nghiên cứu chuyển đổi động cơ tĩnh tại sử dụng nhiên liệu xăng qua bộ chế hoà khí thành động cơ phun khí lpg trực tiếp vào buồng đốt

KHOA CƠ KHÍ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ CƠ TĨNH TẠI SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU XĂNG QUA BỘ CHẾ HOÀ KHÍ THÀNH ĐỘNG CƠ PHUN KHÍ LPG TRỰC TIẾP VÀO BUỒNG ĐỐT GV

KHOA CƠ KHÍ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐẠI HỌC CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ

CƠ TĨNH TẠI SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU XĂNG QUA BỘ CHẾ HOÀ KHÍ THÀNH ĐỘNG CƠ PHUN KHÍ

LPG TRỰC TIẾP VÀO BUỒNG ĐỐT

GVHD: ThS Bùi Văn Hùng SVTH:

Lê Văn Thông 1811504210445 18DL4 Bùi Viết Hoài Sơn 1811504210435 18DL4

Đà Nẵng, 6/2023

KHOA CƠ KHÍ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐẠI HỌC CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ

CƠ TĨNH TẠI SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU XĂNG QUA BỘ CHẾ HOÀ KHÍ THÀNH ĐỘNG CƠ PHUN KHÍ

LPG TRỰC TIẾP VÀO BUỒNG ĐỐT

GVHD: ThS Bùi Văn Hùng SVTH:

Lê Văn Thông 1811504210445 18DL4 Bùi Viết Hoài Sơn 1811504210435 18DL4

Đà Nẵng, 6/2023

NHẬN XÉT CỦA NGƯỜI HƯỚNG DẪN

NHẬN XÉT CỦA NGƯỜI PHẢN BIỆN

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Giảng viên hướng dẫn: ThS Bùi Văn Hùng

Sinh viên thực hiện:

- Lê Văn Thông MSV: 1811504210445 Lớp: 18DL4

- Bùi Viết Hoài Sơn MSV: 1811504210435 Lớp: 18DL4

1 Tên đề tài:

- NGHIÊN CỨU CHUYỂN ĐỔI ĐỘNG CƠ TĨNH TẠI SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU XĂNG QUA BỘ CHẾ HOÀ KHÍ THÀNH ĐỘNG CƠ PHUN KHÍ LPG TRỰC TIẾP VÀO BUỒNG ĐỐT

2 Các số liệu, tài liệu ban đầu:

[1] Bùi Văn Ga, “Nghiên cứu kỹ thuật tạo hỗn hợp phân lớp cho động cơ dùng nhiên liệu khí dầu mỏ hóa lỏng LPG” International Conference on Automotive Technology ICAT’99, pp 101-107 Hà Nội, October 21-24, 1999

[2] Bùi Văn Ga, Nguyễn Ngọc Linh, Nguyễn Hữu Hướng, “Tạo hỗn hợp phân lớp trong buồng cháy động cơ phun LPG trực tiếp bằng cánh hướng dòng đặt trước xú páp nạp”, Tạp chí Giao Thông Vận Tải, Số 7/2003, pp 55-58, 2003

[3] Nguyễn Oanh: Giáo trình Ô tô thế hệ mới - Phun xăng điện tử EFI Nhà xuất bản Tổng hợp TP Hồ Chí Minh, năm 2008

3 Nội dung chính của đồ án:

- Tổng quan về hệ thống cung cấp nhiên liệu

- Khái quát chung về phun nhiên liệu và đánh lửa điều khiển điện tử

- Cải tạo hệ thống phun nhiên liệu

- Kết quả thử nhiệm và bàn luận

- Kết luận và kiến nghị

- Phương hướng phát triển đề tài

4 Các sản phẩm dự kiến

- Động cơ phun nhiên liệu trực tiếp điều khiển bằng điện tử

- Bài báo cáo tổng kết

5 Ngày giao đồ án: 31/01/2023 6 Ngày nộp đồ án: 10/06/2023

Đà Nẵng, ngày tháng năm 2023

TÓM TẮT

Tên đề tài: NGHIÊN CỨU CHUYỂN ĐỔI ĐỘNG CƠ TĨNH TẠI SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU KHÍ LPG QUA BỘ CHẾ HOÀ KHÍ THÀNH ĐỘNG CƠ PHUN KHÍ LPG TRỰC TIẾP VÀO BUỒNG ĐỐT

Sinh viên thực hiện:

Lê Văn Thông: 1811504210445 Lớp 18DL4 Bùi Viết Hoài Sơn: 1811504210435 Lớp 18DL4 Nghiên cứu chuyển đổi động cơ tĩnh tại sử dụng bộ chế hòa khí thành động cơ phun LPG điều khiển điện tử Việc điều khiển thời điểm phun, thời gian phun và thời điểm đánh lửa cũng như thời gian đánh lửa sẽ do máy tính đảm nhận Tốc độ động cơ sẽ được cảm biến Hall gửi tín hiệu về hộp điều khiển, hộp điều khiển sẽ xử lý và tính toán để đưa ra lượng nhiên liệu được phun vào động cơ và góc đánh lửa theo hàm số chứa trong code đã được nạp cho hộp điều khiển theo từng chế độ hoạt động của động cơ

LỜI NÓI ĐẦU

Năng lượng có nhiệm vụ quan trọng đối với sự phát triển kinh tế-xã hội của một quốc gia An ninh quốc gia, an ninh kinh tế luôn gắn liền với an ninh năng lượng Vì vậy, chính sách năng lượng luôn được đặt lên hàng đầu của mỗi quốc gia trong chiến lược phát triển kinh tế-xã hội bền vững Theo dự đoán của các nhà khoa học thì với tốc độ khai thác hiện nay, trữ lượng dầu mỏ còn lại của trái đất cũng chỉ đủ cho con người khai thác trong vòng không quá 40 năm nữa Vì vậy ở đề tài này không chỉ đơn thuần là bài toán kinh tế mà đây là một chiến lược về lâu dài cho an ninh quốc gia

Khi sử dụng động cơ đốt trong dùng nhiên liệu xăng và Diesel, phát thải ô nhiễm môi trường là vấn đề nhức nhối ảnh hưởng đến môi trường và sức khoẻ của con người Vì thế tìm kiếm các nguồn khác thay thế các loại nhiên liệu truyền thống, cải tiến các hệ thống và giảm thiểu sự ô nhiễm môi trường từ động cơ đốt trong là những việc mà các nhà nghiên cứu và các hãng sản xuất thực hiện [1] Đó cũng là xu thế và là chiến lược của nhiều quốc gia phát triển

