0

nghiên cứu điều khiển hệ thống nhiên liệu cho động cơ sử dụng nhiên liệu kép (lpg diesel)

55 577 2
  • nghiên cứu điều khiển hệ thống nhiên liệu cho động cơ sử dụng nhiên liệu kép (lpg   diesel)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

Tài liệu liên quan

Thông tin tài liệu

Ngày đăng: 04/09/2016, 12:17

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KH&CN CẤP TRƯỜNG NGHIÊN CỨU ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU CHO ĐỘNG CƠ SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU KÉP (LPG - DIESEL) S K C 0 9 MÃ SỐ: T2011 - 23TĐ S KC 0 3 Tp Hồ Chí Minh, 2011 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH o0o BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KH&CN CẤP TRƯỜNG TRỌNG ĐIỂM NGHIÊN CỨU ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU CHO ĐỘNG CƠ SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU KÉP (LPG - DIESEL) Mã số: T2011 – 23TĐ Chủ nhiệm đề tài: ThS Nguyễn Văn Long Giang Thành viên tham gia: PGS.TS Đỗ Văn Dũng ThS Nguyễn Trọng Thức TP HỒ CHÍ MINH - 12/2011 Đề tài NCKH cấp trường trọng điểm Mã số: T2011-23TĐ Chương TỔNG QUAN 1.1 Lý chọn đề tài: Trong trình phát triển kinh tế, xã hội giới nói chung Việt Nam nói riêng, mạng lưới giao thông vận tải có vai trò vô quan trọng việc vận chuyển người hàng hóa Dẫn đến số lượng xe tham gia lưu thông đường ngày tăng lên Việc gia tăng loại xe giới, ô tô loại máy sử dụng nguồn nhiên liệu hoá thạch làm cho nguồn nhiên liệu ngày cạn kiệt (theo dự báo nguồn nhiên liệu hóa thạch cạn kiệt khoảng 30 đến 50 năm tới) Nguy hiểm hơn, loại ô tô sử dụng nguồn nhiên liệu làm ô nhiễm môi trường khí độc hại NOx, CO, CO2, HC… từ động thải (đây nguồn gây ô nhiễm môi trường sống nay) Ngoài ra, tiêu chuẩn môi trường đặt buộc nhà sản xuất nhập phải tuân theo Tìm kiếm nguồn lượng thay thế, kiểm soát ô nhiễm môi trường ngày tốt hơn, bảo vệ sức khỏe người… nhiệm vụ đặt cho người So với trước kia, ô tô ngày nhiều Các công nghệ ứng dụng xe: cải tiến buồng đốt, sử dụng công nghệ điều khiển phun xăng - đánh lửa điện tử, gắn xúc tác ống xả…đã giảm lượng đáng kể khí thải độc hại Tuy nhiên, giải pháp đáp ứng phần việc kiểm soát khí thải cần nhiều nỗ lực từ phía nhà nghiên cứu, sản xuất Gần đây, công trình nghiên cứu sử dụng khí đồng hành dầu mỏ hóa lỏng (LPG) cho phương tiện giao thông giới Việt Nam có kết khả quan LPG loại nhiên liệu có nhiều ưu điểm: sử dụng LPG xe chạy xăng đốt cháy cưỡng giảm ô nhiễm khí thải mà trì công suất động cơ, giá thành tương đối rẻ dễ sử dụng…Còn sử dụng hỗn hợp LPG + Diesel động tiêu ô nhiễm môi trường khả mang tải động diesel cải thiện, chi phí chuyển đổi hệ thống nhiên liệu động thấp, kết cấu động không bị thay đổi nhiều… Việt Nam có nhiều tiềm loại khí đốt Các loại khí tồn mỏ khí mỏ dầu tập trung nhiều Biển Đông với trữ lượng cao Nếu chúng khai thác sử dụng tốt mở hướng giải tốt cho vấn đề nhập xăng dầu Do đòi hỏi phải đầu tư nhiều vào việc khai thác, sản xuất sử dụng Đề tài NCKH cấp trường trọng điểm Mã số: T2011-23TĐ tốt loại khí Nếu làm góp phần thúc