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

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNGTRƯỜNG 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 HÒA KHÍ SANG ĐỘNG CƠ PHUN LPG Đ

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 HÒA 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 HÒA KHÍ SANG ĐỘNG CƠ PHUN LPG

ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN TỬ

Mã số: T2021-06-09

Xác nhận của cơ quan chủ trì đề tài

(ký, họ tên, đóng dấu)

Chủ nhiệm đề tài

(ký, họ tên)

DANH SÁCH NHỮNG THÀNH VIÊN THAM GIA NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI

STT Họ và tên

1 Hồ Trần Ngọc Anh

1 Bùi Văn Hùng

Đơn vị công tác và lĩnh vực chuyên môn

Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật, Khoa Cơ khí, Bộ môn Cơ khí Ô tô Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật, Khoa Cơ khí, Bộ môn Cơ khí Ô tô

Nội dung nghiên cứu

cụ thể được giao

Chủ nhiệm đề tài

Thành Viên Chính

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU 3

1.1 TỔNG QUAN VỀ NHIÊN LIỆU, NHIÊN LIỆU LPG 3

1.1.1 Nhiên liệu 3

1.1.2 Nhiên liệu LPG 3

1.1.3.Đặc tính kỹ thuật của ga LPG 4

1.2 SỰ CẦN THIẾT NGUỒN NHIÊN LIỆU THAY THẾ 6

1.3 NHỮNG VẤN ĐỀ VỀ MÔI TRƯỜNG CỦA TOÀN CẦU 7

1.3.1 Vấn đề ô nhiễm môi trường trong xã hội 7

1.3.2 Sự ô nhiễm môi trường do khí thải của động cơ đốt trong 8

TÍNH TOÁN 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 cơ 14

2.2 TÍNH TOÁN NHIỆT KHI ĐỘNG CƠ DÙNG NHIÊN LIỆU XĂNG 15

2.2.1 Cơ sở tính toán 15

2.2.2 Kết quả tính toán 22

2.3 TÍNH TOÁN NHIỆT KHI ĐỘNG CƠ SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU LPG 25

2.3.1 Cơ sở tính toán 25

2.3.2 Kết quả tính toán 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 bộ Van cung cấp LPG cho động cơ 39

3.1.2 Dùng bộ chế hòa khí LPG 39

3.1.3 Phun LPG trên đường nạp động cơ 41

3.1.4 Phun trực tiếp LPG vào buồng cháy động cơ 42

3.1.5 Lựa chọn phương án cấp LPG cho động cơ 44

3.2 TÍNH TOÁN 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 cơ 55

3.3.3 Nguyên lý hoạt động của động cơ 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 NGOÀI 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 cơ 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 bộ Van 39

Hình 3.2 Sơ đồ thiết kế bộ cấp từng loại nhiên liệu cho động cơ 40

Hình 3.3 Sơ đồ thiết kế bộ cấp chung đa nhiên liệu cho động cơ 41

Hình 3.4 Sơ đồ hệ thống phun LPG trên đường nạp động cơ 42

Hình 3.5 Sơ đồ hệ thống phun LPG trực tiếp vào buồng cháy động cơ 43

Hình 3.6 Động cơ Honda GX160 46

Hình 3.7: Arduino Mega 2560 47

Hình 3.8 Module công 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 cơ 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)công tắt từ, (e) lưu lượng kế, (f) các đầu nối 55

Hình 3.18 Sơ đồ bố trí hệ thống phun khí trên 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) vòi phun 58

Hình 3.23 Sơ đồ mạch điện của 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 cơ tĩnh tại đánh lửa cưỡng bức truyền thống thành động cơ tĩnh tại phun nhiên liệu khí điều khiển điện tử 63

Hình 3.29 Tín hiệu phun nhiên liệu (a) và 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 các mức tải động cơ 68

Hình 4.4 Biến thiên lượng không khí và lượng nhiên liệu nạp vào xi lanh động cơ trong mỗi chu trình theo góc đóng bướm ga 69

Hình 4.5 So sánh lý thuyết và 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 các chất có trong khí thải của động cơ 9

