Nghiên cứu cải tạo động cơ tĩnh tại đánh lửa cưỡng bức truyền thống thành động cơ điều khiển điện tử

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA  LÊ MINH TRIẾT C C R L T NGHİÊN CỨU CẢI TẠO ĐỘNG CƠ TĨNH TẠI ĐÁNH LỬA CƢỠNG BỨC TRUYỀN THỐNG THÀNH ĐỘNG CƠ ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN TỬ DU LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Đà Nẵng - Năm 2020 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA  LÊ MINH TRIẾT NGHİÊN CỨU CẢI TẠO ĐỘNG CƠ TĨNH TẠI ĐÁNH LỬA CƢỠNG BỨC TRUYỀN THỐNG THÀNH ĐỘNG CƠ ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN TỬ C C R L T DU CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Mã số: 85.20.11.6 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC GS.TS TRẦN VĂN NAM TS LÊ MINH TIẾN Đà Nẵng - Năm 2020 LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khác Tác giả luận văn Lê Minh Triết C C DU R L T LỜI NĨI ĐẦU Điện khí hóa nơng thơn chủ trƣơng lớn Đảng, Nhà nƣớc ta nhằm rút ngắn khoảng cách thành thị nông thôn Tuy nhiên dân cƣ phân bố thƣa, diện tích lớn, đặc biệt vùng núi xa tác động lớn đến hiệu đầu tƣ Nhà nƣớc công Vì việc tìm giải pháp thích hợp, tối ƣu vấn đề có ý nghĩa kinh tế nhân văn, việc sử dụng máy phát điện cá nhân giải pháp có tính hiệu Hiện thị trƣờng máy phát điện cá nhân đa phần sử dụng động đánh lửa cƣỡng nhà sản xuất muốn giảm giá thành để tạo lợi cạnh tranh Qua trình nghiên cứu khảo sát cho thấy số lƣợng lớn động xăng cũ hệ cũ hoạt động kinh doanh làm cho hiệu suất làm ô nhiễm môi trƣờng Nếu nghiên cứu thay động đánh lửa cƣỡng truyền thống hệ cũ thành động điều khiển điện tử giúp tiết kiệm nhiên liệu giảm thiểu khí thải gây ô nhiễm môi trƣờng giải pháp mang tính bền vững cần thiết Với điều khiển ECU cho phép điều chỉnh xác lƣợng nhiên liệu, thời điểm đánh lửa theo chế độ tải trọng động cơ, giúp cải thiện đƣợc đặc tính mơ men tăng tính kinh tế động giảm lƣợng khí thải độc hại mơi trƣờng Với lý chọn đề tài “Nghiên cứu cải tạo động tĩnh đánh lửa cưỡng truyền thống thành động điều khiển điện tử” Với đề tài tơi hy vọng góp phần nâng cao chất lƣợng hoạt động máy phát điện cỡ nhỏ khu vực nông thôn thời gian tới Tôi xin chân thành cám ơn giúp đỡ bảo tận tình Quý Thầy giáo hƣớng dẫn Giáo sƣ, Tiến sĩ Trần Văn Nam Tiến sĩ Lê Minh Tiến nhƣ giúp đỡ tạo điều kiện Quý thầy cô giáo Khoa Cơ khí Giao thơng, Trƣờng Đại học Bách khoa Đà Nẵng giúp tơi hồn thành đề tài Với mong muốn lãnh hội hết kiến thức đƣợc trang bị nhƣng chƣa có nhiều kinh nghiệm trình độ thân cịn hạn chế nên khơng tránh khỏi sai sót Rất mong nhận đƣợc ý kiến đóng góp, bảo Q thầy để tơi ứng dụng đề tài tốt thực tế Đà Nẵng, ngày … tháng 12 năm 2019 Học viên thực C C R L T DU Lê Minh Triết NGHIÊN CỨU CẢI TẠO ĐỘNG CƠ TĨNH TẠI ĐÁNH LỬA CƢỠNG BỨC TRUYỀN THỐNG THÀNH ĐỘNG CƠ ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN TỬ Học viên: Lê Minh Triết Chuyên ngành: Kỹ thuật khí động lực Mã số: 85.20.11.6 Khóa: K36 Trƣờng Đại học Bách khoa-Đại học Đà Nẵng Tóm tắt: Nghiên cứu cải tạo động tĩnh đánh lửa cƣỡng truyền thống thành