- 1 -

MỞ ĐẦU
Hiện nay hệ thống nhiên liệu (HTNL) điều khiển điện tử (ĐKĐT)
trên động cơ đốt trong (ĐCĐT) đang được sử dụng ngày càng phổ biến.
Trong hệ thống HTNL ĐKĐT thì bộ điều khiển điện tử (Electronic
Control Unit - ECU) là bộ não điều khiển mọi hoạt động của hệ thống
và toàn bộ động cơ. Cơ sở để ECU hoạt động là bộ dữ liệu các tham số
điều chỉnh được xây dựng trong quá trình nghiên cứu-phát triển động
cơ, gọi là bộ dữ liệu chuẩn, được tích hợp trong ECU. Tuy nhiên,
phương pháp xây dựng bộ dữ liệu chuẩn thường là bí quyết công nghệ
của nhà sản xuất nên không được công bố và rất khó tiếp cận. Trong khi
hiện nay chúng ta đang phấn đấu xây dựng một nền công nghiệp chế tạo
động cơ (trước hết là động cơ ôtô) bắt đầu bằng công nghiệp phụ trợ sản
xuất các linh kiện cho động cơ, trong đó có ECU của HTNL. Bên cạnh
đó, các động cơ đang lưu hành sử dụng HTNL ĐKĐT sau khi đại tu, sửa
chữa hoặc cải tiến cần có bộ dữ liệu mới cho ECU để phù hợp với động
cơ hiện tại. Vì vậy, nghiên cứu xây dựng bộ dữ liệu chuẩn cho ECU là
một vấn đề rất cần thiết.
Điện tử hóa ngày càng phổ biến trên cả động cơ xăng và động cơ
diesel. Động cơ diesel với ưu thế về hiệu suất cao nên chiếm thị phần
lớn trong dải động cơ cỡ lớn và động cơ dùng trong nông nghiệp. Do
tính kinh tế cao nên hiện nay tỷ lệ sử dụng động cơ diesel trên ôtô du
lịch cũng tăng lên (kể cả ở Việt Nam). Ở một số thị trường như châu Âu
và Bắc Mỹ tỷ lệ này đã đạt tới 50% và còn tiếp tục tăng.
Với tính cấp thiết như trình bày ở trên, tác giả thực hiện luận án Tiến
sĩ của mình với đề tài: “Nghiên cứu xây dựng bộ dữ liệu chuẩn cho
ECU hệ thống nhiên liệu động cơ diesel”.

i. Mục đích, đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài
Đưa ra quy trình xây dựng bộ dữ liệu chuẩn cho ECU của HTNL sử

cho động cơ sử dụng HTNL ĐKĐT, cũng như bước đầu hướng tới tự
sản xuất ECU cho ĐCĐT, trước hết là động cơ ôtô.
Luận án là tài liệu tham khảo hữu ích trong nghiên cứu phát triển
động cơ sử dụng HTNL ĐKĐT và đào tạo chuyên sâu về chuyên ngành
ĐCĐT.
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ XÂY DỰNG BỘ DỮ LIỆU
CHUẨN CHO ECU TRÊN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
1.1. Điều khiển điện tử trên các máy móc
1.1.1. Giới thiệu chung
Công nghệ ĐKĐT đã phát triển và
ứng dụng vào nhiều lĩnh vực và đối
tượng khác nhau. Trong đó có ĐCĐT.
Một hệ thống điều khiển thường
bao gồm ba thành phần cơ bản: bộ
điều khiển (ECU), đối tượng điều
khiển (máy công tác) và các cảm biến
như thể hiện trên Hình 1.1.
- Vùng I xác lập chế độ làm việc của máy công tác.
- Vùng II tham số điều khiển và điều chỉnh máy công tác.
U
1
: Các tham số điều khiển; U
2
Các tham số điều chỉnh với bộ dữ
liệu chuẩn.