Trong đề tài này, nhóm đã nghiên cứu chuyển đổi động cơ tĩnh tại sử dụng bộ chế hoà khí chạy bằng nhiên liệu xăng thành động cơ tĩnh tại được cung cấp LPG điều khiển điện tử Các cảm biến sẽ tiếp nhận các thông số đầu vào truyền tín hiệu về bộ điều khiển, bộ điều khiển tiến hành mã hoá, tính toán và ra lệnh cho các cơ cấu chấp hành như họng phun đóng mở công tắt từ hay bô boin đánh tia lửa điện Khi sử dụng LPG và điều khiển hệ thống bằng điện tử tuy mức tiêu hao nhiên liệu được cải thiện, hạn chế phát thải ô nhiễm môi trường nhưng công suất của động cơ sẽ giảm đi một phần so với nhiên liệu xăng

Đề tài này không chỉ liên quan đến các vấn đề về cơ khí mà còn liên quan rất lớn tới chuyên ngành điện – điện tử vì thế, bước đầu nhóm cũng đã gặp nhiều khó khăn nhưng với sự giúp đỡ tận tình từ các thầy, các bạn sinh viên của khoa Cơ khí và đặc biệt là từ thầy ThS Bùi Văn Hùng cùng GS TSKH Bùi Văn Ga kết hợp với sự kiên trì, ham học hỏi của nhóm, cuối cùng đề tài cũng đã hoàn thành đúng thời hạn

Nhóm sinh viên Lê Văn Thông Bùi Viết Hoài Sơn

CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đề tài “NGHIÊN CỨU CHUYỂN ĐỔI ĐỘNG CƠ TĨNH TẠI SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU XĂNG QUA BỘ CHẾ HOÀ KHÍ THÀNH ĐỘNG CƠ PHUN KHÍ LPG TRỰC TIẾP VÀO BUỒNG ĐỐT” là kết quả nghiên cứu, thực hiện của nhóm chúng tôi Ngoài một số thông tin, tài liệu được trích dẫn từ các nguồn sách báo và từ sự hướng dẫn nhiệt tình của Giảng viên ThS Bùi Văn Hùng, đề tài của nhóm tôi không có sự sao chép tài liệu, kết quả nghiên cứu và thực hiện đề tài của các nhóm khác Nếu hội đồng phát hiện bất kỳ sự sao chép, gian dối nào trong kết quả của đề tài, nhóm chúng tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm và chấp nhận mọi quyết định kỷ luật của hội đồng

Đà Nẵng, ngày 31 tháng 01 năm 2023

Nhóm sinh viên Lê Văn Thông Bùi Viết Hoài Sơn

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 3

1.1 Tìm hiểu về nhiên liệu LPG 3

1.1.1 Thành phần của nhiên liệu LPG 3

1.1.2 Đặc của tính khí LPG 4

1.1.3 Ưu nhược điểm của khí LPG 8

1.2 Lựa chọn các phương án phun LPG cho động cơ 8

1.2.2 Ưu nhược điểm của các phương án được đề xuất 8

1.2.2.1 Van hút chân không 8

1.2.2.2 Điều khiển điện tử phun LPG 9

2.1.1 Thông số động cơ cần chuyển đổi 13

2.1.2 Đặc điểm hệ thống cung cấp nhiên liệu của động cơ Honda GX160 14

2.1.3 Hệ thống phun xăng trực tiếp GDI 18

2.2 Bộ điều khiển 23

2.2.1 Các linh kiện bộ điều khiển 24

2.2.2 Lắp đặt hệ thống điều khiển điện tử cho động cơ 32

2.3 Tín hiệu đầu vào Hall 33

2.4 Cơ cấu chấp hành 35

2.4.1 Hệ thống đánh lửa 35

2.4.1.1 Đặc điểm hệ thống đánh lửa của động cơ Honda GX160 35

2.4.1.2 Phương án cải tạo hệ thống đánh lửa 36

2.4.1.3 Tiến hành lắp đặt hệ thống đánh lửa 38

2.4.2 Phun nhiên liệu trực tiếp vào buồng đốt động cơ 40

2.4.2.1 Kim phun khí trực tiếp 40

2.4.2.2 Lắp đặt hệ thống phun khí LPG 42

2.4.3 Lắp hệ thống điều khiển tải 45

2.4.4 Nguyên lý hoạt động của hệ thống điều khiển động cơ 46

CHƯƠNG 3: KIỂM TRA VÀ KẾT QUẢ 48

3.1 Thiết thực nghiệm đo đạc và kiểm tra 48

3.1.1 Hộp ECU điều khiển 48

3.1.2 Máy đo xung 49

3.2.2.2 Xung sau khi xử lý nhiễu 56

KẾT LUẬN, HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI VÀ KIẾN NGHỊ 57

A KẾT LUẬN 57

B HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 58

TÀI LIỆU THAM KHẢO 59

PHỤ LỤC 60

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1 1: Công thức hoá học: a) Propan, b) Isobutan, c) Butan 4

Hình 1 2: Hệ thống van cung cấp LPG cho động cơ 8

Hình 1 3: Phun khí LPG trên đường nạp 10

Hình 1 4: Phun khí LPG trực tiếp cho động cơ 11

Hình 2 1: Động cơ Honda GX160 13

Hình 2 2: Hệ thống phun nhiên liệu của động cơ Honda GX160 14

Hình 2 3: Sơ đồ tiếp vận nhiên liệu bằng trọng lực 15

Hình 2 4: Bộ chế hoà khí 16

Hình 2 5: Cấu tạo bộ chế hoà khí 17

Hình 2 6: Cấu tạo hệ thống phun xăng trực tiếp 19

Hình 2 7: Van điều chỉnh áp suất nhiên liệu 20

Hình 2 8: Cách thức hoạt động của hệ thống phun xăng trực tiếp GDI 21

Hình 2 9: Sơ đồ mạch điện bộ điều khiển 23

Hình 2 10: Arduino Mega 2560 24

Hình 2 11: Cấu tạo mạch Arduino Mega 2560 26

Hình 2 12: Module công suất HW532B-LR7843 28

Hình 2 18: Hộp điều khiển thực tế khi đã lắp đặt 33

Hình 2 19: Sơ đồ bố trí hệ thống phun khí LPG trực tiếp vào buồng đốt động cơ 33

Hình 2 20: Cảm biến Hall 34

Hình 2 21: Hiệu ứng Hall 34

Hình 2 22: Hệ thống đánh lửa của động cơ Honda GX160 35

Hình 2 23: Hệ thống đánh lửa điện tử 36

Hình 2 24: (a) IC tích hợp bobin, (b) Đầu chụp bugi đánh lửa 37

Hình 2 25: Cấu tạo Bugi 37

Hình 2 26: Hệ thống đánh lửa thực tế 38

Hình 2 27: Kiểm tra vị trí ĐCT 39

Hình 2 28: Sơ đồ mạch điện hệ thống đánh lửa 39

Hình 2 29: Phun LPG trực tiếp vào động cơ 40

Hình 2 30: Fuel injector nozzle (vòi phun cao áp) 40

Hình 2 31: (a) van điều áp, (b) áp kế, (c) ống dẫn khí, (d) công tắt từ, (e) lưu lượng kế, (f) các đầu nối 42

