180s Hình 17. Chu kỳ thử nghiệm lái xe UDC và EUDC Hình 18. Các thông số đầu vào của xe Toyota Prius theo chu trinh FTP 175 Hình 19. Chọn đầu vào xe Prius Hình 20. Chọn loại xe Toyota Prius. Hình 21. Các thông số lựa chọn đối với chu trình thử nghiệm Hình 22. Thiết lập chu trình FTP Hình 23. Kết quả tính toán xe Toyota Prius theo chu trình FTP Hình 24. Lựa chọn các thông số xe theo chu trình NEDC Hình 25. Thiết lập chu trình thử nghiệm Hình 26. Kết quả tính toán xe Toyota Prius (VEH_PRIUS_JPN) theo chuẩn của châu Âu (CYC_NEDC). Nghiên cứu ứng dụng Advisor tính toán suất tiêu hao nhiên liệu Trang 7
11. Đề tài NCKH cấp trường Lý Vĩnh Đạt Hình 27. Kết quả tính toán xe Focus (VEH_FOCUS), theo chuẩn của Hoa Kỳ (CYC_FTP). Hình 28. Kết quả tính toán xe Focus (VEH_FOCUS) theo chuẩn của châu Âu (CYC_NEDC). Nghiên cứu ứng dụng Advisor tính toán suất tiêu hao nhiên liệu Trang 8
12. Đề tài NCKH cấp trường Lý Vĩnh Đạt MỞ ĐẦU I. TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU THUỘC LĨNH VỰC CỦA ĐỀ TÀI Ở TRONG VÀ NGOÀI NƢỚC Các phần mềm khác nhau để tính toán suất tiêu hao nhiên liệu trên động cơ đã được phát triển. Tuy nhiên việc hệ thống và xây dựng cơ sở dữ liệu vẫn còn đang hoàn thiện, được giữ bí mật, hoặc có tính thương mại cao. Việc tính toán suất tiêu hao nhiên liệu dựa chủ yếu vào lý thuyết và thực nhiệm vì thế rất khó tính toán suất tiêu hao nhiên liệu, đòi hỏi nhiều thời gian và tiền bạc cho việc thực nghiệm các chu trình thử nghiệm khác nhau trên xe. Việc tính toán suất tiêu hao nhiên liệu bằng ứng dụng phần mềm Advisor hầu như chưa được triển khai và thực hiện trong nước II. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Tính toán suất tiêu hao nhiên liệu là tiêu chí đánh giá quan trọng trên xe. Suất tiêu hao nhiên liệu được tính toán, mô phỏng trên các chu trình thử nghiệm thực sẽ giúp cho các kỹ sư và người nghiên cứu làm cơ sở để đánh giá cải tiến động cơ nhằm nâng cao hiệu suất trên xe. Hiện nay, mục đích chính cùa việc cải tiến động cơ là nâng cao công suất, giảm lượng khí xả ô nhiễm và giảm suất tiêu hao nhiên liệu trên xe. Vì thế, việc sử dụng phần mềm Advisor để tính toán suất tiêu hao nhiên liệu vừa tiết kiệm thời gian, công sức, tiền bạc là rất cần thiết. 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” Qua đề tài này có thể giúp cho sinh viên trong quá trình học tập chuyên ngành tại khoa CKĐ- ĐHSPKT TPHCM có nền tảng kiến thức để ứng dụng các phần mềm trong mô phỏng, tính toán trong ô tô. III. MỤC TIÊU ĐỀ TÀI Nghiên cứu, ứng dụng Advisor trong việc tính toán suất tiêu hao nhiên liệu trên ô tô góp phần nâng cao kiến thức cho sinh viên chuyên ngành ô tô trong việc ứng dụng các phần mềm mô phỏng tính toán trên ô tô. Nghiên cứu ứng dụng Advisor tính toán suất tiêu hao nhiên liệu Trang 9
13. Đề tài NCKH cấp trường Lý Vĩnh Đạt IV. CÁCH TIẾP CẬN Thông qua nhu cầu cung cấp kiến thức học tập cho sinh viên ngành cơ khí ôtô, thông qua việc ứng dụng công nghệ tin học vào chuyên ngành ô tô. 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. V. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU: - Phương pháp nghiên cứu lý thuyết - Phương pháp mô phỏng - Phương pháp phân tích đánh giá kết quả VI. PHẠM VI NGHIÊN CỨU Tính toán suất tiêu hao nhiên liệu cho một số xe như Toyota Prius và Ford Focus được thực hiện trên các chu trình thử nghiệm lái xe thông dụng và 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. VIII. NỘI DUNG Nghiên cứu ứng dụng Advisor tính toán suất tiêu hao nhiên liệu Trang 10