Hình 1.1. Sơ đồ chung một HTĐK

- 3 -


b) Điều khiển phun trong hệ thống
PXĐT
Lượng xăng phun được ECU
điều khiển thông qua thời gian
phun nhiên liệu, là tổng của thời
gian phun nhiên liệu cơ bản (t
b
) và thời gian phun hiệu chỉnh (t
c
). Khi
động cơ hoạt động còn có các chế độ làm việc khác nhau của động cơ
Hình 1.4. Thuật toán điều khiển thời
gian phun nhiên liệu

- 4 -

như khởi động, chạy ấm máy, tăng tốc, … Lưu đồ thuật toán điều khiển
thời gian phun thể hiện trên Hình 1.4 [10].
1.1.3. Hệ thống điều khiển điện tử động cơ diesel
1.1.3.1. Khái niệm và phân loại
Hệ thống ĐKĐT động cơ diesel tương tự như hệ thống điều khiển
điện tử động cơ xăng cũng gồm ECU, các cảm biến và bộ phận chấp
hành như bơm cao áp, vòi phun.
Hệ thống ĐKĐT hiện đã được áp dụng cho tất cả các hệ thống nhiên
liệu của động cơ diesel như bơm dãy, bơm phân phối, bơm-vòi phun và
CR.
1.1.3.2. Hệ thống điều khiển trên bơm dãy (bơm Bosch)
1.1.3.3. Hệ thống điều khiển trên cụm bơm - vòi phun
1.1.3.4. Hệ thống nhiên liệu CR
Hình 1.18 trình bày sơ đồ

2
. Qui lu
ậ
t phun nhiên li
ệ
u

Chi
ề
u
cao
nâng
kim
phun
(m)

Phun
m
ồ
i

Phun chính

Phun th
ứ

c
ấ
p


luôn được bảo mật không thay đổi được trong quá trình sử dụng.
1.3. Các công trình đã thực hiện trong và ngoài nước
1.3.1. Nghiên cứu ngoài nước
Với bài toán tối ưu hóa các tham số điều chỉnh tại các chế độ làm
việc ứng với các tiêu chí khác nhau, qua đó xây dựng bộ dữ liệu chuẩn
cho ECU động cơ, trên thế giới đã có một số cách tiếp cận khác nhau,
nổi bật là các ứng dụng mạng nơ-ron, logic mờ hay quy hoạch thực
nghiệm [52÷55, 57÷59].
Đã có nhiều sản phẩm tích hợp để giải bài toán tối ưu một cách tự
động được thương mại hóa và giới thiệu trên thị trường ví dụ như hiện
nay hãng AVL, Cộng hòa Áo đã phát triển và thương mại hóa phần
mềm AVL-CAMEO, phần mềm chuyên dụng để xây dựng bộ dữ liệu và
lấy đặc tính tự động trên băng thử động cơ, nhưng phải có thiết bị đi
kèm và giá thành rất cao và mã nguồn chương trình là bí mật của nhà
sản xuất
- 6 -

1.3.2. Nghiên cứu trong nước
Các công trình nghiên cứu về HTNL ĐKĐT đã thu được nhiều kết
quả tích cực [1÷6]. Tuy nhiên, các kết quả này mới bước đầu đề cập đến
phần cứng của hệ thống điều khiển hoặc một phần nhỏ trong bộ số liệu
mà chưa có công trình nào xây dựng một cách bài bản bộ dữ liệu chuẩn
cho ECU của HTNL nói riêng và ECU của ĐCĐT nói chung.
1.4. Lựa chọn phương pháp, giới hạn và đối tượng nghiên cứu
Phương pháp nghiên cứu sử dụng trong đề tài này là kết hợp lý
thuyết quy hoạch thực nghiệm (QHTN) với phương pháp giải bài toán
tối ưu hóa trong điều khiển. Phương pháp QHTN được lựa chọn vì nó
cho phép giảm đáng kể số lượng thí nghiệm cần thực hiện, xác định
được điều kiện tối ưu đa yếu tố của đối tượng nghiên cứu một cách khá
chính xác bằng các công cụ toán học.

)
hoặc
max f(x) với điều kiện x  D (P
2
)
Trong đó D  R
n
được gọi là tập nghiệm chấp nhận được hay tập
ràng buộc và f: D  R là hàm mục tiêu. Mỗi điểm x  D được gọi là
một nghiệm chấp nhận được hay một phương án chấp nhận được.
2.1.2. Các bài toán tối ưu
Bài toán tối ưu, được sử dụng nhiều hơn cả là bài toán tối ưu tuyến
tính và phi tuyến.
2.1.2.1. Bài toán tối ưu tuyến tính
Bài toán quy hoạch tuyến tính (QHTT) tổng quát có dạng [23÷25]:
Tìm x
j
, j=1,2,…,n sao cho: f =
min
1



j
n
j
j
xc
(max) (2.1)
Với hệ ràng buộc:





