Thiết kế chế tạo hệ thống phun xăng đánh lửa điện tử thay thế cho bộ chế hòa khí trên động cơ xăng tĩnh tại cỡ nhỏ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ TRỊNH VĂN VINH THIẾT KẾ CHẾ TẠO HỆ THỐNG PHUN XĂNG ĐÁNH LỬA ĐIỆN TỬ THAY THẾ CHO BỘ CHẾ HỊA KHÍ TRÊN ĐỘNG CƠ XĂNG TĨNH TẠI CỠ NHỎ NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC – 1820522 S K C0 4 Tp Hồ Chí Minh, tháng 10/2019 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ HỌ VÀ TÊN HỌC VIÊN: TRỊNH VĂN VINH THIẾT KẾ CHẾ TẠO HỆ THỐNG PHUN XĂNG ĐÁNH LỬA ĐIỆN TỬ THAY THẾ CHO BỘ CHẾ HỊA KHÍ TRÊN ĐỘNG CƠ XĂNG TĨNH TẠI CỠ NHỎ NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC – 1820522 Hướng dẫn khoa học: TS LÊ THANH PHÚC Tp Hồ Chí Minh, tháng 10 năm 2019 i ii iii iv v vi vii (Mẫu số 4) BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH BIÊN BẢN CHỈNH SỬA LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP THẠC SĨ Học viên: Trịnh Văn Vinh MSHV: 1820522 Thuộc chuyên ngành: Kỹ thuật khí động lực Khoá: 2018A Thực đề tài: Thiết kế, chế tạo hệ thống phun xăng đánh lửa điện tử thay cho chế hịa khí động xăng tĩnh cỡ nhỏ Hôm nay, ngày …… tháng 11 năm 2019, tơi hồn tất việc chỉnh sửa luận văn tốt nghiệp (LVTN) theo ý kiến Hội đồng chấm LVTN phản biện với nội dung sau đây: TT A Trang Trang Nội dung chỉnh sửa số số Chỉnh sửa theo yêu cầu phản biện Nội dung cần phải chỉnh sửa Điều chỉnh định dạng quy định Đã điều chỉnh theo quy định Các bước thiết lập thí nghiệm, Đã sửa chữa bổ sung thông số hệ thống điều kiện thí nghiệm B Chỉnh sửa theo yêu cầu Hội đồng Bổ sung lý thuyết để làm rõ nguyên lý hoạt động hệ thống phun xăng điện tử thông qua loại cảm biến Đã bổ sung Viết lại mục nghiên cứu 7-9 nước, bổ sung thêm tài liệu tham khảo hướng nghiên cứu liên quan Đề tài cần làm rõ việc sử dụng cụm họng nạp khác (biên dạng đường kính) việc ảnh hưởng đến độ xác xác định lưu lượng sử dụng cảm biến áp suất chân không MAP Đã sửa chữa, bổ sung Cần làm rõ sở lựa chọn thiết bị phần cứng phần mềm để làm sở cải tiến động từ chế hịa khí sang sử dụng phun xăng Đã bổ sung viii 68-72 14-28 8-10 Đã bổ sung đề nghị hướng 44-45 phát triển Và 82 44 Trang Trang Nội dung chỉnh sửa số số A Chỉnh sửa theo yêu cầu phản biện điện tử tính tương thích thiết bị lắp 11 TT Nội dung cần phải chỉnh sửa lẫn; Lý chọn động Huahei 5,5 HP “ Tác giả cần làm rõ lý việc chọn động Huahìe 5.5HP để cải tiến”; Các lỗi tả sau cần chỉnh sửa: + Format mục lục cần theo chuẩn i-iii luận văn; + Cách ghi tài liệu tham khảo trang 2, 2-3 cần tuân theo quy định trình bày luận văn tốt nghiệp; + Thống thuật ngữ sử dụng, ví dụ: "xu páp" thay "su páp"; + Cách ghi ký tự CO2 trang 8; O2 trang 14 cần chỉnh sửa; + Dòng 3, trang cần chỉnh sửa lại câu "so với động chế hịa khí" cho rõ nghĩa hơn; + Sửa "đơn giãn" thành "đơn giản" 29 trang 29; 31 + “Mặc” sửa thành"Mặt" trang 31; + Dòng trang 42, sửa "tố nhất" thành 42 "tốt nhất"; + Trang 11, sửa "cảm biến vị trí trục 11 cam (CKP)" thành "cảm biến vị trí trục cam (CP)"; + Trang cần bổ sung phân loại vị trí lắp đặt kim phun gồm TBI, MPI bố sung GDI; + Cần có thống Hình 2.1, 2.2 2.3 tìm hình phù hợp đề tài sử 11-12, dụng cảm biến MAP để xác định lưu lượng 13 không khí, nội dung hình lại sử dụng loại MAF; 22 + Hình 2.11 bổ sung KAM; + Hình 3.2 3.10 cần bổ sung tài 32-44 liệu tham khảo trích dẫn ix Đã Format với nội dung x-xii Đã sửa chữa theo quy định 2-3 Đã chỉnh sửa toàn luận văn Đã chỉnh sửa toàn luận văn 8-9 41 Đã chỉnh sửa Đã chỉnh sửa 45 56 Đã chỉnh sửa Đã chỉnh sửa 13 Đây cảm biến số vòng quay cốt máy nên xin giữ “CKP” theo tài liệu Đã bổ sung 13-14, 30 Đã