14. Đề tài NCKH cấp trường Lý Vĩnh Đạt CHƢƠNG 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 dùng để biểu đạt khả năng làm việc và hiệu quả làm việc của động cơ xăng. Có thể dùng các thông số sau đây gọi chung là các thông số tính năng về hiệu suất của động cơ xăng. Trong tổng số nhiệt năng đưa vào động cơ, chỉ có một phần được biến thành cơ năng có ích, phần còn lại bị tổn thất ở những công đoạn khác nhau trong quá trình biến đổi. Hiệu suất là đại lượng được sử dụng để đánh giá hiệu quả biến đổi nhiệt năng thành cơ năng của động cơ. Để đánh giá mức độ tổn thất trong từng côngđoạn của quá trình biến đổi năng lượng, người ta đưa ra các khái niệm hiệu suất sau đây: hiệu suất lý thuyết, hiệu suất chỉ thị, hiệu suất cơ học, hiệu suất có ích. 1. Hiệu suất lý thuyết ηt: Là hiệu suất của chu trình lý thuyết. Chu trình lý thuyết hay chu trình lý tưởng của động cơ xăng là chu trình nhiệt động được xây dựng trên cơ sở hàng loạt quá trình đơn giản hoá các quá trình nhiệt động diễn ra trong không gian công tác của động cơ xăng. Mức độ đơn giản hoá được lựa chọn tùy thuộc vào mục đích nghiên cứu. Ví dụ: có thể giả định môi chất công tác là khí lý tưởng với nhiệt dung riêng hằng số hoặc là không khí với nhiệt dung riêng phụ thuộc vào thành phần của sản phẩm cháy; quá trình cháy thực tế có thể thay bằng quá trình cấp nhiệt từ một nguồn nóng bên ngoài động cơ hoặc thay bằng quá trình cháy được thực hiện trong những điều kiện lý tưởng hoá. 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 Nghiên cứu ứng dụng Advisor tính toán suất tiêu hao nhiên liệu Trang 11
15. Đề tài NCKH cấp trường Lý Vĩnh Đạt Hiệu suất lý thuyết của động cơ xăng xác định bằng công thức sau: ηt= = = ( 1.1) Trong đó: Lt - công do môi chất tạo ra trong một chu trình (J/chu trình); Q1- nhiệt do nguồn nóng cấp cho môi chất trong một chu trình (J/chu trình); Q2 - nhiệt do môi chất nhả ra cho nguồn lạnh trong một chu trình ( J/chu trình). 2. Hiệu suất chỉ thị ηi: Là hiệu suất nhiệt của chu trình nhiệt động thực tế. Hiệu suất nhiệt được tính theo công thức sau: ηi = = 1- = (1.2) Đại lượng đánh giá mức độ hoàn thiện động cơ về phương diện nhiệt động. Chúng khác nhau ở chỗ, trong hiệu suất chỉ thị người ta đã tính đến tất cả các dạng tổn thất nhiệt năng có thể tồn tại khi thực hiện một chu trình nhiệt động ở động cơ thực, còn hiệu suất lý thuyết chỉ bao Hàm một dạng tổn thất nhiệt năng là nhiệt năng phải truyền cho nguồn lạnh để có thể thực hiện một chu trình nhiệt động lực. Biến đổi công thức (1.2) sẽ được: ηi = = = ηt. ηt-1 (1.3) Đại lượng ηt-1= được gọi là hệ số diện tích đồ thị công, nó đặc trưng cho mức độ khác nhau giữa đồ thị công chỉ thị và đồ thị công lý thuyết. 3. Hiệu suất cơ học ηm Là đại lượng đánh giá mức độ tổn thất cơ học trong động cơ, tức là đánh giá mức độ hoàn thiện động cơ về mặt cơ học. Nó được xác định bằng công thức. ηm = = 1- (1.4) Nghiên cứu ứng dụng Advisor tính toán suất tiêu hao nhiên liệu Trang 12