tùy
x
j
0
0
, j=1,2,…,n (2.3)
(2.1) được gọi là hàm mục tiêu, nó có thể là cực tiểu (min) hay cực
đại (max).
(2.2) được gọi là các ràng buộc chung hay ràng buộc hàm, nó có thể
có dạng bất đẳng thức (≤ hay ≥) hoặc có dạng đẳng thức (=).
(2.3) được gọi là các ràng buộc dấu (của biến), nó có thể không âm
(≥0), không dương (≤0) hay tùy ý.
Như vậy, bài toán QHTT là bài toán có các biểu thức xác định hàm
mục tiêu và các ràng buộc chung đều ở dạng tuyến tính.
2.1.2.2. Bài toán tối ưu phi tuyến
a) Bài toán quy hoạch phi tuyến (QHPT) không ràng buộc
Bài toán QHPT không ràng buộc phát biểu như sau [17, 21÷24]:
min f(x) với điều kiện x R
n
(2.4)
- 8 -Hình 2.1. Miền làm việc của
động cơ kéo máy phát điện
Trong đó: f : R

G
nl-min
tại vị trí không tải (điểm B), g
emin

tại đường đặc tính bộ phận của động cơ
(đoạn AB), và M
emax
tại tốc độ định mức của
động cơ (n
đm
).
2.2.1.2. Miền làm việc của động cơ kéo chân vịt tàu thủy
Đối với động cơ tàu thuỷ, khi động cơ
dẫn động trực tiếp chân vịt, công suất cản
của chân vịt thông thường phụ thuộc bậc 3
vào tốc độ vòng quay.
N
c
= kn
3
(2.5)
Miền làm việc của động cơ-máy công tác
nằm trên đường đặc tính cản thể hiện ở Hình
2.2. Các đường 1, 2 và 3 tương ứng với các
vị trí khác nhau của cơ cấu điều khiển cung
cấp nhiên liệu. Tốc độ động cơ thay đổi từ
n
min
đến n

2.2.2. Mô hình tối ưu tổng quát của HTNL động cơ diesel sử dụng
trên phương tiện cơ giới
Mô hình tối ưu của HTNL ĐCĐT sử dụng trên phương tiện cơ giới
sẽ là mô hình tổng quát và đặc trưng cho các mô hình tối ưu hệ thống
nhiên liệu của động cơ kéo máy phát điện và tàu thủy.
Để chọn tìm ra được thông số kinh tế và kỹ thuật tối ưu của động cơ,
đầu tiên phải chọn các tham số p
f
,

s
, T
lm
, T
bt
, T
kn
trong khoảng làm việc
của động cơ. Giả sử giá trị của các tham số

trong phạm vi như sau:
Từ những yêu cầu trên, bài toán tối ưu các tham số điều khiển p
f
,

s
,
T
lm
,, T

, T
bt
, T
kn
tối ưu để đạt được mục tiêu M
emax
.

Hình 2.3. Miền làm việc của
động cơ trên các phương tiện
cơ gi
ớ
i- 10 -

n
i
= n
đcơmax
-in khi động cơ ở 100% tải.
- Bài toán xác định g
emin
tại đường đặc tính bộ phận:
Trong bài toán này sẽ tìm các tham số điều khiển p
f
,

s


tối ưu để đạt được mục tiêu G
nlmin
.
n
i
= n
khôngtải-max
-in khi động cơ ở 0% vị trí tay ga.
2.2.3. Các nội dung cần thực hiện khi xây dựng bộ dữ liệu cho động
cơ
Xây dựng bộ dữ liệu chuẩn cho động cơ ô tô có thể được coi là đặc
trưng cho quá trình xây dựng bộ tham số điều chỉnh chuẩn cho ĐCĐT.
2.2.3.1. Chia lưới-phân vùng làm việc
Mỗi vùng làm việc sẽ đáp ứng
các mục tiêu khác nhau, thể hiện
trên Hình 2.4. Quá trình chia lưới
vùng làm việc của động cơ được
thực hiện như sau:
- Xác định giới hạn tốc độ làm
việc của động cơ, từ n
min
đến n
max
.
- Xác định đặc tính ngoài của
động cơ để có vùng làm việc từ
không tải tới toàn tải.
- Xác định độ lớn của các mắt
lưới theo tốc độ và tải của động


