thiết kế, chế tạo bộ điều tốc điện tử động cơ diesel d4bb (lắp trên xe hyundai porter 1 25)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CƠNG TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP TRƯỜNG THIẾT KẾ, CHẾ TẠO BỘ ĐIỀU TỐC ĐIỆN TỬ ĐỘNG CƠ DIESEL D4BB (LẮP TRÊN XE HYUNDAI PORTER 1.25) S K C 0 9 Mà SỐ: T13 - 2008 S KC 0 Tp Hồ Chí Minh, 2008 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM - ĐỀ TÀI NCKH CẤP TRƯỜNG THIẾT KẾ, CHẾ TẠO BỘ ĐIỀU TỐC ĐIỆN TỬ ĐỘNG CƠ DIESEL D4BB (LẮP TRÊN XE HYUNDAI PORTER 1.25) Mà SỐ: T13 - 2008 THUỘC NHÓM NGÀNH: KHOA HỌC KỸ THUẬT NGƯỜI CHỦ TRÌ : ThS PHAN NGUYỄN Q TÂM ĐƠN VỊ : KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC TP HỒ CHÍ MINH – 12/2008 Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường MỤC LỤC Trang Phần Đặt vấn đề I Đối tượng nghiên cứu II Tình hình nghiên cứu nước III Những vấn đề tồn Phần Giải vấn đề I Mục đích đề tài II Phương pháp nghiên cứu III Nội dung III.1.Kế hoạch thực đề tài III.2 Cơ sở lý thuyết cho việc lắp điều tốc III.2.1 Bộ điều tốc động đốt III.2.2 Bơm cao áp VE động D4BB 12 III.2.3 Hiện trạng sử dụng điều tốc điện tử động Diesel 20 III.3 Tổng quan điều khiển lập trình 21 III.3.1 Giới thiệu vi điều khiển PIC 16F877A 21 III.3.2 Các linh kiện khác 23 III.4 Thiết kế, chế tạo điều tốc điện tử 23 III.4.1 Thực nghiệm thu thập số liệu điều khiển điều tốc khí 25 III.4.2 Thiết kế, chế tạo điều tốc 25 III.5 Thực nghiệm đánh giá điều tốc điện tử 41 III.5.1 Động thực nghiệm .41 III.5.2 Thực nghiệm đánh giá khí thải 42 III.5.3 Đánh giá kết thực nghiệm .44 IV Kết nghiên cứu .45 IV.1 Tính khoa học 45 IV.2 Khả triển khai ứng dụng vào thực tiễn 45 IV.3 Hiệu kinh tế, xã hội .45 Phần Kết luận đề nghò 46 I Kết luận 46 II Hướng phát triển đề tài .46 III Đề nghò 46 Phụ lục 49 Tài liệu tham khảo 51 Thiết kế, chế tạo điều tốc điện tử động Diesel D4BB Trang: Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường Phần I: ĐẶT VẤN ĐỀ I ĐỐI TƯNG NGHIÊN CỨU: Ngày động Diesel trở thành nguồn động lực quan trọng ngành công nghiệp giai đoạn Do đó, vấn đề tiết kiệm nhiên liệu, nâng cao tuổi thọ tận dụng công suất động Diesel yêu cầu có tính cấp bách nhà nghiên cứu giới tìm cách giải cách triệt để Điều chỉnh tự động thông qua kỹ thuật điều khiển điện tử biện pháp tối ưu để giải yêu cầu Chính vậy, việc thiết kế chế tạo điều tốc điện tử cho động Diesel phù hợp với xu chung giới tình hình thực tế nước ta mà điều tốc khí truyền thống dần bộc lộ nhiều khuyết điểm Một vài nhược điểm nhiêu liệu hóa thạch mở kỷ nguyên việc sử dụng nguồn nhiên liệu kép cho động Diesel Diesel - LPG, Diesel CNG….Với loại nhiên liệu kép điều tốc kiểu cũ phát huy tác dụng Khi đó, điều tốc điện tử giải pháp hiệu Vì vậy, người nghiên cứu đònh chọn đề tài “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo điều tốc điện tử cho động Diesel sử dụng bơm cao áp VE” Ngoài ra, đề tàøi giúp học viên ngành ô tô có điều kiện ứng dụng kiến thức lý thuyết học vào thực tế, bước tiếp cận công nghệ giới, thu hẹp khoảng cách trình độ, công nghệ với giới II TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC: ƒ Nghiên cứu, chế tạo hệ thống cung cấp nhiên liệu LPG cho động Diesel – Lê Thanh Phúc – Luận văn thạc só, người hướng dẫn: PGS TS Đỗ Văn Dũng – Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP HCM Đề tài liên quan đến vấn đề việc lắp đặt điều tốc điện tử điều khiển môtơ bước thay cho điều tốc điều tốc khí động Diesel Vikyno RV 125, xylanh sử dụng nhiên liệu kép LPG -Diesel Kết đề tài cho thấy khả ứng dụng rộng rãi loại nhiên liệu kép Diesel - LPG cho động Diesel ƒ Nghiên cứu, chế tạo mạch điều