Nghiên cứu thực nghiệm hệ thống đánh lửa lai bô bin đôi trên động cơ đốt trong

v TÓM TẮT Trên ô tô hin nay, h thống đánh lửa đợc phát triển mnh nhất bao gồm hai loi là h thống đánh lửa đin dung (CDI – capacitor discharged ignition system) và h thống đánh lửa đin cm (TI – transistor ignition system). Mặc dù mỗi loi có u nhợc điểm khác nhau nhng hoàn toàn độc lập không liên quan gì với nhau. Tùy theo mục đích sử dụng của mỗi loi xe mà ngời ta trang bị một trong hai h thống đánh lửa khác nhau. Nếu nh h thống đánh lửa đin cm to tia lửa ổn định nhng li tiêu tốn nhiều năng lợng và phi gii phóng một lợng năng lợng d thừa vào cuối quá trình đánh lửa thì h thống đánh lửa đin dung có hiu suất đánh lửa cao nhng li cần một nguồn đin thế trung áp np vào tụ đin. Chính vì thế, đối tợng nghiên cứu của đề tài là kết hợp hai loi đánh lửa này li với nhau để tận dụng những u điểm của h thống này khắc phục cho h thống khác. Mục đích chính là thiết kế một sơ đồ mch đin kết hợp hai h thống đánh lửa là CDI và TI li với nhau. Thử nghim trên động cơ nhằm kiểm nghim về quá trình np và xã của tụ theo tốc độ của động cơ khi kết hợp các h thống đánh lửa li với nhau. Trên cơ sở đó kiểm nghim kết qu mức tiêu hao nhiên liu cũng nh so sánh nồng độ khí x của các h thống khi kết hợp chúng li với nhau. Kt qu nghiên cu ca đ tài Qua quá trình thực hin, đề tài đư đt đợc những kết qu sau: - Chế to đợc một h thống đánh lửa lai hot động ổn định. - Thực nghim h thống đánh lửa lai trên động cơ, động cơ hot động tốt. - Kết qu đt đợc đáp ứng đợc các yêu cầu về các chỉ tiêu nh: Mức tiêu hao nhiên liu, tiêu chuẩn khí x. - Mô hình đợc thiết kế theo đúng mục tiêu đề ra của đề cơng. - Nội dung thuyết minh đi kèm phù hợp với đặc điểm của mô hình và mục tiêu đợc đề ra. vi ABSTRACT At present, the ignition system is developed, which includes two types of capacitive ignition system and ignition system transistored. Although, each type has different advantages and disadvantages, but unrelated to each other. Depending on the purpose used of each type of vehicle that people equipped with one them. TI is stable but consumes more energy and releases an amount of energy surplus at the end of the process, CDI has high performance ignition but needs a power source to recharge the high voltage capacitors. Therefore, the object of the research topic is to combine two types of ignition system together to leverage the advantages of this system to other system. The main goal is to design a circuit diagram combines two ignition systems are CDI and TI together. Testing the engine to test the process of charging and discharging the capacitor when the motor speed combined ignition systems together. On that basis, the test results as well as fuel consumption comparable concentrations of the exhaust system to combine them together. The results of the research topic: Through the implementation process, the subject has