động điều khiển điện tử Việc điều khiển thời điểm phun, lƣu lƣợng phun góc đánh lửa máy tính đảm nhận Các thông số nhƣ tốc độ động cơ, tải, nhiệt độ đƣợc cảm biến mã hóa tín hiệu đƣa vào ECU (Electronic Control Unit) xử lý tính tốn để đƣa lƣợng nhiên liệu đƣợc phun vào động góc đánh lửa tối ƣu theo chế độ hoạt động động Sau nhận tín hiệu từ cảm biến ECU xử lý để đƣa thời điểm lƣợng nhiên liệu đƣợc phun vào động cơ, đồng thời gửi tín hiệu đánh lửa thích hợp gần sát với đặc tính lý tƣởng, lƣợng nhiệt đƣợc biến thành động lực có hiệu cao động tạo áp lực nổ cực đại vào thời điểm đánh lửa, phát áp suất cực đại chậm chút, sau đánh lửa làm giảm mức độ phát thải khí CO2, NOx, HC, CO C C R L T DU RESEARCH FOR IMPROVING STATIC ENGINE AT BURNED-IN FORCED COMPLEX INTO ELECTRONIC CONTROL ENGINE Abstract: Research on static engine improvement for forced ignition to electronically controlled motors Control of injection time, injection flow and ignition angle will be taken by the computer Parameters such as engine speed, load, and temperature are encoded by ECU (Electrinic Control Unit) sensors and processed to produce the amount of fuel sprayed into the engine and dark ignition angle, favor according to each mode of operation of the engine After receiving the signal from the ECU sensor processing to indicate the time and amount of fuel sprayed into the engine, and sending the appropriate ignition signal close to the ideal characteristic, the thermal energy is converted into the most effective driving force and the engine produces the maximum explosive pressure at the time of ignition, it emits the maximum pressure a bit slowly, after ignition and will reduce the level of CO emissions, NOx, HC, CO… MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN LỜI NÓI ĐẦU MỤC LỤC TÓM TẮT(SONG NGỮ) DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC BẢNG MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài: Mục tiêu nhiệm vụ nghiên cứu: Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu: 3.1 Đối tượng nghiên cứu: C C 3.2 Giới hạn phạm vi nghiên cứu: Phƣơng pháp nghiên cứu: Ý nghĩa khoa học thực tiễn: Cấu trúc luận văn: R L T DU Chƣơng 1TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CUNG CẤP NHIÊN LIỆU VÀ HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA TRÊN ĐỘNG CƠ XĂNG 1.1 Tổng quan hệ thống cung cấp nhiên liệu: 1.1.1 Hệ thống cung cấp nhiên liệu kiểu hút 1.1.2 Hệ thống cung cấp nhiên liệu kiểu phun xăng điện tử 1.2 Tổng quan hệ thống đánh lửa động đốt trong: 10 1.2.1 Công dụng, yêu cầu: 10 1.2.2 Các kiểu hệ thống đánh lửa sử dụng động đốt 10 KẾT LUẬN CHƢƠNG 13 Chƣơng 2:GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HỆ THỐNG PHUN XĂNG ĐIỆN TỬ VÀ ĐÁNH LỬA ĐIỆN TỬ 14 2.1 Các loại cảm biến: 14 2.1.1 Cảm biến vị trí bướm ga: 14 2.1.2 Cảm biến oxy 15 2.1.3 Cảm biến nhiệt độ động cơ: 16 2.1.4 Cảm biến vị trí trục khuỷu 17 2.2 Hệ thống điều khiển điện tử phun xăng: 18 2.2.1 Khối tín hiệu 18 2.2.2 Khối xử lý (ECU) 19 2.2.3 Khối cấu chấp hành 20 2.3 Các thông số ảnh hưởng đến tỉ lệ khí - nhiên liệu 20 2.3.1 Tỉ lệ khơng khí-nhiên liệu 20 2.3.2 Sự thay đổi f cố định a: 21 2.3.3 Sự thay đổi a cố định f: 21 2.4 Giới thiệu chung hệ thống đánh lửa điện tử: 22 2.4.1.Khái quát nhiệm vụ yêu cầu hệ thống đánh lửa điện tử 22 2.4.2.Các thông số chủ yếu hệ thống đánh lửa 23 KẾT LUẬN CHƢƠNG 26 Chƣơng CẢI TẠO HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN PHUN XĂNG, ĐÁNH LỬA ĐIỆN TỬ CHO ĐỘNG CƠ SAMDI 6,5HP 27 3.1 Lựa chọn thiết bị: 27 3.1.1 Cảm biến áp suất đường ống nạp 27 3.1.2 Cảm biến vị trí bướm ga 27 3.1.3 Cảm biến tốc độ động vị trí piston 28 3.1.4 Vòi phun 28 3.2 Nghiên cứu mô 28 C C R L T DU 3.2.1 Thiết lập mơ hình: 28 3.2.2 Mô giản đồ phun nhiên liệu: 29 3.2.3 Mô giản đồ đánh lửa 32 3.3 Lắp đặt hệ thống điều khiển điện tử cho động 33 3.4 Sơ đồ hệ thống đánh lửa phun xăng động 36 3.5 Nguyên lý hoạt động hệ thống 36 KẾT LUẬN CHƢƠNG 37 Chƣơng KẾT QUẢ THỬ NGHIỆM VÀ BÀN LUẬN 38 4.1 Kiểm tra chạy thử 38 4.1.1 Quy trình kiểm tra 38 4.1.2 Các bước tiến hành kiểm tra 38 4.1.3 Chạy thử 38 4.2 Thực nghiệm điều chỉnh góc đánh lửa, phun xăng tối ƣu, đo suất tiêu hao nhiên liệu đặc tính ngồi động thực nghiệm 38 4.2.1 Thiết bị thực nghiệm: 38 4.2.2 Bố trí thí nghiệm 39 4.2.3 Quy trình thực nghiệm 40 4.3 Đo thực nghiệm đặc tính ngồi động (công suất) 43 4.4 Đo lƣợng tiêu hao nhiên liệu 45 4.5 Sự khác biệt trình làm việc trƣớc sau cải tạo 46 KẾT LUẬN CHƢƠNG 47 KẾT LUẬN-KIẾN NGHỊ 48 HƢỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI 48 TÀI LIỆU THAM KHẢO 49 C C DU R L T DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT EFI : Electronic Fuel Injection ECU : Engine Control Unit MAP : Manifold Absolute Pressure ADC : Analog to Digital Convert TCCS: TOYOTA Computer Controled Sytem HC : Hydrocarbon Vd : Thể tích cơng tác p0 : Áp suất thông thƣờng 0 : Khối lƣợng riêng khơng khí ma,th : Giá trị khơng khí lý thuyết ma : Giá trị thực khơng khí a : Hệ số nạp mf,th : Giá trị nhiên liệu lý thuyết mf : Giá trị nhiên liệu thực tế f : Hệ số nhiên liệu e : Cơng có ích e : Hiệu suất có ích i,hp : Cơng thị U2m : Hiệu điện thứ cấp cực đại Udl : Hiệu điện đánh lửa P : Áp suất buồng đốt δ : Khe hở bugi K : Hằng số phụ T : Nhiệt độ thời điểm đánh lửa Kdt : Hệ số dự trữ Wdt : Năng lƣợng dự trữ cuộn sơ cấp L1 : Độ tự cảm cuộn sơ cấp Ing : Cƣờng độ dịng điện sơ cấp thời điểm cơng suất ngắt S : Tốc độ biến thiên hiệu điện ΔU2 : Độ biến thiên hiệu điện Δt : Thời gian biến thiên hiệu điện thứ cấp f : Tần số đánh lửa n : Số vòng quay trục khuỷu Z : Số xy lanh động td : Thời gian công suất dẫn tm : Thời gian công suất ngắt C C DU R L T θopt : Góc đánh lửa sớm Pbđ : Áp suất buồng đốt thời điểm đánh lửa tbđ : Nhiệt độ đốt P : Áp suất đƣờng ống nạp twt : Nhiệt độ làm mát động tmt : Nhiệt độ môi trƣờng No : Chỉ số octan xăng WP : Năng lƣợng tia lửa WC : Năng lƣợng thành phần tia lửa có tính điện dung WL : Năng lƣợng thành phần tia lửa có tính điện cảm C2 : Điện dung ký sinh mạch thứ cấp bugi (F) Udl : Hiệu điện đánh lửa L2 : Độ tự cảm mạch thứ cấp (H) I2 : Cƣờng độ dòng điện mạch thứ cấp (A) C C