Đang tải... (xem toàn văn)
(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu, thiết kế chế tạo thử nghiệm hệ thống đánh lửa kết hợp điện dung và điện cảm(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu, thiết kế chế tạo thử nghiệm hệ thống đánh lửa kết hợp điện dung và điện cảm(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu, thiết kế chế tạo thử nghiệm hệ thống đánh lửa kết hợp điện dung và điện cảm(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu, thiết kế chế tạo thử nghiệm hệ thống đánh lửa kết hợp điện dung và điện cảm(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu, thiết kế chế tạo thử nghiệm hệ thống đánh lửa kết hợp điện dung và điện cảm(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu, thiết kế chế tạo thử nghiệm hệ thống đánh lửa kết hợp điện dung và điện cảm(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu, thiết kế chế tạo thử nghiệm hệ thống đánh lửa kết hợp điện dung và điện cảm(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu, thiết kế chế tạo thử nghiệm hệ thống đánh lửa kết hợp điện dung và điện cảm(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu, thiết kế chế tạo thử nghiệm hệ thống đánh lửa kết hợp điện dung và điện cảm(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu, thiết kế chế tạo thử nghiệm hệ thống đánh lửa kết hợp điện dung và điện cảm(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu, thiết kế chế tạo thử nghiệm hệ thống đánh lửa kết hợp điện dung và điện cảm(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu, thiết kế chế tạo thử nghiệm hệ thống đánh lửa kết hợp điện dung và điện cảm(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu, thiết kế chế tạo thử nghiệm hệ thống đánh lửa kết hợp điện dung và điện cảm(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu, thiết kế chế tạo thử nghiệm hệ thống đánh lửa kết hợp điện dung và điện cảm(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu, thiết kế chế tạo thử nghiệm hệ thống đánh lửa kết hợp điện dung và điện cảm(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu, thiết kế chế tạo thử nghiệm hệ thống đánh lửa kết hợp điện dung và điện cảm
Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp Hồ Chí Minh Đồ án tốt nghiệp Cao học 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 … tháng … năm 2014 Học viên thực Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo thử nghiệm hệ thống đánh lửa kết hợp Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp Hồ Chí Minh Đồ án tốt nghiệp Cao học LỜI CẢM ƠN Được hướng dẫn tận tình thầy PGS TS Đỗ Văn Dũng góp ý thầy mơn động cơ, với nỗ lực thân, em hoàn thành nội dung đồ án thời gian quy định đạt yêu cầu, nhiệm vụ đặt thiết kế, thi cơng mơ hình biên soạn thuyết minh đề tài “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo thử nghiệm hệ thống đánh lửa kết hợp điện dung điện cảm” Em xin chân thành cảm ơn giảng viên phản biện thầy cô hội đồng bảo vệ luận án tốt nghiệp dành thời gian để đọc luận văn cho nhận xét xác đáng kết mà em hoàn thành suốt khoá học Một lần em xin chân thành cám ơn công lao to lớn mà Nhà trường, Khoa, Bộ môn thầy cô dành cho em Cuối lời, em xin chúc quí thầy dồi sức khoẻ có nhiều cơng trình nghiên cứu để cống hiến cho nhà trường nói riêng xã hội nói chung Trân trọng kính chào Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo thử nghiệm hệ thống đánh lửa kết hợp Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp Hồ Chí Minh Đồ án tốt nghiệp Cao học TÓM TẮT Trên động đốt sử dụng nhiên liệu xăng, hồ khí hình thành đốt cháy tia lửa điện bu-gi Dựa vào cách tích lũy lượng, hệ thống đánh lửa ô tô chia làm hai loại: Hệ thống đánh lửa điện dung (CDI) hệ thống đánh lửa điện cảm (TI) Tuy có khác biệt cách thức tích lũy lượng, hai hệ thống đánh lửa giống cách tạo điện cao áp Các cơng trình nghiên cứu từ trước đến cố gắng giải nhược điểm loại hệ thống đánh lửa theo cách khác nhau, hầu hết đếu cải tiến loại hệ thống đánh lửa Đề tài