achieved the following results: - The stability of a hybrid ignition system operation. - Test the ignition system on a hybrid motor, fine motor activities. - Results achieved to meet the requirements of the targets, such as fuel consumption, exhaust gas standards. - The model is designed in accordance with objectives of the proposal. - Content notes to match the characteristics of the model and the goals outlined DANH MỤC HÌNH VÀ SƠ ĐỒ vii Hình 1.1: Sơ đồ h thống đánh lửa DC – CDI 6 Hình 1.2: H thống đánh lửa transistor không dùng vit 7 Hình 2.1: Sơ đồ nguyên lý của h thống đánh lửa 10 Hình 2.2: Sơ đồ tơng đơng của mch sơ cấp của h thống đánh lửa 10 Hình 2.3: Quá trình tăng trởng dòng sơ cấp 12 Hình 2.4: Sơ đồ tơng đơng của h thống đánh lửa 15 Hình 2.5: Qui luật biến thiên dòng đin sơ cấp i 1 , đin thế thứ cấp U 2 và dòng đin thứ cấp I 2 theo t 16 Hình 2.6: Qui luật biến đổi HĐT thứ cấp U 2m và cờng độ dòng đin thứ cấp i 2 khi tiếp điểm mở 18 Hình 2.7: Sơ đồ khối h thống đánh lửa đin dung 20 Hình 2.8: Sơ đồ tơng đơng quá trình np tụ 21 Hình 2.9: Đặc tuyến phóng khi SCR mở 22 Hình 2.10: Sơ đồ có diode mắc song song với SCR 22 Hình 2.11: Đặc tuyến phóng qua cuộn thứ cấp 23 Hình 2.12: So sánh hai kiểu đánh lửa TI – CDI 24 Hình 2.13: Sơ đồ mch đin h thống đánh lửa lai 26 Hình 2.14: Sơ đồ nhánh sơ cấp bobine đánh lửa đin cm 27 Hình 2.15: Sơ đồ tơng đơng quá trình đánh lửa đin cm 28 Hình 2.16: Sơ đồ quá trình đánh lửa đin dung 30 Hình 3.1: Sơ đồ nguyên lý h thống đánh lửa lai 32 Hình 3.2: Sơ đồ tơng đơng quá trình np tụ 33 Hình 3.3: Đặc tuyến phóng khi SCR mở 36 Hình 3.4: Sơ đồ có diode mắc song song với SCR 36 Hình 3.5: Đặc tính phóng qua cuộn thứ cấp 37 Hình 3.6: Mch đánh lửa lai dư đợc chống nhiu 38 Hình 3.7: Mch điều khiển đánh lửa lai 39 viii Hình 3.8: Mch điều khiển tín hiu IGF 39 Hình 3.9: Sơ đồ chân vi điều khiển 40 Hình 3.10: Bo mch đồng điều khiển 40 Hình 3.11: Mch điều khiển đánh lửa lai lắp trên động cơ 41 Hình 3.12. Hình nh thể hin đin áp np vào tụ ở tốc độ 800 v/p 43 Hình 3.13. Hình nh thể hin đin áp np vào tụ ở tốc độ 1500 v/p 43 Hình 3.14. Hình nh thể hin đin áp np vào tụ ở tốc độ 2000 v/p 43 Hình 3.15. Hình nh thể hin đin áp np vào tụ ở tốc độ 2500 v/p 44 Hình 3.16. Hình nh thể hin đin áp np vào tụ ở tốc độ 2800 v/p 44 Hình 3.17. Biểu đồ sự phụ thuộc của đin áp np của tụ vào tốc độ động cơ 45 Hình 4.1: Mch điều khiển bô bin đôi 46 Hình 4.2: Sơ đồ mch đin điều khiển động cơ 5S-FE Toyota 1997 2.2l 47 Hình 4.3: Hình nh động cơ sử dụng hai bobine đôi 48 Hình 4.4: Cụm bobine đôi cách bit sử dụng hai nguồn đin 50 Hình 4.5: Kiểm tra nồng độ khí xư động cơ xăng 53 Hình 4.6: Biê ̉ u đô quan h giữa tỷ l hỗn hợp không khí-nhiên liu và lợng CO/HC sinh ra 54 Hình 4.7: Sự phụ thuộc của hiu đin thế đánh lửa vào tốc độ và ti trọng của động cơ 58 ix DANH MỤC CÁC CHỮ VIT TẮT 1. CDI: Capacitor Discharged Ignition system 2. TI: Transistor Ignition