khiển hộp số tự động dùng vi điều khiển – Trần Văn Nguyện – Luận văn thạc só, người hướng dẫn: PGS TS Đỗ Văn Dũng – Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP HCM Luận văn hoàn thành sở ứng dụng vi xử lý để chế tạo mạch điều khiển hộp số tự động theo chương trình Kết luận văn cho thấy khả ứng dụng rộng rãi vi điều khiển điều khiển lập trình hoạt động cho nhiều kết cấu khí thiết bò điện phức tạp Thiết kế, chế tạo điều tốc điện tử động Diesel D4BB Trang: Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường Phần 2: GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ I MỤC ĐÍCH ĐỀ TÀI: Đề tài có hai mục đích là: ƒ Chế tạo điều tốc điện tử thay điều tốc khí cho động Diesel sử dụng bơm cao áp VE theo yêu cầu sử dụng ƒ Đánh giá tính hoạt động động sau lắp đặt điều tốc điện tử II PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU: Đề tài thực dựa phương pháp nghiên cứu sau: ƒ Phương pháp thu thập tài liệu liên quan ƒ Phương pháp quy hoạch thực nghiệm xử lí số liệu ƒ Phương pháp lập trình vi điều khiển ƒ Phương pháp thực nghiệm đánh giá III NỘI DUNG: III.1 Kế hoạch thực đề tài: ¾ 01.08 – 02.08: Nghiên cứu sở việc lắp điều tốc động Diesel ¾ 03.08 – 05.08: Nghiên cứu sở lý thuyết điều chỉnh tự động tốc độ động Diesel, kỹ thuật vi điều khiển ¾ 06.08 – 09.08: Thiết kế, chế tạo điều tốc điện tử ¾ 10.08: Thực nghiệm kiểm tra sản phẩm chế tạo ¾ 11.08: Đánh giá kết luận viết thuyết minh III.2 Cơ sở lý thuyết cho việc lắp điều tốc III.2 Bộ điều tốc động đốt III.2.1.1 Đại cương điều chỉnh tự động chuyển động động Động đốt thường xuyên phải thay đổi chế độ làm việc cách đột ngột, nghóa chế độ làm việc ổn đònh động bò phá vỡ (đặc biệt động diesel) Chế độ làm việc ổn đònh động tồn công suất động (Ne) cân với công suất cản (Nc) tốc độ mà mômen có ích (Me) động cân với mômen cản (Mc) máy công tác, nói cách khác MeMc=0 Như vậy, phụ tải thay đổi, tốc độ động thay đổi theo, theo phương pháp Whenbauer khối lượng bánh đà bù phần độ chênh lệch công suất động công suất cản mang tính chất tạm thời Hơn nữa, kích thước bánh đà nhỏ tác dụng bù trừ có trò số không đáng kể Vì vậy, việc thiết lập cấu tự động điều chỉnh lượng nhiên liệu cung cấp cho chu trình làm việc động cần thiết, qua giữ cho số vòng quay động không thay đổi điều tốc Thiết kế, chế tạo điều tốc điện tử động Diesel D4BB Trang: Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường Mục đích việc điều chỉnh tự động giữ cho thông số đặc trưng trình giá trò đònh hay biến thiên theo qui luật cho trước cho dù có kích động bất thường từ bên Thông số gọi thông số điều chỉnh Trong phạm vi đề tài này, thông số điều chỉnh tốc độ động đối tượng điều chỉnh động đốt Thiết bò tự động dùng để điều chỉnh thông số gọi điều chỉnh tự động Bộ điều chỉnh tự động thường gồm phần sau: - Bộ cảm biến: phát độ lệch thông số điều chỉnh so với yêu cầu có kích động từ bên - Bộ chấp hành: tiếp nhận tín hiệu từ cảm biến điều chỉnh thông số giá trò yêu cầu Hệ thống gồm điều chỉnh đối tượng điều chỉnh gọi hệ điều chỉnh tự động Hệ điều chỉnh tự động thường bố trí thành chu trình sơ đồ khối hình 2.1 Đối tượng điều chỉnh chòu tác động nguồn kích động Tác động làm sai lệch thông số điều chỉnh so với yêu cầu Sai lệch cảm biến nhận biết chuyển thành tín hiệu dạng số truyền tới chấp hành Khi phận chấp hành hoạt động để đưa thông số điều chỉnh trở giá trò yêu cầu Mạch truyền tác động từ đối tượng điều khiển gọi mạch phản hồi Như hệ điều chỉnh tự động kín hệ điều chỉnh có phản hồi Hình Hệ điều chỉnh tự động kín Ngoài mạch phản hồi nói hệ, hệ thống điều chỉnh tự động có mạch phản hồi phụ vài phận hệ có tác dụng