16. Đề tài NCKH cấp trường Lý Vĩnh Đạt Hiệu suất cơ học chịu ảnh hưởng của rất nhiều yếu tố cấu tạo và vận hành khác nhau. Ví dụ như - Vật liệu chế tạo. - 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 4. Hiệu suất có ích ηe: Hiệu suất có ích là tỷ số giữa nhiệt lượng chuyển thành công có ích chia cho nhiệt lượng cấp cho động cơ, do nhiên liệu đốt cháy bên trong xilanh tạo ra. Hai loại nhiệt lượng trên cần được xác định trong cùng một khoảng thời gian. Ví dụ: một giây.Nhiệt lượng chuyển thành công có ích, chính là công suất có ích Ne. Còn nhiệt lượng cấp cho động cơ do nhiên liệu đốt cháy bên trong xi lanh tạo ra. ηe= (1.5) Trong đó: Ne - công suất có ích (kW); Gnl - lượng nhiên liệu tiêu hao trong một giây (kg/s); Qtk - nhiệt trị thấp của một kg nhiên liệu (J/kg). 5. Suất tiêu thụ nhiên liệu ge: Hiệu quả biến đổi nhiệt năng thành cơ năng của động cơ xăng cũng đồng nghĩa với khái niệm "tính tiết kiệm nhiên liệu" của nó. Trong thực tế khai thác, người ta ít dùng hiệu suất mà thường dùng đại lượng thể hiện lượng nhiên liệu do động cơ tiêu thụ để đánh giá tính tiết kiệm nhiên liệu. Lượng nhiên liệu do động cơ tiêu thụ trong một đơn vị thời gian được gọi là lượng tiêu thụ nhiên liệu giờ Ge. Lượng nhiên liệu do động cơ tiêu thụ để sinh ra một đơn vị công suất có ích trong một đơn vị thời gian được gọi là lượng tiêu thụ nhiên liệu riêng có ích (gọi tắt là suất tiêu thụ nhiên liệu). ge= (1.6) Nghiên cứu ứng dụng Advisor tính toán suất tiêu hao nhiên liệu Trang 13
17. Đề tài NCKH cấp trường Lý Vĩnh Đạt Trong đó: ge - suất tiêu thụ nhiên liệu (kg/W.s); Gnl - lượng nhiên liệu tiêu hao trong một giây (kg/s); Ne - công suất có ích (kW). 6. Cƣờng độ làm việc của động cơ xăng: Cường độ làm việc của động cơ xăng có thể đánh giá bằng nhiều thông số khác nhau. Dùng đại lượng công suất lít để đánh giá cường độ làm việc của động cơ. Công suất lít NL là tỷ số giữa công suất quy định của động cơ và tổng thể tích công tác i.Vh đo bằng lít của động cơ: Nl= (kw/l) (1.7) Thay Ne = vào (1.7) ta được: Nl= (kw/l) (1.8) Trong bốn chỉ tiêu động lực của động cơ: Ne, Me, NL, pe thì Ne và Me thể hiện công suất và momen quay của động cơ xăng, còn Ne ,pe phản ánh công suất và momen quy về một lít thể tích công tác của xilanh. Do đó, Pe phản ánh mức độ cường hoá về tải lượng (lượng nhiên liệu cấp cho chu trình), còn NL phản ánh mức độ cường hoá cả về tải và về tốc độ quay (n) của động cơ. Nghiên cứu ứng dụng Advisor tính toán suất tiêu hao nhiên liệu Trang 14
18. Đề tài NCKH cấp trường Lý Vĩnh Đạt CHƢƠNG II: GIỚI THIỆU PHÂN MỀM ADVISOR 1. Giới thiệu phần mềm ADVISOR: ADVISOR được thiết kế và sử dụng đầu tiên vào tháng 11năm 1994. Kể từ đó, nó đã được hiệu chỉnh khi cần thiết để giúp quản lý các hệ thống truyền lực trong cá xe Hybrid của cơ quan năng lượng Hoa Kỳ (US DOE). Đến tháng Giêng năm 1998 là một nỗ lực phát triển phối hợp thực hiện để sắp xếp và bổ sung các dữ liệu trong ADVISOR. Kể từ đó, hơn 4500 cá nhân đã tải về một hoặc nhiều phiên bản của ADVISOR, bao gồm tất cả các nhà sản xuất OEM và các nhà cung