chỉnh sửa 35 36-55 Đã bổ sung Đã thay đổi bổ sung TT A Trang Trang Nội dung chỉnh sửa số số Chỉnh sửa theo yêu cầu phản biện Nội dung cần phải chỉnh sửa Đính kèm Biên phiếu nhận xét phản biện biên chấm bảo vệ LVTN thạc sĩ Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng 11 năm 2019 Xác nhận Giảng viên hướng dẫn Người hiệu chỉnh (Ký & ghi rõ họ tên) (Ký & ghi rõ họ tên) Xác nhận Chủ nhiệm ngành Cố vấn cao học (Ký & ghi rõ họ tên) x LÝ LỊCH KHOA HỌC Dán hình 3x4 & đóng mộc giáp lại hình I LÝ LỊCH SƠ LƯỢC: Họ & tên: Trịnh Văn Vinh Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 20/10/1977 Nơi sinh: Quảng Nam Quê quán: Bình Nam, Thăng Bình, Quảng Nam Dân tộc: kinh Chỗ riêng địa liên lạc: 18/93 Giải phóng, phường Tân Lợi, Tp Bn Ma Thuột, tỉnh Đắk Lắk Điện thoại quan: 0262 3952905, Điện thoại nhà riêng: 0914585577 Fax: II QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: E-mail: trinhvanvinhcn@gmail.com Trung học chuyên nghiệp: Hệ đào tạo: Thời gian đào tạo từ đến Nơi học (trường, thành phố): Ngành học: Đại học: Hệ đào tạo: Chính Quy Thời gian đào tạo từ 7/1998 đến 4/2004 Nơi học (trường, thành phố): Trường Đại học Bách khoa Đà Nẵng Ngành học: Cơ khí động lực Tên đồ án, luận án môn thi tốt nghiệp: Khảo sát, thiết kế bơm cấp nước Nhà máy nước Cầu Đỏ cho thành phố Đà Nẵng Ngày & nơi bảo vệ đồ án, luận án thi tốt nghiệp: năm 2003, Trường đại học bách khoa Đà Nẵng Người hướng dẫn: Phạm Thị kim Loan Thạc sĩ: Hệ đào tạo: Chính Quy Thời gian đào tạo từ 2017 đến 2019 Nơi học (trường, thành phố): Trường Đại học phạm kỹ thuật thành phố Hồ Chí Minh Ngành học: Kỹ thuật khí động lực xi Tên luận văn: Thiết kế, chế tạo hệ thống phun xăng đánh lửa điện tử thay cho chế hịa khí động xăng tĩnh cỡ nhỏ Ngày & nơi bảo vệ luận văn: 27/10/2019, Trường Đại học phạm kỹ thuật thành phố Hồ Chí Minh Người hướng dẫn: TS Lê Thanh Phúc Tiến sĩ: Hệ đào tạo: Thời gian đào tạo từ ……/…… đến ……/ …… Tại (trường, viện, nước): Tên luận án: Người hướng dẫn: Ngày & nơi bảo vệ: Trình độ ngoại ngữ (biết ngoại ngữ gì, mức độ): Tiếng Anh, B1 Học vị, học hàm, chức vụ kỹ thuật thức cấp; số bằng, ngày & nơi cấp: III Q TRÌNH CƠNG TÁC CHUN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC: Thời gian Nơi công tác Công việc đảm nhiệm 2004-2013 Sở khoa học Công nghệ tỉnh Đắk Lắk 2013-đến Sở khoa học Công nghệ tỉnh Đắk Lắk Chuyên viên Phịng Quản lý Cơng nghệ sở hữu trí tuệ Phó trưởng phịng: Phịng Quản lý Cơng nghệ Thị trường cơng nghệ IV Q TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC XÁC NHẬN CỦA CƠ QUAN CÔNG TÁC NGƯỜI KHAI KÝ TÊN (Ký ghi rõ họ tên) xii LỜI CAM ĐOAN Tơi cam đoan cơng trình nghiên cứu Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khác Tp Hồ Chí Minh, ngày 27 tháng 10 năm 2019 (Ký tên ghi rõ họ tên) xiii LỜI CẢM ƠN Để hồn thành Luận văn tơi xin chân thành cảm ơn tri ân đến: - TS Lê Thanh Phúc tận tình hướng dẫn khoa học tạo điều kiện thuận lợi cho thời gian học tập, nghiên cứu hoàn thành luận văn - Quý Thầy, Cơ khoa Cơ khí Động lực, phịng Đào tạo tất Thầy, Cô giảng dạy suốt trình học tập Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM - Sở Khoa học Công nghệ tỉnh Đắk Lắk tạo điều kiện để tham gia học tập hồn thành khóa học - Các anh, chị học viên lớp Cao học ngành Kỹ thuật Cơ khí Động lực – khóa 2018 – 2019 (A), Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM cùng tất người thân đóng góp ý kiến, động viên tơi suốt thời gian học tập Tp Hồ Chí Minh, ngày 27 tháng 10 năm 2019 Người nghiên cứu Trịnh Văn Vinh xiv TÓM TẮT Hiện nay, nhu cầu sử dụng động tĩnh cỡ nhỏ lĩnh vực nơng nghiệp Việt Nam nói chung Đắk Lắk