Hình 2 32: (a) Giá đỡ cảm biến Hall; (b) Cần điều khiển bướm ga 43

Hình 2 33: Vòi bọc kim phun 43

Hình 2 34: Bọc kim phun sau khi đã taro và lắp ráp 44

Hình 2 35: Kim phun sau khi đã lắp đặt 44

Hình 2 36: Sơ đồ mạch điện hộp điều khiển tải 45

Hình 2 37: Hệ thống điều khiển tải 46

Hình 3 1: Hộp ECU điều khiển 48

Hình 3 2: Máy hiện sóng cao cấp Tektronix Tds2014 100MHz 4 kênh 49

Hình 3 3: Lưu lượng kế 50

Hình 3 4: Van điện từ 51

Hình 3 5: Cấu tạo của vạn điện từ 52

Hình 3 6: Bình ga LPG 52

Hình 3 7: Dây dẫn từ bình chứa khí LPG đến kim phun cao áp 53

Hình 3 8: (a), (b), (c), (d) giới thiệu tín hiệu Hall, tín hiệu đánh lửa và tín hiệu điều khiển vòi phun do chương trình điều tốc thực hiện khi tải cản tăng 53

Hình 3 9: Tín hiệu điều khiển vòi phun khi chưa xử lý nhiễu (a, b) 54

Hình 3 10: Tín hiệu của cảm biến Hall và tín hiệu đánh lửa khi chưa xử lý nhiễu 55

Hình 3 11: Tín hiệu khi xử lý nhiễu các cổng kết nối bằng tụ điện 55

Hình 3 12: Các tín hiệu cảm biến Hall, tín hiệu đánh lửa và tín hiệu phun khi đã xử lý nhiễu 56

Hình 3 13: Tín hiệu sau khi xử lý bằng nguồn cách ly quang học 56

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1 1: Nhiệt độ cháy của một số nhiên liệu tại áp suất khí quyển 5

Bảng 1 2: Chỉ số Octan RON và MON của khí LPG 6

Bảng 1 3: Tính chất của Propan và Butan 6

Bảng 1 4: So sánh tính chất nguồn nguyên liệu 7

Bảng 1 5: Ưu nhược điểm khí LPG 8

Bảng 2 1: Thông số động cơ Honda GX160 14

Bảng 2 2: Ưu nhược điểm hệ thống phun khí LPG trực tiếp 22

Bảng 2 3: Thông số kỹ thuật Arduino Mega 2560 25

Bảng 2 4: Thông số màn hình LCD 29

Bảng 2 5: Thông số kỹ thuật Module hạ áp 30

Bảng 2 6: Thông số kỹ thuật Opto PC817 31

Bảng 2 7: Thông số Module B1212LS-1WR2 31

Bảng 2 8: Thông số kỹ thuật động cơ servo 32

Bảng 2 9: Ưu nhược điểm hệ thống đánh lửa trên động cơ Honda Gx160 36

Bảng 2 10: Thông số kỹ thuật vòi phun trực tiếp 41

MỞ ĐẦU

1 Mục đích nghiên cứu - Tìm hiểu về nhiên liệu LPG, động cơ phun LPG, đánh lửa điện tử Các tín hiệu

đầu vào, bộ điều khiển, cơ cấu chấp hành trên động cơ sau cải tạo - Tìm kiếm các phương án nâng cao hiệu quả, cải thiện và phát triển hơn việc chế

tạo động cơ phun LPG trực tiếp vào buồng đốt điều khiển điện tử - Nâng cao các kỹ năng mềm: kỹ năng làm việc nhóm, kỹ năng giao tiếp, kỹ năng

tìm kiếm tài liệu, thông tin,… 2 Mục tiêu nghiên cứu

- Cải tạo hệ thống cung cấp nhiên liệu từ động cơ sử dụng bộ chế hòa khí thành động cơ phun nhiên liệu trực tiếp vào buồng đốt động cơ

- Tạo ra sản phẩm tiết kiệm nhiên liệu, có khả năng vận hành, có tính kinh tế và giảm phát thải ô nhiễm môi trường

- Góp phần đa dạng hóa nguồn năng lượng thay thế cho động cơ và cải thiện môi trường

- Làm cơ sở nghiên cứu trong việc học tập và ứng dụng vào sản xuất 3 Bài báo cáo tổng kết đúng với quy định của nhà trường Phạm vi, đối tượng và

giới hạn nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu:

- Đề tài nghiên cứu này nhóm tập trung nghiên cứu mô hình máy phát điện kéo bởi động cơ đốt sử dụng nhiên liệu LPG điều khiển bằng điện tử được cải tạo từ máy phát điện chạy xăng sử dụng bộ chế hoà khí Chúng tôi chỉ dừng lại ở việc cải tạo động cơ xăng dùng bộ chế hoà khí sang mô hình động cơ phun nhiên liệu LPG trực tiếp vào buồng đốt và đánh lửa điều khiển điện tử

Giới hạn nghiên cứu:

- Đề tài tập trung giải quyết về hệ thống phun nhiên liệu LPG trên động cơ tĩnh tại loại nhỏ Tính toán lượng nhiên liệu LPG cung cấp thích hợp với các chế độ hoạt động của động cơ Đề tài chỉ thực hiện đánh giá động cơ qua các chỉ tiêu về công suất và tiêu hao nhiên liệu chứ không nghiên cứu quá trình cháy bên trong xylanh

- Đề tài được nghiên cứu dựa trên nguyên tắc kế thừa và phát triển tiếp những kết quả đã có được Nhóm thực hiện đề tài sẽ không tính toán, thiết kế lại kết cấu hệ thống nạp của động cơ này mà chỉ mô tả, thiết kế và lắp đặt thêm một số bộ phận để hỗ trợ cho quá trình hoạt động của hệ thống điều khiển phun LPG trực tiếp vào buồng đốt trên động cơ tĩnh tại cỡ nhỏ

4 Phương pháp nghiên cứu - Nhóm đã sử dụng phương pháp nghiên cứu lý thuyết kết hợp thực nghiệm

Nghiên cứu lý thuyết về điều khiển phun nhiên liệu LPG và đánh lửa bằng điện tử Nghiên cứu thực nghiệm tại Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật, Đại Học Đà Nẵng với các thiết bị hiện đại