cấp lớn. Khoảng 2/3 số người sử dụng là từ ngành công nghiệp và 1/3 các trường đại học. Một danh sách của người sử dụng ADVISOR chủ yếu bao gồm: tập đoàn DaimlerChrysler, Ford Motor, General Motors Corp, Delphi Automotive Systems, công ty Visteon và các viện nghiên cứu khác đã sử dụng Advisor để dự đoán công suất của ô tô và nghiên cứu ảnh hưởng của các trạng thái điều khiển đối với việc sử dụng nhiên liệu và khí xả trên các loại xe truyền thống, hybrid và xe điện . ADVISOR là chương trình mô phỏng xe nâng cao (ADvanced Vehicle SimulatOR) của phòng thí nghiệm năng lượng thay thế quốc gia của Mỹ (NREL). Advisor là một tập hợp các mô hình, dữ liệu, và các tập tin mô tả các trạng thái mô phỏng được sử dụng bởi Matlab/Simulink. Advisor được thiết kế để phân tích nhanh về hiệu suất và tính kinh tế nhiên liệu trên các loại xe truyền thống, xe điện và hybrid. ADVISOR cũng cung cấp sơ đồ cơ bản cho các mô phỏng và phân tích chi tiết của người dung để định nghĩa các thành phần hệ thống truyền lực, đó là một điểm khởi đầu của việc xác định các dữ liệu xe và các thuật toán để từ đó để tận dụng đầy đủ các ưu điểm của các mô hình linh hoạt của Simulink và khả năng phân tích của MATLAB.  Các ƣu điểm của Advisor đƣợc sử dụng trong việc mô phỏng trên xe ô tô: - Ước tính tính kinh tế nhiên liệu của xe mà chưa được xây dựng và thiết lập về các thông số dữ liệu - Biết được cách mà các xe truyền thống, xe hybrid hay xe điện sử dụng hay tiêu hao năng lượng thông qua hệ thống truyền lực. Nghiên cứu ứng dụng Advisor tính toán suất tiêu hao nhiên liệu Trang 15
19. Đề tài NCKH cấp trường Lý Vĩnh Đạt - So sánh khí xả sinh ra trên một số chu kỳ lái xe khác nhau. - Đánh giá hiệu quả điều khiển các trạng thái đối với sự chuyển đổi nhiên liệu của xe hybrid. - Tối ưu hóa các tỷ số truyền trong truyền tải để giảm thiểu sử dụng nhiên liệu, tối đa hóa hiệu suất.  Các mô hình trong ADVISOR là: - Các mô hình trong Advisor chủ yếu là thực nghiệm, dựa trên các mối quan hệ đầu vào/đầu ra của các thành phần trên hệ thống truyền động mà đo được trong phòng thí nghiệm. - Các trạng thái sử dụng trong các mô hình của Advisor chủ yếu ở trang thái tĩnh, được sử dụng dữ liệu thu thập được thông qua các thực nghiệm ở trạng thái ổn định (ví dụ: mô-men xoắn không đổi và tốc độ) và hiệu chỉnh chúng dưới các ảnh hưởng của các trạng thái chuyển tiếp như quán tính quay của các thành phần trên hệ thống truyền lực. 2. Cấu trúc phần mềm: Các tập lệnh đầu vào Các tập lệnh đầu ra Tập tin hoàn chỉnh Chương trình vẽ của xe đồ thị Sơ đồ khối ADVISOR Tập tin dữ liệu của Chương trình các bộ phận kiểm tra lỗi Các lệ nh điều khiển ADVISOR Hình 1. Sơ đồ khối cấu trúc phần mềm ADVISOR Nghiên cứu ứng dụng Advisor tính toán suất tiêu hao nhiên liệu Trang 16
