BÁO cáo CHỦ đề 08 STUDY ON TRANSIENT PLASMA IGNITION

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KĨ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO BÁO CÁO CHỦ ĐỀ 08 STUDY ON TRANSIENT PLASMA IGNITION SVTH : LÊ THANH TỊNH NGUYỄN TẤT THÀNH - 20145633 - 20145615 Khóa : 2020 - 2024 Ngành : CNKT Ô TÔ - CLC TV Mã lớp học : AEES330233_07CLC GVHD : PGS TS ĐỖ VĂN DŨNG Tp Hồ Chí Minh, tháng 10 năm 2022 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KĨ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO BÁO CÁO CHỦ ĐỀ 08 STUDY ON TRANSIENT PLASMA IGNITION SVTH : LÊ THANH TỊNH NGUYỄN TẤT THÀNH - 20145633 - 20135615 Khóa : 2020 - 2024 Ngành : CNKT Ơ TÔ - CLC TV Mã lớp học : AEES330233_07CLC GVHD : PGS TS ĐỖ VĂN DŨNG Tp Hồ Chí Minh, tháng 10 năm 2022 CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc -*** - Tp Hồ Chí Minh, ngày 22 tháng 09 năm 2022 NHIỆM VỤ BÁO CÁO Họ tên sinh viên: MSSV: Lê Thanh Tịnh 20145633 Nguyễn Tất Thành 20145615 Ngành: Công nghệ kỹ thuật Ơ tơ Lớp: 20145CL6 Giảng viên hướng dẫn: PGS.TS Đỗ Văn Dũng Ngày nhận đề tài: 08/09/2022 Ngày nộp: 22/09/2022 Tên đề tài: STUDY ON TRANSIENT PLASMA IGNITION Các số liệu, tài liệu ban đầu: Nội dung thực đề tài: Sản phẩm: TRƯỞNG NGÀNH GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN i CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh Phúc ******* PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Họ tên Sinh viên: Lê Thanh Tịnh Nguyễn Tất Thành MSSV: 20145633 MSSV: 20145615 Ngành: Công nghệ kỹ thuật ô tô Tên đề tài: STUDY ON TRANSIENT PLASMA IGNITION Họ tên Giáo viên hướng dẫn: PGS TS Đỗ Văn Dũng NHẬN XÉT Về nội dung đề tài & khối lượng thực hiện: Ưu điểm: Khuyết điểm: Đề nghị cho bảo vệ hay không? Đánh giá loại: Điểm: (Bằng chữ .) Tp Hồ Chí Minh, ngày… tháng… năm 20… Giáo viên hướng dẫn (Ký & ghi rõ họ tên) ii CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc ******* PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Họ tên sinh viên: Lê Thanh Tịnh Nguyễn Tất Thành MSSV: 20145633 MSSV: 20145615 Ngành: Công nghệ kỹ thuật Ơ tơ Tên đề tài: STUDY ON TRANSIENT PLASMA IGNITION Họ tên giáo viên phản biện: NHẬN XÉT Về nội dung đề tài & khối lượng thực hiện: Ưu điểm Khuyết điểm: Đề nghị cho báo cáo hay không? Đánh giá phân loại: Điểm: (Bằng chữ: ) Tp Hồ Chí Minh, ngày… tháng… Năm 20… Giáo viên hướng dẫn (Ký & ghi rõ họ tên) iii LỜI CẢM ƠN Trong trình học tập trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh Với giúp đỡ nhà trường, khoa Đào tạo chất lượng cao nhờ hướng dẫn thầy PGS.TS Đỗ Văn Dũng nhóm em hoàn thành đề tài báo cáo về: “STUDY ON TRANSIENT PLASMA IGNITION” Để hoàn thành báo cáo này, nhóm chúng em xin chân thành cảm ơn quý Thầy Cơ khoa Cơ Khí Động Lực tận tình giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi để nhóm chúng em hồn thành báo cáo Xin chân thành cảm ơn thầy PGS TS Đỗ Văn Dũng giúp đỡ, định hướng nghiên cứu cho nhóm chúng em suốt thời gian thực đề tài Nhóm chúng em khơng biết nói ngồi bày tỏ biết ơn sâu sắc đến gia đình, thầy cơ, anh chị bạn bè tạo điều kiện, quan tâm, giúp đỡ nhóm thời gian thực báo cáo Xin chân thành cảm