Đánh giá tính khả thi khi áp dụng hệ thống đánh lửa hỗn hợp điện dung điện cảm trên động cơ 6 xy lanh (2jz gte)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CNKT Ơ TƠ ĐÁNH GIÁ TÍNH KHẢ THI KHI ÁP DỤNG HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA HỖN HỢP ĐIỆN DUNG - ĐIỆN CẢM TRÊN ĐỘNG CƠ XY-LANH (2JZ-GTE) GVHD: TS ĐỖ QUỐC ẤM SVTH: NGUYỄN NHẬT DUY PHẠM LÊ BẢO PHÚC MAI ANH QUANG SKL009384 Tp Hồ Chí Minh, tháng 8/2022 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC - - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chuyên ngành: Công nghệ Kỹ thuật ô tô Tên đề tài ĐÁNH GIÁ TÍNH KHẢ THI KHI ÁP DỤNG HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA HỖN HỢP ĐIỆN DUNG - ĐIỆN CẢM TRÊN ĐỘNG CƠ XY-LANH (2JZ-GTE) SVTH: NGUYỄN NHẬT DUY MSSV: 18145319 SVTH: PHẠM LÊ BẢO PHÚC MSSV: 18145425 SVTH: MAI ANH QUANG MSSV: 18145428 GVHD: TS ĐỖ QUỐC ẤM TP Hồ Chí Minh, tháng 08 năm 2022 LỜI CẢM ƠN  Để đồ án đạt kết tốt đẹp, em nhận hỗ trợ, giúp đỡ nhiều quan, tổ chức, cá nhân Với tình cảm sâu sắc, chân thành, cho phép em bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến tất cá nhân quan tạo điều kiện giúp đỡ trình học tập nghiên cứu đề tài Trước hết em xin gửi tới thầy Khoa Cơ Khí Động Lực trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật lời chào trân trọng, lời chúc sức khỏe lời cảm ơn sâu sắc Với quan tâm, dạy dỗ, bảo tận tình chu đáo thầy cơ, đến em hồn thành đồ án, đề tài: "Đánh giá tính khả thi áp dụng hệ thống đánh lửa hỗn hợp điện dung - điện cảm động xy-lanh (2JZ-GTE)" Đặc biệt em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy giáo TS Đỗ Quốc Ấm quan tâm, giúp đỡ, hướng dẫn em hoàn thành tốt đồ án thời gian qua Em xin bày tỏ lòng biết ơn đến lãnh đạo Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật, Khoa Cơ Khí Động Lực, Khoa Phòng ban chức trực tiếp gián tiếp giúp đỡ em suốt trình học tập nghiên cứu đề tài Không thể không nhắc tới bạn bè người thân, người động viên ủng hộ em suốt trình tiến hành làm đồ án Với điều kiện thời gian kinh nghiệm hạn chế học viên, đồ án khơng thể tránh thiếu sót Em mong nhận bảo, đóng góp ý kiến thầy để em có điều kiện bổ sung, nâng cao ý thức mình, phục vụ tốt công tác thực tế sau Em xin chân thành cảm ơn! Tp Hồ Chí Minh, tháng 08 năm 2022 TÓM TẮT Hệ thống đánh lửa phận quan trọng động cơ, kết hợp với hệ thống khác để đảm bảo chắn xe hoạt động cách ổn định Hệ thống đánh lửa có lịch sử hình thành từ lâu không ngừng cải tiến liên tục ngày Tuy có nhiều biến thể với nhiều tên gọi khác mặt tích lũy lượng, hệ thống đánh lửa tơ chia thành hai loại tiêu biểu: Hệ thống đánh lửa điện dung hệ thống đánh lửa điện cảm Đối với hệ thống đánh lửa điệm cảm, phần lượng đánh lửa tích lũy cuộn dây sơ cấp biến áp đánh lửa Đối với hệ thống đánh lửa điện dung, lượng đánh lửa tích lũy tụ điện Tuy có khác mặt tích lũy lượng hai hệ thống phải dùng biến áp đánh lửa (bobin), để nâng điện áp từ 6V-12V lên điện áp từ 7-50kV để tạo tia lửa điện cao áp hai điện cực bugi Ở cuối q trình ngắt dịng sơ cấp, cuộn sơ cấp bobin xuất sức điện động tự cảm có giá trị từ 100300V nguyên nhân làm hư hỏng thiết bị đóng ngắt (transistor cơng suất hay vít lửa), làm suy giảm điện áp đánh lửa gây nhiễu lên hệ thống điện ô tô Nhằm khắc phục nhược điểm nêu trên, tụ điện thường mắc song song với thiết bị đóng ngắt (hoặc dùng biện pháp bảo vệ khác) Với việc áp dụng biện pháp trên, phần lượng tự cảm tích lũy tụ sau bị tiêu tán dần hệ thống đánh lửa Để tận dụng phần lượng tự cảm “thừa” nhằm tiết kiệm lượng cho hệ thống đánh lửa nói riêng tơ nói chung, luận án “Nghiên cứu, tính tốn, chế tạo hệ thống đánh lửa hỗn hợp điện dung - điện cảm sử dụng bobin đơn” tác giả Đỗ Quốc Ấm nghiên cứu sử dụng phần lượng tích lũy tụ điện nói (mắc song song với biến áp đánh lửa) cho giai đoạn đánh lửa điện dung Dung lượng tụ tham