nâng cao chất lượng trình điều chỉnh tự động Nhiều kích động nhỏ, tín hiệu từ phận phát không đủ để làm phận chấp hành hoạt động Để hệ thống hoạt động kích động nhỏ, cảm biến chấp hành có bố trí phận khuếch đại dùng để khuếch đại từ phận cảm biến, sơ đồ khối có dạng hình Hình Hệ điều chỉnh tự động kín có phận khuyếch đại Thiết kế, chế tạo điều tốc điện tử động Diesel D4BB Trang: Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường III.2.1.2 Tính ổn đònh động đốt trong: 1- Sự cân lượng: Chế độ làm việc động đốt đặc trưng tổ hợp thông số công tác chủ yếu động (phụ tải, số vòng quay, trạng thái nhiệt…) Chế độ làm việc thay đổi theo đặc điểm động Nhân tố thể công động công suất có ích Ne (KW) mối quan hệ moment xoắn động Me (KNm) tốc độ góc ω hay số vòng quay n (vòng/phút) trục khuỷu thể qua biểu thức sau: 2π Ne = Me * ω = Me * * n = 0.1047 * Me * n 60 Trong trình làm việc động Me, n thay đổi Tốc độ nhỏ phụ thuộc vào điều kiện làm việc ổn đònh động Tốc độ lớn phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: điều kiện bảo đảm cho chu trình công tác tiến hành tốt, mức độ tăng lực quán tính, ứng suất nhiệt chi tiết, độ giảm hệ số nạp yếu tố gây ảnh hưởng xấu đến chu trình công tác, tuổi thọ độ tin cậy động Ứng với chế độ tốc độ, công suất hay moment thay đổi từ không (chế độ không tải) tới trò số lớn ứng với chế độ tốc độ Vậy, tổng hợp chế độ làm việc động ta đồ thò mà trục hoành số vòng quay n trục tung công suất Ne hay moment Me diện tích giới hạn bốn đường: trục hoành, hai đường thẳng vuông góc với trục hoành ứng với số vòng quay nhỏ lớn nhất, đường nối điểm có công suất hay moment cực đại ứng với chế độ tốc độ (phần gạch chéo hình Hình Các chế độ làm việc động Công suất cản Nc hay moment cản Mc đặc trưng đường cong thể mối quan hệ với số vòng quay động điều kiện khác (ví dụ: trạng thái mặt đường ôtô …) hình 2.4 Thiết kế, chế tạo điều tốc điện tử động Diesel D4BB Trang: Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường Hình Đường đặc tính công suất có tích công suất cản động chế độ khác Trên hình đường cong 1, 2, 3, thể hàm Ne=f(n) tương ứng với vò trí điều khiển cấu điều khiển động (vò trí bướm ga bơm cao áp) Các đường cong từ I đến IV biểu diễn biến thiên công suất cản Nc=f(n) với bốn mức cản khác (độ dốc trạng thái mặt đường ôtô) Để xác đònh chế độ làm việc động cần đặt đồ thò công suất cản lên đồ thò công suất có ích động Giao điểm đường cong 1, 2, 3, I, II, III, IV điểm làm việc ổn đònh động Nếu thay đổi hai yếu tố công suất có ích công suất cản điểm làm việc ổn đònh thay đổi Tại số vòng quay n1, công suất cản Nc giảm từ a xuống b cân lượng bò phá hủy Công suất động Ne lớn công suất cản Nc lượng ab, phần lượng thừa làm tăng số vòng quay hệ thống đạt cân lượng (điểm c), tốc độ quay hệ thống lúc n2 Như vậy, thay đổi mặt công suất tạo cân công suất số vòng quay 2- Nhân tố ổn đònh: Hình giới thiệu hai trường hợp khác vò trí tương quan đặc tính moment động Me = f(n) moment cản Mc = f(n) Hình 5a Chế độ làm việc ổn đònh động Thiết kế, chế tạo điều tốc điện tử động Diesel D4BB Trang: Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường Trường hợp (Hình 5a) Nếu tăng số vòng quay tới n’1 làm tăng moment cản Mc giảm moment động Me Vào lúc moment Mc >Me, cân lượng bò phá vỡ, số vòng quay động giảm trở số vòng quay n1 Ngược lại, số giảm số vòng quay n n’’1 lúc Me > Mc nên moment thừa làm tăng số vòng quay đưa tốc độ động trở n1 Nếu chế độ cân bò phá hủy, thân động phục hồi chế độ ban đầu, ta nói chế độ làm việc ổn đònh Trường hợp 2: (Hình.5 b) Hình 5b Chế độ làm việc không ổn đònh động Nếu số vòng quay n động