đẩy phát triển ngành khai thác, sản xuất dầu khí mang lại lợi ích kinh tế lớn cho đất nước Ưu điểm trình cháy LPG dùng nhiên liệu thay rõ ràng Câu hỏi cần trả lời hiệu suất vận hành so với trình cháy mà diesel đạt mà không làm hại đến mức tiêu thụ nhiên liệu ? Việc ứng dụng LPG xe chạy Diesel gặp khó khăn riêng kết cấu động chất trình cháy Vì vậy, việc nghiên cứu, chế tạo lắp đặt thành công hệ thống cung cấp LPG cho động diesel có ý nghĩa lớn việc giảm ô nhiễm khí thải từ động diesel Có nhiều phương án khác sử dụng để cải tạo hệ thống nhiên liệu Diesel sang sử dụng LPG Trên sở phân tích ưu nhược điểm phương án, phương án chọn là: - Động diesel 3C – TE Toyota - Sử dụng phun mồi diesel để khởi tạo trình cháy - Phun LPG đường ống nạp - Sử dụng vi điều khiển để kiểm soát trình phun LPG 1.2 Mục đích đề tài: Đề tài có mục đích chính: - Thiết kế cải tạo hệ thống cung cấp nhiên liệu liệu động Diesel cũ hệ thống dùng nhiên liệu kép (LPG – Diesel) - Thiết kế, chế tạo mạch điều khiển điện tử hệ thống cung cấp LPG cho động Diesel Toyota 3C-TE - Lập trình cho mạch điều khiển Phun LPG theo tốc độ động cơ, vị trí bàn đạp ga điều chỉnh thời điểm phun dầu Diesel 1.3 Phương pháp nghiên cứu: Các phương pháp sau sử dụng để thực đề tài: - Phương pháp tham khảo tài liệu: tham khảo công trình nghiên cứu việc ứng dụng LPG, tính chất lý hóa loại nhiên liệu diesel LPG - Phương pháp tính toán: tính toán số liệu dựa vào nguyên lý động đốt cấu tạo cảm biến - Phương pháp lập trình vi điều khiển: thu thập số liệu, xử lý số liệu xuất số Đề tài NCKH cấp trường trọng điểm Mã số: T2011-23TĐ liệu cho cấu chấp hành - Phương pháp thực nghiệm: Thực nghiệm vấn đề nghiên cứu động Toyota 3C-TE 1.4 Đối tượng nghiên cứu: Đối tượng nghiên cứu đề tài hệ thống nhiên liệu động diesel Toyota 3C-TE Thiết kế, chế tạo lại hệ thống cung cấp nhiên liệu cho phù hợp với việc sử dụng kết hợp LPG diesel 1.5 Giới hạn đề tài: Nghiên cứu thiết kế điều khiển hệ thống cung cấp LPG cho động Toyota 3CTE theo chế độ hoạt động động cơ, đồng thời điều chỉnh lưu lượng thời điểm phun Diesel để động hoạt động ổn định, phát huy tối đa công suất giảm khí thải độc hại cho môi trường 1.6 Kế hoạch thực hiện: - Ngày 20/03/2011 – 30/04/2011: Nghiên cứu sở lý thuyết động tính chất LPG Diesel - Ngày 01/05/2011 – 30/06/2011: Nghiên cứu kỹ thuật thiết kế mạch điện tử lập trình vi điều khiển - Ngày 01/07/2011 – 30/09/2011: Thiết kế, thi công hệ thống cung cấp LPG, chế tạo mạch lập trình điều khiển hệ thống cung cấp LPG - Ngày 01/10/2011 – 15/11/2011: Thử nghiệm điều khiển hệ thống cung cấp LPG cho động điều chỉnh động - Ngày 16/11/2011 – 10/12/2011: Viết báo cáo kết nghiên cứu chuẩn bị bảo vệ 1.7 Tổng quan vấn đề nghiên cứu nước “Sử dụng LPG xe gắn máy xe buýt nhỏ”, Bùi Văn Ga, Trung tâm nghiên cứu bảo vệ môi trường Đại học Đà Nẵng [2] Công trình nghiên cứu công nghệ chuyển đổi xe gắn máy xe buýt nhỏ chạy xăng sang chạy LPG trình bày Kết nghiên cứu cho thấy tính ưu việt phương tiện chạy LPG so với chạy xăng tính kinh tế kỹ thuật bảo vệ môi trường “Cải tạo động Mazda WL thành động dual fuel sử dụng khí hóa lỏng”, Lê Minh Xuân, Luận văn thạc sỹ Trường ĐH Đà Nẵng Đề tài NCKH cấp trường trọng điểm Mã số: T2011-23TĐ Đề tài dùng phương pháp nghiên cứu lý thuyết thực nghiệm để đánh giá kết sở nghiên cứu động Mazda WL Kết thực nghiệm cho thấy: tỷ lệ LPG sử dụng hỗn hợp để động Mazda WL hoạt động bình thường nhỏ 20% Công suất giảm khoảng 5% - 10% nồng độ bồ hóng giảm 15% - 20% “Research and install the LPG supply system to diesel engine VIKYNO RV 125”, Do Van Dung, Le Thanh Phuc, Huynh Phuoc Son, Le Viet Hung APAC15, Hanoi [9] Đề tài ứng dụng kỹ thuật nhiên liệu kép động diesel có sẵn thị trường, Vikyno RV125, kim phun lắp đường ống nạp Kết nghiên cứu cho thấy động dual fuel, bản, đảm bảo yêu cầu tiết kiệm động diesel tương ứng “Pilot – ignited natural gas combustion in diesel engines”, Peter Mtui, The University of British Columbia [10] Nghiên cứu trình cháy khí thiên nhiên mồi lửa diesel Kết cho thấy trình cháy diesel-gas có khoảng thời gian chuẩn bị đánh lửa thời gian cháy so với động diesel sở Quá trình cháy diesel-gas êm so với động diesel sở “Simultaneous diesel and natural gas injection for dual-fuelling compressionignition engines”, Timothy Ross White, School of Mechanical and Manufacturing Engineering, The University of New South Wales [11] Nghiên cứu sử dụng phương pháp thực nghiệm mô trình phun nhiên liệu đồng thời vào buồng đốt kim phun kết hợp, từ tìm áp suất phun tối ưu, kích thước lỗ kim phun góc kim phun để chùm tia phun phân tán hóa tốt Đề tài NCKH cấp trường trọng điểm Mã số: T2011-23TĐ Chương TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU KÉP (LPG – DIESEL) 2.1 Đặc tính nhiên liệu Diesel LPG 2.1.1 Nhiên liệu Diesel Dầu Diesel loại nhiên liệu lỏng, sản phẩm tinh chế từ dầu mỏ có thành phần chưng cất nằm dầu hỏa (kesosene) dầu bôi trơn (lubricating oil), có nhiệt độ bốc từ 1750C đến 3700C (đối với nhiên liệu diesel nặng: 3150C ÷ 425C gọi Mazut – Fuel oil) Dầu diesel đặt tên theo nhà sáng chế Rudolf Diesel, dùng loại động đốt diesel Các thông số kỹ thuật dầu diesel giới thiệu Bảng 2.1 Bảng 2.1: Các thông số kỹ thuật dầu Diesel Các tiêu chuẩn chất lượng Loại nhiên liệu diesel DO DO 0,5% S 1,0% S ≥ 50 ≥ 45 - 50% chưng cất 2800C 280 C - 90% chưng cất 370 C nhiên liệu diesel Trị số cetan Phương pháp thử ASTM D 976 Thành phần chưng cất, t C TCVN 370 C 2693 – 95 1,8 ÷5,0 1,8÷5,0 ASTM D 445 ≤0,5 ≤1,0 ASTM D 2622 ≤ 0,01 ≤ 0,01 TCVN Độ nhớt động học 200C (đơn vị cSt : centi Stock) Hàm lượng S (%) Độ tro (% kl) 2690 – 95 Độ kết cốc (%) ≤ 0,3 ≤ 0,3 TCVN6 324 – 97 Hàm lượng nước, tạp chất ≤0,05 ≤0,05 học (% V) 2693 – 95 Ăn mòn mảnh đồng 50 C TCVN N1 N1 TCVN 2694 – 95 Đề tài NCKH cấp trường trọng điểm 10 Nhiệt độ đông đặc, t C Mã số: T2011-23TĐ ≤5 ≤5 TCVN 3753 – 95 11 Tỷ số A/F 14,4 14,4 - 2.1.2 Nhiên liệu LPG LPG chữ viết tắt “Liquefied Petroleum Gas”, LP Gas “khí dầu mỏ hóa lỏng” Đây cách diễn tả chung propane có công thức hóa học C3H8 butane có công thức hóa học C4H10, hai tồn trữ riêng biệt chung với hỗn