5 Cấu trúc bài báo cáo gồm có 3 chương:

- Chương 1: Giới thiệu tổng quan về đề tài - Chương 2: Thiết kế bộ điều khiển phun nhiên liệu trực tiếp và đánh lửa điều

khiển điện tử cho động cơ - Chương 3: Kiểm tra va kết quả

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN ĐỀ TÀI

1.1 Tìm hiểu về nhiên liệu LPG

Khí dầu mỏ hóa lỏng hay Khí hóa lỏng (tiếng Anh: Liquefied Petroleum Gas; viết tắt: LPG), hoặc LP Gas là “khí dầu mỏ hóa lỏng” Đây là cách diễn tả chung của propane có công thức hóa học là C3H8 và butane có công thức hóa học là C4H10, cả hai được tồn trữ riêng biệt hoặc chung với nhau như là một hỗn hợp

LPG được gọi là khí dầu mỏ hóa lỏng vì các chất khí này có thể được hóa lỏng ở nhiệt độ bình thường bằng cách gia tăng áp suất vừa phải, hoặc ở áp suất bình thường bằng cách sử dụng kỹ thuật làm lạnh để làm giảm nhiệt độ Trong thành phần của khí dầu mỏ hóa lỏng, thông thường người ta pha trộn propan và butan theo tỷ lệ: 30:70, 40:60, 50:50

1.1.1 Thành phần của nhiên liệu LPG

Thành phần LPG mua và bán bao gồm hỗn hợp mà chủ yếu là Propan (C3H8); chủ yếu là Butan (C4H10) và Propan (C3H8), phổ biến nhất là hỗn hợp bao gồm cả Propan và Butan Tùy theo mùa mà các thành phần của từng chất của hỗn hợp nhiều hay ít, cụ thể trong mùa đông Propan nhiều hơn và trong mùa hè Butan nhiều hơn Propylene (C3H6) và butylenes (C4H8) thường cũng có mặt ở nồng độ nhỏ Bản thân của LPG là một chất không màu, không mùi ít độc nhưng khả năng cháy nổ là rất cao

để nhận biết rò rỉ người ta thêm ethanethiol để tạo mùi

LPG là khí dầu mỏ hóa lỏng, thu được bằng cách hóa lỏng khí đồng hành ở áp

suất khoảng 4 ÷18 Kg/cm2, bao gồm hai thành phần cơ bản là Propan và Butan

Propan là một Hidrocaborate no, công thức cấu tạo ở dạng mạch thẳng nên dễ bị tác dụng với không khí ở nhiệt độ cao và áp suất lớn vì thế mà khả năng chống kích nổ

kém

Butan cũng là một Hidrocacbonrate no, có hai đồng vị có cấu tạo mạch thẳng và

cấu tạo mạch nhánh:

Đặc trưng lớn nhất của LPG là chúng được tồn chứa ở trạng thái bão hòa tức là tồn tại cả dạng lỏng và hơi, nên với thành phần không đổi (ví dụ: 70% Butan và 30%

c) Butan

Propan) áp suất bão hòa trong bình chứa không phụ thuộc vào lượng LPG có trong bình mà hoàn toàn phụ thuộc vào nhiệt độ bên ngoài

Nhiệt độ ngọn lửa cao

+ Butan: 1900oC + Propan: 1935oC Tỷ trọng LPG thể lỏng ở điều kiện 15oC, 760 mmHg: tỷ trọng Butan lỏng bằng 0,575 kg/l và Propan bằng 0,510 kg/l Như vậy ở thể lỏng LPG có tỷ trọng nhẹ hơn so với nước: từ 0.53 ÷ 0.58 kg/lít

b Giới hạn cháy nổ

Giới hạn cháy nổ hơi gas trong hỗn hợp khí gas hay trong hỗn hợp oxy – gas là phần trăm về thể tích gas để tự bắt cháy, nổ Giới hạn cháy nổ của gas trong không khí hẹp, từ 1,5 ÷ 10% Chính vì vậy, LPG an toàn cháy nổ hơn nhiều nhiên liệu khác c Nhiệt độ cháy

Bảng 1 1: Nhiệt độ cháy của một số nhiên liệu tại áp suất khí quyển

STT Nhiệt độ cháy tối thiểu (OC)

Trong không khí Trong oxy

d Tính dãn nở

Áp suất tuyệt đối của LPG trong bồn chứa là:

+ 1,7 bar ở -15oC + 4,4 bar ở 15oC + 12,5 bar ở 50oC Chính vì sự dãn nở vì nhiệt của LPG rất lớn (25%) nên các bình chứa, bồn chứa LPG chỉ được chứa đến 80 ÷ 85% dung tích toàn phần để có không gian cho LPG giãn nở khi nhiệt độ tăng

Khi chuyển sang thể hơi, một đơn vị thể tích LPG lỏng tạo ra xấp xỉ 250 lần đơn vị thể tích hơi Điều này mang ý nghĩa kinh tế rất lớn so với các loại khí nén khác, vì chỉ cần ít không gian có thể chứa được một lượng LPG lớn

Khối lượng riêng 15oC, Kg/lít 0,510 0,580

Nhiệt độ tự bốc cháy 460 580oC 410550oC Nhiệt độ đông đặc -187,8oC -138oC

Vận tốc ngọn lửa ở ngoài không khí 4685cm/s 4087cm/s

Bảng 1 4: So sánh tính chất nguồn nguyên liệu

Đặc tính Propans Butan Petrol Diesel

Tỉ trọng ở 15oC (kg/lit) 0,508 0,584 0,730,78 0,810,85 Áp suất bay hơi ở 37,8oC (bar) 12,1 2,6 0,50,9 0,003

Nhiệt độ sôi -43oC -0,5oC 30225oC 150560oC

Nhiệt trị thấp (MJ/Kg) 46,1 45,46 44,03 42,4 Nhiệt trị thấp (MJ/lít) 23,42 26,55 32,24 35,2

1.1.3 Ưu nhược điểm của khí LPG

Bảng 1 5: Ưu nhược điểm khí LPG

Ưu điểm khí LPG Nhược điểm khí LPG

• Thành phần hoá học ít, dễ dàng điều chỉnh hỗn hợp nhiên liệu và không khí để quá trình cháy diễn ra hoàn toàn

• LPG có giá rẻ hơn xăng, dầu • Có trữ lượng lớn và có thể khai

thác lâu dài • Có tính ổn định trong thời gian

dài • Đặc tính cháy sạch của LPG

trong một động cơ thích hợp đã làm giảm bớt lượng khí thải, kéo dài tuổi thọ của dầu bôi trơn và bugi đánh lửa

• Khả năng bay hơi với áp suất rất cao

• Bình chứa khí lớn hơn bình xăng nên không gian sử dụng xe bị thu hẹp

• Nguyên liệu LPG chưa phổ biến • LPG là nhiên liệu hoá thạch, chưa

thể tái tạo được

1.2 Lựa chọn các phương án phun LPG cho động cơ

1.2.2 Ưu nhược điểm của các phương án được đề xuất

1.2.2.1 Van hút chân không

a Sử dụng van cung cấp LPG cho động cơ

Hình 1 2: Hệ thống van cung cấp LPG cho động cơ

Ưu điểm: kết cấu đơn giản, dễ lắp đặt, điều chỉnh và sử dụng Bên cạnh đó, giá thành rẻ hơn nhiều, các chi tiết, linh kiện dễ dàng tìm mua trên thị trường