nói riêng lớn Loại động sử dụng làm động lực cho việc chạy máy phát điện, bơm nước, làm đất, chế biến sản phẩm nông nghiệp sau thu hoạch Tuy nhiên, loại động đa số sử dụng chế hịa khí đánh lửa bán dẫn IC thường (không tự điều chỉnh góc đánh lửa) Khi hoạt động, động chưa đáp ứng yêu cầu kỹ thuật như: khả gia tốc kém, khí thải gây nhiễm mơi trường cao, suất tiêu hao nhiên liệu lớn hiệu suất thấp Vì vậy, việc thiết kế chế tạo hệ thống phun xăng, đánh lửa điện tử thay cho chế hịa khí cần thiết cấp bách để đáp ứng nhu cầu sử dụng khắc phục hạn chế chế hịa khí ngun thủy Hướng nghiên cứu cải tạo hệ thống nhiên liệu sử dụng chế hịa khí đánh lửa bán dẫn IC thường, thay hệ thống điều khiển phun xăng, đánh lửa điện tử cho động tĩnh Huahie 5.5 HP Phương án tiến hành gỡ bỏ hệ thống nhiên liệu đánh lửa nguyên thủy động cơ, thay vào ta thiết kế hệ thống phun xăng, đánh lửa điều khiển điện tử Mục đích để nghiên cứu, đánh giá mức tiêu hao nhiên liệu, cơng suất, lượng khí thải mơi trường Đề tài thiết kế, tính tốn lựa chọn thiết bị phù hợp gia công lắp đặt hệ thống điều khiển phun xăng, đánh lửa điện tử cho mô hình Sử dụng thiết bị băng tải để điều khiển tải lượng phun nhiên liệu tìm sơ đồ lưới phun nhiên liệu, góc đánh lửa, từ tìm thơng số tối ưu cho mơ hình Lắp đặt hệ thống thiết kế lên động mẫu Dùng phương pháp thực nghiệm đo đạc động mẫu thiết bị chuyên dùng So sánh thông số kỹ thuật suất tiêu hao nhiên liệu, đặc tính ngồi động (cơng suất, mơ men), nồng độ chất nhiễm khí thải động trước sau chuyển đổi Lựa chọn lắp đặt cho động mẫu loại D-Jetronic, với lượng xăng phun xác định áp suất sau cánh bướm ga cảm biến MAP ECU tính tốn xv lượng khí nạp cho động để xác định lượng nhiên liệu phun vào để đảm bảo cho động hoạt động tốt (căn tỷ lệ không khí nhiên liệu A/F) Thời gian phun nhiên liệu lập trình ECU cho điều kiện vận hành khác nhau, điều chỉnh liên tục theo hệ số phản hồi từ cảm biến O2 Kết thực nghiệm động mẫu lắp đặt hệ thống điều khiển phun xăng, đánh lửa điện tử cải thiện đáng kể hạn chế động nguyên thủy Công suất động tăng từ - 6%, suất tiêu hao nhiên liệu giảm 7,25% Ngoài ra, dùng hệ thống điều khiển phun xăng, đánh lửa cải thiện lượng khí phát thải độc hại, đặc biệt giảm đáng kể lượng khí thải độc hại CO HC; bình quân nồng độ CO giảm 96,58%, HC giảm 61,8% so với động sử dụng chế hịa khí xvi ABSTRACT Nowadays, the requirement of small-sized stationary engines in agriculture in Vietnam in general and Dak Lak in particular is very high This type of engine is used as a driving force for running generators, pumping water, tillage, processing agricultural products after harvest However, most of these engines use carburetors and transistor controlled ignition system (not self-adjusting ignition angle) When operating, the engine still does not meet the technical requirements such as: poor acceleration, exhaust gas causing high environmental pollution, large fuel consumption and low efficiency Therefore, the design and manufacture of electronic fuel injection and ignition systems to replace carburetors is necessary and urgent to meet the needs of using and overcoming the limitations of the original carburetors Researching on improving fuel system using carburetor and transistor controlled ignition system by replacing it with fuel injection control, electronic ignition system for a stationary engine at Huahie 5.5 HP is conducted The purpose of this study is to assess the fuel efficiency, capacity and gas emissions into environment of the fuel injection control system This project designs, calculates, selects suitable equipment, processes