system 3. T: Chu kỳ 4. F: Tần số 5. CO: Monoxit ca  cbon 6. HC: Hydrocácbon 7. DC: Đin áp một chiều 8. AC: Đin áp xoay chiều 9. ECT: Engine Coolant Temperature 10. TPS: Throttle Position Sensor 11. ECU: Engine control unit 12. ECM : Engine control module 13. MAP: Manifold absolute Pressure Sensor x MỤC LỤC Trang tựa Trang Quyết định giao đề tài Xác nhận của cán bộ hớng dẫn Lý lịch khoa học i Lời cam đoan ii Lời cám ơn iv Tóm tắt v Danh mục hình vẽ và sơ đồ vii Các chữ viết tắt ix Mục lục x PHẦN A: MỞ ĐẦU 1 1. Dẫn nhập 2 2. Lý do chọn đề tài 2 3. Đối tợng nghiên cứu 2 4. Kế hoch thực hin 3 PHẦN B: NỘI DUNG 4 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 5 1.1. Tổng quan chung về lĩnh vực nghiên cứu 5 1.2. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nớc 5 1.2.1. Tình hình nghiên cứu trong nớc 5 1.2.2. Tình hình nghiên cứu ngoài nớc 8 1.3. Mục tiêu đề tài 8 1.4. Nhim vụ và giới hn đề tài 9 1.4.1. Nhim vụ của đề tài 9 1.4.2. Giới hn của đề tài 9 1.5. Phơng pháp nghiên cứu 9 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYT 10 xi 2. Cơ sở lý thuyết đánh lửa đin cm và đin dung 10 2.1. Lý thuyết đánh lửa đin cm 10 2.1.1. Quá trình tăng trởng dòng sơ cấp 10 2.1.2. Quá trình ngắt dòng sơ cấp 14 2.1.3. Quá trình phóng đin ở đin cực bougie 17 2.2. u, nhợc điểm của h thống đánh lửa đin cm 19 2.2.1. u điểm của h thống đánh lửa đin cm 19 2.2.2. Nhợc điểm của h thống đánh lửa đin cm 19 2.3. Lý thuyết đánh lửa đin dung 20 2.3.1. Sơ đồ khối nguyên lý hot động của h thống đánh lửa đin dung 20 2.3.2. Quá trình np đin vào tụ C 20 2.3.3. Quá trình phóng đin ở tụ C và hình thành tia lửa đin 22 2.3.4. Tần số dao động của biến áp xung 24 2.4. u, nhợc điểm của h thống đánh lửa đin dung 24 2.4.1. u điểm của h thống đánh lửa đin dung 24 2.4.2. Nhợc điểm của h thống đánh lửa đin dung 25 2.5. Xây dựng lý thuyết h thống đánh lửa lai 25 2.5.1. Xây dựng sơ đồ mch đin h thống đánh lửa lai 26 2.5.2. Quá trình tăng trởng dòng sơ cấp đánh lửa đin cm 27 2.5.3. Quá trình đánh lửa đin cm 28 2.5.4. Quá trình đánh lửa đin dung 29 CHƯƠNG 3: NGHIÊN CU, CH TO MCH ĐÁNH LỬA LAI 32 3.1. Các vấn đề cần gii quyết 32 3.2. Chế to mch đin điều khiển đánh lửa lai 32 3.2.1. Sơ đồ nguyên lý mch đánh lửa lai 32 3.2.2. Chọn tụ đin 33 3.2.3. Quá trình dòng np và dòng phóng của tụ 34 3.2.4. Quá trình phóng đin ở tụ C và hình thành tia lửa đin 35 3.3. Chống nhiu cho mch 37 3.4. Chọn các linh kin khác 38 xii 3.5. Thử nghim trên động cơ 39 3.6. Chơng trình điều khiển h thống đánh lửa lai 47 CHƯƠNG 4: THỰC NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ 49 4.1. Các chỉ tiêu cần cần đánh giá của h thống đánh lửa lai 49 4.2. Mch đin điều khiển động cơ 50 4.3. Thực nghim dòng đin tiêu thụ của h thống đánh lửa 51 4.4. Thực nghim mức tiêu hao nhiên liu 53 4.4.1. u, nhợc điểm của phơng pháp đo tiêu hao nhiên liu thủ công . 