Nhược điểm: khó có khả năng cung cấp hòa khí đảm bảo cho động cơ ở các chế độ khác nhau vì quy luật cấp nhiên liệu cho động cơ khó có thể đáp ứng khi chúng ta điều khiển thuần cơ khí, đặc biệt là khi các biến ảnh hưởng đến quá trình hoạt động của động cơ, tốc độ động cơ càng lớn thì quy luật cấp nhiên liệu càng khó khăn Kích thước của thiết bị khá lớn và chiếm nhiều không gian bố trí

b Sử dụng bộ chế hoà khí LPG

Ưu điểm: vẫn cung cấp được hòa khí cho động cơ đúng với tỉ lệ yêu cầu, việc hòa trộn trước cũng cũng giúp cho hòa khí được đồng đều hơn, giá thành sản phẩm thấp, dễ lắp đặt sử dụng và sửa chữa, điều khiển vận hành dễ dàng Phương án này sẽ phù hợp cho các động cơ tĩnh tại vì khi đó nó chỉ cấp LPG theo từng chế độ tải

Nhược điểm: vì cung cấp LPG dưới dạng khí nên công suất giảm, nếu không kích thước khá lớn mới đảm bảo công suất yêu cầu tương đương với động cơ xăng

nguyên thủy

1.2.2.2 Điều khiển điện tử phun LPG

Nguyên lý chung của phương pháp này là các thông số từ các cảm biến: cảm biến độ mở bướm ga, cảm biến vị trí trục cam, trục khuỷu, cảm biến Oxy, cảm biến lưu lượng khí nạp, áp suất khí nạp, nhiệt độ khí nạp,… Các cảm biến này gửi các tín hiệu điện áp về bộ điều khiển, tại đây bộ điều khiển tính toán và phát tín hiệu để điều khiển các cơ cấu chấp hành như kim phun, bugi

Khi sử dụng phương án cấp LPG điều khiển bằng điện tử thì chúng sẽ có các ưu điểm mà khi dùng van hút chân không không thể làm được, cụ thể:

+ Có thể đạt được tỷ lệ hỗn hợp chính xác ứng với mỗi chế độ làm việc của động cơ

+ Đáp ứng kịp thời với việc thay đổi vị trí mở của bướm ga + Có khả năng hiệu chỉnh lượng hỗn hợp dễ dàng và hiệu suất nạp hỗn hợp cao

a Phun LPG trên đường nạp

Hình 1 3: Phun khí LPG trên đường nạp Hệ thống bao gồm các cảm biến và bộ điều khiển tính toán quá trình phun, vòi phun, hệ thống các bình chứa LPG, van giảm áp và đường ống cao áp, thấp áp… Với việc hòa trộn trước trên đường nạp giúp cho hòa khí được hòa trộn đều hơn, hỗn hợp đồng nhất hơn (đặc biệt LPG được phun dưới dạng khí) Do nhiệt ẩn của LPG lớn nên trong quá trình bay hơi trên đường nạp làm cho nhiệt độ trên đường nạp giảm giúp cho mật độ không khí tăng lên, công suất có tăng thêm (tổng công suất vẫn giảm hơn so với các động cơ xăng có cùng dung tích)

Ưu điểm: cung cấp nhiên liệu bằng phương pháp phun gián tiếp giúp cho quá trình cháy được kiểm soát tốt hơn làm giảm tiêu hao nhiên liệu và nồng độ các khí thải có hại Sử dụng bộ chuyển đổi kiểu phun trực tiếp LPG lỏng vào đường ống nạp là thiết bị đơn giản, dễ lắp đặt, sử dụng, bảo dưỡng và đặc biệt không làm thay đổi kết cấu của động cơ Một ECU sẽ có nhiều map điều khiển quá trình hoạt động nên dễ

dàng cho việc kết hợp giữa các nhiên liệu khác nhau khi muốn phát triển đề tài thông qua 1 công tắt

Nhược điểm: sửa chữa, điều chỉnh và giá thành sẽ khó khăn hơn khi dùng van hút chân không nên sẽ khó khăn hơn cho người tiêu dùng khi sản phẩm được thương mại hoá

b Phun trực tiếp khí LPG vào buồng đốt

Phun nhiên liệu LPG trực tiếp vào buồng cháy động cơ là phương pháp tạo hỗn hợp nhiên liệu/không khí ngay tại buồng cháy Tổ chức quá trình cháy và hoàn thiện chu trình công tác ảnh hưởng đến quá trình phun của động cơ phun nhiên liệu trực tiếp Hệ thống có thể làm việc tốt ở hỗn hợp nghèo và giảm suất tiêu hao nhiên liệu của động cơ

Hình 1 4: Phun khí LPG trực tiếp cho động cơ

1.2.3 Lựa chọn phương án

Dựa trên những phân tích về ưu nhược điểm của các đề xuất trên, chúng em đã lựa chọn phương án “Phun khí LPG trực tiếp vào động cơ” Đây là phương án tối ưu và đẩy công suất động cơ lên cao nhất, tiết kiệm nhiên liệu và hạn chế ô nhiễm môi trường

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN PHUN NHIÊN LIỆU TRỰC TIẾP

VÀ ĐÁNH LỬA ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN TỬ CHO ĐỘNG CƠ

2.1 Tìm hiểu về thông số kỹ thuật của động cơ cần chuyển đổi, động cơ phun

nhiên liệu trực tiếp

Động cơ Honda GX160

2.1.1 Thông số động cơ cần chuyển đổi

Hình 2 1: Động cơ Honda GX160 Động cơ Honda GX160 là động cơ xăng có công suất nhỏ, chi phí lắp đặt không cao nhưng vẫn đáp ứng được nhu cầu sử dụng của người dùng

Với những đặc điểm: nhỏ gọn, dễ dàng khởi động bằng tay do được trang bị bằng hệ thống nén dây, xylanh đặt nghiêng 25° so với phương nằm ngang làm giảm trọng lực trung tâm, nhờ đó giảm độ rung và tiếng ồn, công suất cực đại 4,0 kW nên động cơ được ứng dụng nhiều trong công nghiệp, nông nghiệp, lâm nghiệp, ngư nghiệp,

Bảng 2 1: Thông số động cơ Honda GX160

10 Dung tích bình xăng 3,6 lít 11 Chiều quay trục khuỷu Bên trái

2.1.2 Đặc điểm hệ thống cung cấp nhiên liệu của động cơ Honda GX160

Hình 2 2: Hệ thống phun nhiên liệu của động cơ Honda GX160

Hệ thống cung cấp nhiên liệu cho động cơ HONDA GX160 thuộc loại tự chảy, không có bơm xăng và bình chứa nhiên liệu được đặt cao hơn bộ chế hòa khí.