khác với n2, đường cong Me dốc Mc nên Me>Mc n2 tăng lên n’2 Me Vậy Fđ > chế độ làm việc động ổn đònh, động có khả tự điều chỉnh Ở trường hợp có Fđ < 0, chế độ làm việc động không ổn đònh, động khả tự điều chỉnh Bộ điều tốc có nhiệm vụ giảm giá trò ΔM e cách cắt bớt nhiên liệu III.2.1.3 Những điều kiện làm việc động cần sử dụng điều tốc Động đốt cần phải sử dụng điều tốc trường hợp: - Cần phải giữ không đổi số vòng quay động - Trong trường hợp đặc tính động mà số vòng quay dễ dàng vượt giới hạn cho phép gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức bền động ảnh hưởng xấu đến trình làm việc - Bảo đảm số vòng quay ổn đònh nhỏ chế độ không tải để tiêu hao nhiên liệu giảm hao mòn chi tiết hơn, bảo đảm động không bò chết máy - Cung cấp thêm lượng nhiên liệu cần thiết theo yêu cầu tăng tải động Ta cần phân tích đường đặc tính tốc độ động Diesel nhằm thấy rõ nhu cầu phải lắp điều tốc loại động Đặc tính tốc độ động thể quan hệ thông số động công suất, moment, suất tiêu hao nhiên liệu với số vòng quay động Đặc tính tốc độ biểu thò công suất cực đại động ứng với chế độ cung cấp nhiên liệu cực đại gọi đặc tính Khi thay đổi vò trí cấu điều khiển cung cấp nhiên liệu ta mức công suất động thấp công suất cực đại, lúc ta xác đònh đường đặc tính phận ' Hình Đường đặc tính động Diesel Qua kết phân tích so sánh ta rút nhận xét sau • Về đặc điểm biến thiên moment Sự biến thiên moment Me Ne (công suất) phụ thuộc vào: - Hệ số nạp η v : Thể chất lượng nạp xylanh - Tỷ số hiệu suất thò hệ số dư lượng không khí lượng chu trình công tác Thiết kế, chế tạo điều tốc điện tử động Diesel D4BB ηi : Thể chất α Trang: Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường Hình 52 Sơ đồ mạch điện mạch điều khiển điều tốc điện tử Hình 53 Mô hình động sau lắp đặt điều tốc điện tử Ngoài chức điều khiển điều tốc, mạch thiết kế thêm chức an toàn chức chẩn đoán nhằm khắc phục cố điện điều khiển có Thiết kế, chế tạo điều tốc điện tử động Diesel D4BB Trang: 38 Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường thể xảy với mạch Một đèn kiểm tra động (Check Engine) trí bảng tableau, ánh sáng đèn màu cam có biểu tượng hình động Khi xoay contact máy on, đèn sáng khoảng giây tắt để kiểm tra đèn có hoạt động hay không Khi động hoạt động số vòng quay 300 vòng/phút, đèn tắt biểu thò hệ thống điện bình thường, mạch điều khiển phát có hư hỏng mạch điện, điều khiển đèn Check Engine sáng để báo hiệu có lỗi hệ thống điện điều khiển Ngoài mạch thường xuyên theo dõi cảm biến so sánh với liệu cài đặt nhớ để xác đònh trạng thái làm việc bất thường động Nếu phát thấy hư hỏng ghi lại dạng mã chẩn đoán bật đèn Check Engine Hình 54 Đèn check tableau Để đọc mã lỗi người sửa chữa cần tắt công tắt máy, dùng đoạn dây điện nối chân TE1 sang E1 sau mở công tắt On, đèn Check chớp với tần số khác để hiển thò mã lỗi, sau đọc xong so sánh với bảng phụ lục để biết hệ thống điện hư hỏng vùng Nếu hệ thống điện bình thường đèn Check chớp liên tục Hình 55 Mã lỗi bình thường Hình 56 Mã lỗi 22 23 Thiết kế, chế tạo điều tốc điện tử động Diesel D4BB Trang: 39 Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường 4.2.5 Thuật toán điều khiển lập trình Khi bật công tắc khởi động, motor bước kéo vành tràn vò trí cung cấp nhiên liệu cao, đủ để khởi động Khi động khởi động, tín hiệu động đưa đến mạch điều khiển Ngay lúc mạch điều khiển so sánh tốc độ động với tốc độ chuẩn 300 vòng/ phút, chưa đạt mạch điều khiển motor bước giữ yên vò trí vành tràn, ngược lại mạch điều khiển motor bước vào chương trình điều tốc điện tử Khi động đạt tốc độ cầm chừng ổn đònh, mạch thu nhận tín hiệu tốc độ bơm, bàn