Lựa chọn phương pháp tối ưu các tham số điều chỉnh tại mỗi mắt
lưới mà vẫn đảm bảo độ tin cậy và tính chính xác của kết quả cũng như
giảm thiểu số lần thử nghiệm tại mỗi mắt lưới là rất cần thiết. Với kết
quả phân tích và đánh giá trên mục 2.2.2, thì phương pháp QHTN có thể
được coi là phù hợp hơn cả vì đáp ứng cả 2 mục tiêu vừa giảm thiểu số
lần thử nghiệm mà vẫn đảm bảo độ tin cậy và tính chính xác của kết quả
nghiên cứu.
2.2.3.3. Giảm thiểu số mắt lưới cần thử nghiệm
Trên cơ sở đặc tính khai thác sử dụng của mỗi chủng loại động cơ
ứng với các phương tiện sử dụng khác nhau, có thể phân vùng tải trọng
và tốc độ mà động cơ thường xuyên phải làm việc. Do đó, vùng làm
việc phổ biến của động cơ có thể được xác định trong vùng giới hạn bởi
hai đường đậm như thể hiện trên Hình 2.5. Trong đó điểm xuất phát và
độ dốc của mỗi đường tùy thuộc vào chủng loại động cơ và phạm vi sử
dụng. Như vậy để giảm số mắt lưới thử nghiệm cần phải thực hiện như
sau:
- Số mắt lưới thử nghiệm trong
vùng giới hạn bởi hai đường đậm sẽ
được lấy nhiều hơn.
- Tại vùng ngoài giới hạn của 2
đường đậm, chỉ cần lấy số mắt lưới ít
hơn.
- Bộ tham số tại các điểm không
phải thử nghiệm được xác định theo
phương pháp nội suy tuyến tính từ bộ
tham số của các điểm thử nghiệm lân
cận.
Như vậy, với phương pháp này số điểm thử nghiệm giảm đi đáng kể
mà vẫn đảm bảo độ tin cậy.

Xây dựng bộ dữ liệu chuẩn cho động cơ ô tô có thể được coi là đặc
trưng cho quá trình xây dựng bộ tham số điều chỉnh cho ĐCĐT.
Sử dụng phương pháp chia lưới – phân vùng đã cho phép xác định
được miền khảo sát của các tham số, mục tiêu khảo sát, giảm số điểm
khảo sát trong miền làm việc của động cơ. Cũng như sử dụng phương
pháp QHTN để xác định giá trị các tham số tại mỗi điểm khảo sát đã
cho phép giảm đáng kể số lần cần thử nghiệm mà vẫn đảm bảo độ tin
cậy của kết quả.
Sự kết hợp giữa phương pháp chia lưới - phân vùng và nội suy với
phương pháp QHTN để xác định bộ tham số cho phép giảm khá nhiều
số lần cần thử nghiệm mà vẫn đảm bảo độ tin cậy của kết quả.
Sau khi sử dụng phương pháp nội suy tìm ra bộ tham số, để đánh giá
độ tin cậy và tính chính xác bộ dữ liệu cần được đánh giá qua kết quả
thực nghiệm.
CHƯƠNG 3. ỨNG DỤNG QHTN ĐỂ TỐI ƯU CÁC THAM SỐ
TRONG QÚA TRÌNH XÂY DỰNG BỘ DỮ LIỆU CHUẨN
Trong chương sẽ đề cập đến lý thuyết QHTN cũng như là việc ứng
dụng QHTN để tìm các tham số điều chỉnh tối ưu tại mỗi mắt lưới.
3.1. Lý thuyết QHTN
Các nguyên tắc cơ bản của QHTN bao gồm: Ít thử nghiệm - Nhiều
thông tin - Chất lượng kết quả [26, 27, 31].
3.1.1. Vai trò của QHTN trong nghiên cứu thử nghiệm
Những ưu điểm rõ rệt của phương pháp này so với các thực nghiệm
cổ điển là:
- Giảm đáng kể số lượng thử nghiệm cần thiết.
- 13 -

- Hàm lượng thông tin nhiều hơn rõ rệt, nhờ đánh giá được vai trò
qua lại giữa các yếu tố và ảnh hưởng của chúng đến hàm mục tiêu.
- Cho phép xác định được điều kiện tối ưu đa yếu tố của đối tượng

hiện bước 4. Ngược lại, thì thực hiện bước 3.
Bước 3: Xác định vectơ gradient của hàm mục tiêu tại mức cơ bản
và xuất phát. Chọn điểm tìm được làm điểm xuất phát mới và quay về
bước 2.
Bước 4: Làm các thử nghiệm theo QH cấp hai (trực giao hoặc quay).
- 14 -