+ Hệ thống tiếp vận nhiên liệu thông thường có hai loại chính: tiếp vận bằng trọng lực (tự chảy) và tiếp vận loại cưỡng bức (bơm xăng) Trên động cơ này được sử dụng hệ thống tiếp vận nhiên liệu bằng trọng lực Hệ thống này có đặc điểm cơ bản nhất là không có bơm chuyển nhiên liệu Thùng nhiên liệu để cao hơn bộ chế hòa khí 300 đến 400 mm dựa vào trọng lực của nhiên liệu và tự chảy xuống

Hình 2 3: Sơ đồ tiếp vận nhiên liệu bằng trọng lực Chế độ cầm chừng: Khi bướm ga mở nhỏ (ở đây thì bướm ga đóng hoàn toàn, lượng không khí nạp sẽ đi qua cửa bù thông hai phía trong và ngoài của bướm ga) thì lượng không khí đi qua họng nạp rất ít, độ chân không tại họng nạp nhỏ không đủ hút nhiên liệu qua lỗ phun vào họng Vì vậy, không khí sẽ theo đường không khí không tải, qua giclơ không khí không tải Xăng sẽ được hút lên theo đường nhiên liệu và tạo thành hỗn hợp đi qua các lỗ không tải Vít có tác dụng điều chỉnh lượng hỗn hợp không tải

Chế độ có tải: Không khí đi qua họng bộ chế hòa khí (5), do họng có tiết diện thu hẹp dần nên tốc độ tăng lên và áp suất giảm tạo độ chân không tại họng Mặt khác, không khí theo đường (6) đi qua các lỗ khoan trên thân vòi phun vào bên trong vòi phun, kết quả là hỗn hợp được tạo thành tại đây Hỗn hợp sẽ được hút vào họng qua vòi phun chính (4) Do tốc độ không khí lớn nên hỗn hợp sẽ được xé tơi ra thành sương và tiếp tục đi vào đường nạp động cơ

a Bộ chế hoà khí

Bộ chế hoà khí (Carburetor) còn có tên gọi khác là chế hoà khí hoặc bình xăng con Đây là một dụng cụ dùng để trộn không khí với các nhiên liệu theo tỷ lệ thích hợp Sau đó, nó cung cấp hỗn hợp này cho động cơ xăng và hoạt động theo nguyên tắc hoàn toàn cơ học Bộ chế hoà khí hiện vẫn được sử dụng trong các động cơ xe nhỏ, động cơ cũ hay trong các loại ô tô đặc biệt như: xe ô tô đua nhỏ

Hình 2 4: Bộ chế hoà khí

b Cấu tạo

Hình 2 5: Cấu tạo bộ chế hoà khí + Bao gồm các thành phần như: các van điều chỉnh (bướm khí, bướm ga) vòi xăng chính, họng khuếch tán, buồng phao, đường dẫn xăng, đường dẫn khí Hầu hết các bộ phận này đều được thiết kế theo một quy trình chuẩn mực nhất định Đảm bảo hoạt động một cách thống nhất, ổn định, phối hợp hài hòa với nhau để đạt được mục đích đó là trộn nhiên liệu với không khí theo tỷ lệ phù hợp nhất

c Nguyên lý hoạt động

+ Khi động cơ hoạt động, thì bướm ga và bướm khí đều mở ra khiến cho không khí bị hút vào từ phía trên, sau đó đi qua họng khuyếch tán Tại đây, do tiết diện lưu thông bị thu hẹp nên tốc độ của dòng khí sẽ tăng lên làm cho áp suất giảm xuống Lúc này, độ chân không sẽ hút nhiên liệu từ trong buồng phao chạy qua đường xăng chính và phun ra dưới dạng tia Như vậy, xăng sẽ bị phun vào dòng khí có tốc độ cao rồi hoà cùng với không khí và bay hơi tạo thành hỗn hợp khí cháy

+ Tuy nhiên, trong suốt quá trình đó thì bên trong máy vẫn còn giữ lại một lượng xăng nhỏ chưa kịp bay hơi Để khắc phục tình trạng này thì các nhà nghiên cứu đã cố gắng đưa ra các giải pháp làm sao cho quá trình bay hơi của xăng diễn ra nhanh

hơn và không để lại xăng dư trước khi bugi đánh lửa điện Hơn nữa để tăng độ chân không ở phía trong buồng hòa khí thì người ta hay sử dụng các chế hoà khí có 2 hoặc 3 ống khuếch tán được đặt nối tiếp nhau

+ Để bộ chế hoà khí hoạt động một cách bình thường ở mọi chế độ làm việc của động cơ Người ta đã sử dụng cơ cấu đóng mở tự động để khống chế mức xăng trong buồng phao và giữ nó không đổi Cơ cấu đó sẽ bao gồm: 1 quả phao và 1 van được đặt trên đường cấp xăng Quả phao và van sẽ phối hợp với nhau một cách nhịp nhàng để điều khiển việc cấp xăng một cách hoàn toàn tự động

+ Đối với bộ chế hoà khí thì áp suất trên mặt thoáng của buồng phao có vai trò rất quan trọng Bởi lượng xăng mà nó cấp ra sẽ phụ thuộc vào độ chênh lệch áp giữa họng khuếch tán và mặt thoáng buồng phao Do đó luôn phải giữ cho áp suất trên mặt thoáng của buồng phao ổn định

2.1.3 Hệ thống phun xăng trực tiếp GDI

a Giới thiệu về hệ thống phun xăng trực tiếp

Động cơ phun xăng trực tiếp GDI (Gasoline Direct Injection) là phun nhiên liệu trực tiếp vào buồng đốt động cơ Công nghệ này được giới thiệu những năm 1925 trên động cơ Hesselman giành cho máy bay Tiếp sau đó, trong những năm 50, Mercedes cũng đã ứng dụng công nghệ này trên chiếc xe Mercedes Benz Gullwing (1953), những động cơ phun xăng trực tiếp khi đó không giống với GDI hiện tại nhưng nó tạo nên nền tảng cho công nghệ phun xăng trực tiếp GDI sau này

b Nguyên lý hoạt động hệ thống phun xăng trực tiếp

Khác với động cơ xăng thông thường, động cơ dầu diesel nhiên liệu được phun thẳng trực tiếp vào buồng đốt dưới áp suất cao trong kỳ nén, do nhiên liệu phun dưới áp suất cao hòa trộn với không khí được nén tới nhiệt độ cao làm hòa khí tự động bốc cháy và sinh công mà không cần tia lửa điện đốt cháy như trên động cơ xăng Lấy từ ý tưởng đó, thay vì phun nhiên liệu trước xupap nạp như những động cơ phun xăng đa điểm MPI (Multi - Port Injection) thông thường, động cơ GDI phun nhiên liệu trực tiếp vào trong buồng đốt của động cơ hoàn toàn giống như động cơ dầu, chỉ có một yếu tố khác biệt là có thêm tia lửa điện để đốt cháy hòa khí

c Cấu tạo và hoạt động hệ thống phun xăng trực tiếp

Cấu tạo: Hệ thống phun xăng trực tiếp GDI bao gồm 2 phần chính: phần thấp áp, phần cao áp