đạp ga, nhiệt độ nước làm mát, nhiệt độ khí nạp tra bảng liệu lưu nhớ chương trình từ điều khiển vành tràn nhằm kiểm soát tốc độ động Hình 57 Thuật toán điều khiển lập trình Thiết kế, chế tạo điều tốc điện tử động Diesel D4BB Trang: 40 Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường Ta lập đồ cho motor bước để động hoạt động tốc độ ổn đònh dựa vào thực nghiệm theo bảng Số bước Tốc độ động Số bước Tốc độ động (vòng/phút) (vòng/phút) motor motor 750 20 2500 10 800 19 2600 10 900 18 2700 1000 17 2800 1100 16 2900 1200 16 3000 1300 15 3100 1400 14 3200 1500 14 3300 1600 13 3400 1700 13 3500 1800 13 3600 1900 12 3700 2000 12 3800 2100 12 3900 2200 11 4000 2400 11 Bảng Số bước motor dựa vào tốc độ động III.5 Thực nghiệm đánh giá điều tốc điện tử Sau chế tạo thành công, để đánh giá điều tốc điện tử, người nghiên cứu tiến hành thử nghiệm thông số cần đánh giá hai trường hợp: động lắp điều tốc khí động lắp điều tốc điện tử Các kết thử nghiệm sở để đánh giá chất lượng sản phẩm sau thời gian nghiên cứu, chế tạo III.5.1 Động thực nghiệm Trên hình 58 giới thiệu cấu tạo động Hyundai D4BB Hình 58 Động Hyundai D4BB Thiết kế, chế tạo điều tốc điện tử động Diesel D4BB Trang: 41 Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường Thông số kỹ thuật động thực nghiệm: Kiểu động Năm sản xuất Nơi sản xuất Kiểu bố trí xupáp Số xylanh Thứ tự công tác Đường kính hành trình piston Dung tích xilanh Tỉ số nén Trọng lượng Kích thước (dài-rộng- cao) p suất nén Công suất cực đại Momen xoắn cực đại Tốc độ cầm chừng Nhiên liệu p suất mở vòi phun Dầu bôi trơn Hệ thống làm mát Hệ thống đốt nhiên liệu Máy khởi động Máy phát điện D4BB 2005 Tập đoàn Hyundai Motor OHC (Hệ thống cam treo) (Bố trí thẳng hàng) 1-3-4-2 91.1x100 mm 2607cm3 22 200.8 kg 710 x 673.4 x 641 (mm) 27kg/250-400rpm 80.5HP/3967 vòng/phút 16.5Kg.m/2200 vòng/phút 750±50 vòng/phút Dầu Diesel 120-130kg/cm2 SAE 30, 20, 10W-30 có két làm mát Làm mát nước Phun trực tiếp 12V-2.0KW 12V-75A Bảng Thông số kỹ thuật động Hyundai D4BB III.5.3 Thực nghiệm đánh giá khí thải III.5.3.1 Đo độ mờ khói III.5.3.1.1 Tiến hành thử nghiệm Thử nghiệm thực máy DIESEL SMOKE TESTER MDO2 phòng thử nghiệm ô tô, Khoa Cơ khí Động lực, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh Tiến trình thử nghiệm: Cho động hoạt động tốc độ cầm chừng n=780 vòng/phút Chờ khoảng thời gian cho động nóng Cho que dò khí thải vào ống xả Đạp bàn đạp ga cho động hoạt động đạt tốc độ n=4000vòng/phút thời gian 2s Lấy mẫu, đọc giá trò đo III.5.3.1.2 Kết thử nghiệm Bảng kết thử nghiệm độ mờ khói tốc độ động đạt 4000 vòng/phút Thiết kế, chế tạo điều tốc điện tử động Diesel D4BB Trang: 42 Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường Lần TN Độ mờ khói trung bình Độ mờ khói (%) (Sử dụng điều tốc khí ) 22 22 23 24 22 Độ mờ khói (%) (Sử dụng điều tốc điện tử) 21 22 22 20 22 22.6 21.4 Bảng Độ mờ khói động tốc độ 4000 vòng/phút So sánh hai kết quả, độ mờ khói sử dụng điều tốc điện tử cải thiện 1.2% III.5.3.2 Đo nồng độ HC, CO NOx tốc độ cầm chừng III 5.3.2.1 Tiến hành thử nghiệm Thử nghiệm thực thiết bò kiểm tra nồng độ khí thải MAHA phòng thử nghiệm ô tô, Khoa Cơ khí Động lực, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh Mô tả thiết bò đo khí thải MAHA: Thiết bò đo khí thải MAHA (Cộng hoà liên Bang Đức) có chức đo khí thải động Diesel Cụm thiết bò bao gồm: màng hình thể thông tin cụm thiết bò đo Các số liệu đo bao gồm: - CO = %Vol - CO2 =%Vol - HC = ppm Vol - O2 =%Vol - NOx = ppm Vol - Hệ số dư lượng không khí lambda - Nhiệt độ môi trường = oC - Tốc độ động (vòng/ phút) - Nhiệt độ dầu bôi trơn = oC Tiến trình