hợp 2.1.2.1 Thành phần hóa học LPG Propane Propane alkane thể khí thu trình tinh luyện dầu Propane không màu Công thức hóa học propane CH3CH2CH3 Propane hóa lỏng nén làm lạnh Propane có công thức cấu tạo Hình 2.1 Hình 2.1: Công thức hóa học propane Butane Butane hydrocarbon có khí thiên nhiên thu từ trình tinh luyện dầu mỏ Butane alkane thể khí, gồm có hydro cacbon chứa nguyên tử cacbon, chủ yếu n- butane iso-butane Công thức hóa học butane C4H10 có công thức cấu tạo Hình 2.2 Hình 2.2: Công thức hóa học butane Mecaptan Mecaptan chất pha trộn vào LPG với tỉ lệ định làm cho LPG Đề tài NCKH cấp trường trọng điểm Mã số: T2011-23TĐ có mùi đặc trưng, để dễ phát bị xì rò rỉ Thường LPG không màu, không mùi 2.1.2.2 Tính chất vật lý LPG LPG mỏ gọi khí dầu hóa lỏng chất khí hóa lỏng nhiệt độ bình thường cách gia tăng áp suất vừa phải, áp suất bình thường cách sử dụng kỹ thuật làm lạnh để làm giảm nhiệt độ Các thông số kỹ thuật LPG so sánh với xăng dầu Diesel giới thiệu bảng 2.2 Bảng 2.2: Các thông số kỹ thuật LPG so sánh với xăng (petrol) dầu diesel Đặc tính Propane Butane Petrol Diesel Tỉ trọng 150C 0.508 0.584 0.73-0.78 0.81-0.85 Áp suất bay 37,80C (bar) 12.1 2.6 0.5-0.9 0.003 Nhiệt độ sôi (0C) -43 -0.5 30-225 150-560 Nhiệt độ tự cháy (0C) 482 405 257 210 RON 111 103 96-98 - MON 101 93 85-87 - Nhiệt trị thấp (MJ/kg) 46.1 45.46 44.03 42.4 Khối lượng riêng (kg/m3) 2.011 2.697 730 830 Tỉ số A/F 15.8 15.6 14.7 14.4 Trên thực tế người ta sản xuất propane butane riêng biệt, sau trộn theo tỷ lệ thích hợp Việc chọn lựa tỷ lệ thích hợp dựa theo yếu tố sau: + Nguồn cung cấp có thành phần + Propan chất dễ bay dễ bắt cháy điều kiện khí hậu lạnh vào mùa đông Ví dụ châu Âu tỷ lệ thường dùng 50:50 vào mùa hè giảm propane, tăng butane lên thành 40:60 Ở Việt Nam, chưa có propane butane riêng biệt, LPG từ nhà máy Dinh Cố hỗn hợp 50:50 Đề tài NCKH cấp trường trọng điểm Mã số: T2011-23TĐ 2.2 Các phương pháp cải tạo động diesel thành động sử dụng LPG Hiện có cách để cải tạo động diesel sang động sử dụng LPG: - Chuyển sang động đánh lửa LPG bugi - Phun LPG trực tiếp vào xy lanh, đốt cháy bugi xông - Giữ lại hệ thống phun diesel bổ sung LPG đường ống nạp (CDF) 2.2.1 Chuyển đổi động diesel thành động LPG đánh lửa bugi Mô tả hệ thống: Hệ thống nhiên liệu cũ thay hệ thống đánh lửa cao áp Như động diesel thực tế trở thành động SI (Spark Ignition – đánh lửa bugi) Việc chuyển đổi sử dụng phương pháp thực với chi phí tương đối thấp Hình 2.3: Sơ đồ hệ thống nhiên liệu động diesel chuyển đổi sang sử dụng LPG đốt cháy cưỡng Nguyên lý hoạt động: LPG từ bình chứa, qua van ngắt, lọc đến điều áp Tại điều áp, áp suất LPG giữ ổn định, áp suất đầu điều áp không phụ thuộc vào nhiệt độ áp suất đầu vào LPG sau điều áp đưa đến kim phun, qua trộn khí đến xupáp nạp Cuối trình nén tia lửa điện từ bugi đánh lửa LPG Đề tài NCKH cấp trường trọng điểm Mã số: T2011-23TĐ Chương HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CUNG CẤP NHIÊN LIỆU LPG CHO ĐỘNG CƠ DIESEL TOYOTA 3C-TE 5.1 Giới thiệu vi điều khiển Atmega 16 Vi điều