Bước 5: Xây dựng PTHQ bậc hai. Nếu PTHQ bậc hai không tương
thích thì chuyển tới thực hiện bước 6. Ngược lại, nếu PTHQ bậc hai
tương thích thì thực hiện bước 7.
Bước 6: Thu hẹp khoảng biến thiên của các biến đầu vào rồi quay về
bước 5.
Bước 7: Tìm cực trị của hàm mục tiêu thu được ở dạng PTHQ bậc
hai thu được ở bước 5 và làm lại thực nghiệm để kiểm chứng và đánh
giá kết quả.
3.2. Phần mềm QHTN DX6
Các bài toán tối ưu trong kỹ thuật thường là bài toán lớn với những
tham số với điều kiện đầu vào dẫn tới việc tính toán xác định tham số tối
ưu cần khối lượng lớn và mất nhiều thời gian. Nhằm giảm thời gian
trong quá trình thực hiện, phần mềm DX6 là một trong những phần
mềm đáp ứng được yêu cầu này.

3.2.1. Giới thiệu phần mềm DX6
Phần mềm DX6 là phần mềm QHTN được thương mại hóa và sử
dụng rộng rãi trong các ngành khoa học kỹ thuật như hoá học, vật liệu,
cơ khí v.v. nhằm xây dựng và giải các bài toán thực nghiệm. Phần mềm
được xây dựng dựa trên những lý thuyết cơ bản của xác suất thống kê và
lý thuyết QHTN.
3.2.2. Các bước thực hiện cơ bản trên phần mềm DX6
Bước 1. Đặt tên và thứ nguyên của các yếu tố đầu vào.

giảm tiêu thụ nhiên liệu và phát
thải độc hại [65]. Trong khi tối
ưu góc phun sớm (φ
s
) không chỉ
cải thiện các tính năng này mà
nó còn có khả năng giúp giảm ồn
cho động cơ. Bằng cách thay đổi
quy luật cung cấp nhiên liệu như
tăng số lần phun trong một chu
trình có thể giúp giảm phát thải
độc hại và ồn.
Áp suất phun cao sẽ làm tăng
chiều dài tia phun và tốc độ
nhiên liệu giúp cho nhiên liệu
phun tơi hơn như thể hiện trên
Hình 3.19 [65], và được phân bố
khắp không gian buồng cháy
đảm bảo nhiên liệu bay hơi
nhanh và hòa trộn đồng đều do
đó sẽ giúp quá trình cháy được
cải thiện. Tuy nhiên áp suất cao cũng làm tăng tốc độ cháy của hỗn hợp,
làm tăng rung động và ồn của động cơ.
Nhiệt độ nước làm mát (T
lm
) có ảnh hưởng đến mức tiêu hao nhiên
liệu, hao mòn động cơ và phát thải khí độc hại. Nhưng không ảnh hưởng
nhiều đến công suất cũng như độ ồn của động cơ.

Hình 3.18. Ảnh hưởng của các tham số điều

được giữ ổn định ở chế độ hợp lý đối với từng loại động cơ.
3.3.2. Quy trình tối ưu các tham số điều chỉnh
Tối ưu các tham số điều chỉnh được thực hiện tại các chế độ làm việc
với các hàm mục tiêu khác nhau thông qua nhiều ma trận thử nghiệm.
Việc xác định bộ tham số (φ
s
, p
f
) tối ưu được tiến hành bằng thực
nghiệm. Ứng với mỗi chế độ làm việc, giá trị (φ
s
, p
f
) tối ưu được lựa
chọn theo mục tiêu tính kinh tế và tính hiệu quả cao nhất. Do hai thông
số φ
s
và p
f
ảnh hưởng đồng thời đến đặc tính làm việc của động cơ [65].
Cho nên việc xác định hai thông số này cần phải được tiến hành đồng
thời.
Theo đặc tính điều chỉnh, mô men có ích (M
e
) theo p
f
và φ
s
luôn có
xu hướng đạt cực trị ở một giá trị nhất định [2]. Ngoài ra do giới hạn