gia vào hệ thống, phải thoả mãn điều kiện làm việc hai giai đoạn đánh lửa điện cảm đánh lửa điện dung Trên sở đó, nhóm em tiến hành nghiên cứu áp dụng hệ thống đánh lửa hỗn hợp điện dung - điện cảm vào động xy-lanh (2JZ-GTE) đánh giá tính khả thi nghiên cứu 20mJ, không thỏa mãn lượng đánh lửa cho giai đoạn đánh lửa điện dung - Cấu hình 2/1 chọn dung lượng tụ có giá trị: 0.105 – 1.32µF để phù hợp với yêu cầu Trong dải dung lượng tụ này, giá trị 2Wđd Wđc > Wmin = 20mJ, thỏa mãn lượng đánh lửa cho hai giai đoạn đánh lửa điện cảm điện dung (yêu cầu 2) - Cấu hình 3/1 chọn dung lượng tụ có giá trị: 0.062- 1.32µF để thỏa u cầu Vì dải dung lượng tụ này, giá trị 3Wđd Wđc > Wmin = 20mJ thỏa mãn lượng đánh lửa cho hai giai đoạn điện cảm điện dung (yêu cầu 2) Bảng 4.3: Mơ tả cấu hình hệ thống đánh lửa hỗn hợp Bobin ĐL điện cảm Cấu hình 2/1 Bobin ĐL điện dung Động xy-lanh (2JZ-GTE) Số lượng Năng lượng tiết kiệm 33% Cấu hình 3/1 Động xy-lanh (2JZ-GTE) Số lượng Năng lượng tiết kiệm 16,67% Bảng 4.3 cho thấy khả tiết kiệm lượng cho động sử dụng cấu hình khác Khi sử dụng cấu hình 2/1, khả tiết kiệm lượng hệ thống tăng lên nhiên lúc lượng tích lũy phục vụ cho đánh lửa điện dung 2Wđd = 37.3mJ (ứng với tụ 1𝜇𝐹) Khi sử dụng cấu hình 3/1, khả tiết kiệm lượng giảm xuống, lượng phục vụ cho đánh lửa điện dung lúc lên tới 3Wđd =55.95mJ (ứng với tụ 1F), khả dự trữ lượng tốt Ngoài ra, giảm dung lượng tụ làm tăng điện áp tự cảm Điều có khả làm hỏng thiết bị đóng ngắt [11] 4.10 Xác định thông số tụ điện Các thông số tụ điện tích lũy lượng phải có: 55  Dung lượng tụ điện chọn giá trị định dải dung lượng tùy thuộc vào cấu hình hệ thống đánh lửa hỗn hợp:  Cấu hình 2/1: dung lượng tụ chọn khoảng 0.105 – 1.32µF  Cấu hình 3/1: dung lượng tụ chọn khoảng 0.062 – 1.32µF  Điện áp làm việc tụ điện Vmtđ: Để không làm hỏng tụ điện, điện áp làm việc tụ điện phải thoả điều kiện lớn giá trị điện áp cực đại ứng với dung lượng tụ nhỏ khoảng chọn (0,062µF): Vmtđ > V1m = 345V Trong đó: Vmtđ : Điện áp làm việc lớn tụ điện V1m: Điện áp tự cảm lớn sức điện động tự cảm biến áp đánh lửa tự cảm  Nhiệt độ làm việc: Hệ thống đánh lửa bố trí khoang động có nhiệt độ khoảng 800C, tốt hết chọn nhiệt độ làm việc tụ điện T từ -400C đến 1000C [11] 4.11 Đề xuất cấu hình đánh lửa hỗn hợp điện dung - điện cảm tối ưu Với khảo sát lý luận phần Nhóm nghiên cứu đề xuất hai cấu hình hệ thống đánh lửa hỗn hợp điện dung - điện cảm sau: Ở cấu hình 2/1 Do lượng tích lũy phục vụ đánh lửa điện dung Wđd từ khoảng lựa chọn 0.105– 1.32F (Hình 4.28) chênh lệch không lớn, mà điện áp đánh lửa cực đại V2m lớn 15kV nhiều Nên để đơn giản kết cấu ta chọn dung lượng tụ C=0.5µF Ở cấu hình 3/1 Do lượng tích lũy phục vụ đánh lửa điện dung Wđd lớn, nên trường hợp ta ưu tiên chọn tụ có dung lượng nhỏ ứng với điện áp đánh lửa cực đại cao nhằm đảm bảo xuất tia lửa điện Để đơn giản kết cấu ta chọn dung lượng tụ C=0.4F Dựa vào Hình 4.29, ta đưa lựa chọn tụ để tối ưu lợi ích mang lại 56 Dung lượng tụ C1 tối ưu CH 2/1= 0.5µF Dung lượng tụ C1 tối ưu CH 3/1= 0.4µF 15kV 1,32F Dung lượng tụ C1 CH 2/1= 0.105 – 1.32µF Dung lượng tụ C1 CH 3/1= 0.062 – 1.32µF Hình 4.29: Dung lượng tụ tối ưu theo cấu hình 2/1 3/1 57 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 5.1 Kết luận Đối với hệ thống đánh lửa nguyên thủy: Qua thiết lập mơ (Matlab), lượng tích lũy cuộn sơ cấp bobin cuối q trình tích lũy lượng số vòng quay 6000v/p WL= 10.12mJ < Wlim = 15mJ (giá trị lượng tối thiểu phải đạt lần đánh lửa) [11] Do áp dụng hệ thống đánh lửa hỗn hợp điện dung điện cảm hệ thống Đối với hệ thống đánh lửa đề xuất thay thế:  Mô hình tính tốn xây dựng cho hệ thống đánh lửa hỗn hợp điện dung - điện cảm áp dụng hệ thống đánh lửa thay xác định thơng số mạch với độ xác cao (sai lệch lớn ngắt dòng sơ cấp i1m điện áp sơ cấp cực đại V1m so với kết thực nghiệm