khiển Atmega 16 thuộc họ vi điều khiển Atmel Atmega 16 vi xử lí bit, loại CMOS, chế tạo theo kiến trúc RISC (Reduced Intruction Set Computer) có cấu trúc phức tạp Với công nghệ cho phép lệnh thực thi chu kì xung nhịp, tốc độ xử lý liệu đạt đến triệu lệnh giây Hình 5.1: Hình ảnh sơ đồ vị trí chân atmega 16 Ngoài tính họ vi điều khiển khác, tích hợp nhiều tính tiện lợi cho người thiết kế lập trình Sau đặc trưng Atmega 16: - Hiệu suất cao, tiết kiệm điện - Cấu trúc cao cấp RISC + 131 lệnh mạnh, đa số thực chu kỳ xung clock + 32 ghi đa chức - Bộ nhớ chương trình nhớ liệu + 16 KByte nhớ chương trình + Có thể viết – xóa 10000 lần + 512 Byte EEPROM + KByte SRAM nội 39 Đề tài NCKH cấp trường trọng điểm Mã số: T2011-23TĐ + Có chức khóa để bảo vệ phần mềm - Tính ngoại vi + định thời bit, định thời 16 bit + Đếm thời gian với mạch dao động rời + kênh điều chế xung + kênh ADC + Giao tiếp nối tiếp thiết bị không đồng Master/Slave - Chân xuất/nhập liệu + Tổng cộng có 40 chân + 32 chân điều khiển xuất/nhập liệu - Điện áp hoạt động + 2,7 - 5,5V ATmega 16 L + 4,5 - 5,5V ATmega 16 - Tốc độ + - Mhz ATmega 16 L + - 16 Mhz ATmega 16 5.2 Mạch cấp nguồn cho vi điều khiển Mạch cấp nguồn cho vi điều khiển sử dụng IC ổn áp 7805 Hình 5.2: IC ổn áp 7805 IC ổn áp 7805 có nhiệm vụ điều áp hạ điện áp 12V ắc quy xuống thành điện áp ổn định 5V cung cấp cho vi điều khiển hoạt động Sơ đồ mạch cấp nguồn thể sau: 40 Đề tài NCKH cấp trường trọng điểm Mã số: T2011-23TĐ Hình 5.3: Sơ đồ nguyên lý mạch cấp nguồn cho vi điều khiển 5.3 Mạch chuyển đổi xung Mạch chuyển đổi xung dùng để chuyển tín hiệu xung sin từ cảm biến tốc động Ne cảm biến vị trí piston TDC thành tín hiệu xung vuông cấp cho vi điều khiển Mạch chuyển đổi xung dùng hai IC opamp LM 386 Hình 5.4: Hình ảnh sơ đồ chân IC Opamp LM 386 Chân số IC Opamp LM 386 nối với cầu phân áp cố định, chân số nối với tín hiệu tốc độ động Ne+ TDC+, opamp có nhiện vụ so sánh chuyển tín hiệu đầu vào thành mức 0V 5V đầu chân số Sơ đồ mạch nguyên lý hình vẽ: Hình 5.5: Sơ đồ nguyên lý mạch chuyển xung sin thành vuông 5.4 Mạch lấy tín hiệu điều khiển van TCV từ ECU 41 Đề tài NCKH cấp trường trọng điểm Mã số: T2011-23TĐ Hình 5.6: Sơ đồ Mạch lấy tín hiệu diều khiển TCV 5.5 Mạch điều khiển vanTCV Hình 5.7: Sơ đồ điều khiển van TCV 5.6 Mạch công suất điều khiển kim phun LPG Mạch điều khiển kim phun sử dụng IC IRF 540N để điều khiển Hình 5.8: Sơ đồ cấu tạo IRF 540N Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển kim phun LPG thể sau: 42 Đề tài NCKH cấp trường trọng điểm Mã số: T2011-23TĐ Hình 5.9: sơ đồ mạch điều khiển kim phun 5.7 Sơ đồ tổng thể mạch điều khiển kim phun LPG Hình 5.10: Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển phun LPG 43 Đề tài NCKH cấp trường trọng điểm Mã số: T2011-23TĐ Trong sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển trên, mạch cấp nguồn chuyển điện áp 12V ắc quy thành 5V cấp vào chân nguồn vi điều khiển Mạch chuyển xung lấy tín hiệu xung sin từ Ne+ TDC+ chuyển thành xung vuông sau đưa vào hai chân ngắt vi điều khiển INT0 (PD2 ) INT1 ( PD3 ) Tín hiệu điện áp từ bàn đạp ga đưa vào chân ADC1 (PA1) vi điều khiển Vi điều khiển dùng chân PORTC từ PC1 – PC4 để điều khiển kim phun LPG 5.8 Sơ đồ mạch in mạch bố trí linh kiện sau hoàn thành Hình 5.11: Sơ đồ mạch điều khiển hoàn thành 44 Đề tài NCKH cấp trường trọng điểm Mã số: T2011-23TĐ 5.9 Mô hình bố trí hệ thống động sử dụng nhiên liệu kép LPG – Diesel Sau lắp đặt cảm biến, điều khiển, hệ thống cung cấp LPG, ta có mô hình thực nghiệm hình bên Hình 5.12: Sơ đồ bố trí phận Trong đó: 1: Bình chứa LPG 2: Van giảm áp 3: Đường ống dẫn 4: Các kim phun 5: Cảm biến vị trí 6: Mạch điều khển 3.5 Tính toán lượng nhiên liệu LPG cung cấp cho động cơ: Đặc điểm động dual fuel sử dụng lúc hai loại nhiên liệu Lượng nhiên liệu diesel mồi định việc điều khiển van điều chỉnh lưu 45 Đề tài NCKH cấp trường trọng điểm Mã số: T2011-23TĐ 5.10 Tính toán lượng nhiên liệu LPG cung cấp cho động Lượng nhiên liệu cung cấp cho động hoạt động chế độ van SPV bơm cao áp VE – EDC định Lưu lượng khí hóa lỏng LPG định thời gian nhấc kim phun ECU động điều khiển van SPV để điều khiển lưu lượng phun diesel việc kiểm soát lượng nhiên liệu diesel phun theo điều kiện hoạt động động khó Vì đề tài giới hạn lại phần tính lượng nhiên liệu LPG cung cấp cho động theo tốc độ theo vị trí bàn đạp ga Lượng nhiên liệu phun LPG mLPG tỉ lệ thuận với thời gian phun tinj bậc hai chênh lệch áp suất  p ống phân phối nhiên liệu đường ống nạp trường hợp phun đường ống nạp, tỉ trọng nhiên liệu  LPG diện tích mở có ích van kim phun Aeff xem số công thức tính sau: m LPG   LPG Aeff p  LPG dtinj tinj m LPG   m LPG dt inj   LPG Aeff p  LPG t inj (3.1) Nên thời gian phun tính là: m LPG t inj   LPG Aeff p  LPG Trong đó: + mLPG: Khối lượng nhiên liệu LPG + tinj: Thời gian mở kim phun + Aeff : Diện tích mở có ích van kim phun +  p : Chênh lệch áp suất ống phân phối nhiên liệu đường ống nạp +  LPG : tỉ trọng nhiên liệu LPG  LPG   propane   bu tan  2.011  2.697  2,354 kg / m   (Theo bảng 2.2) 46 Đề tài NCKH cấp trường trọng điểm Mã số: T2011-23TĐ Bảng 5.1: Thời gian nhấc kim phun theo tốc độ vị trí bàn đạp ga: 25 50 75 100 (%) (%) (%) (%) (%) 700 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1400 1.3 1.5 1.7 1.9 2.1 2100 1.5 1.8 2.1 2.4 2.7 2800 1.7 2.1 2.5 2.9 3.3 3500 1.9 2.4 2.9 3.4 3.9 Độ mở bướm ga Tốc độ (%) (Vòng/phút) Thời gian mở kim tinj tính đơn vị ms 5.11 Sơ đồ khối hệ thống điều khiển động nhiên liệu kép Diesel – LPG Các cảm biến Bộ điều khiển Cảm biến tốc độ động Điều khiển lượng nhiên liệu phun (Van SPV) Cảm biến vị trí bàn đạp ga Cảm biến vị trí piston Các chấp hành Điều khiển khác ECU cảm biến khác công tắc Thời điểm phun (Van TCV) Tín hiệu IG MẠCH ĐIỀU KHIỂN PHUN LPG Điều khiển kim phun LPG Hình 5.13: Sơ đồ hệ thống điều khiển động nhiên liệu kép diesel – LPG 47 Đề tài NCKH cấp trường trọng điểm Mã số: T2011-23TĐ 5.12 Lập trình cho mạch điều khiển 5.12.1 Ngôn ngữ lập trình cho vi điều khiển Để lập trình cho hoạt động vi điều khiển Atmega 16, người ta viết biên dịch nhiều ngôn ngữ lập trình