1
2
+ b
22
x
2
2
(3.33)
Ma trận thử nghiệm được xây dựng theo phương án thực nghiệm bậc
2 của Box – Wilson.
3.4. Kết luận chương 3
Nêu lên các phương pháp QHTN trong việc nghiên cứu thực nghiệm.
Quy trình áp dụng QHTN để tìm bộ tham số điều chỉnh tối ưu.
Sử dụng phần mềm QHTN DX6 cho quá trình thiết kế thí nghiệm và
- 17 -

cũng như việc giải bài toán tối ưu tìm bộ dữ liệu chuẩn.
Tham số điều chỉnh (φ
s
, p
f
) là hai tham số quan trọng nhất và ảnh
hưởng đến động cơ được chọn làm thí nghiệm mà không giảm tính tổng
quát của bài toán.
CHƯƠNG 4. NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM XÂY DỰNG BỘ
DỮ LIỆU CHUẨN TRÊN ĐỘNG CƠ DIESEL AVL 5402
4.1. Mục đích
Ứng dụng QHTN xây dựng bộ dữ liệu chuẩn trên động cơ diesel

AVL 5402 có sử dụng HTNL CR.

hệ thống thể hiện trên hình 4.1.
4.3.2. Động cơ thử nghiệm
Đối tượng nghiên cứu là động
cơ thử nghiệm AVL 5402, được
trang bị HTNL CR, trong đó có
sử dụng ECU mở để điều khiển
được tham số điều khiển trong
HTNL. Các thông số chính của
ĐC được thể hiện trong bảng 4.2.
Hình 4.1. Sơ đồ bố trí băng thử động cơ
AVL-5402
B
ả
ng 4.2
. Thông số kỹ thuật của động cơ
TT Thông số KT Giá trị
1 Kiểu động cơ

Diesel 4 kỳ, không t/áp
2 N
e
9 (kW)
3 n 3000 (v/ph)
4 D 85 (mm)
5 S 90 (mm)
6 ε 17,1
7 Số xylanh 1

- Nhiệt độ phòng, nước làm mát, dầu bôi trơn và nhiên liệu được duy
trì ổn định.
4.5. Tiến hành thử nghiệm và kết quả
4.5.1. Xây dựng đường đặc tính ngoài
Đặc tính ngoài của động cơ được lựa chọn khảo sát là đặc tính ngoài
sử dụng, được định nghĩa là đường đặc tính tiến sát tới đường đặc tính
khói đen và được xác định thông qua việc đo độ khói bằng thiết bị
Smokemeter [67].
Trong luận án để xác định điểm thử nghiệm nằm trên đường đặc tính
ngoài thì tại điểm tâm quy hoạch (φ
s
, p
f
) tiến hành điều chỉnh lượng
nhiên liệu phun G
nl
sao cho độ khói đo được đạt tới giá trị đặt trước FSN
= 9,5 [67]. Tại mỗi ma trận thử nghiệm giá trị G
nl
được giữ cố định.
4.5.1.1. Xây dựng thử nghiệm tại tốc độ 3000 v/ph
Quy trình thử nghiệm tại tốc độ 3000 v/ph được thiết kế theo
phương
pháp QHTG cấp II. Giá trị (φ
s
, p
f
) tối ưu được xác định bằng
cách tiến hành tuần tự theo các bước như mục 4.4.1. Thông qua các



Như vậy tâm quy hoạch (φ
s
, p
f
) = (20
0
; 600 bar). Để thống nhất ký
hiệu và thuận tiện trong quá trình thiết lập thử nghiệm, tiến hành mã hóa
với x
1
là φ
s
, x
2
là p
f
.
Với số lượng yếu tố đầu vào là 2, số thử nghiệm cần thực hiện N =
10 kết quả thể hiện như bảng 4.3 với 4 thử nghiệm ở mức trên và mức
dưới, 4 thử nghiệm ở mức “sao” và 2 thử nghiệm ở mức trung tâm [16,
27, 31].
Như vậy hàm số mô men
phụ thuộc p
f
và φ
s
tại tốc độ n =
3000 v/ph được thể hiện như
công thức sau:

= 28,97
Nm tại điểm (X
1
, X
2
) = (-0,04; 0,25) quy đổi từ giá trị mã hóa sang giá
trị thực (x
1
, x
2
) = (19,52
0
; 650 bar).
4.5.1.2. Xây dựng thử nghiệm tại điểm n
max
– Δn
4.5.1.3. Xây dựng thử nghiệm tại điểm n
max
– k.Δn
Với biến k chạy từ 2 đến 10, việc thiết kế thí nghiệm được tiến hành
tương tự như đối với điểm 3000 v/ph và 2800 v/ph, với các giá trị (φ
s
,
p
f
) tối ưu tìm được tại điểm n
max
– (k-1).Δn sẽ được chọn làm tâm quy
hoạch cho điểm n
max