* Phần thấp áp: Cấu tạo phần thấp áp hoàn toàn giống với hệ thống phun xăng đa điểm MPI thông thường: Gồm có bơm xăng, lọc xăng, van điều áp, tất cả được đặt trong thùng xăng Xăng được bơm hút qua lọc thô, lọc tinh theo đường ống nhiên liệu dẫn đến bơm cao áp Áp suất nhiên liệu thấp áp: từ 4.5 – 6 kg/cm2 tùy theo xe, nhìn chung áp suất này cao hơn áp suất của hệ thống phun xăng đa điểm MPI thông thường nhằm duy trì sự mạnh và ổn định lên bơm cao áp

* Phần cao áp: Phần áp suất cao áp gồm có bơm cao áp, ống rail, cảm biến áp suất ống rail và kim phun

• Bơm cao áp: Bơm cao áp có nhiệm vụ nén nhiên liệu áp suất thấp từ bơm xăng lên thành nhiên liệu có áp suất cao để tích trữ trong ống rail Nhờ có cảm biến áp suất ống rail mà ECU nhận biết được áp suất thực tế trong ống rail là bao nhiêu để điều chỉnh van FPRV (Fuel Pressure Regular Valve: van điều áp) trên bơm cao áp Sau đó ECM sẽ điều khiển kim phun nhiên liệu phun dưới áp suất cao vào buồng đốt động cơ

Hình 2 6: Cấu tạo hệ thống phun xăng trực tiếp

Trong bơm cao áp có cả van an toàn để đưa nhiên liệu về trường hợp áp suất cao bất thường Bơm cao áp được dẫn động bởi trục cam, do đó bơm được đặt trên nắp giàn cò và tiếp xúc với vấu cam Thường thì bơm này được dẫn động bởi 2, 3 hoặc 4 vấu cam Một số động cơ dạng chữ V có thể có tới 2 bơm cao áp (mỗi dãy 1 bơm) Trong bơm cao áp có một van solenoid điều khiển điện, thường gọi là van điều chỉnh áp suất nhiên liệu FPRV (Fuel Pressure Regular Valve) van này có chức năng giống như van SCV (Suction Control Valve) trên động cơ phun dầu điện tử Van có 2 dây được điều khiển từ hộp ECM động cơ theo dạng điều chế độ rộng xung Nếu van mở càng nhiều, lượng dầu đi qua sẽ càng nhiều dẫn đến áp suất nhiên liệu tăng cao và ngược lại Van này thường được kiểm tra bằng cách đo điện trở nằm trong khoảng 0.5 kết hợp với việc kích hoạt trên máy chẩn đoán, khi kích họat, van di chuyển và có nghe tiếng kêu có nghĩa là van vẫn còn hoạt động

Hình 2 7: Van điều chỉnh áp suất nhiên liệu • Cảm biến áp suất ống rail FPS

- Cảm biến áp suất ống rail FPS (Fuel Pressure Sensor) thường được gắn ở đầu ống rail dùng để đo áp suất nhiên liệu thực tế ở bên trong ống rail gửi tín hiệu về ECM dưới dạng điện áp Cảm biến áp suất ống rail có 3 dây: 1 dây dương 5V lấy từ hộp, 1 dây mass hộp và 1 dây tín hiêu đưa về hộp

- Chức năng: ECM dựa vào tín hiệu này để điều khiển lượng phun nhiên liệu vào trong buồng đốt động cơ Điều khiển van FPRV như đã nói ở trên tùy thuộc vào từng chế độ hoạt động của động cơ Giám sát van FPRV có hoạt động tốt hay không

• Các đường ống cao áp và ống rail - Tất cả các đường ống này đều được làm từ thép hợp kim không gỉ chống ăn

mòn về hóa học Ống rail thuật ngữ rail này lấy từ hệ thống phun dầu điện tử Common Rail vì hình dạng của nó tương tự bên hệ thống phun dầu và nhiệm vụ cũng là để tích trữ nhiên liệu áp suất cao từ bơm cao áp lên

• Kim phun - Một chi tiết quan trọng trong hệ thống là kim phun Không giống như động cơ

phun xăng thông thường, kim phun GDI được thiết kế với độ chính xác và phun áp suất cao hơn rất nhiều Nếu như động cơ phun xăng đa điểm MPI, kim phun phun vào trước đường ống nạp thì động cơ GDI, kim phun phun thẳng trực tiếp vào trong buồng đốt của động cơ giống như động cơ Diesel Ở động cơ MPI, kim phun được cấp nguồn dương sẵn 12V và được điều khiển mass Còn trên GDI cả hai dây của kim phun đều được điều khiển bởi hộp ECM Đối với loại kim bằng cuộn từ điện áp mở kim khoảng từ 50 - 60 V tùy loại

Hình 2 8: Cách thức hoạt động của hệ thống phun xăng trực tiếp GDI - Hoạt động: Nhiên liệu được bơm từ bình chứa qua lọc đến bơm cao áp với áp

suất khoảng 0,35 MPa Bơm cao áp được dẫn động từ động cơ sẽ đưa nhiên liệu đến ống phân phối với áp suất 4-13 MPa Áp suất này được xác định bởi cảm biến áp suất và có thể được điều chỉnh bằng các dữ liệu ứng dụng dựa trên chế độ làm việc của động cơ Việc giữ cho áp suất trong ống phân phối được cố

định là vô cùng quan trọng vì nó ảnh hưởng đến công suất động cơ, lượng khí phát thải và tiếng ồn Do đó có một van điều áp để ổn định áp suất trong ống phân phối Van này sẽ cho một lượng nhiên liệu vừa đủ quay lại bình chứa Bộ phận quan trọng nhất của hệ thống GDI chính là kim phun, được gắn trên giữa ống phân phối và buồng cháy và được điều khiển đóng mở bởi ECU