thử nghiệm: Cho động hoạt động tốc độ cầm chừng n=780 vòng/phút Chờ khoảng thời gian cho động nóng Cho que dò khí thải vào ống xả Lấy mẫu, đọc giá trò đo III.5.3.2.2 Kết thử nghiệm Phụ lục kết thử nghiệm in từ máy thử động lắp điều tốc khí Thiết kế, chế tạo điều tốc điện tử động Diesel D4BB Trang: 43 Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường Phụ lục kết thử nghiệm in từ máy thử động lắp điều tốc điện tử Loại khí thải HC CO NOx Số liệu 780 3.45 115 Đơn vò ppm %Vol ppm Bảng Nồng độ khí thải động sử dụng điều tốc khí Loại khí thải HC CO NOx Số liệu 750 3.40 113 Đơn vò ppm %Vol ppm Bảng Nồng độ khí thải động sử dụng điều tốc điện tử So sánh hai kết quả, nồng độ khí thải động tốc độ cầm chừng hai trường hợp tương đương Đặc biệt nồng độ NOx sử dụng điều tốc điện tử có cải thiện đôi chút III 5.4 Đánh giá kết thử nghiệm Để đánh giá điều tốc điện tử sau chế tạo người thực đánh giá gián tiếp thông qua số thông số động như: độ mờ khói, nồng độ HC, CO, NOx tốc độ cầm chừng Qua kết thử nghiệm, cho thấy động Hyundai D4BB sau lắp điều tốc điện tử đạt số tiêu tương đương có phần tốt so với sử dụng điều tốc khí Động lắp điều tốc điện tử hoạt động ổn đònh chế độ đảm bảo an toàn cho người sử dụng Thiết kế, chế tạo điều tốc điện tử động Diesel D4BB Trang: 44 Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường IV KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU Sản phẩm đề tài mạch điều khiển điều tốc điện tử hoạt động tốt động Diesel D4BB thể qua thông số thực nghiệm Hình 59 Mạch điều khiển điều tốc Hình 60 Bộ điều tốc điện tử hoàn chỉnh động D4BB IV.1 Tính khoa học: Sản phẩm đề tài kết ý tưởng thiết kế thực Việc vận dụng kiến thức chuyên ngành kết hợp với kiến thức bổ trợ điều khiển lập trình nhằm mang lại kết tốt IV.2 Khả triển khai ứng dụng vào thực tiễn Sản phẩm đề tài sau nghiệm thu triển khai vào thực tế , lắp lên xe tải có dùng bơm cao áp VE IV.3 Hiệu kinh tế xã hội: Sản phẩm đề tài sau áp dụng rộng rãi giải tốt vấn đề ô nhiễm môi trường tiêu hao nhiên liệu cho xe tải sử dụng động Diesel trang bò bơm cao áp VE Thiết kế, chế tạo điều tốc điện tử động Diesel D4BB Trang: 45 Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường Phần 3: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ I Kết luận Sau thời gian 06 tháng nghiên cứu thực hiện, đề tài đạt số kết sau: Đã nghiên cứu sở lý thuyết việc lắp đặt điều tốc điện tử động Diesel Đã thu thập thông số kỹ thuật bơm cao áp VE Đã nghiên cứu vi điều khiển PIC 16F877A, lập trình vi điều khiển, lựa chọn linh kiện điện tử phù hợp từ làm sở cho việc điều khiển động Thiết kế chế tạo thành công điều tốc điện tử thay cho điều tốc khí bơm cao áp VE lắp động Hyundai D4BB đời 2005 Kết thực nghiệm việc lắp đặt điều tốc điện tử động Huyndai D4BB đời 2005 cho thấy điều tốc điện tử đảm bảo tính ổn đònh hoạt động an toàn sử dụng Do điều kiện thực nghiệm hạn chế nên người nghiên cứu dừng lại việc thử nghiệm động theo số khí thải II Hướng phát triển đề tài Như nêu phần kết luận, kết đề tài dừng lại việc thử nghiệm khí thải động chưa đánh giá tất tiêu yêu cầu như: độ không nhạy, độ không đều… điều tốc Do đó, số hướng phát triển đưa ra: Khảo sát thông số tónh học động học điều khiển điều tốc điện tử Triển khai lắp động thực nghiệm xe Hyundai Porter 1.25 giúp người nghiên cứu dễ dàng tạo tải từ có sở để đánh giá thông số liên quan Triển khai lắp đặt điều tốc động Diesel lắp bơm cao áp VE loại III Đề nghò Nếu có thêm nhiều thời gian điều kiện tốt hơn, người nghiên cứu lắp điều tốc hoàn thành xe thực tế để thiết kế phần cứng tối ưu nhằm chống nhiễu từ bên hoàn thiện chương trình