25,5
2 32 400 1 -1
26,6
3 8 800 -1 1
27,5
4 32 800 1 1
26,4
5 3 600 -1,41 0
23,6
6 37 600 1,41 0
23,2
7 20 320 0 -1,41
28
8 20 880 0 1,41
27,6
9 20 600 0 0
28,5
10 20 600 0 0
28,5

- 20 -

động cơ ở đường đặc tính ngoài được tổng hợp theo bảng 4.8 và Hình
4.16.
Từ Hình 4.16 cho thấy giá trị mô men lớn nhất trên đường đặc tính
ngoài đạt được tại tốc độ 2000 v/ph. Giá trị (φ
s
, p
f
) tối ưu có xu hướng

nl
) là nhỏ nhất.
Quá trình xây dựng xuất phát từ điểm n
min
= 1000 v/ph đến điểm n
max

= 3000 v/ph với Δn = 200 v/ph. Quy trình xác định giá trị (φ
s
, p
f
) tối ưu
tại các tốc độ khác nhau.
4.5.2.1. Xây dựng thử nghiệm tại tốc độ n
min

Sau khi thực hiện một số thử nghiệm thăm dò, chọn dải (φ
s
, p
f
) khảo
sát như sau: Như vậy tâm quy hoạch là (
0 0
,
s f
p


ng 4.8
.
Giá trị mô men lớn
nhất ở đường đặc tính ngoài
Tốc độ
(v/ph)
φ
s
(độ)
p
f

(bar)
M
e
(N.m)
1000 10,44 542,29 27,59
1200 12,61 575,2 28,45
1400 15,14 588,2 29,46
1600 16,98 598,5 30,38
1800 17,47 608,1 31,19
2000 17,64 615,7 31,61
2200 17,87 614,8 31,33
2400 18,11 621,8 30,59
2600 18,5 622,6 30,18
2800 19,07 627,5 29,58
3000 19,52 650 28,97

Kiểm tra sự phù hợp của mô
hình theo chuẩn Fisher (phụ lục
3), kết quả tính toán từ phần
mềm cho thấy F
tn
= 6,77 <
224,6. Như vậy mô hình toán
học đã lựa chọn là phù hợp với
thực nghiệm.
Với hàm G
nl
đã xác định ở
trên tiến hành khảo sát tìm điểm
(φ
s
, p
f
) có G
nlmin
. Kết quả chạy
trên phần mềm cho thấy điểm
(φ
s
, p
f
) = (7,72; 284) là điểm có
G
nl
thấp nhất với G
nl

f
) tối ưu theo tốc độ động cơ ở đường đặc tính không tải được
tổng hợp theo bảng 4.13 và Hình 4.22. Từ các đường đặc tính này bộ
thông số tại các điểm tốc độ không khảo sát là: 1600, 2000, 2400 và
2800 v/ph được tính toán theo phương pháp nội suy.
B
ả
ng 4.9.
Các điểm thử nghiệm tốc độ
1000 v/ph
TT x
1
x
2
X
1
X
2

G
nl

(g/h)
1 4 200 -1 -1
140
2 12 200 1 -1
170
3 4 400 -1 1
150
4 12 400 1 1

ờ
ng đ
ặ
c
tính không tải
- 22 -

4.5.3. Xây dựng các đường đặc tính tải
Trên cơ sở phương pháp phân vùng - chia lưới, do vậy sẽ giảm số
mắt lưới cần thử nghiệm từ 121 xuống còn 69. Như vậy, sau khi thử
nghiệm xác định bộ tham số (φ
s
, p
f
) và M
e-max
tại các mắt lưới được lựa
chọn khảo sát bằng QHTN, cũng như thực hiện phép nội suy tại các mắt
lưới không thử nghiệm sẽ cho kết quả bộ tham số như thể hiện trên các
bảng 4.17, 4.18 và 4.19, các giá trị ở ô được tô màu đậm là giá trị cơ sở.


