Nghiên cứu, tính toán, chế tạo hệ thống đánh lửa hỗn hợp điện dung điện cảm sử dụng bobin đơn

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ĐỖ QUỐC ẤM NGHIÊN CỨU, TÍNH TỐN, CHẾ TẠO HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA HỖN HỢP ĐIỆN DUNG- ĐIỆN CẢM SỬ DỤNG BO-BIN ĐƠN LUẬN ÁN TIẾN SĨ NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ Tp Hồ Chí Minh, tháng 11/ năm 2020 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ĐỖ QUỐC ẤM NGHIÊN CỨU, TÍNH TỐN, CHẾ TẠO HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA HỖN HỢP ĐIỆN DUNG- ĐIỆN CẢM SỬ DỤNG BO-BIN ĐƠN NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ- 9520103 Hướng dẫn khoa học: PGS TS Đỗ Văn Dũng TS Lâm Mai Long LÝ LỊCH CÁ NHÂN I LÝ LỊCH SƠ LƯỢC Họ tên: Đỗ Quốc Ấm Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 13/07/1965 Nơi sinh: TPHCM Quê quán: Hà nội Dân tộc: Kinh Chỗ riêng địa liên lạc 241 A Lê Văn Việt, Phường Hiệp Phú, Quận 9, TPHCM Địện thoại 0913120175 Điện thoại nhà riêng E-mail: amdq@hcmute.edu.vn II QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO Trung học chuyên nghiệp Hệ đào tạo: Chính qui Thời gian đào tạo: 1982-1984 Nơi học: Trường trung học công nghiệp Thủ Đức Ngành học: Cơ khí ơtơ Đại học Hệ Đào tạo: Chính qui Nơi học: Trường ĐHSPKT.TPHCM Thời gian đào tạo: 1984-1990 Ngành học: Ơ tơ máy kéo Tên đồ án: Viết chuyên đề điều tốc Ngày nơi bảo vệ luận án tốt nghiệp: tháng năm 1990, Trường ĐHSPKT.TPHCM Người hướng dẫn: Giảng viên Nguyễn Tố Quyên Cao học Hệ Đào tạo: Chính qui i Nơi học: Trường ĐHSPKT.TPHCM Thời gian đào tạo 2000 - 2003 Ngành học: Cơ khí ơtơ Tên đồ án: Nghiên cứu đề xuất số giải pháp nâng cao hiệu sử dụng hệ thống đánh lửa Việt Nam Ngày nơi bảo vệ luận án tốt nghiệp: năm 2003, Trường ĐHSPKT.TPHCM Người hướng dẫn: PGS.TS Đỗ Văn Dũng III Q TRÌNH CƠNG TÁC CHUN MƠN TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Thời gian Nơi công tác Cơng việc đảm nhiệm Cán giảng dạy, Phó 1990- 2013 Trường ĐHSPKT.TPHCM Bộ môn Động cơ, Trưởng Bộ môn Động 2013- 2020 Trường ĐHSPKT.TPHCM Phó trưởng Khoa Cơ khí Động lực III CÁC ĐỀ TÀI DỰ ÁN, NHIỆM VỤ KHÁC ĐÃ CHỦ TRÌ HOẶC THAM GIA Tên đồ án, dự án, nhiệm vụ Thời gian khác chủ trì (bắt đầu- tham gia kết thúc) Nghiên cứu, chế tạo mơ hình đề xuất hệ thống giảng dạy thực hành động phun Tình trạng đề Thuộc chương tài( nghiệm trình có thu, chưa nghiệm thu) Đề tài Nghiên 2001-2003 cứu khoa học cấp Bộ xăng -2001 ii Đã nghiệm thu Nghiên cứu lý thuyết thực nghiệm hệ thống sử dụng Việt Nam khả Đề tài Nghiên 2002-2003 Đã nghiệm thu cấp Bộ lắp lẫn Nghiên cứu chế tạo mạch đánh lửa động ô tô cứu khoa học Đề tài Nghiên 2008-2010 theo chương trình cứu khoa học Đã nghiệm thu cấp Bộ Ngày tháng 11 năm 2020 Nghiên cứu sinh Đỗ Quốc Ấm iii LỜI CAM ĐOAN Tơi cam đoan cơng trình nghiên cứu Các số liệu, kết luận án trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Ngày tháng 11 năm 2020 Nghiên cứu sinh Đỗ Quốc Ấm iv LỜI CẢM ƠN  Để hoàn thành luận án nhận hỗ trợ, giúp đỡ từ nhiều cá nhân tổ chức Tôi xin cảm ơn Ban giám hiệu Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP Hồ Chí Minh tạo điều kiện cho thực luận án Tôi vô cảm ơn hai thầy hướng dẫn khoa học: Nhà giáo ưu tú PGS TS Đỗ Văn Dũng TS Lâm Mai Long định hướng nghiên cứu, động viên bỏ nhiều công sức hướng dẫn thực luận án Tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến quí thầy phản biện bỏ thời gian công sức để đọc tập luận án đóng góp ý kiến q báu giúp tơi hồn thiện nội dung luận án Xin cảm ơn đồng nghiệp, sinh viên bỏ nhiều thời gian, công sức giúp đỡ thời gian thực nội dung luận án Tôi trân trọng đồng hành hỗ trợ, động viên từ gia đình bạn bè khuyến khích- động viên thời gian thực luận án Hết sức trân trọng Nghiên cứu sinh Đỗ Quốc Ấm v BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO BM13.1-ĐT-BVCS CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT Độc lập – Tự – Hạnh phúc THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TĨM TẮT NHỮNG ĐĨNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN Họ & tên NCS : Đỗ Quốc Ấm MSNCS: 13252010301 Thuộc chuyên ngành : Kỹ thuật khí Tên luận án : Nghiên cứu, tính toán, chế tạo hệ thống đánh lửa hỗn Khoá: 2013-2016 hợp điện dung – điện cảm sử dụng bo-bin đơn Người hướng dẫn : PGS TS Đỗ Văn Dũng Người hướng dẫn phụ : TS Lâm Mai Long Tóm tắt đóng góp lý luận học thuật luận án: Trên động đốt cháy cưỡng bức, hệ thống đánh lửa có nhiệm vụ tạo tia lửa để đốt cháy hỗn hợp xy lanh vào cuối trình nén Dựa vào cách tích lũy lượng, hệ thống