Chuyển đổi và đánh giá động cơ chế hòa khí sang phun xăng điện tử

LUẬN VĂN THẠC SĨ: Chuyển đổi đánh giá động chế hòa khí sang phun xăng điện tử Đại Học Quốc Gia Tp Hồ Chí Minh TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA - NGUYỄN THANH TÙNG CHUYỂN ĐỔI VÀ ĐÁNH GIÁ ĐỘNG CƠ CHẾ HỊA KHÍ SANG PHUN XĂNG ĐIỆN TỬ Chun ngành: Kỹ Thuật Ơ Tơ – Máy Kéo (60 52 35) LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, Tháng 12 năm 2008 CBHD: PGS.TS ĐỖ VĂN DŨNG HVTH: KS NGUYỄN THANH TÙNG LUẬN VĂN THẠC SĨ: Chuyển I đổi đánh giá động chế hòa khí sang phun xăng điện tử CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học: PGS.TS ĐỖ VĂN DŨNG Cán chấm nhận xét 1: Cán chấm nhận xét 2: Luận văn thạc sĩ bảo vệ HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, ngày ….… tháng 12 Năm 2008 CBHD: PGS.TS ĐỖ VĂN DŨNG HVTH: KS NGUYỄN THANH TÙNG LUẬN VĂN THẠC SĨ: Chuyển đổi đánh giá động chế hòa khí sang phun xăng điện tử ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHIÃ VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc -oOo Tp HCM, ngày 25 tháng 01 năm 2008 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: Nguyễn Thanh Tùng Giới tính : Nam Ngày, tháng, năm sinh : 02 - 09 -1974 Nơi sinh : Vĩnh Long Chuyên ngành : Kỹ thuật ô tơ máy kéo (60 52 35) Khố (Năm trúng tuyển) : 2006 1- TÊN ĐỀ TÀI: Chuyển đổi đánh giá động chế hịa khí sang phun xăng điện tử 2- NHIỆM VỤ LUẬN VĂN: - Nghiên cứu lý thuyết hệ thống nhiên liệu động xăng sử dụng chế hịa khí hệ thống phun xăng điện tử - Tính tốn chuyển đổi động sử dụng chế hịa khí sang sử dụng hệ thống phun xăng điện tử - Thực nghiệm chuyển đổi đánh giá động chế hịa khí sang phun xăng điện tử 3- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 21 / 01/ 2008 4- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : 01/ 12/ 2008 5- HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PGS.TS Đỗ Văn Dũng Nội dung đề cương Luận văn thạc sĩ Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN (Họ tên chữ ký) QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH (Họ tên chữ ký) CBHD: PGS.TS ĐỖ VĂN DŨNG HVTH: KS NGUYỄN THANH TÙNG LUẬN VĂN THẠC SĨ: Chuyển đổi đánh giá động chế hòa khí sang phun xăng điện tử LỜI CẢM ƠN Tăng cơng suất, tiết kiệm nhiên liệu giảm ô nhiễm môi trường tiêu chí phấn đấu nhà sản xuất tơ, đề tài nghiên cứu nhà khoa học mong ước người sử dụng Cùng với phát triển khoa học công nghệ, ngày người ta sản xuất động xăng có cơng suất cao, tiết kiệm nhiên liệu nhiễm mơi trường động xăng sử dụng hệ thống phun xăng điện tử, động phun xăng trực tiếp…v.v Tuy nhiên, Việt Nam nhiều động xăng sử dụng chế hịa khí họat động, động có cơng suất thấp, tiêu thụ nhiều nhiên liệu mức độ gây ô nhiễm môi trường cao Được hướng dẫn Thầy PGS.TS Đỗ Văn Dũng tác giả chọn đề tài luận văn thạc sĩ " Chuyển đổi đánh giá động chế hòa khí sang phun xăng điện tử" Đây đề tài mang tính thời nghiên cứu thành cơng góp phần làm giảm chi phí cho người sử dụng ô tô giảm thiểu ô nhiễm môi trường Tác giả xin tỏ lòng biết ơn hướng dẫn tận tình Thầy PGS.TS Đỗ Văn Dũng định hướng giúp đỡ tác giả nghiên cứu đề tài Tác giả xin chân thành cảm ơn Q Thầy Cơ Ban Giám hiệu, Phịng Đào tạo Sau đại học, Khoa Kỹ thuật Giao thông Trường Đại học Bách Khoa Thành phố Hồ Chí Minh, Khoa Cơ khí Động lực Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh, Ban Giám hiệu Khoa Cơ khí Động lực Trường Cao đẳng Sư phạm Kỹ thuật Vĩnh Long giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi cho tác giả thực đề tài Tác giả mong nhận đóng góp ý kiến q Thầy Cơ bạn để đề tài hòan chỉnh Xin chân thành cảm ơn! Học viên thực Nguyễn Thanh Tùng CBHD: PGS.TS ĐỖ VĂN DŨNG HVTH: KS NGUYỄN THANH TÙNG LUẬN VĂN THẠC SĨ: Chuyển đổi