- Ở động cơ GDI, có 2 chế độ nạp cơ bản là nạp phân tầng (stratified charge) và nạp đồng nhất (homogeneous charge), Ở chế độ tải nhỏ và vừa, chế độ nạp phân tầngphun trễ được sử dụng Nhiên liệu được phun vào trong kì nén Chế độ đồng nhất- phun sớm được sử dụng khi động cơ ở chế độ tải nặng Nhiên liệu được phun vào trong kì nạp để tạo thời gian giúp hòa khí có được đạt đồng nhất Hầu hết ở chế độ này, động cơ hoạt động với tỷ lệ hòa khí cân bằng hoặc hơi giàu nếu ở tải nặng Ở điều kiện tải thấp hơn, động cơ hoạt động với tỷ lệ hòa khí hơi loãng (khoảng 20-25) nhằm tiết kiệm nhiên liệu

d Ưu nhược điểm hệ thống phun khí LPG trực tiếp

Bảng 2 2: Ưu nhược điểm hệ thống phun khí LPG trực tiếp

- Tỉ số nén được tăng lên: Động cơ phun xăng trực tiếp GDI có tỉ số nén cao hơn động cơ phun khí thông thường Do vậy áp suất nén cũng được tăng theo

- Ít sản sinh ra chất khí NOx hay các loại khí đọc và tạp chất khác trong quá trình đốt cháy nên không gây hại cho con người và môi trường - Hiệu quả quét sạch khí cháy

được cải thiện nhờ tăng góc trùng điệp xupap giúp khí nạp được sạch hơn

- Nhiệt độ khí xả tăng nhanh

- Tăng tải điện cho kim phun

- Các chi tiết phụ tùng đắt đỏ hơn

- Rất nhiều chi tiết bắt buộc phải dùng 1 lần: các seal

- Công nghệ mới đòi hỏi phải đào tạo kỹ thuật nhiều

- Đòi hỏi bảo dưỡng đúng và chính xác

- Cần đến nhiều công cụ hỗ trợ, các tool chuyên dùng trong quá trình bảo dưỡng, sửa chữa động cơ

- Phạm vi hoạt động của xe sử dụng khí LPG chỉ bằng một nửa xe chạy xăng

rút ngắn thời gian nung nóng bầu catalytic làm giảm lượng khí thải độc hại thải ra môi trường Lượng nhiên liệu được đốt cháy gần như tối ưu làm giảm khí thải 50%.

- Tăng công suất và mô men trong khi kích thước động cơ nhỏ hơn

- Hiệu suất động cơ cao giúp tăng tính kinh tế nhiên liệu từ 8 – 22%

- Khí LPG rẻ hơn xăng

- Khoảng trống xe sử dụng khí LPG ít hơn xe sử dụng xăng vì bình chứa khí lớn hơn bình chứa xăng

hiệu lệnh bộ điều khiển và đáp ứng các tín hiệu phản hồi từ cảm biến để đem lại sự chính xác và thích ứng cần thiết Với mục đích làm giảm tối đa chất độc hại trong khí thải và giúp cải thiện lượng tiêu hao nhiên liệu và đảm bảo công suất ở các chế độ hoạt động của động cơ đã được cài đặt trước Đặc biệt là giúp cho việc chẩn đoán “bệnh” của động cơ một cách nhanh chóng

b Cấu tạo

Bộ điều khiển trên động cơ hay còn gọi là ECU là sự tập hợp của nhiều modul khác nhau: ổn áp, mạch khuyếch đại, chuyển đổi Analog sang Digital và ngược lại, vi điều khiển, thạch anh tạo dao động, mạch tách tín hiệu,… Tất cả được tích hợp trên một bo mạch cứng qua đó tín hiệu được truyền cho nhau với tốc độ nhanh hơn, tiết kiệm năng lượng và ổn định hơn

c Nguyên lý hoạt động:

Việc điều khiển góc đánh lửa sớm và góc ngậm điện sẽ được máy tính đảm nhận Các thống số như tốc độ động cơ, tải, nhiệt độ được các cảm biến mã hóa tín hiệu đưa vào ECU xử lý và tính toán để đưa ra góc đánh lửa sớm tối ưu theo từng chế độ hoạt động của động cơ [6] Cuối cùng, các bộ phận thực thi sẽ phải thực hiện đúng theo những dữ liệu mà bộ điều khiển truyền đến để đảm bảo động cơ vận hành ổn định và hiệu quả nhất

2.2.1 Các linh kiện bộ điều khiển

a Arduino Mega 2560

Hình 2 10: Arduino Mega 2560

Arduino là một bo mạch vi điều khiển, được thiết kế bởi arduino dot cc Bộ vi điều khiển được sử dụng trong bảng Arduino này là At mega 2560 Nó đi kèm với nhiều không gian bộ nhớ hơn và các chân đầu ra đầu vào, so với các bảng arduino khác Arduino mega này có 54 chân kỹ thuật số, bắt đầu từ 0 đến 53 Các chân kỹ thuật số này được sử dụng để giao tiếp các cảm biến và module kỹ thuật số với Arduino Mega Hơn nửa, còn có 16 chân Analog từ chân 0 đến chân 15 dùng để giao tiếp với các cảm biến Analog

Hầu hết các Shield của Arduino Uno R3 đều chạy được với Arduino Mega 2560 R3 Nhưng ở Arduino Mega 2560 R3 không dùng được thư viện SoftwareSerial vì đã được tích hợp sẵn 4 cổng Hardware Serial trên board

Bảng 2 3: Thông số kỹ thuật Arduino Mega 2560

Vi điều khiển AVR ATmega 2560 (8bit)Nguồn cung cấp 7-12V (Bộ điều chỉnh sẵn có cho bộ điều

Giao tiếp USB (Lập trình với ATmega 8), ICSP (lập

trình), SPI, I2C và USARTBộ Timer 2 (8bit) + 4 (16bit) = 6 Timer

Cấu tạo mạch Arduino Mega 2560

Hình 2 11: Cấu tạo mạch Arduino Mega 2560 • Chân điều khiển

RESET: Arduino Mega 2560 có sẵn mạch reset với nút ấn để thiết lập lại hệ thống và chân này có thể được sử dụng khi kết nối các thiết bị khác để thiết lập lại bộ điều khiển

XTAL1, XTAL2: Thạch anh (16Mhz) được kết nối với xung clock cung cấp cho bộ điều khiển

AREF: Chân này được dùng khi sử dụng ADC để chuyển đổi tín hiệu với điện áp tham chiếu bên ngoài mà không muốn sử dụng điện áp tham chiếu nội bộ 1.1V hoặc 5V

• Các chân Digital (70) Chân số: Từ 0-53 (số) và 0-15 (tương tự) có thể được sử dụng làm đầu vào hoặc đầu ra cho thiết bị được thiết lập bằng các hàm Mode (), digtalWrite (), digitalRead ()

Ứng dụng: Thiết bị đầu ra: Relay, LED, buzzer, LCD và các thiết bị khác Thiết bị đầu vào: Nút ấn, cảm biến siêu âm, cần điều khiển và các thiết bị khác

• Chân analog tương tự (16)