đánh lửa tô chia làm hai loại: hệ thống đánh lửa điện cảm, hệ thống đánh lửa điện dung, hai hệ thống sử dụng biến áp đánh lửa (bo-bin) nhằm tăng điện áp từ 6V hay12V lên điện cao áp từ 7-40kV, tạo tia lửa hai điện cực bugi đốt cháy hỗn hợp động Ở cuối giai đoạn tích lũy lượng cuộn sơ cấp bo-bin xuất sức điện động tự cảm Điện áp tự cảm ảnh hưởng xấu tới thiết bị đóng ngắt, gây nhiễu làm giảm điện áp thứ cấp bobin Nội dung đề tài tập trung vào việc nghiên cứu, chế tạo hệ thống đánh lửa lai hỗn hợp điện dung - điện cảm sử dụng động bốn xylanh có khả tích lũy lượng tự cảm bobin đánh lửa điện cảm, để sử dụng giai đoạn đánh lửa điện dung Như vậy, khắc phục nhược điểm nêu tiết kiệm lượng sử dụng cho hệ thống đánh lửa Những điểm đề tài thể qua đóng góp khoa học sau: - Luận án đề giải pháp thu hồi phần lượng tự cảm cuộn sơ cấp biến áp đánh lửa; qua góp phần giảm lượng sử dụng cho hệ thống đánh lửa nói riêng cho động nói chung; đồng thời làm giảm lượng phát thải môi trường vi - Luận án xây dựng mơ hình tốn học xác định thơng số hệ thống giai đoạn đánh lửa điện cảm, giai đoạn đánh lửa điện dung khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến đặc tính hệ thống (tổng trở mạch sơ cấp R, hệ số tự cảm cuộn sơ cấp bobin L1, dung lượng tụ điện C1) - Luận án đưa sở lựa chọn cấu hình hệ thống đánh lửa hỗn hợp điện dung - điện cảm (đối với động nhiều xy-lanh) phương pháp xác định dung lượng tụ -tích lũy lượng tự cảm Qua đó, đáp ứng hiệu lượng đánh lửa yêu cầu cho hai giai đoạn đánh lửa mà đạt yêu cầu tiết kiệm lượng hệ thống - Luận án nghiên cứu chế tạo thành công hệ thống đánh lửa hỗn hợp điện dung - điện cảm động bốn xylanh (TOYOTA 1NZ-FE) có khả tích lũy sức điện động tự cảm tụ điện 1µF phục vụ cho giai đoạn đánh lửa điện dung Với kết cấu đơn giản tận dụng đặc điểm sẵn có từ hệ thống điều khiển động Hệ thống đánh lửa hỗn hợp trình bày, bảo đảm hoạt động tin cậy chế độ hoạt động khác tiết kiệm 25% lượng sử dụng cho hệ thống (năng lượng cho lần đánh lửa/một chu kỳ làm việc động cơ) Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng 11 năm 2020 Nghiên cứu sinh Người hướng dẫn Người hướng dẫn phụ PGS TS Đỗ Văn Dũng TS Lâm Mai Long BM13.2-ĐT-BVCS vii MINISTRY OF EDUCATION AND TRAINING THE SOCIALIST REPUBLIC OF VIETNAM HO CHI MINH CITY UNIVERSITY OF TECHNOLOGY AND EDUCATION Independence – Freedom - Happiness SUMMARY OF CONTRIBUTIONS OF THE DISSERTATION PhD candidate Major Dissertation title Supervisor one Supervisor two : Đỗ Quốc Ấm Fellows code: 13252010301 : Mechanical Engineering Major code: 2013 : Research, calculation and making of hybrid ignition system : Assoc Prof Dr Đỗ Văn Dũng : Dr Lâm Mai Long Summary of theoretical and academic contribution of the dissertation: In the spark-ignition engine, the ignititon system has the mission of creating spark to ignite the mixture in cylinder at the end of the compression stroke Depending on the way electric energy supplied to the spark plug in the system, ignition system can be divided into two main types: the inductive-discharge ignition system and the capacitor-discharge igntion system Both the ignition systems perform the same operation: generate a very high voltage – from to 40 thousand volts – from the car’s 12 volts battery This high voltage passes throught the air-fuel mixture, which is containing in the cylinder, at the spark plug; allowing the mixture to be ignited At the end of the the primary current rising stage, the self-induced emf emerges from the primary circuit This emf causing the ignition system lots of troubles The self-induced emf is the main source of inductive interference in engine, making signals become unreliable or causing undesirable errors in the interaction of ECUs Another problem is that the self-induced emf created in the primary coil tend to maintain the primary current in the interrupt stage, so this emf will run across switch, causing switch damaged The self-induced emf also extends the time primary current “cut down”, making the secondary voltage reduced In this thesis, the hybrid ignition system - the combined ignition system of inductive-discharge and capacitor-discharge - is researched and presented in the four- cylinder engine This kind of ignition system is aimed to make use of the selfinduced emf as the main energy for one fourth of the ignition process The reward is not only protection, but also utilization; making this kind of ignition system more efficiency Contributions of this thesis are described below: viii