Bảng 2.1 Bảng các thông số động cơ 14

Bảng 2.2 Các thông số chọn khi tính toán nhiệt động cơ chạy xăng 15

Bảng 2.3 Các thông số khi tính toán nhiệt động cơ chạy xăng 22

Bảng 2.4 Thành phần các chất trong LPG 25

Bảng 2.5 Các thông số chọn khi tính toán nhiệt động cơ chạy LPG 27

Bảng 2.6 số mol không khí để đốt cháy một kg nhiên liệu 28

Bảng 2.7 Các thông số khi tính toán nhiệt động cơ chạy LPG 34

Bảng 2.8 Bảng so sánh kết quả tính giữa các nhiên liệu 37

Bảng 3.1 Thông số kỹ thuật của động cơ máy phát điện GX160 46

Bảng 3.2 Thông số kỹ thuật của Arduino Mega 2560 47

Bảng 3.3 Thông số kỹ thuật của màn hình LCD 49

Bảng 3.4 Thông số kỹ thuật của module hạ áp 12/5/3,3V và LM2596-B3H13 50

Bảng 3.5 Thông số kỹ thuật của Opto PC817 51

Bảng 3.6 Thông số kỹ thuật của module B1212LS-1WR2 51

Bảng 3.7 Thông số kỹ thuật của động cơ Servo 53

Bảng 3.8 Thông số kỹ thuật của cảm biến Hall 54

Mẫu 3 Thông tin kết quả nghiên cứu đề tài KH&CN cấp Trường

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

1 Thông tin chung:

- Tên đề tài: Nghiên cứu chuyển đổi động cơ tĩnh tại dùng bộ chế hòa khí sang

động cơ 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

2 Mục tiêu:

Sử dụng nhiên liệu thay thế LPG và hiện đại hóa phương thức cung cấp nhiên liệu trên động cơ đốt trong tĩnh tại để tăng hiệu quả sử dụng nhiên liệu và giảm phát thải ô nhiễm môi trường

3 Tính mới và sáng tạo:

Chuyển đổi động cơ tĩnh tại dùng bộ chế hòa khí sang động cơ phun LPG điều

khiển điện tử phù hợp về tiết kiệm nhiên liệu và giảm ô nhiễm môi trường.

4 Tóm tắt kết quả nghiên cứu:

- Chuyển đổi thành công động cơ tĩnh tại dùng bộ chế hòa khí sang động cơ phun LPG điều khiển điện tử cải tạo động cơ tĩnh tại đánh lửa cưỡng bức truyền thống thành động cơ sử dụng LPG nhờ bộ điều khiển điện tử ECU đặc thù gồm một bộ vi điều khiển được cài đặt chương trình kiểm soát hoạt động của vòi phun và hệ thống đánh lửa; một cảm biến từ Hall để kích hoạt chương trình trình tính toán các thông

số chu trình; một cảm biến xác định vị trí bướm ga; một vòi phun nhiên liệu LPG; một cụm đánh lửa tổ hợp Các cấu phần của hệ thống được kết nối vào vi điều khiển thông qua mạch công suất-chống nhiễu

- Mô hình động cơ phun nhiên liệu LPG tối ưu hóa việc sử dụng công suất và giảm ô nhiễm môi trường

5 Tên sản phẩm:

+ Mô hình động cơ phun nhiên liệu khí LPG phục vụ đào tạo

+ Bài báo đăng trên tạp chí khoa học và công nghệ đại học Đà Nẵng có chỉ số ISSN, thuộc danh mục Hội đồng Chức danh Giáo sư Nhà nước

6 Hiệu quả, phương thức chuyển giao kết quả nghiên cứu và khả năng áp dụng:

+ Tài liệu và mô hình phục vụ tốt cho giảng viên, sinh viên ngành Công nghệ ô tô trong quá trình đào tạo và nghiên cứu các nội dung liên quan đến đề tài

+ Đề tài cung cấp mô hình, công cụ cho quá trình giảng dạy thực hành đến sinh viên theo học chuyên ngành cơ khí động lực

7 Hình ảnh, sơ đồ minh họa chính

Sơ đồ bố trí thực nghiệm

Sơ đồ mạch điện của hộp điều khiển

Mô hình động cơ thực tế sau khi cải tạo

TM Hội đồng Khoa

(ký, họ và tên)

Chủ nhiệm đề tài

(ký, họ và tên)

XÁC NHẬN CỦA TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

Mẫu 4 Thông tin kết quả nghiên cứu bằng tiếng Anh

INFORMATION ON RESEARCH RESULTS

1 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

2 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

3 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

4 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

5 Products:

+ Model of LPG fuel injection engine for training

+ Articles published in scientific journals: Journal of Science and Technology, The

University of Danang

6 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