nghiên cứu thiết kế hệ thống đánh lửa bao gồm kiểu đánh lửa riêng biệt cho động với điều khiển lập trình sẵn, vùng làm việc mà kiểu đánh lửa điện cảm phát huy ưu điểm ta điều khiển cho hoạt động, tương tự vùng mà kiểu đánh lửa điện dung phát huy ưu điểm ta điều khiển cho hoạt động Thực nghiệm đánh giá kết cho thấy hệ thống đánh lửa kết hợp điện dung điện cảm tiết kiệm 55g nhiên liệu cho 100km Nồng độ CO HC khí thải giảm xuống lượng tương ứng 0.02%vol 73ppmvol Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo thử nghiệm hệ thống đánh lửa kết hợp Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp Hồ Chí Minh Đồ án tốt nghiệp Cao học ABSTRACT In spark ignition engine (SI engine), the mixture of air and fuel is usually formed outside the engine and ignited by an electric-spark from a spark-plug Basing on the way of energy-accumulation, the ignition systems on SI engine are divided into two types: capacitor discharge ignition system (CDI) and transistorized ignition system (TI) Although the two types of ignition system are differentiated basing on the way of energy-accumulation, they have given out the same ways of producing high-voltage pulse The studies so far have tried to solve the drawbacks of each type of ignition system in different ways, but most of the improvements have only sorted out on a single type of ignition system This thesis presents a combined ignition system which consists of two distinct types of ignition system above with an available programmable controller In what range of engine opperation that the advantage of transistorized ignition system far outweight the advantage of capacitor discharge ignition system, we will trigger it to work and vice versa Experiment results indicate that the combined ignition system can help to reduce fuel comsumption up to 55g per 100km The CO and HC levels from exhaust gas are also reduced to 0.02%vol and 73ppmvol respectively Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo thử nghiệm hệ thống đánh lửa kết hợp Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp Hồ Chí Minh Đồ án tốt nghiệp Cao học MỤC LỤC CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 13 1.1 TỔNG QUAN CHUNG VỀ LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU 13 1.2 CÁC KẾT QUẢ TRONG VÀ NGỒI NƯỚC ĐÃ CƠNG BỐ 14 1.2.1 Hệ thống đánh lửa nạp xả với chu kỳ điện dung điện cảm 14 1.2.2 Hệ thống đánh lửa điện dung với khả kéo dài thời gian phóng điện hiệu ứng điện cảm 15 1.2.3 Hệ thống đánh lửa điện cảm cho động đốt 16 1.2.4 Hệ thống đánh lửa điện cảm lượng cao 16 1.2.5 Hệ thống đánh lửa điện dung với khả kéo dài thời gian xuất tia lửa 17 1.3 HƯỚNG NGHIÊN CỨU 18 1.4 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU 18 1.4.1 Mục tiêu cụ thể 18 1.4.2 Đối tượng nghiên cứu: 18 1.4.3 Phạm vi giới hạn nghiên cứu: 18 1.5 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 18 1.6 CÁC NỘI DUNG CHÍNH 18 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 19 2.1 HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA ĐIỆN CẢM 19 2.1.1 Khái niệm 19 2.1.2 Nguyên lý hoạt động hệ thống đánh lửa điện cảm 19 2.1.3 Một vài thông số hệ thống đánh lửa điện cảm 20 2.1.4 Lý thuyết đánh lửa điện cảm 22 2.1.5 Các biện pháp nâng cao đặc tính đánh lửa điện cảm: 26 2.1.6 Ưu, nhược điểm hệ thống đánh lửa điện cảm: 29 2.2 HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA ĐIỆN DUNG 29 2.2.1 Khái niệm hệ thống đánh lửa điện dung 29 2.2.2 Phân loại hệ thống đánh lửa điện dung 29 2.2.3 Cấu tạo mạch điện đánh lửa điện dung 31 2.2.4 Nguyên lý hoạt động: 32 2.2.5 Một vài thông số đánh lửa CDI 33 2.2.6 Ưu, nhược điểm hệ thống đánh lửa điện dung: 38 2.3 NĂNG LƯỢNG ĐÁNH LỬA VÀ QUÁ TRÌNH CHÁY TRÊN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG DÙNG NHIÊN LIỆU XĂNG 39 2.3.1 Quá trình cháy động đốt dùng nhiên liệu xăng [4]: Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo thử nghiệm hệ thống đánh lửa kết hợp 39 Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp Hồ Chí Minh 2.3.2 Đồ án tốt nghiệp Cao học Phân tích lượng tia lửa điện: 2.4 NHỮNG YẾU TỐ TÁC ĐỘNG ĐẾN QUÁ TRÌNH CHÁY 40 42 2.4.1 Ảnh hưởng đường kính điện cực trung tâm 42 2.4.2 Ảnh hưởng độ rộng khe hở bugi 43 2.4.3 Ảnh hưởng độ nhô bugi buồng cháy 44 2.4.4 Ảnh hưởng áp suất nén điện áp 44 2.4.5 Ảnh hưởng tốc độ tải đến điện áp đánh lửa 45 2.4.6 Ảnh hưởng tăng tốc động đến điệp áp đánh lửa 45 2.4.7 Thời đánh lửa điện áp yêu cầu 46 2.4.8 Tỉ lệ hồ trộn nhiện liệu khơng khí 46 CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ CHẾ TẠO HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA KẾT HỢP 47 3.1 KHẢO SÁT CÁC MIỀN LÀM VIỆC CỦA ĐỘNG CƠ 47 3.1.1 Khảo sát chế độ làm việc động 47 3.1.2 Phân tích chế độ vận hành 47 3.2 Ý TƯỞNG XÂY DỰNG MƠ HÌNH VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI THUẬT ĐIỀU KHIỂN 3.2.1 Xậy dựng phần cứng 49 49 3.2.2 Phương pháp thu thập tín hiệu đầu vào cảm biến biến đổi chúng thành dạng thông tin cần thiết 50 3.3 KHẢO SÁT CHI TIẾT VÀ ĐƯA RA GIẢI PHÁP CỤ THỂ CHO HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA KẾT HỢP 52 3.3.1 Khảo sát mâm lửa động xe gắn máy Honda Wave RS 52 3.3.2 Xung kích cảm biến vị trí trục khuỷu 52 3.3.3 Xung nạp tụ 53 3.3.4 Khảo sát góc đánh lửa sớm số loại IC 56 3.3.5 Khảo sát bobin đánh lửa xe Honda Wave RS 58 3.3.6 Lí luận lựa chọn thời điểm chuyển mạch đánh lửa 63 3.4 THIẾT KẾ BOARD MẠCH ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA KẾT HỢP 65 3.4.1 Sơ đồ nguyên lý module board mạch 65 3.4.2 Thiết kế mạch in PCB mạch in sau hoàn thành 68 3.5 LẬP TRÌNH ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA KẾT HỢP 70 3.5.1 Tổng quan vi điều khiển PIC16F887 70 3.5.2 Lập trình cho điều khiển 73 3.5.3 Lập trình điều khiển module 74 CHƯƠNG 4: THỰC NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ 79 4.1 Kiểm tra dạng sóng điện áp chân – bobin sử dụng hệ thống đánh lửa điện cảm (TI) 79 Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo thử nghiệm hệ thống đánh lửa kết hợp Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp Hồ Chí Minh Đồ án tốt nghiệp Cao học 4.2 Kiểm tra dạng sóng điện áp chân – (hoặc +) bobin sử dụng hệ thống đánh lửa điện dung (CDI) 79 4.3 Kiểm tra dạng sóng điện áp chân – bobin thời điểm chuyển mạch 80 4.4 Kiểm tra lượng nhiên liệu tiêu thụ băng thử 81 4.4.1 Kết thực nghiệm với kiểu hệ thống đánh lửa kết hợp TI-CDI 85 4.4.2 Kết thực nghiệm với kiểu hệ thống đánh lửa nguyên thuỷ CDI 86 4.5 Kiểm tra nồng độ khí thải CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 87 90 5.1 KẾT LUẬN 90 5.2 KIẾN NGHỊ 90 TÀI LIỆU THAM KHẢO 91 PHỤ LỤC 92 Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo thử nghiệm hệ thống đánh lửa kết hợp Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp Hồ Chí Minh Đồ án tốt nghiệp Cao học DANH MỤC HÌNH Hình 1.1: Sơ đồ hệ thống đánh lửa nạp xả với chu kỳ điện dung điện cảm[9] 14 Hình 1.2: Hệ thống đánh lửa điện dung với khả kéo dài thời gian phóng điện hiệu ứng điện cảm[6] 15 Hình 1.3: Hệ thống đánh lửa điện cảm động đốt trong[7] 16 Hình 1.4: Hệ thống đánh lửa điện cảm lượng cao[10] 16 Hình 1.5: Hình hệ thống đánh lửa điện dung với khả kéo dài thời gian xuất tia lửa điện[8] 17 Hình 2.1: Sơ đồ hệ thống đánh lửa điện cảm loại thường 19 Hình 2.2: Sơ đồ nguyên lý mô tả hệ thống đánh lửa điện cảm loại bán dẫn 20 Hình 2.3: Sơ đồ nguyên lý hệ thống đánh lửa điện cảm 22 Hình 2.4: Sơ đồ tương đương q trình tăng trưởng dịng sơ cấp 23 Hình 2.5: Sơ đồ mô tả tăng trưởng cường độ dịng điện cuộn sơ cấp 23 Hình 2.6: Đồ thị tăng trưởng cường độ dòng điện qua bobin xe Honda Wave RS 24 Hình 2.7: Sơ đồ mơ tả q trình phóng điện cuộn thứ cấp 24 Hình 2.8: Sơ đồ mơ tả qui luật biến đổi hiệu điện thứ cấp u2m 25 Hình 2.9: Sơ đồ mơ tả quy luật biến đổi tia lửa điện dung điện cảm 26 Hình 2.10: Sơ đồ thể biện pháp sử dụng tụ điện hệ thống đánh lửa điện cảm 27 Hình 2.11: Sơ đồ thể ảnh hưởng tụ điện 27 Hình 2.12: Đồ thị thể thay đổi cường độ dịng điện điện áp thứ cấp có tụ khơng có tụ 28 Hình 2.13: Sơ đồ thể biến đổi hiệu điện cực đại cuộn thứ cấp dùng điện trở phụ 28 Hình 2.14: Sơ đồ mơ tả hệ thống đánh lửa điện dung khơng có vít điều khiển 29 Hình 2.15: Sơ đồ ngun lý hệ thống đánh lửa điện dung có vít điều khiển 30 Hình 2.16: Sơ đồ mô tả hệ thống đánh lửa DC-CDI 30 Hình 2.17: Sơ đồ mô tả hệ thống đánh lửa AC-CDI 31 Hình 2.18: Sơ đồ khối hệ thống đánh lửa điện dung 32 Hình 2.19: Sơ đồ tương đương giai đoạn nạp tụ hệ thống đánh lửa điện dung 33 Hình 2.20: Sơ đồ mơ tả đặc tính dịng nạp tụ I= f(t) 35 Hình 2.21: Sơ đồ mơ tả đặc tính điện nạp tụ U=f(t) 36 Hình 2.22: Sơ đồ mơ tả đặc tính phóng tụ C SCR mở 37 Hình 2.23: Sơ đồ mơ tả mạch đánh lửa điện dung có diode mắc song song cuộn sơ cấp 37 Hình 2.24: Sơ đồ mơ tả đặc tính phóng điện qua cuộn sơ cấp 37 Hình 2.25: Sơ đồ mô tả tăng trưởng hiệu điện cuộn thứ cấp trường hợp đánh lửa TI CDI[1] 38 Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo thử nghiệm hệ thống đánh lửa kết hợp Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp Hồ Chí Minh Đồ án tốt nghiệp Cao học Hình 2.26: Đồ thị thể mối quan hệ áp suất lịng xylanh theo góc quay trục khuỷu 39 Hình 2.27: Đồ thị thể dạng sóng điện áp thứ cấp hệ thống đánh lửa 40 Hình 2.28: Đồ thị triển khai thể mối quan hệ điện áp, cường độ dòng điện thời gian đánh lửa hệ thống đánh lửa bản[4] 40 Hình 2.29: Đồ thị thể giới hạn cháy nghèo hồ khí với độ rộng khe hở bugi theo đường kính điện cực trung tâm[4] 42 Hình 2.30: Đồ thị mơ tả mối quan hệ giới hạn cháy nghèo hồ khí thời điểm đánh lửa theo độ rộng khe hở bugi[4] 43 Hình 2.31: Đặc tuyến mơ tả quan hệ nhiệt độ điện cực bugi điện áp yêu cầu[4] 43 Hình 2.32: Đặt tuyến thể mối quan hệ giới hạn cháy nghèo động với thời điểm đánh lửa theo độ nhô bugi buồng đốt[4] 44 Hình 2.33: Đồ thị thể ảnh hưởng áp suất nén đến điện áp yêu cầu để đánh lửa[4] 44 Hình 2.34: thị thể dải điện áp đánh lửa yêu cầu theo tải tốc độ[4] 45 Hình 2.35: Đồ thị thể ảnh hưởng tăng tốc đến điện áp đánh lửa[4] 45 Hình 2.36: Đồ thị thể mối quan hệ điện áp yêu cầu theo thời điểm đánh lửa[4] 46 Hình 2.37: Đồ thị thể mối quan hệ điện áp u cầu tỉ lệ hồ khí[4] 46 Hình 3.1: Mẫu xe gắn máy dự định thiết kế hệ thống đánh lửa kết hợp 49 Hình 3.2: Sơ đồ nguyên lý hệ thống đánh lửa kết hợp dự định lắp xe gắn máy Honda Wave RS 50 Hình 3.3: Sơ đồ nguyên lý cấu tạo cảm biến áp suất tuyệt đối đường ống nạp 51 Hình 3.4: Bộ bánh đà mâm lửa xe gắn máy 52 Hình 3.5: Vị trí tương quan vấu kích cuộn kích dạng sóng phát 52 Hình 3.6: Tín hiệu cảm biến vị trí trục khuỷu 53 Hình 3.7: Dạng sóng sơ cấp hệ thống đánh lửa CDI tụ phóng qua cuộn sơ cấp 54 Hình 3.8: Đồ thị điện áp nạp tụ thay đổi theo số vòng quay động 55 Hình 3.9: Cấu tạo bên IC đánh lửa AC-CDI 55 Hình 3.10: Đồ thị lượng đánh lửa điện dung thay đổi theo số vịng quay động 56 Hình 3.11: So sánh hình dạng loại IC đánh lửa mang khảo sát 56 Hình 3.12: Đồ thị thể góc đánh lửa sớm sử dụng IC đánh lửa Trung Quốc 57 Hình 3.13: Đồ thị thể góc đánh lửa sớm sử dụng IC đánh lửa Nhật 58 Hình 3.14: Đồng hồ VOM có thang đo H bobin đánh lửa xue Honda Wave RS 59 Hình 3.15: Dạng sóng đánh lửa điện dung cảm biến vị trí trục khuỷu 60 Hình 3.16: Dạng sóng đánh lửa điện cảm cảm biến vị trí trục khuỷu 60 Hình 3.17: Dạng sóng dịng điện tăng trưởng qua cuộn sơ cấp bobin 60 Hình 3.18: Dạng sóng dịng điện tăng trưởng qua cuộn sơ cấp bobin dẫn bảo hoà 61 Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo thử nghiệm hệ thống đánh lửa kết hợp 10 Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp Hồ Chí Minh Đồ án tốt nghiệp Cao học Hình 3.19: Dạng sóng dịng điện tăng trưởng cực đại đạt 9.3 A 61 Hình 3.20: Đồ thị thể lượng đánh lửa sử dụng kiểu đánh lửa điện cảm 62 Hình 3.21: Mạch nguồn 5V cấp cho board mạch 65 Hình 3.22: Mạch Auto reset cho vi điều khiển 65 Hình 3.23: Sơ đồ nguyên lý mạch cách ly quang Opto 66 Hình 3.24: Sơ đồ mạch chuyển mạch TI-CDI sử dụng relay (dạng Changeover Relay) 66 Hình 3.25: Sơ đồ nguyên lý mạch Igniter đánh lửa điện cảm 67 Hình 3.26: Vi xử lí trung tâm PIC 16F887 Microchip 67 Hình 3.27: Mạch dao động thạch anh cấp xung clock cho vi xử lí trung tâm 68 Hình 3.28: Sơ đồ mạch in PCB mặt TOP 68 Hình 3.29: Sơ đồ mạch in PCB mặt BOTTOM 68 Hình 3.30: Mạch in sau hồn thành mặt TOP (chưa hàn linh kiện) 69 Hình 3.31: Mạch in sau hồn thành mặt BOTTOM (chưa hàn linh kiện) 69 Hình 3.32: Mạch in hàn linh kiện hồn chỉnh 69 Hình 3.33: Board mạch điều khiển lắp xe 70 Hình 3.34: Mạch cảm biến đo dịng sử dụng IC ASC-756 có ngưỡng đo 50A 70 Hình 3.35: Sơ đồ chân PIC 18F887 kiểu chân cắm kiểu dán 71 Hình 3.36: Sơ đồ khối PIC 16F887 72 Hình 3.37: Sơ đồ khối chương trình điều khiển vi điều khiển PIC 16F887 73 Hình 3.38: Thuật tốn điều khiển mạch đánh lửa kết hợp 74 Hình 3.39: Sơ đồ xung kích điều khiển thời điểm đánh lửa 77 Hình 3.40: Đồ thị thể góc đánh lửa sớm sử dụng IC đánh lửa Nhật 78 Hình 4.1: Dạng sóng điện áp sơ cấp sử dụng kiểu đánh lửa điện cảm 79 Hình 4.2: Dạng sóng điện áp sơ cấp sử dụng kiểu đánh lửa điện dung 79 Hình 4.3: Dạng sóng điện áp sơ cấp ta đo thời điểm chuyển mạch 80 Hình 4.4: Dạng sóng điện áp sơ cấp thời điểm chuyển mạch sau ta ứng dụng thuật toán điều khiển 80 Hình 4.5: Xe gắn máy Honda Wave RS lắp băng thử tạo tải để đo lượng nhiên liệu tiêu hao 81 Hình 4.6: Băng thử tạo tải máy phát điện có công suất thay đổi từ 3kW-5kW 81 Hình 4.7: Bộ gá lắp cố định bánh trước 82 Hình 4.8: Dây chằng cố định thân xe ép chặt bánh sau xuống rulo tạo tải 82 Hình 4.9: Cân điện tử có độ xác 0,5g dùng để đo lượng nhiên liệu tiêu thụ 83 Hình 4.10: Cố định đường đường ống dẫn nhiên liệu để tránh rung động từ động ảnh hưởng đến kết đo 83 Hình 4.11: Lắp đường ống dẫn nhiên liệu từ thiết bị cân trọng xác đến động 83 Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo thử nghiệm hệ thống đánh lửa kết hợp 11 Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp Hồ Chí Minh Đồ án tốt nghiệp Cao học 4.3 Kiểm tra dạng sóng điện áp chân – bobin thời điểm chuyển mạch Hình 4.3: Dạng sóng điện áp sơ cấp ta đo thời điểm chuyển mạch Dựa vào dạng sóng sơ cấp thời điểm chuyển mạch, ta thấy thời điểm chuyển mạch đánh lửa xuất lúc tuỳ thuộc vào điều kiện tải tốc độ trùng khớp với chế độ cần chuyển mạch vi điều khiển xuất tín hiệu điều khiển chuyển mạch Vì vậy, thời điểm chuyển mạch hồn tồn trùng với thời điểm đánh lửa tạo dạng sóng hình 4.3 bên Ta thấy xung gai gây thời điểm chuyển mạch trùng với thời điểm đánh lửa có điện áp cao Xung cao áp gây hỏng transistor cơng suất gây nhiễu nhiều hệ thống, chí làm treo hay hư hỏng hoàn toàn vi xử lý Để giải vấn đề trên, ta áp dụng thuật tốn đơn giản sau: Việc tính tốn để chuyển mạch đánh lửa ta lập trình bình thường thời điểm chuyển mạch điều khiển sau chu kỳ đánh lửa gần Thuật tốn đảm bảo việc chuyển mạch ln nằm chu kỳ đánh lửa thời điểm chuyển mạch dời sát đến vị trí kết thúc chu kỳ đánh lửa trước nhằm đảm bảo ln có đủ thời gian cho việc chuyển mạch dù động hoạt động số vòng quay tối đa Hình 4.4: Dạng sóng điện áp sơ cấp thời điểm chuyển mạch sau ta ứng dụng thuật toán điều khiển Ta thấy sau áp dụng thuật tốn điều khiển thời điểm chuyển mạch khơng cịn xuất xung gai cao áp Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo thử nghiệm hệ thống đánh lửa kết hợp 80 Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp Hồ Chí Minh Đồ án tốt nghiệp Cao học 4.4 Kiểm tra lượng nhiên liệu tiêu thụ băng thử Thực nghiệm đo lượng nhiên liêu tiêu thụ thực phịng thí nghiệm động đốt trường Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh Tại thời điểm đo lượng nhiên liệu tiêu thụ, xe gắn máy Honda Wave RS sản suất năm 2005 khoảng 67000 km Nhiên liệu dùng để thử nghiệm xăng A95 Hình 4.5: Xe gắn máy Honda Wave RS lắp băng thử tạo tải để đo lượng nhiên liệu tiêu hao Hình 4.6: Băng thử tạo tải máy phát điện có cơng suất thay đổi từ 3kW-5kW Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo thử nghiệm hệ thống đánh lửa kết hợp 81 Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp Hồ Chí Minh Đồ án tốt nghiệp Cao học Qui trình đo lượng nhiên liệu tiêu thụ thực sau: Gá lắp xe máy chắn băng thử tạo tải Tách đường cấp nhiên liệu nguyên thuỷ xe lắp đường cấp nhiên liệu từ thiết bị cân trọng lượng xác Cài đặt phần mềm thông số phù hợp với xe gắn máy Honda Wave RS Lựa chọn chu trình kiểm tra phù hợp (ở ta chọn chu trình kiểm tra hỗn hợp đường đô thị đường trường Nhật) Cho động hoạt động đến nhiệt độ làm việc bình thường tiến hành đo kiểm Ta đo lượng nhiên liệu tiêu thụ, lần đo giá trị khối lượng nhiên liệu đầu cuối ghi lại để đối chiếu Lần 1: Ta đo sử dụng IC đánh lửa nguyên thuỷ xe với kiều đánh lửa CDI Lần 2: Ta đo sử dụng hệ thống đánh lửa kết hợp TI-CDI việc chuyển đổi thực công tắc gạt board mạch điều khiển Hình 4.7: Bộ gá lắp cố định bánh trước Hình 4.8: Dây chằng cố định thân xe ép chặt bánh sau xuống rulo tạo tải Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo thử nghiệm hệ thống đánh lửa kết hợp 82 Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp Hồ Chí Minh Đồ án tốt nghiệp Cao học Hình 4.9: Cân điện tử có độ xác 0,5g dùng để đo lượng nhiên liệu tiêu thụ Hình 4.10: Cố định đường đường ống dẫn nhiên liệu để tránh rung động từ động ảnh hưởng đến kết đo Hình 4.11: Lắp đường ống dẫn nhiên liệu từ thiết bị cân trọng xác đến động Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo thử nghiệm hệ thống đánh lửa kết hợp 83 Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp Hồ Chí Minh Đồ án tốt nghiệp Cao học Hình 4.12: Phần mềm mơ chu trình thử nghiệm theo tiêu chuẩn Nhật Hình 4.13: Cài đặt thông số cuối trước tiến hành thử nghiệm Hình 4.14: Tiến hành thực nghiệm theo chu trình tiêu chuẩn Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo thử nghiệm hệ thống đánh lửa kết hợp 84 Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp Hồ Chí Minh Đồ án tốt nghiệp Cao học 4.4.1 Kết thực nghiệm với kiểu hệ thống đánh lửa kết hợp TI-CDI Thông số đo: Date : 3/1/2014 Start time : 10:43:11 AM End time : 10:51:41 AM No of driving errors: 24 Travel distance : 4294m m1 806.5 g m2 745 g Fuel Consumption 61.5 g Bảng 4.1: Bảng thông số đo sử dụng hệ thống đánh lửa kết hợp TI-CDI Hình 4.15: Đồ thị thể tương quan vận tốc thực vận tốc chuẩn chu trình sử dụng hệ thống đánh lửa kết hợp TI-CDI Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo thử nghiệm hệ thống đánh lửa kết hợp 85 Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp Hồ Chí Minh Đồ án tốt nghiệp Cao học 4.4.2 Kết thực nghiệm với kiểu hệ thống đánh lửa nguyên thuỷ CDI Thông số đo: Date : 3/1/2014 Start time : 10:59:21 AM End time : 11:07:51 AM No of driving errors: Travel distance : 4102m m1 741.5 g m2 680.5 g Fuel Consumption 61 g Bảng 4.2: Bảng thông số đo sử dụng hệ thống đánh lửa nguyên thuỷ CDI Hình 4.16: Đồ thị thể tương quan vận tốc thực vận tốc chuẩn chu trình sử dụng hệ thống đánh lửa nguyên thuỷ CDI Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo thử nghiệm hệ thống đánh lửa kết hợp 86 Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp Hồ Chí Minh Đồ án tốt nghiệp Cao học Kết luận: Dựa vào kết đo hai lần, ta thấy lượng nhiên liệu tiêu thụ sử sử dụng kiểu đánh lửa kết hợp có phần cao (61,5g so với 61g) sử dụng hệ thống đánh lửa điện dung nguyên thuỷ Tuy nhiên, trình đo, việc điều khiển xe hoàn toàn dựa vào trình độ người lái Người lái phải ln điều khiển tăng giảm ga sang số cho phù hợp để giữ cho vận tốc xe nẳm khoảng giá trị chuẩn chu trình đo nên chắc có lỗi sai xảy Ta thấy lần đo 1, số lỗi sai 24 lỗi quãng đường xe 4294m với mức tiêu thụ nhiên liệu đo 61,5g Ở lần đo có số lỗi sai lỗi quãng đường xe 4102m với mức nhiên liệu tiêu thụ đo 61g Từ đây, ta tính lượng nhiện liệu tiêu thụ trung bình 100km tương ứng sử dụng hệ thống đánh lửa kết hợp hệ thống đánh lửa nguyên thuỷ 143,23g 148,708g Mặc dù ta chưa có điều kiện làm thực nghiệm nhiều lần để lấy giá trị