DU R L T 48 KẾT LUẬN-KIẾN NGHỊ “Nghiên cứu cải tạo động tĩnh đánh lửa cƣỡng truyền thống thành động điều khiển điện tử” đƣợc nghiên cứu phƣơng pháp lý thuyết, mơ hình hóa thực nghiệm Có thể rút đƣợc số kết nhƣ sau: Động tĩnh đánh lửa cƣỡng truyền thống cải tạo thành động phun xăng điều khiển điện tử với trang thiết bị phù hợp dễ tìm kiếm thị trƣờng Có thể sử dụng ECU APITech mở với cảm biến hệ thống phun nhiên liệu xe gắn máy EFI để cải tạo động xăng truyền thống thành động phun xăng điều khiển điện tử Tính động đƣợc cải thiện sau cải tạo Động sau cải tạo hoạt động bƣớm ga mở 100%, với số vòng quay khác cơng suất có ích tăng từ đến 10,5% mơ men có ích tăng bình qn 10% C C R L T Động sau cải tạo thành phun xăng điều khiển điện tử cải thiện tiêu thụ xăng tƣơng ứng chế độ bƣớm ga lần lƣợt 25% 6,1%; 50% 7,3%, 75% 8,3% toàn tải 7,3% DU HƢỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI Đề tài mở rộng nghiên cứu phát triển số nội dung cụ thể sau: - Nghiên cứu tối ƣu cho nhiên liệu thay nhƣ LPG, biogas, biomass, cồn, hydro… tiến đến thƣơng mại hóa sản phẩm - Nghiên cứu ứng dụng động nhiều xy lanh, động kéo máy phát điện cỡ lớn 49 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Tất Tiến Nguyên lý động đốt NXB giáo dục, Hà Nội 2003 [2] KS Trung Minh (2005), Hệ thống phun nhiên liệu đánh lửa điện tử ô tô, NXB Thanh Niên [3] Nguyễn Oanh (2005), Ơ Tơ Thế Hệ Mới, Phun xăng điện tử, NXB Tổng hợp T.P Hồ Chí Minh [4] Bui Van Ga, Tran Van Nam, Nguyen Quang Trung, Huynh Tan Tien:Evaporation and mixture formation of gasoline–ethanol sprays in spark ignition engines with pre-blended injection and dual injection: a comparative study IET Renewable Power Generation,Volume: 13 , Issue: , 2019, pp 539-548, doi: 10.1049/iet-rpg.2018.5106 [5] V.G Bui, V.N Tran, V.D Nguyen, Q.T Nguyen, T.T Huynh: Octane number stratified mixture preparation by gasoline-ethanol dual injection in SI engines.International Journal of Environmental Science and Technology 16(7), pp 3021-3034, (2018) https://doi.org/10.1007/s13762-018-1942-1, Publisher Springer Berlin Heidelberg C C R L T [6] https://www.enginetuner.com/learn-engine-management [7] http://www.megamanual.com/begintuning.htm [8] - https://oto.edu.vn DU C C DU R L T C C DU R L T C C DU R L T C C DU R L T C C DU R L T C C DU R L T C C DU R L T C C DU R L T C C DU R L T C C DU R L T C C DU R L T C C DU R L T C C DU R L T ... ? ?Nghiên cứu cải tạo động tĩnh đánh lửa cưỡng truyền thống thành động điều khiển điện tử? ?? làm đề tài nghiên cứu Mục tiêu nhiệm vụ nghiên cứu: Nhiệm vụ đề tài nghiên cứu cải tạo động máy phát điện. .. KHOA  LÊ MINH TRIẾT NGHİÊN CỨU CẢI TẠO ĐỘNG CƠ TĨNH TẠI ĐÁNH LỬA CƢỠNG BỨC TRUYỀN THỐNG THÀNH ĐỘNG CƠ ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN TỬ C C R L T DU CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Mã số: 85.20.11.6... tắt: Nghiên cứu cải tạo động tĩnh đánh lửa cƣỡng truyền thống thành động điều khiển điện tử Việc điều khiển thời điểm phun, lƣu lƣợng phun góc đánh lửa máy tính đảm nhận Các thơng số nhƣ tốc độ động