Nghiên cứu chuyển đổi động cơ tĩnh tại dùng bộ chế hòa khí sang

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP TRƯỜNG NGHIÊN CỨU CHUYỂN ĐỔI ĐỘNG CƠ TĨNH TẠI DÙNG BỘ CHẾ HỊA KHÍ SANG ĐỘNG CƠ PHUN LPG ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN TỬ Mã số: T2021-06-09 Chủ nhiệm đề tài: ThS Hồ Trần Ngọc Anh Đà Nẵng, 11/2022 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP TRƯỜNG NGHIÊN CỨU CHUYỂN ĐỔI ĐỘNG CƠ TĨNH TẠI DÙNG BỘ CHẾ HỊA KHÍ SANG ĐỘNG CƠ PHUN LPG ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN TỬ Mã số: T2021-06-09 Xác nhận quan chủ trì đề tài Chủ nhiệm đề tài (ký, họ tên, đóng dấu) (ký, họ tên) DANH SÁCH NHỮNG THÀNH VIÊN THAM GIA NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI STT Họ tên Đơn vị công tác Nội dung nghiên cứu lĩnh vực chuyên môn cụ thể giao Hồ Trần Ngọc Anh Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật, Chủ nhiệm đề tài Khoa Cơ khí, Bộ mơn Cơ khí Ơ tơ Bùi Văn Hùng Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật, Thành Viên Chính Khoa Cơ khí, Bộ mơn Cơ khí Ơ tơ MỤC LỤC MỞ ĐẦU TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU 1.1 TỔNG QUAN VỀ NHIÊN LIỆU, NHIÊN LIỆU LPG 1.1.1 Nhiên liệu 1.1.2 Nhiên liệu LPG 1.1.3.Đặc tính kỹ thuật ga LPG 1.2 SỰ CẦN THIẾT NGUỒN NHIÊN LIỆU THAY THẾ 1.3 NHỮNG VẤN ĐỀ VỀ MƠI TRƯỜNG CỦA TỒN CẦU 1.3.1 Vấn đề ô nhiễm môi trường xã hội 1.3.2 Sự ô nhiễm môi trường khí thải động đốt TÍNH TỐN NHIỆT ĐỘNG CƠ 12 2.1 TỔNG QUAN MÁY PHÁT ĐIỆN HONDA EP 2500CX 12 2.1.1 Giới thiệu phát điện Honda EP 2500CX 12 2.1.2 Các thông số động 14 2.2 TÍNH TỐN NHIỆT KHI ĐỘNG CƠ DÙNG NHIÊN LIỆU XĂNG 15 2.2.1 Cơ sở tính tốn 15 2.2.2 Kết tính tốn 22 2.3 TÍNH TỐN NHIỆT KHI ĐỘNG CƠ SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU LPG 25 2.3.1 Cơ sở tính tốn 25 2.3.2 Kết tính tốn 34 2.4 KẾT QUẢ TÍNH SO SÁNH 37 THIẾT KẾ LẮP ĐẶT HỆ THỐNG CUNG CẤP LPG 39 3.1 PHƯƠNG ÁN CẤP LPG CHO ĐỘNG CƠ ĐÁNH LỬA CƯỠNG BỨC 39 3.1.1 Sử dụng Van cung cấp LPG cho động 39 3.1.2 Dùng chế hịa khí LPG 39 3.1.3 Phun LPG đường nạp động 41 3.1.4 Phun trực tiếp LPG vào buồng cháy động 42 3.1.5 Lựa chọn phương án cấp LPG cho động 44 3.2 TÍNH TỐN LƯỢNG NHIÊN LIỆU LPG CUNG CẤP 44 3.3 CẢI TẠO HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN TỬ CHO ĐỘNG CƠ GX160 45 3.3.1 Lựa chọn thiết bị 45 3.3.2 Lắp đặt hệ thống điều khiển điện tử cho động 55 3.3.3 Nguyên lý hoạt động động 62 THỰC NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ 65 4.1 CHUẨN BỊ THỰC NGHIỆM 65 4.1.1 Quy trình kiểm tra 65 4.1.2 Các bước tiến hành kiểm tra 65 4.2 THỰC NGHIỆM ĐIỀU CHỈNH GÓC ĐÁNH LỬA, PHUN NHIÊN LIỆU TỐI ƯU, ĐO SUẤT TIÊU HAO NHIÊN LIỆU VÀ ĐẶC TÍNH NGỒI CỦA ĐỘNG CƠ THỰC NGHIỆM 66 4.2.1 Dụng cụ thực nghiệm 66 4.2.2 Quy trình thực nghiệm 67 4.2.3 Điều khiển góc đánh lửa, thời gian phun cho động thực nghiệm 68 KẾT LUẬN, HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI VÀ KIẾN NGHỊ 73 A Kết luận 73 B Hướng phát triển đề tài 74 C Kiến nghị 74 TÀI LIỆU THAM KHẢO 75 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 2.1 Máy phát điện Honda EP-2500CX 12 Hình 3.1 Hệ thống cung cấp LPG sử dụng Van 39 Hình 3.2 Sơ đồ thiết kế cấp từng loại nhiên liệu cho động 40 Hình 3.3 Sơ đồ thiết kế cấp chung đa nhiên liệu cho động 41 Hình 3.4 Sơ đồ hệ thống phun LPG đường nạp động 42 Hình 3.5 Sơ đồ hệ thống phun LPG trực tiếp vào buồng cháy động 43 Hình 3.6 Động Honda GX160 46 Hình 3.7: Arduino