trung bình, với kết đo trên, ta kết luận sử dụng hệ thống đánh kết hợp có khả tiết kiệm 55g xăng so với sử dụng hệ thống đánh lửa truyền thống sau quãng đường 100km 4.5 Kiểm tra nồng độ khí thải Thực nghiệm đo khí thải thực phịng xưởng động xăng trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp Hồ Chí Minh Dụng cụ đo nồng độ khí thải sử dụng thiết bị phân tích khí thải MEXA-324L hãng Horiba Thiết bị phân tích thành phần khí thải CO HC Hình 4.17: Thiết bị đo khí thải Horiba kết nối với đường ống thải xe gắn máy Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo thử nghiệm hệ thống đánh lửa kết hợp 87 Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp Hồ Chí Minh Đồ án tốt nghiệp Cao học Qui trình đo nồng độ khí thải thực sau: Cho động hoạt động đến nhiệt độ làm việc bình thường Khởi động thiết bị đo khí thải Horiba Điều chỉnh giá trị ban đầu cho thiết bị đo Kết nối ống trích khí thải thiết bị đo vào đường ống thải xe máy Lựa chọn chế độ đo Tiến hành đo Do động hoạt động chế độ không tải nên hệ thống đánh lửa kết hợp chuyển mạch theo mong muốn Vì vậy, ta đo nồng độ khí thải lần: Lần 1: Ta đo sử dụng hệ thống đánh lửa TI Việc chuyển đổi thực công tắc gạt board mạch điều khiển Lần 2: Ta đo sử dụng hệ thống đánh lửa truyền thống CDI Hình 4.18: Thơng số kết đo khí thải sử dụng kiểu đánh lửa TI Hình 4.19: Thơng số kết đo khí thải sử dụng kiểu đánh lửa CDI Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo thử nghiệm hệ thống đánh lửa kết hợp 88 Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp Hồ Chí Minh Đồ án tốt nghiệp Cao học Kết luận: Dựa vào kết đo hai lần, ta thấy nồng độ CO HC sử dụng kiểu đánh lửa điện cảm TI thấp so với sử dụng kiểu đánh lửa điện dung CDI Khi sử dụng kiểu đánh lửa điện cảm (TI): Nồng độ CO: 3.00%vol Nồng độ HC: 673ppmvol (1 ppm = 10-6 mg/m3 không khí) Khi sử dụng kiểu đánh lửa điện dung (CDI): Nồng độ CO: 3.02%vol Nồng độ HC: 746ppmvol (1 ppm = 10-6 mg/m3 khơng khí) Đối với nồng độ CO, ta thấy gần khơng có chênh lệch đáng kể (0.02%vol) ta thay đổi kiểu đánh lửa Tuy nhiên, nồng độ HC sinh sử dụng kiểu đánh lửa TI thấp rõ rệt (73ppmvol) so với dùng kiểu đánh lửa CDI Điều có thời gian tồn tia lửa điện cảm dài so với thời gian tồn tia lửa điện dung Do đó, hồ khí cháy kiệt lượng HC dư thừa giảm xuống Vì ta sử dụng kiểu đánh lửa điện cảm chế độ làm việc phù hợp giúp giảm thiểu ô nhiễm, đồng thời giúp đốt hồ khí tiết kiệm nhiên liệu Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo thử nghiệm hệ thống đánh lửa kết hợp 89 Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp Hồ Chí Minh Đồ án tốt nghiệp Cao học CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 5.1 KẾT LUẬN Các kết đạt đề tài: Đã thiết kế thành công hệ thống đánh lửa kết hợp ứng dụng xe Honda Wave RS Đã thử nghiệm so sánh hoạt động xe trước sau dùng hệ thống đánh lửa kết hợp Các kết cho thấy board mạch điều khiển làm việc ổn định có độ xác cao Đề tài đạt số kết định đem lại nhiều ý nghĩa mặt khoa học thực tiễn Nội dung đề tài đưa hướng nghiên cứu hồn tồn có tính thực tiễn cao áp dụng phương tiện giao thơng vận tải thực Mơ hình đáp ứng yêu cầu kỹ thuật, làm việc ổn định, chống nhiễu điện từ tốt, tính thẩm mỹ đáp ứng nhiều chức phục vụ thiết thực công tác giảng dạy hay sử dụng làm sở để hướng đến việc sản xuất thiết bị dạy học, đáp ứng cho nhu cầu đào tạo nhà trường nhu cầu xã hội 5.2 KIẾN NGHỊ Do hạn chế thời gian kinh phí, nên đề tài dừng lại việc nghiên cứu thời điểm chuyển mạch đánh lửa Những thông số tỉ lệ hồ khí, chế độ tải dùng lại số liệu chung tài liệu chưa có điều kiện khảo sát thực nghiệm xe Để đáp ứng nhu cầu nâng cao chất lượng giảng dạy nghiên cứu khoa học, đề tài cần phát triển nghiên cứu thêm thông số khác để tối ưu hố hệ thống như: góc đánh lửa sớm, chế độ tải tỉ lệ hoà khí phù hợp,…và sở mơ hình tạo nhiều mơ hình khác với hệ thống điều khiển điện tử, giao tiếp, mô giả lập điều khiển, kiểm sốt liên tục thơng số máy vi tính Có rút ngắn