ơn Thầy phản biện dành thời gian cơng sức để đọc đóng góp ý kiến q báu giúp nhóm chúng em hồn thiện nội dung báo cáo Xin kính chúc quý thầy cô mạnh khoẻ, hạnh phúc thành công nghiệp trồng người vinh quang Xin trân trọng cám ơn ! Tp Hồ Chí Minh, ngày 31 tháng 08 năm 2022 Nhóm sinh viên thực Nhóm 05 iv MỤC LỤC CHƯƠNG MỞ ĐẦU 1.1 Giới thiệu đề tài .1 1.2 Mục đích nghiên cứu .1 1.3 Nội dung nghiên cứu 1.4 Phương pháp CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Khái niệm 2.2 Ưu điểm hệ thống đánh lửa plasma .3 2.3 Phương pháp đánh lửa plasma CHƯƠNG KẾT LUẬN v DANH SÁCH HÌNH ẢNH Hình 2.1 Hệ thống đánh lửa plasma hệ thống đánh lửa tia lửa điện Hình 2.3.2.1 Low-Temp Plasma Ignition Hình 2.3.2.2 So sánh hệ thống tuần hồn khí thải TPS Spark Ignition Hình 2.3.3.1 Hệ thống Ionfire Plasma Ignition Hình 2.2.3.2 Sơ đồ lắp đặt dây hệ thống Ionfire Ignition vi CHƯƠNG MỞ ĐẦU 1.1 Giới thiệu đề tài Hệ thống đánh lửa có nhiệm vụ biến nguồn điện chiều có hiệu điện thế thấp (12V 24V) thành xung hiệu điện thế cao (từ 12.000V đến 50.000V) Các xung hiệu điện thế cao phân bố đến buji xylanh thời điểm để tạo tia lửa điện cao thế đốt cháy hịa khí Tuy nhiên ngày nay, với phát triển công nghệ thúc đẩy ngành ô tô phát triển nhanh chóng, với hãng đua cải tiến hệ thống ô tô, có hệ thống đánh lửa plasma 1.2 Mục đích nghiên cứu Nghiên cứu hệ thống đánh lửa plasma Mục tiêu: nguồn tài liệu học tập tra cứu quý giá góp phần cho trình học tập sinh viên ngành tơ 1.3 Nội dung nghiên cứu Trình bày khái niệm, ưu điểm, phương pháp đánh lửa plasma 1.4 Phương pháp Trong trình nghiên cứu thực đề tài nhóm chúng em có sử dụng số phương pháp nghiên cứu sau: Tra cứu tài liệu, giáo trình kỹ thuật, sách vở,… Tìm kiếm thơng tin mạng Internet, website nước So sánh chắt lọc để sử dụng thông tin cần thiết đáng tin cậy Tổng hợp phân tích nguồn liệu thu thập được, từ đưa đánh giá nhận xét riêng CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Khái niệm Bên cạnh trạng thái vật chất rắn, lỏng, khí cịn tồn trạng thái vật chất thứ trạng thái plasma Plasma trạng thái vật chất chất khí bị ion hóa trở nên dẫn điện cao đến mức điện trường từ trường tầm xa chi phối hoạt động vật chất Các nhà nghiên cứu tập đồn sản xuất link kiện tơ khổng lồ FederalMogul phát triển loại bu-gi phát tia chớp plasma để đốt cháy nhiên liệu buồng đốt Bu-gi plasma kích thích phân tử hịa khí gần phóng thích điện tử để trở thành ion Những ion trái dấu tương tác kết hợp với tạo nên phản ứng cháy Federal-Mogul cho biết, cơng ty có ngun mẫu bu-gi plasma có 10 cơng ty sản xuất ô tô dùng thử thiết bị tạo dịng điện cao tầng cường độ mạnh có tên Advanced Corona Ignition System (ACIS) để kích hoạt bugi plasma Bu-gi tia lửa điện (còn gọi bu-gi hồ quang điện) sử dụng rộng rãi động xăng đời từ cách 100 năm Bu-gi tia lửa điện tạo tia hồ quang điện cực tia hồ quang dài khoảng mm Trong bugi plasma tạo nhiều tia plasma với chiều dài tia 25 mm giúp đốt cháy trọn vẹn hịa khí với tốc độ nhanh Hình 2.1: Hệ thống đánh lửa plasma hệ thống đánh lửa tia lửa điện 2.2 Ưu điểm hệ thống đánh lửa plasma Bu-gi thuyền thống tạo mồi lửa bằng cách phóng dịng