55 4.4.1.1. u điểm của phơng pháp đo tiêu hao nhiên liu thủ công 55 4.4.1.2. Nhợc điểm của phơng pháp đo tiêu hao nhiên liu thủ công 56 5. Kiểm nghim khí x 56 PHẦN C: KT LUẬN VÀ Đ NGHỊ 63 1. Kết luận 64 2. Tự đánh giá những đóng góp của đề tài 64 3. Kiến nghị 64 TÀI LIU THAM KHO 65 1 PHN A M ĐU 2 1. Dn nhp Trong nhng thp niên tr lng s i ln c bit, h thn t c phát trit bc nhm ng các yêu cm tiêu hao nhiên liu, gi c hi ca khí xn nghi cho ôtô. Ngày nay, chic ôtô là mt h thng phc tp bao gn t. Trên hu ht các h thn ô u có các b vi x  u khin các h thng. Các h thng mc i. 2. LỦădoăchọnăđătƠi S phát trin không ngng ca nghành công nghip ô tô, n phát trin ca ngành công nghip ô tô nói riêng và s phát trin ca xã hi nói chung luôn pho v ng và tit ki cn thit cho s phát trin bn vng ca xã hi ngày nay. Các h thng mi t   tha không ngc ci tin t th h th nht cho ti nay là h thng th  Nhm to ra mt h thng mang tính mi m cho h tha m bo và giá thành sn phm li thp. Vy nên h thi. 3. Điătng nghiên cu  tài nghiên cu là h thn trên ô tô và h tha là ch ym to ra mt h thng mi cho giáo viên tham kh ng dng lên h thn trên  u cho các em sinh viên, hc sinh hi thng a lai mà ti là h thn dung và h thn cm. [...]... chuyển đổi động cơ Toyota 5A-FE đang sử dụng hệ thống đánh lửa bán dẫn sang hệ thống đánh lửa trực tiếp theo hai ph ơng án Phương án 1: Hệ thống đánh lửa trực tiếp bobine đôi Phương án 2: Hệ thống đánh lửa trực tiếp bobine đơn Khi thực hiện chuyển đổi, tác gi đư thí nghiệm đo các xung đánh lửa, công su t, moment, l ợng nhiên liệu tiêu thụ và nồng độ khí th i của động cơ 5A-FE sử dụng hệ thống đánh lửa bán... đánh lửa là hệ thống đánh lửa điện c m và điện dung lại, cùng sử dụng trên một hệ thống đánh lửa của ô tô th̀ hầu nh ch a có và mang tính mới mẻ 8 1.3 M c tiêu đ tài Hiện nay có r t nhiều hệ thống đánh lửa trên các ô tô đ i mới, việc nghiên cứu và thí nghiệm để tạo ra một hệ thống đánh lửa mới nhằm mục đích sau: Tạo ra một hệ thống đánh lửa mới bằng sự kết hợp giữa đánh lửa điện dung và đánh lửa điện... gọi là hệ thống đánh lửa lai 2.3.1 Xây d ngăs ăđ m chăđi n h th ngăđ́nhăl a lai Hình 2.13 S ăđ ăm chăđi năh ăth ngăđ́nhăl a lai Trong sơ đồ trên, bobine 1 và Transistor công su t T1 thộc hệ thống đánh lửa điện c m Diode D1, tụ C1,SCR D3 diode D2 thuộc hệ thống đánh lửa điện dung Sơ đồ thiết kế cho động cơ 4 xi lanh Mỗi hệ thống đánh lửa cho hai máy song hành sử dụng bobine đôi Hệ thống hoạt động theo... thử nghiệm trên xe, kiểm tra mức tiêu hao nhiên liệu, cũng nh quá tr̀nh đốt cháy nhiên liệu của hệ thống đánh lửa mới 1.4 Nhi m v và gi i h năđ tài 1.4.1 Nhi m v c aăđ tài Đề tài nhằm gi i quyết một số nhiệm vụ sau: - Thiết kế một hệ thống đánh lửa mới liên kết hai loại đánh lửa lại với nhau - Xây dựng cơ s lý thuyết tính toán cho hệ thống đánh lửa lai CDI-TI - Thử nghiệm hệ thống đánh lửa mới trên. .. nhiên liệu tiêu thụ và nồng độ khí th i của động cơ 5A-FE sử dụng hệ thống đánh lửa bán dẫn và hệ thống đánh lửa trực tiếp ( bobine đôi và