20. Đề tài NCKH cấp trường Lý Vĩnh Đạt 2.1. Tập tin tƣơng tác và dòng dữ liệu: Sơ đồ khối trên diễn tả dòng dữ liệu trong hệ thống tập tin ADVISOR. Nó bao gồm 4 dạng chính là: − Các lệnh đầu vào: định nghĩa các biến trong không gian làm việc (workspace) hoặc gọi các tập lệnh đầu vào khác. Một ví dụ là MC_PM32.M. − Sơ đồ khối: là các tập tin Simulink trong Matlab mà có chứa các phương trình được sử dụng để tính toán các đầu ra như sử dụng nhiên liệu từ các đầu vào của một bản đồ động cơ. Chúng là những mô hình. Một ví dụ là BD_PAR.MDL. − Các lệnh đầu ra: cung cấp các thông tin các đầu ra của mô hình bằng cách truy vấn không gian làm việc. Nó bao gồm các chương trình vẽ sơ đồ hay các chuong trình kiểm tra lỗi. chkoutputs.m là một ví dụ. − Các lệnh điều khiển có thể xây dựng các đầu vào và xử lý các đầu ra đồng thời. Ví dụ như giao diện ngưởi dùng (GUI) của ADVISOR và các chương trình tối ưu hóa. 2.2. Vị trí tập tin: Thư mục ADVISOR chính (ví dụ: C:\ADVISOR hoặc C:\Program Files\ADVISOR) có chứa một số thư mục con. Trong số này có các dữ liệu, giao diện ngưởi dùng, và các thư mục của mô hình có chứa các tập tin tương ứng. 2.3. Quy ƣớc đặt tên tập tin: Tất cả các mô hình và tập tin dữ liệu sử dụng một tiền tố theo sau là một dấu gạch dưới ('_') mà là giống như các tiền tố được sử dụng (gần như tất cả) cho các biến nó định nghĩa, mà lần lượt là trong dấu ngoặc nhọn ( ) ở cuối của khối Simulink mà trong đó các biến được sử dụng. Dưới đây là các loại tập tin thành phần của ADVISOR: ACC_ *. M: các tập tin tải phụ kiện CYC_ *. M: tập tin các chu trình lái xe, trong đó nó được định nghĩa bằng các biến bắt đầu với cyc_, được sử dụng trong các khối có nhãn Nghiên cứu ứng dụng Advisor tính toán suất tiêu hao nhiên liệu Trang 17
21. Đề tài NCKH cấp trường Lý Vĩnh Đạt ESS_ *. M: các tập tin dữ liệu về hệ thống năng lượng lưu trữ, tương tự, nó cũng đởiịnh nghĩa b các biến bắt đầu với ess_, được sử dụng trong các khối có nhãn EX_ *. M: các tập tin về khí thải sau khi xử lý (ví dụ như chất xúc tác) FC_ *. M: các tập tin dữ về liệu chuyển đổi nhiên liệu TX_ *. M: các tập tin dữ liệu về hệ thống truyền động (bao gồm các hộp số- gb và truyền động cuối cùng fd) GC_ *. M: các tập tin dữ liệu về máy phát /bộ điều khiển MC_ *. M: các tập tin dữ liệu về motor / bộ điều khiển PTC_ *. M: các tập tin dữ liệu về điều khiển hệ thống truyền lực mà nó được đình nghĩa bởi các biến điều khiển động cơ, điều khiển ly hợp, và các trạng thái điều khiển hybrid bắt đầu với vc_ và cs_, được sử dụng trong khối dán nhãn và TC_ *. M: các file dữ liệu về khớp momen VEH_ *. M: Các tập tin dữ liệu về xe WH_ * M: các tập tin dữ liệu về bánh xe / cầu xe Ngoài các tập tin dữ liệu thành phần trên, có một loại khác có sử dụng tiền tố là BD_ *. MDL các sơ đồ khối Simulink (mô hình) Tất cả các tên tập tin bao gồm tiền tố hoàn toàn bằng chữ in hoa để tránh nhầm lẫn với tên biếnđược viết hoàn toàn bằng chữ thường. 2.4. Các tập tin đƣợc têm vào trong ADVISOR: Cách dễ nhất để thêm một loại tập tin mới trong ADVISOR là chỉnh sửa một tập tin hiện có của dạng này và lưu nó với một tên tập tin mới, hoàn toàn bằng chữ in hoa, trong các thư mục ADVISOR thích hợp. Điều này sẽ đảm bảo rằng tất cả các biến cần thiết để định nghĩa đầy đủ các thành phần riêng sẽ được bao gồm trong tập tin mới của bạn. Để thêm các bộ phận của xe hoặc các tập tin về các chu trình lái xe, click chuột vào nút nhấn (pushbutton)trong giao diện người dùng sẽ mở một cửa sổ để hướng dẫn quy trình thực hiện. Nghiên cứu ứng dụng Advisor tính toán suất tiêu hao nhiên liệu Trang 18
22. S K L 0 0 2 1 5 4