khác Một ngôn ngữ lập trình thông dụng dễ dùng ngôn ngữ lập trình C C ngôn ngữ lập trình cấp cao, sử dụng phổ biến để lập trình hệ thống phát triển ứng dụng Ngôn ngữ lập trình C ngôn ngữ lập trình hệ thống mạnh “mềm dẻo”, có thư viện gồm nhiều hàm tạo sẵn Người lập trình tận dụng hàm để giải toán mà không cần phải tạo Hơn nữa, ngôn ngữ C hỗ trợ nhiều phép toán nên phù hợp cho việc giải toán kỹ thuật có nhiều công thức phức tạp Ngoài ra, C cho phép người lập trình tự định nghĩa thêm kiểu liệu trừu tượng khác C phổ biến rộng rãi trở thành công cụ lập trình mạnh, sử dụng ngôn ngữ lập trình chủ yếu việc xây dựng phần mềm Ngôn ngữ C có đặc điểm sau: - Tính cô động: Ngôn ngữ C có 32 từ khóa chuẩn 40 toán tử chuẩn, hầu hết biểu diễn chuỗi ký tự ngắn gọn - Tính cấu trúc: Ngôn ngữ C có tập hợp thị lập trình cấu trúc lựa chọn, lặp… Từ chương trình viết C tổ chức rõ ràng, dễ hiểu - Tính tương thích: Ngôn ngữ C có tiền xử lý thư viện chuẩn vô phong phú nên chuyển từ máy tính sang máy tính khác chương trình viết C hoàn toàn tương thích - Tính linh động: Ngôn ngữ C ngôn ngữ uyển chuyển cú pháp, chấp nhận nhiều cách thể hiện, thu gọn kích thước mã lệnh làm chương trình chạy nhanh - Biên dịch: Ngôn ngữ C cho phép biên dịch nhiều tập tin chương trình riêng rẽ thành tập tin đối tượng liên kết đối tượng lại với thành chương trình thực thi thống 5.12.2 Các phần mền sử dụng cho việc lập trình vi điều khiển Việc lập trình cho vi điều khiển cần phải có hỗ trợ phần mền chuyên dùng lập trình Các phần mền giúp cho người lập trình kiểm 48 Đề tài NCKH cấp trường trọng điểm Mã số: T2011-23TĐ tra kết tra kết lập trình cách nhanh chóng, xác trước nạp cho vi điều khiển Một số phần mền sử dụng cho việc lập trình vi điều khiển sau: - Phần mền dùng để viết lệnh biên dịch CodeVisionAVR - Phần mền mô hoạt động vi điều khiển PROTEUS - Phần mền dùng để nạp chương trình cho vi điều khiển Burn-E Program Winpic 800 - Mạch nạp chương trình cho vi điều khiển USB AVR 910 - Phần mền vẽ sơ đồ nguyên lý OrCAD - Phần mền vẽ mạch in Eagle 49 Đề tài NCKH cấp trường trọng điểm Mã số: T2011-23TĐ 5.12.3 Thuật toán điều khiển lập trình Ngắt ADC Khởi động động Đọc tín hiệu điện áp từ vị trí bàn đạp ga Nhập giá trị tốc độ động ( tín hiệu Ne+ ) Kết Sai Ngắt Counter0, timer2 , INT2 So sánh với tốc độ qui định Đúng Đọc tín hiệu tốc độ động Nhận tín hiệu vị trí Nhận tín hiệu vị trí piston Nhập giá trị vị trí bàn đạp ga Nhập giá trị tốc độ động Kết thúc So sánh với giá trị lưu Ngắt INT0 Ngắt INT1 Lựa chọn thời gian mở kim Nhận tín hiệu TCV Kết thúc Điều chỉnh lại thời điểm phun dầu diesel ( Van TCV ) Hình 5.14: Sơ đồ thuật toán điều khiển lập trình Khi khởi động động cơ, tín hiệu tốc độ động đưa mạch điều khiển thông báo động hoạt động So sánh với tốc độ quy định (khoảng 600 vòng/phút) nhỏ quay lại nhập giá trị tốc độ động Nếu lớn thì, nhận tín hiệu vị trí piston, giá trị vị trí bàn đạp ga sau so sánh với giá trị lưu sau lựa chọn thời gian mở kim phun 50 Đề tài NCKH cấp trường trọng điểm Mã số: T2011-23TĐ Chương KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 6.1 Kết luận Sau thời gian nghiên cứu thực hiện, đề tài đạt số kết sau:  Đã thu thập thông tin, nghiên cứu nhiên liệu diesel, LPG, phản ứng đốt cháy nhiên liệu, tiêu hao nhiên liệu  Đã nghiên cứu vi điều khiển, lập trình vi điều khiển, sở điều khiển động cơ, hệ thống điều khiển động  Thiết kế khí, điện tử lập trình hệ thống cung cấp nhiên liệu cho động  Thực nghiệm sơ chế độ hoạt động động sử dụng nhiên liệu kép (LPG-Diesel) 6.2 Hướng phát triển đề tài: Như phần giới hạn đề tài trình bày, đề tài thiết kế thực nghiệm nhiên liệu LPG cho động diesel, không nghiên cứu trình cháy động Do đó, số hướng phát triển đưa ra:  Nghiên cứu ảnh hưởng việc sử dụng nhiên liệu LPG lên chi tiết piston, xy lanh, ảnh hưởng đến tính bôi trơn nhiên liệu, tính kích nổ trình cháy  Khảo sát trình cháy động nhiên liệu kép nhằm có cải tiến kết cấu buồng đốt, đường ống nạp, vị trí đặt kim phun để nhiên liệu cháy kiệt  Lắp đặt hệ thống nhiên liệu kép xe tải, đối tượng gây ô nhiễm động diesel  Thực nghiệm, tối ưu hoá đồ phân phối nhiên liệu diesel – LPG để thu công suất tối đa tiêu hao nhiên liệu tối thiểu  Lắp động nhiên liệu kép máy làm việc cụ thể, hoạt động thời gian dài để đánh giá tuổi thọ chi tiết, tính kinh tế nhiên liệu tương quan với thời gian vận hành 6.3 Đề nghị Để đánh giá kết thực nghiệm đề tài kính đề nghị nhà trường cho phép tiếp tục nghiên cứu đề tài giai đoạn để có thời gian kinh phí hoàn thiện việc nghiên cứu để triển khai ứng dụng tương lai 51 Đề tài NCKH cấp trường trọng điểm Mã số: T2011-23TĐ TÀI LIỆU THAM KHẢO TIẾNG VIỆT Đỗ Văn Dũng: Lý thuyết điều khiển động đốt trong, Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Tp Hồ Chí Minh, 2004 Bùi Văn Ga: Sử dụng LPG xe gắn máy xe buýt nhỏ, Trung tâm Nghiên cứu Bảo vệ Môi trường-Đại học Đà Nẵng, 2002 Nguyễn Lê Ninh: Ô tô môi trường, Tp Hồ Chí Minh, năm 2005 Nguyễn Tất Tiến: Nguyên lý động đốt trong, NXB Giáo Dục, năm 2001 TIẾNG NƯỚC NGOÀI Http://www.atmel.com/dyn/resources/prod_documents/doc2503.pdf Dieselongas Pty Ltd: Alternative fuel technology MFO: Marknadsundersökning Av Fordon drivna med biogas/naturgas, Stockholm MFO, 2001 Chunhua Zhang, Yaozhang Bian, Lizeng Si, Junzhi Liao, and N Odbileg: Electronically controlled LPG–diesel dual-fuel automobile, China, 2004 Do Van Dung, Le Thanh Phuc, Huynh Phuoc Son, Le Viet Hung, Research and install the LPG supply system to diesel engine VIKYNO RV 125, APAC15, Hanoi, 2009 10 Peter Mtui, Pilot – ignited natural gas combustion in diesel engines, The University of British Columbia, 1996 11 Timothy Ross White, Simultaneous diesel and natural gas injection for dual-fuelling compression-ignition engines, The University of New South Wales, 2006 52
- Xem thêm -

Xem thêm: nghiên cứu điều khiển hệ thống nhiên liệu cho động cơ sử dụng nhiên liệu kép (lpg diesel), nghiên cứu điều khiển hệ thống nhiên liệu cho động cơ sử dụng nhiên liệu kép (lpg diesel), nghiên cứu điều khiển hệ thống nhiên liệu cho động cơ sử dụng nhiên liệu kép (lpg diesel)

Từ khóa liên quan