điện cao áp qua hai điện cực Quá trình cháy lan dần từ vị trí phóng điện bên ngồi Áp suất khí tăng dần theo tốc độ cháy, đẩy pít-tơng xuống kỳ cháy giãn nở ACIS tạo nguồn châm cháy rộng dạng plasma khí (một dạng tồn vật chất, nguyên tử, phân tử hầu hết electron) Quá trình ion hóa kích thích hỗn hợp hịa khí buồng đốt khiến chúng bắt lửa tốc độ cháy lan rộng nhanh chóng Nhiệt độ plasma cực cao, cho dù hỗn hợp nghèo nhiên liệu cháy dễ dàng tạo hiệu suất nhiên liệu cao, động cháy Theo Federal-Mogul ưu điểm ACIS là: Giảm tiêu hao nhiên liệu 10% Ở xe sử dụng khí bổ sung vào khơng khí hút vào buồng đốt để tạo hỗn hợp hịa khí nghèo oxy nhiên liệu nhằm giảm khí thải CO2 NO2, ACIS giúp tăng tỷ lệ khí (EGR) hịa khí từ 25% lên 35% Tăng số λ từ 1.5 lên 1.8 Plasma tồn thời gian ngắn mạnh Trong bu-gi truyền thống cần đến mi-li giây để châm cháy plasma cần 100 – 200 mi-crơ giây Rút ngắn góc đánh lửa sớm hay chậm độ Với tính chất phóng nhanh đốt nhanh tia plasma, ACIS cho phép phát huy tối đa hiệu hệ thống đánh lửa tối ưu (Ignition Optimization System) Ngoài việc lắp ráp cung cấp điện cao tần cường độ mạnh thay cho bơ bin thời thay đổi đường kính vị trí gắn bu-gi 14 mm thời thành 12 mm, cấu trúc động xăng hoàn toàn phù hợp để sử dụng bu-gi plasma 2.3 Phương pháp đánh lửa plasma Phương pháp thay đổi cách đánh lửa truyền thống thay sử dụng bu-gi đánh lửa, sử dụng thiết bị (module, không dùng bu-gi) để tạo chùm tia plasma có nhiệt độ cao sử dụng bu-gi đổi tụ sử dụng hệ thống đánh lửa Ionfire Để điều chỉnh lửa hạn chế tình trạng lượng nhiên liệu cháy không sạch, người ta dùng phương pháp Plasma Ignition nhằm làm cho lửa tăng lên gấp bội lần 2.3.1 Bugi điều chỉnh tụ Hệ thống đánh lửa tiêu chuẩn đạt hiệu suất thấp tới 0,01% việc chuyển đổi công suất thành tia lửa điện khoảng trống, sử dụng hầu hết động chạy bằng xăng thế giới Tuy nhiên, với việc sử dụng tụ điện việc chuyển đổi công suất đánh lửa tiêu chuẩn thành tia lửa điện, hiệu nâng lên đến 50% Ở cách Bugi điều chỉnh tụ xuất nhiều chùm tia lửa điện (tia plasma) tăng lên cao Việc điều chỉnh lửa có giới hạn nếu lạm dụng làm cho chân bu-gi nóng chảy Một phần vật liệu thiết kế bugi chịu đến nhiệt độ Vì thế, cách làm gây cháy xupap, cháy miệng piston Cách làm người ta mắc nối tiếp tụ 220pf/15kV Nếu muốn tăng lửa nữa, ta cần mắc song song 3-4 dàn tụ Khi mắc đến chuỗi thứ 4, bugi bị chảy hư hỏng 2.3.2 Low-Temp Plasma Ignition Đó sử dụng cáp kết nối TPS nối với Ignition Module (Plasma Plugs) Tất điều chỉnh hộp đen TPS Power Supply dành riêng cho hệ thống đánh lửa, việc điều chỉnh quyết định hộp ECU động Phương pháp đánh lửa không làm nhiệt độ buồng đốt tăng cao, nhiệt độ bốc cháy mức 600 độ C, bù lại lan truyền lửa nhanh nhiều lần so với bugi truyền thống Do đó, lượng hồ khí bên xy lanh đốt cháy triệt để Khí NOx sinh hình thành muội than gần không đáng kể Phương pháp biết đến cách làm phá vỡ cấu trúc thu nhỏ hạt NOx giống O2 Từ đó, nhiệt toả hơn, hiệu suất nhiệt phanh cải thiện, giảm lượng khí thải CO NOx, khả chạy nhiều tuần hồn khí thải Tuy nhiên, hệ thống thử nghiệm phịng thí nghiệm quốc gia Argonne động Cummins I6 Mặc dù