điều khiển Từ đó, dễ dàng tiến hành thử nghiệm chưa thực như: đo công suất động cơ, đo moment xoắn động cơ, đo suất tiêu hao nhiên liệu Việc chế tạo thử nghiệm điều tốc điện tử loại có chi phí không đắt nên lắp đặt rộng rãi xe Người nghiên cứu có kiến nghò: quan chức có thẩm quyền sớm xem xét đề án ứng dụng kỹ thuật nhiên liệu kép vào ôtô tải nhỏ bán tải sử dụng bơm cao áp VE Lúc đó, đề tài phổ biến rộng rãi phát huy hết hiệu sử dụng Thiết kế, chế tạo điều tốc điện tử động Diesel D4BB Trang: 46 Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường PHỤ LỤC PHỤ LỤC 1: KẾT QUẢ THỬ NGHIỆM NỒNG ĐỘ KHÍ THẢI TẠI PHÒNG THÍ NGHIỆM ĐỘNG CƠ KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC - TRƯỜNG ĐH SPKT TPHCM (KHI SỬ DỤNG BỘ ĐIỀU TỐC CƠ KHÍ) Thiết kế, chế tạo điều tốc điện tử động Diesel D4BB Trang: 47 Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường PHỤ LỤC 2: KẾT QUẢ THỬ NGHIỆM NỒNG ĐỘ KHÍ THẢI TẠI PHÒNG THÍ NGHIỆM ĐỘNG CƠ KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC - TRƯỜNG ĐH SPKT TPHCM (KHI SỬ DỤNG BỘ ĐIỀU TỐC ĐIỆN TỬ) Thiết kế, chế tạo điều tốc điện tử động Diesel D4BB Trang: 48 Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường Hình phụ lục1.1 Thiết bò đo độ mờ khói MDO2 Hình phụ lục1.2 Thiết bò kiểm tra nồng độ khí thải MAHA Thiết kế, chế tạo điều tốc điện tử động Diesel D4BB Trang: 49 Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường PHỤC LỤC 3: CÁC CHÂN MẠCH ĐIỀU KHIỂN ĐIỀU TỐC STT 10 11 12 13 14 15 16 17 18 Kí hiệu chân E1 BATT VCC E2 TE1 A/C ELS B/K NE+, NETHA VPA1,VPA2 THW SVPS W E01, E02 B+ S1, S2, S3, S4 Fp Ý nghóa chân Âm accu Dương accu Nguồn ổn áp 5V Mass cảm biến Chẩn đoán Tín hiệu điều hoà không khí Tín hiệu tải điện Tín hiệu phanh Tín hiệu tốc độ bơm Tín hiệu nhiệt độ không khí nạp Tín hiệu bàn đạp ga Tín hiệu nhiệt độ nước làm mát Tín hiệu vò trí vành tràn Đèn Check engine Mass cuộn dây motor bước Dương sau rơle Các chân cuộn dây motor bước Bơm tiếp vận nhiên liệu PHỤC LỤC 4: Mà CHẨN ĐOÁN HƯ HỎNG MẠCH ĐIỀU KHIỂN ĐIỀU TỐC STT Mã lỗi 21 22 23 24 25 26 Vò trí hư hỏng Cảm biến tốc độ bơm Cảm biến vò trí vành tràn Cảm biến bàn đạp ga Cảm biến nhiệt độ nước làm mát Cảm biến nhiệt độ không khí nạp Motor bước Thiết kế, chế tạo điều tốc điện tử động Diesel D4BB Trang: 50 Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường TÀI LIỆU THAM KHẢO Đỗ Quốc Ấm: Chuyên đề điều tốc, năm 1990 Đỗ Văn Dũng: Trang bò điện điện tử ô tô đại, NXB Đại học quốc gia Tp Hồ Chí Minh, năm 2004 Lê Viết Lượng: Lý thuyết động Diesel, NXB Giáo Dục, năm 2004 Lê Thanh Phúc: Nghiên cứu, chế tạo hệ thống cung cấp nhiên liệu LPG cho động Diesel – ĐH SPKT TP.HCM, năm 2006 Nguyễn Tất Tiến: Nguyên lý động đốt trong, NXB Giáo Dục, năm 2003 Engine Governing System Hyundai Porter H100 Owner Manual - Huyndai Motor Company, năm 2003 Injection Pump – Chonan Technical Service Training Center Toyota Service Traning 10 http://www.picvietnam.com Thiết kế, chế tạo điều tốc điện tử động Diesel D4BB Trang: 51 [...]... 30 71 2895 2740 2599 Thiết kế, chế tạo bộ điều tốc điện tử động cơ Diesel D4BB Trang: 23 Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 10 0 13 12 13 76 14 40 15 04 15 68 16 32 16 96 17 60 18 24 18 88 19 52 2 016 2080 2240 2400 2560 2720 2880 3040 3200 3360 3520 3680 3840 4 015 2472 2357 2252 215 6 2068 19 87 19 12 18 42 17 78 17 18 16 61 1608 15 60 14 48 13 51 1267... 