khoảng cách trình đào tạo nhà trường với phát triển nhanh khoa học công nghệ giới Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo thử nghiệm hệ thống đánh lửa kết hợp 90 Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp Hồ Chí Minh Đồ án tốt nghiệp Cao học TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu Tiiếng Việt [1] PGS-TS Đỗ Văn Dũng, Trang bị điện điện tử ô tô đại, NXB Đại học Quốc gia Tp.Hồ Chí Minh, 2004 [2] Đinh Ngọc Ân, Trang bị điện ô tô máy kéo, Nhà xuất đại học trung học chuyên nghiệp Hà nội, 1980 [3] Nguyễn Chí Hùng ,Giáo trình hệ thống điện động cơ, khoa Cơng nghệ Động Lực trường đại học Cơng Nghiệp Tp Hồ Chí Minh, 2008 Tài liệu Tiếng Anh [4] John B.Heywood, Internal Combustion Engine Fundamentals, McGraw-Hill Book Company, 1988 [5] Richard Stone, Jeffrey K.Ball, Automotive Engineering Fundamentals, SAE International, 2004 [6] Shingo Morita, Takafumi Narishige, Mitsuru Koiwa, Capacitive ignition system with inductively extended discharge time; USA Patent No 5220901, 1993 [7] Gianni Regazzi, Funo Di Argelato, Beniamino Baldoni Italy, Inductive ignition system for internal combustion engine, USA Patent No US 7028676 B2, 2006 [8] Kaushik H Thakore, Hight energy output inductive ignition, USA Patent No: 3835350, 1974 [9] Joseph M Lepley, Girard, Capacitive discharge ignition system with extended duration spark, USA Patent No US 6701904 B2, 2004 [10] Martin E Gerry, 13452 Winthrope St., Santa Ana, Calif, 92705, Inductive – capacitive cyclic charge – discharge ignition system, USA Patent No: 4293797, 1981 [11] Kaushik H Thakore, Sidney, N Y, High energy output inductive ignition, USA Patent No: 3835350, 1974 [12] Joseph M Lepley, Girard; Ohio USA, Capacitive discharge ignition system with extended duration spark, USA Patent No: US 6701904 B2, 2004 Wedsite: http://randysrepairshop.net http://www.gill.co.uk http://www.daytona-twintec.com http://www.motec.com/ignition/inductiveignitionmodules/ www.cranecams.com http://ch00ftech.com/2012/03/25/el-wire-is-spanish-for-the-wire/ Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo thử nghiệm hệ thống đánh lửa kết hợp 91 Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp Hồ Chí Minh Đồ án tốt nghiệp Cao học PHỤ LỤC Trong trình nghiên cứu, người thực khảo sát, đo đạc thông số tiến hành thực nghiệm nhà riêng xưởng Động thuộc Khoa Cơ Khí Động Lực trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp HCM Các dụng cụ đo điện sử dụng để nghiên cứu đề tài : - Đồng hồ VOM hãng SANWA (Nhật) - Đồng hồ VOM có thang đo hệ số tự cảm hãng Tenmars Electronic (Đài Loan) - Máy Oscilloscope Pico 2205MSO dụng cụ đo điện áp thứ cấp hệ thống đánh lửa hãng PicoScope (Anh) Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo thử nghiệm hệ thống đánh lửa kết hợp 92 Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp Hồ Chí Minh Đồ án tốt nghiệp Cao học - Cảm biến đo dòng 50Ampere hãng Allegro Micro System (Mỹ) - Thiết bị phân tích khí thải MEXA-324L hãng Horiba Thí nghiệm đo đạc lượng nhiên liệu tiêu thụ thực băng thử công suất xe gắn máy phịng thí nghiệm Trọng Điểm Đại học Quốc Gia thuộc Khoa Kỹ Thuật Giao Thông trường Đại học Bách Khoa TP Hồ Chí Minh Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo thử nghiệm hệ thống đánh lửa kết hợp 93 ... hoạt động hệ thống đánh giá kết thực nghiệm Đánh giá mức độ tác động hệ thống đánh lửa đề xuất đến hoạt động động Kết luận Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo thử nghiệm hệ thống đánh lửa kết hợp 18... đánh lửa điện cảm: 26 2.1.6 Ưu, nhược điểm hệ thống đánh lửa điện cảm: 29 2.2 HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA ĐIỆN DUNG 29 2.2.1 Khái niệm hệ thống đánh lửa điện dung 29 2.2.2 Phân loại hệ thống đánh lửa điện. .. sử dụng hệ thống đánh lửa kết hợp TI-CDI 85 Bảng 4.2: Bảng thông số đo sử dụng hệ thống đánh lửa nguyên thuỷ CDI 86 Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo thử nghiệm hệ thống đánh lửa kết hợp 12