0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
1000 7,72 7,21 6,32 5,43 7,3 9,64 9,78 11,74 11,52 10,72 10,44
1200 8,76 4,23 5,85 4,62 7,46 10,77 11,2 13,7 13,7 13 12,61
1400 10,71 8,11 8,24 9,41 10,33 11,9 14,58 16,8 15,95 15,36 15,14
1600 11,42 9,25 10,75 11,7 13,52 16,2 18,4 18,55 18,2 17,38 16,98
1800 12,12 10,82 13,8 15,08 15,6 17,1 19,68 20,8 20,18 18,6 17,47
2000 13,35 11,87 15,1 15,85 15,8 18,98 22,4 23,75 23,1 20,76 17,64
2200 14,57 12,93 16,4 17,91 18,5 20,6 22,44 24,97 25,4 23,7 17,87
2400 15,1 13,5 17,24 18,62 19,05 20,83 22,48 25,46 26,3 22,6 18,11
2600 15,62 14,07 18,1 19,03 20,16 21,2 23,06 24,36 24,45 21,82 18,5
2800 16,77 17,85 18,53 19,25 20,78 22,07 24,21 25,02 25,31 22,6 19,07
3000 17,92 18,62 18,9 19,74 21,4 22,93 25,11 26,2 26,2 23,1 19,52

B
ả
ng 4.18
. B
ộ

thông s
ố

p
f

t
ố
i ưu sau khi n
ộ
i suy

f
tại các điểm làm việc khác của động cơ.
4.5.4. Đánh giá độ tin cậy của kết quả
Kết quả so sánh giữa tính toán và thử nghiệm trong bảng 4.20. Qua
tính toán và so sánh thấy được sai lệch lớn nhất giữa kết quả tính từ
QHTN và đo trên băng thử cho thấy M
e
giữa tính toán và thử nghiệm
khá sát nhau với sai lệch lớn nhất là 0,6% tại tốc độ 1600 v/ph và trên
toàn dải tốc độ là 0,11%. Như vậy kết quả thu được từ QHTN đảm bảo
độ tin cậy.
Bảng 4.20. So sánh M
e
giữa tính toán và thực nghiệm
n (v/ph) φ
s
(độ) p
f
(bar)
M
emaxtt
(N.m)
M
emaxđo
(N.m)
Sai lệch
(%)
1000 10,44 542,29 27,59 27,55 -0,145
1200 12,61 575,2 28,45 28,55 0,35
1400 15,14 588,2 29,46 29,5 0,136

ả
i
(%)
n (v/ph)
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
1000 3,9 8,1 11,9 15,45 19,5 22,19 24,48 25,46 27,16 27,59
1200 4,7 8,6 12,4 16,09 20,3 23,1 25,48 26,5 27,66 28,45
1400 5,1 9,2 13,4 16,98 21,1 23,7 26,2 27,3 28,51 29,46
1600 5,5 9,48 14,1 17,62 21,7 24,4 26,4 28,2 29,3 30,38
1800 4,79 9,1 13,55 17,2 21,4 24,35 26,8 28,49 30,12 31,19
2000 4,86 9,22 13,8 18,4 21,69 24,8 26,83 28,85 30,27 31,61
2200 4,92 9,34 13,77 18,5 22,15 24,14 26,9 29,65 30,48 31,33
2400 4,72 8,96 13,46 17,82 21,23 23,48 25,89 28,3 29,57 30,59
2600 4,66 8,85 13,03 17,65 21,45 23,15 25,87 27,7 29,32 30,18
2800 4,72 8,47 12,16 17,31 19,56 21,81 25,05 27,31 28,61 29,58
3000 4,55 8,16 11,85 16,98 19,18 21,39 25,21 26,42 27,63 28,97

- 24 -

4.6. Kết luận chương 4
Đã xây dựng bộ dữ liệu chuẩn với hai thông số điều chỉnh (φ
s
, p
f
)
cho động cơ AVL 5402 theo quy trình đã xây dựng, bằng QHTN trực
giao cấp II với phần mềm DX6.
Áp dụng phương pháp QHTG cấp II, tại mỗi điểm làm việc của động
cơ cần thực hiện 10 thí nghiệm để xác định được giá trị (φ
s

) tối ưu của động cơ.
Kết quả đạt được có thể coi là cơ sở để tiến hành nghiên cứu sâu thêm
hoặc mở rộng hơn nữa cho các ĐCĐT có trang bị HTNL điện tử.
Kết quả luận án là tài liệu tham khảo trong nghiên cứu phát triển
động cơ và đào tạo chuyên sâu về chuyên ngành ĐCĐT.
Các nhà nghiên cứu và khai thác sẽ chủ động trong sử dụng bảo
dưỡng và sửa chữa các động cơ có HTNL ĐKĐT.
Phương hướng phát triển
- Mở rộng các thông số điều chỉnh khác như phun mồi, phun sau…
hoặc giải bài toán tối ưu đa mục tiêu như M
e
, khí thải, độ rung động.
- Nghiên cứu tự động hóa quá trình xây dựng bộ dữ liệu chuẩn trên
băng thử động cơ.