15 60 14 48 13 51 1267 11 92 11 26 10 67 10 13 965 9 21 8 81 845 808 Bảng 1: Quan hệ giữa độ mở bàn đạp ga và tốc độ động cơ của bộ điều tốc cơ khí Hình 26 Thực nghiệm xác đònh thời gian giữa 2 xung tốc độ bơm trên máy Snap-on Thiết kế, chế tạo bộ điều tốc điện tử động cơ Diesel D4BB Trang: 24 Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường III.4.2 Thiết kế, chế tạo bộ điều tốc III.4.2 .1 Phương án thiết kế Trải qua một... của động cơ thay đổi Trọng tải tăng: Lượng nhiên liệu nạp tăng Trọng tải giảm: Lượng nhiên liệu nạp giảm Bộ điều tốc còn đóng các vai trò: Ngăn động cơ không chạy quá tốc bằng việc kiểm soát tốc độ tối đa của động cơ và giữ cho động cơ chạy ổn đònh ở tốc độ thấp • Cấu tạo và chức năng của bộ điều tốc mọi tốc đo Hình 19 Cấu tạo bộ điều tốc cơ khí Thiết kế, chế tạo bộ điều tốc điện tử động cơ Diesel D4BB. .. và động cơ không thể quay ngược • Các vít điều chỉnh Hình 18 Các vít điều chỉnh bơm cao áp Bơm phun nhiên liệu có các vít điều chỉnh sau: 1 Vít điều chỉnh tốc độ tối đa: Kiểm soát tốc độ tối đa của động cơ 2 Vít điều chỉnh tốc độ không tải Điều chỉnh tốc độ của động cơ khi chạy không tải 3 Vít điều chỉnh toàn tải Điều chỉnh lượng nhiên liệu nạp Thiết kế, chế tạo bộ điều tốc điện tử động cơ Diesel D4BB. .. điều khiển motor bước Chiều kim đồng hồ Chiều kim đồng hồ Bước Cuộn S1 Cuộn S2 Cuộn S3 Cuộn S4 1 2 3 4 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 Bước Cuộn S1 Cuộn S2 Cuộn S3 Cuộn S4 1 0 0 0 2 0 0 1 3 0 0 1 4 0 0 1 Bảng 2: Xung điều khiển motor bước Thiết kế, chế tạo bộ điều tốc điện tử động cơ Diesel D4BB 1 0 0 0 Trang: 31 Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường III.4.2.4 Mạch điều khiển Mạch điều khiển điều tốc. .. B/K, tải điện ELS Sau đó, mạch sẽ điều khiển bộ chấp hành tương ứng với từng chế độ hoạt động của động cơ Thiết kế, chế tạo bộ điều tốc điện tử động cơ Diesel D4BB Trang: 33 Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường HI 1 2 R29 10 0 0 U3 1 2 3 4 5 6 7 30P 8 9 10 + 13 30P 14 11 32 R30 10 K RS-SW 5V MCLR/VPP RA0 RA1 RA2 RA3 RA4/T0CLK RA5/SS VDD VDD HI 5V RBO/INT RB1 RB2 RB3 RB4 RB5 RB6 RB7 RE0/AN5 RE1/AN6 RE2/AN7... năng kiểm soát tốc độ tối đa của động cơ để ngăn động cơ chạy quá tốc độ và giữ ổn đònh tốc độ chạy không tải Thiết kế, chế tạo bộ điều tốc điện tử động cơ Diesel D4BB Trang: 14 Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường 4 Kiểm soát thời điểm phun Hình 15 Cấu tạo và đặc tính bộ đònh thời Bộ đònh thời điều khiển thời điểm phun theo tỷ lệ thuận với tốc độ động cơ • Hành trình hữu ích Hình 16 Biểu đồ hành... kiểm soát tốc độ III.2.3 Hiện trạng sử dụng bộ điều tốc điện tử trên động cơ Diesel Trước đây, để điều chỉnh tốc độ cho động cơ Diesel người ta thường điều khiển thanh răng bơm cao áp thông qua cơ cấu chấp hành là một motor bước hay motor servo điều khiển trực tiếp thanh răng bơm cao áp một cách tối ưu theo tải và tốc độ động cơ dựa vào chương trình nạp sẵn từ mạch điều khiển Kiểu điều tốc điện tử này... hữu ích ngắn hơn • Chống quay ngược Thiết kế, chế tạo bộ điều tốc điện tử động cơ Diesel D4BB Trang: 15 Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường Hình 18 Cấu tạo bộ phận chống quay ngược Động cơ Diesel có thể quay ngược nếu nhiên liệu được phun vào khi không khí được hút vào từ phía xả và được nén lại thì động cơ sẽ quay ngược Tuy nhiên, bơm được thiết kế để cho động cơ không thể quay ngược Nếu bơm quay... xo điều khiển Khi đó, cần điều khiển và cần căng cùng dòch chuyển quay theo chiều kim đồng hồ quanh điểm tựa A để dòch chuyển vành tràn theo hướng giảm nhiên liệu Nhờ khống chế được tốc độ tối đa nên động cơ không bò chạy quá tốc cho phép Thiết kế, chế tạo bộ điều tốc điện tử động cơ Diesel D4BB Trang: 19 Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường 5 Tải cục bộ Hình 24 Hoạt động khi tải cục bộ Khi cần điều