and installs the fuel injection control system, electronic ignition for the model using conveyor devices to control the load and the amount of fuel injection, finding the fuel injection grid diagram, ignition angle in order to determine the optimal parameters for the model After installing the designed system onto a sample engine, experimental methods to measure the sample engine are employed with special equipment We also compare technical parameters such as the fuel consumption rate, external characteristics of engine (power, torque) and toxic exhaust gas concentration of the two engines D-Jetronic model engine is selected and installed with the amount of fuel injection determined by the pressure behind the throttle measured by a MAP sensor An ECU calculates the volume of air intake for the engine to determine the amount xvii of fuel injected in order to ensure the engine work properly (based on air- fuel ratio A/F) The fuel injection time is basically programmed in the ECU for different operating conditions It is continuously adjusted according to the feedback coefficient from an O2 sensor The experimental results showed that the sample engine installed the fuel injection control system, electronic ignition has significantly improved the limitations of engines using carburetors and screw-driven ignition The power of the engine installed the fuel injection control system, electronic ignition is increased by to 6% compared to the carbureted engine according to the external characteristics of the engine at the speed of 1500 to 3500 rpm The fuel consumption rate is also reduced by 7,25% In addition, using the fuel injection and ignition control system also decreased the amount of toxic gas emissions, especially the significant reduction of CO and HC emissions, about 96,58% for CO and 61.8% for HC compared to the carbureted engine xviii MỤC LỤC Chương TỔNG QUAN 1.1 Tính cấp thiết đề tài 1.2 Nhu cầu sử dụng động xăng xy lanh Việt Nam .2 1.3 Tình hình nghiên cứu sử dụng hệ thống phun xăng, đánh lửa điều khiển điện tử giới 1.3.1 Lịch sử đời phát triển hệ thống phun xăng, đánh lửa điều khiển điện tử 1.3.2 Phân loại 1.4 Tình hình nghiên cứu sử dụng hệ thống phun xăng, đánh lửa điều khiển điện tử giới 1.5 Tình hình nghiên cứu thay hệ thống phun xăng, đánh lửa điều khiển điện tử cho chế hồ khí nước 1.6 Mục tiêu, đối tượng, nhiệm vụ phạm vi nghiên cứu 10 1.7 Phương pháp nghiên cứu .11 1.8 Hướng nghiên cứu 12 Chương 13 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 13 2.1 Giới thiệu hệ thống phun xăng, đánh lửa điện tử (ECCS) 13 2.2 Cấu tạo nguyên lý hoạt động hệ thống phun xăng điện tử (EFI) 14 2.2.1 Sơ đồ cấu tạo hệ thống EFI 14 2.2.2 Nguyên lý hoạt động hệ thống EFI 14 2.2.3 Hệ thống cung cấp tín hiệu 15 2.2.3.1 Cảm biến số vòng quay vị trí cốt máy (CKP) .15 2.2.3.2 Cảm biến áp suất đường ống nạp (MAP) 16 2.2.3.3 Cảm biến nhiệt độ khí nạp 18 2.2.3.4 Cảm biến vị trí bướm ga 20 xix S K L 0 ... 1820522 Thuộc chuyên ngành: Kỹ thuật khí động lực Khố: 2018A Thực đề tài: Thiết kế, chế tạo hệ thống phun xăng đánh lửa điện tử thay cho chế hòa khí động xăng tĩnh cỡ nhỏ Hơm nay, ngày …… tháng 11 năm... Ngành học: Kỹ thuật khí động lực xi Tên luận văn: Thiết kế, chế tạo hệ thống phun xăng đánh lửa điện tử thay cho chế hòa khí động xăng tĩnh cỡ nhỏ Ngày & nơi bảo vệ luận văn: 27/10/2019, Trường Đại... 13 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 13 2.1 Giới thiệu hệ thống phun xăng, đánh lửa điện tử (ECCS) 13 2.2 Cấu tạo nguyên lý hoạt động hệ thống phun xăng điện tử (EFI) 14 2.2.1 Sơ đồ cấu tạo hệ thống