bobine đơn ) Đánh giá kết qu thực nghiệm chuyển đổi động cơ 5A-FE đánh lửa bán dẫn sang đánh lửa trực tiếp bobine đôi và bobine đơn sẽ giúp tình trạng đánh lửa, động cơ tăng công su t ( kho ng 3.13 % ), moment tăng (kho ng 6.6 %), tiết kiệm nhiên liệu (kho ng 16,5... dụng những u điểm của hệ thống này khắc phục cho hệ thống khác Mục đích chính là thiết kế một sơ đồ mạch điện kết hợp hai hệ thống đánh lửa là CDI và TI lại với nhau Thử nghiệm trên động cơ bobine đôi nhằm kiểm nghiệm về quá trình nạp và x của tụ theo các quá trình làm việc của động cơ Trên cơ s đó kiểm nghiệm kết qu mức tiêu hao nhiên liệu cũng nh so sánh nồng độ khí x của các hệ thống khi kết hợp chúng... ḅ một trong hai hệ thống đánh lửa khác nhau Nếu nh hệ thống đánh lửa điện c m tạo tia lửa ổn đ̣nh nh ng lại tiêu tốn nhiều năng l ợng và ph i gi i phóng một l ợng năng l ợng d thừa vào cuối quá tr̀nh đánh lửa thì hệ thống đánh lửa điện dung có hiệu su t đánh lửa cao nh ng lại cần một nguồn điện thế trung áp nạp vào tụ điện Chính vì thế, đối t ợng nghiên cứu của đề tài là kết hợp hai loại đánh lửa này... t h th ngăđ́nhăl a lai Trong quá tr̀nh kh o sát hệ thống đánh lửa điện dung và điện c m Ta th y rằng với hệ thống đánh lửa điện dung, yếu tố cần thiết nh t là nguồn điện có điện áp từ 150 đến 400 vôn Để có đ ợc nguồn điện này, hệ thống đánh lửa điện dung cần có một bộ nguồn AC hoặc DC Trong khi cuối quá tr̀nh đánh lửa của hệ thống điện c m, tại âm bobine xu t hiện một su t điện động tự c m lên tới... động này hoàn toàn không mang lại lợi ích cho hệ thống mà còn làm hỏng một số thiết ḅ V̀ thế ng thực tế này, ng i ta ph i dập s t điện động này bằng tụ và diode Xu t phát từ i làm đề tài kết hợp hai hệ thống này lại làm một Hệ thống đánh lửa điện dung sử dụng su t điện động tự c m của cuộn sơ c p trong hệ thống đánh lửa điện c m để nạp năng l ợng vào tụ phục vụ cho quá tr̀nh đánh lửa điện c m Hệ thống. .. bộ điều khiển đánh lửa kiểu CDI-AC sẽ giúp điều ch̉nh góc đánh lửa sớm linh hoạt theo tốc độ động cơ và tăng c tổn hao năng l ợng của hệ thống ng kh năng tia lửa điện nh ng vẫn gi m u điểm này sẽ giúp c i thiện công su t, tiết kiệm nhiên liệu, gi m phát th i ô nhiễm và tăng tính năng vận hành của động cơ xe gắn máy  Gi i pháp nghiên cứu chế tạo hệ thống đánh lửa lai bobine đơn và bobine đôi của Ths . của h thống đánh lửa đin dung 24 2.4.1. u điểm của h thống đánh lửa đin dung 24 2.4.2. Nhợc điểm của h thống đánh lửa đin dung 25 2.5. Xây dựng lý thuyết h thống đánh lửa lai 25 2.5.1 NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ 49 4.1. Các chỉ tiêu cần cần đánh giá của h thống đánh lửa lai 49 4.2. Mch đin điều khiển động cơ 50 4.3. Thực nghim dòng đin tiêu thụ của h thống đánh lửa 51 4.4. Thực. vào tốc độ động cơ 45 Hình 4.1: Mch điều khiển bô bin đôi 46 Hình 4.2: Sơ đồ mch đin điều khiển động cơ 5S-FE Toyota 1997 2.2l 47 Hình 4.3: Hình nh động cơ sử dụng hai bobine đôi 48 Hình