hệ thống đánh lửa TPS đốt cháy hỗn hợp nhiên liệu khơng khí có tỷ lệ 25: 1, lượng khơng khí dư thừa làm phức tạp việc kiểm sốt khí thải Vì để sử dụng phương pháp bắt buộc phải pha lỗng hỗn hợp hồ khí có nhiều khí trơ dư thừa Hình 2.3.2.1: Low-Temp Plasma Ignition Cách làm không gây mát nhiều công suất động Bộ đánh lửa Plasma TPS tăng sức mạnh Quá trình đốt cháy nhanh cho phép giảm lượng tia lửa trước Do đó, q trình đốt cháy xảy piston di chuyển lên xi lanh, để lại nhiều áp suất kỳ nổ nhiều Hệ thống thay thế cuộn dây bu-gi đánh lửa, tiết kiệm nhiên liệu từ 10 đến 15% Tuy nhiên, nhiều công việc phát triển tương lai hệ thống độ tin cậy chưa xác thực thống Các plasma Plugs khơng thể chịu lõi điện trở, cần phải có lớp cách điện khác để ngăn nhiễu sóng vơ tún (điều mà bu-gi có lớp gốm sứ cách điện) Hình 2.3.2.2: So sánh hệ thống tuần hồn khí thải TPS Spark Ignition 2.3.3 Ionfire Plasma Ignition Ionfire khuếch đại tia lửa điện áp cao DC xung, thiết kế để hoạt động với hệ thống đánh lửa ô tô Tia lửa điện đánh lửa thông thường tia plasma mỏng tạo thành từ phân tử khơng khí bị ion hóa chạy vịng quanh điện cực bu-gi Thông thường, tia lửa điện cao thế có dịng điện cực đại khoảng 200 miliampe Hệ thống Ionfire bao gồm module điều khiển lượng tạo xung dòng điện cao khoảng 135 ampe qua khe hở tia lửa tia lửa điện áp cao đến qua bugi Do đó, khuếch đại lượng tia lửa ban đầu từ 12 đến 25 watt thành tia lửa khuếch đại dịng điện xung plasma có cơng suất cực đại qua khe hở tia lửa điện (tính bằng megawatts) Hệ thống tương thích với hộp CDI (Capacitive Discharge Ignition - Đánh lửa kiểm soát bằng tụ điện) Ở hệ thống tăng làm tăng mã lực cơng suất, thích hợp cho xe đua, xe bắp hay xe sử dụng nhiên liệu CNG Điểm khác biệt Ionfire Plasma số vòng quay động cao, chất lượng chùm tia lửa cao tia lửa nhiều Số vòng quay động tối thiểu để hiệu phương pháp đánh lửa 3000 RPM trở lên Hình 2.3.3.1: Hệ thống Ionfire Plasma Ignition Hình 2.3.3.2: Sơ đồ lắp đặt dây hệ thống Ionfire Ignition CHƯƠNG KẾT LUẬN Hệ thống đánh lửa Plasma đem lại nhiều ưu điểm vệ mặt tiết kiệm nhiên liệu, tốc độ đánh lửa hệ thống chưa sử dụng rộng rãi khả đốt nó, dẫn đến ngưng tụ carbon muội than so với hệ thống đánh lửa bằng tia lửa điện Hầu hết hãng xe kiếm lợi nhuận bằng bảo dưỡng, sửa chữa, thay thế vấn đề muội than gây bên cạnh việc bán xe Hệ thống Plasma không phổ biến, xuất cuối năm 1970 nhiều dịng xe độ cơng suất cao sử dụng Tuy nhiên, với xe đại ngày này, phương pháp khơng cịn hiệu phổ biến 10 ...TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KĨ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO BÁO CÁO CHỦ ĐỀ 08 STUDY ON TRANSIENT PLASMA IGNITION SVTH : LÊ THANH TỊNH NGUYỄN TẤT THÀNH - 20145633 - 20135615 Khóa : 2020... thuật Ô tô Tên đề tài: STUDY ON TRANSIENT PLASMA IGNITION Họ tên giáo viên phản biện: NHẬN XÉT Về nội dung đề tài & khối lượng thực hiện: Ưu điểm Khuyết điểm: Đề nghị cho báo cáo hay không?... Plasma Ignition Hình 2.3.2.2 So sánh hệ thống tuần hồn khí thải TPS Spark Ignition Hình 2.3.3.1 Hệ thống Ionfire Plasma Ignition Hình 2.2.3.2 Sơ đồ lắp đặt dây hệ thống Ionfire Ignition