Mega 2560 47 Hình 3.8 Module cơng suất HW532B-LR7843 48 Hình 3.9 Màn hình LCD 49 Hình 3.10 Module hạ áp 12V/5V/3,3V 49 Hình 3.11 Module hạ áp DC-DC 3A LM2596 - B3H13 50 Hình 3.12 Opto PC817 51 Hình 3.13 Module cách ly nguồn B1212LS-1WR2 51 Hình 3.14 Động Servo 9G SG90 53 Hình 3.15 Cảm biến Hall NJK-5002C NPN 54 Hình 3.16 (a) IC tích hợp bobbin, (b) đầu chụp bugi 54 Hình 3.17 (a) van điều áp, (b) áp kế, (c) ống dẫnhỗn hợp khí, (d)cơng tắt từ, (e) lưu lượng kế, (f) đầu nối 55 Hình 3.18 Sơ đồ bố trí hệ thống phun khí đường ống nạp điều khiển điện tử 55 Hình 3.19 Hệ thống đánh lửa thực tế 56 Hình 3.20 Sơ đồ mạch điện hệ thống đánh lửa 57 Hình 3.21 Sơ đồ bố trí hệ thống phun nhiên liệu 57 Hình 3.22 (a) giá đỡ cảm biến Hall; (b) cần điều khiển bướm ga; (c) vịi phun 58 Hình 3.23 Sơ đồ mạch điện hộp điều khiển 60 Hình 3.24 Hộp điều khiển thực tế 61 Hình 3.25 Sơ đồ mạch điện hộp điều khiển tải 61 Hình 3.26 Thiết bị gây tải 62 Hình 3.27 Hộp điều khiển tải 62 Hình 3.28 Sơ đồ cải tạo động tĩnh đánh lửa cưỡng truyền thống thành động tĩnh phun nhiên liệu khí điều khiển điện tử 63 Hình 3.29 Tín hiệu phun nhiên liệu (a) tín hiệu đánh lửa (b) tương đối so với tín hiệu cảm biến Hall 64 Hình 4.1 Máy phát điện EP2500CX (a); Lưu lượng kế (b); Thiết bị gây tải (c); Bộ lưu thị U,I,P (d) 66 Hình 4.2 Bố trí thực nghiệm 67 Hình 4.3 Điều chỉnh mức tải động 68 Hình 4.4 Biến thiên lượng khơng khí lượng nhiên liệu nạp vào xi lanh động chu trình theo góc đóng bướm ga 69 Hình 4.5 So sánh lý thuyết thực nghiệm thời gian phun nhiên liệu 70 Hình 4.6 Sơ đồ điều chỉnh góc đánh lửa sớm 71 DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Bảng thống kê chất có khí thải động Bảng 2.1 Bảng thông số động 14 Bảng 2.2 Các thơng số chọn tính toán nhiệt động chạy xăng 15 Bảng 2.3 Các thơng số tính tốn nhiệt động chạy xăng 22 Bảng 2.4 Thành phần chất LPG 25 Bảng 2.5 Các thơng số chọn tính tốn nhiệt động chạy LPG 27 Bảng 2.6 số mol khơng khí để đốt cháy kg nhiên liệu 28 Bảng 2.7 Các thông số tính tốn nhiệt động chạy LPG 34 Bảng 2.8 Bảng so sánh kết tính giữa nhiên liệu 37 Bảng 3.1 Thông số kỹ thuật động máy phát điện GX160 46 Bảng 3.2 Thông số kỹ thuật Arduino Mega 2560 47 Bảng 3.3 Thơng số kỹ thuật hình LCD 49 Bảng 3.4 Thông số kỹ thuật module hạ áp 12/5/3,3V LM2596-B3H13 50 Bảng 3.5 Thông số kỹ thuật Opto PC817 51 Bảng 3.6 Thông số kỹ thuật module B1212LS-1WR2 51 Bảng 3.7 Thông số kỹ thuật động Servo 53 Bảng 3.8 Thông số kỹ thuật cảm biến Hall 54 Mẫu Thông tin kết nghiên cứu đề tài KH&CN cấp Trường ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT Độc lập - Tự - Hạnh phúc THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU Thông tin chung: - Tên đề tài: Nghiên cứu chuyển đổi động tĩnh dùng chế hịa khí sang động phun LPG điều khiển điện tử - Mã số: T2019-06-123 - Chủ nhiệm: ThS Hồ Trần Ngọc Anh - Thành viên tham gia: ThS Bùi Văn Hùng - Cơ quan chủ trì: Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật- Đại học Đà Nẵng - Thời gian thực hiện: 11/2021 - 11/2022 Mục tiêu: Sử dụng nhiên liệu thay LPG đại hóa phương thức cung cấp nhiên liệu động đốt tĩnh để tăng hiệu sử dụng nhiên liệu giảm phát thải nhiễm mơi trường Tính sáng tạo: Chuyển đổi động tĩnh dùng chế hịa khí sang động phun LPG điều khiển điện tử phù hợp tiết kiệm nhiên liệu giảm nhiễm mơi trường Tóm tắt kết nghiên cứu: - Chuyển đổi thành công động tĩnh dùng chế hịa khí sang động phun LPG điều khiển điện tử cải tạo động tĩnh đánh lửa cưỡng truyền thống thành động sử dụng LPG nhờ điều khiển điện tử ECU đặc thù gồm vi điều khiển cài đặt chương trình kiểm sốt hoạt động vòi phun hệ thống đánh lửa; cảm biến từ Hall để kích hoạt chương trình trình tính tốn thơng số chu trình; cảm biến xác định vị trí bướm ga; vòi phun nhiên liệu LPG; cụm đánh lửa tổ hợp Các cấu phần hệ thống kết nối vào vi điều khiển thông qua mạch công suất-chống nhiễu - Mơ hình động phun nhiên liệu LPG tối ưu hóa việc sử dụng cơng suất giảm ô nhiễm môi trường Tên sản phẩm: + Mơ hình động phun nhiên liệu khí LPG phục vụ đào tạo + Bài báo đăng tạp chí khoa học cơng nghệ đại học Đà Nẵng có số ISSN, thuộc danh mục Hội đồng Chức danh Giáo sư Nhà nước Hiệu quả, phương thức chuyển giao kết nghiên cứu khả áp dụng: + Tài liệu mơ hình phục vụ tốt cho giảng viên, sinh viên ngành Cơng nghệ tơ q trình đào tạo nghiên cứu nội dung liên quan đến đề tài + Đề tài cung cấp mô hình, cơng cụ cho q trình giảng dạy thực hành đến sinh viên theo học chuyên ngành khí động lực Hình ảnh, sơ đồ minh họa Sơ đồ bố trí thực nghiệm Sơ đồ mạch điện hộp điều khiển Mơ hình động thực tế sau cải tạo TM Hội đồng Khoa Ngày tháng năm (ký, họ tên) Chủ nhiệm đề tài (ký, họ tên) XÁC NHẬN CỦA TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT Mẫu Thông tin kết nghiên cứu tiếng Anh INFORMATION ON RESEARCH RESULTS General information: Project title: Research on converting stationary engines using carburetors to electronically controlled LPG injection engines Code number: MSc Ho Tran Ngoc Anh Coordinator: MSc Bui Van Hung Implementing institution: University of Technology and Education, The University of Danang Duration: from 11/2021 to 11/2022 Objective(s): Use alternative fuels for LPG and modernize fuel supply methods on stationary internal combustion engines to increase fuel efficiency and reduce environmental pollution emissions Creativeness and innovativeness: Converting a stationary engine using a carburetor to an electronically controlled LPG injection engine is suitable for fuel economy and environmental pollution reduce n Research results: + Successfully converted a stationary engine using a carburetor to an electronically controlled LPG injection engine converting a traditional forced-ignition stationary engine into an LPG-powered engine thanks to a special electronic control unit ECU including a microcontroller installed with a program to control the operation of the injector and the ignition system A sensor from Hall to activate the program that calculates the cycle parameters; a sensor that determines the throttle position; an LPG fuel injector; a combination ignition assembly The components of the system are connected to the microcontroller through a power-anti-interference circuit + The model of the LPG fuel injection engine optimizes the use of power and reduces environmental pollution Products: + Model of LPG fuel injection engine for training + Articles published in scientific journals: Journal of Science and Technology, The University of Danang Effects, transfer alternatives of research results, and applicability: + Materials and models to well serve lecturers and students of Automotive Technology in the training and researching content related to the topic + The topic provides models and tools for the practical teaching process to students majoring in mechanics 76