đánh giá động chế hòa khí sang phun xăng điện tử TĨM TẮT LUẬ N VĂN THẠC SĨ Để tăng công suất, giảm tiêu hao nhiên liệu giảm ô nhiễm môi trường cho động xăng sử dụng chế hịa khí Tác giả nghiên cứu chuyển động Toyota 5A-F sử dụng chế hịa khí sang sử dụng hệ thống phun xăng điện tử đa điểm với phương án khác nhau: - Phương án 1: Giữ nguyên đường ống nạp cũ động Toyota 5A-F (ống nạp ngắn) lắp vòi phun xăng nắp máy, gần supap nạp - Phương án 2: Thay đường ống nạp động Toyota 5A-F (ống nạp ngắn) đường ống nạp động Toyota 5A-FE (ống nạp dài) lắp vòi phun xăng nắp máy, gần supap nạp - Phương án 3: Thay đường ống nạp động Toyota 5A-F (ống nạp ngắn) đường ống nạp động Toyota 5A-FE (ống nạp dài) lắp vòi phun xăng đường ống nạp động Sau chuyển đổi tác giả tiến hành thí nghiệm đo cơng suất, momen, lượng nhiên liệu tiêu thụ nồng độ khí thải động Toyota 5A-F sử dụng chế hịa khí hệ thống phun xăng điện tử, kết thí nghiệm đo sau: Thơng số kỹ thuật Động chế hịa khí Số vịng quay tối đa 6000 6200 6100 6100 Cơng suất có ích lớn Ne max (KW) 49 58 55 53 Mơmen có ích lớn 99 114 109 106 Phun xăng Phun xăng Phun xăng điện tử, ống điện tử, ống điện tử, ống nạp ngắn, vòi nạp dài, vòi nạp dài, vòi phun lắp phun lắp phun lắp nắp máy nắp ống nạp máy nmax (v/ph) Me max (N.m) CBHD: PGS.TS ĐỖ VĂN DŨNG HVTH: KS NGUYỄN THANH TÙNG LUẬN VĂN THẠC SĨ: Chuyển đổi đánh giá động chế hòa khí sang phun xăng điện tử Lượng nhiên liệu tiêu thụ trung bình 86,75 62,75 67,42 69,58 5,17 3,51 3,41 4,14 7471 509 1143 1152 Gnltb (g/ph) Nồng độ CO (% Vol) khí thải lớn HC(ppmVol) Vậy chuyển động Toyota 5A-F sử dụng chế hồ khí sang phun xăng điện tử giúp động tăng công suất khoảng 18%, tăng momen khoảng 15%, tiết kiệm nhiên liệu khoảng 27,6% giảm ô nhiễm môi trường: CO giảm khoảng 32%, HC giảm khoảng 93% Tuy nhiên kết cấu đường ống nạp dài không phù hợp với hình dáng kích thước lỗ nạp nắp máy, nên lắp đường ống nạp dài động làm việc không tốt lắp đường ống nạp ngắn (đường ống nạp nguyên thủy động cơ) CBHD: PGS.TS ĐỖ VĂN DŨNG HVTH: KS NGUYỄN THANH TÙNG LUẬN VĂN THẠC SĨ: Chuyển đổi đánh giá động chế hòa khí sang phun xăng điện tử ABSTRACT To increase power, fuel economy and reduced emissions of carbureted engine Author has studied to convert Toyota 5A-F carbureted engine to electronic fuel injection (EFI) by three different way: The first way: The old manifold of Toyota 5A-F carbureted engine has remained (short manifold) and the injectors have been install in the cylinder head where near the intake valve The second way: The old manifold of Toyota 5A-F carbureted engine has been replaced by the Toyota 5A-FE long manifold and the injectors have been install in the cylinder head where near the intake valve The third way: The old manifold of Toyota 5A-F carbureted engine has been replaced by the Toyota 5A-FE long manifold and the injectors have been install in the manifold where near the intake valve After converting, Author has tested the power, torque, speed, specific fuel consumption and emission of Toyota 5A-F carbureted engine and Toyota 5A-F EFI engine, the test result as follows: Specifications Max engine speed Carbureted EFI engine, engine short manifold and the injectors have been installed in the cylinder head EFI engine, long manifold and the injectors have been installed in the cylinder head EFI engine, long manifold and the injectors have been installed in the manifold 6000 6200 6100 6100 49 58 55 53 99 114 109 106 nmax (RPM) Max power Ne max (KW) Max torque Me max (N.m) CBHD: PGS.TS ĐỖ VĂN DŨNG HVTH: KS NGUYỄN THANH TÙNG LUẬN VĂN THẠC SĨ: Chuyển đổi đánh giá động chế hòa khí sang phun xăng điện tử Average value fuel cosumption 86,75 62,75 67,42 69,58 CO (% Vol) 5,17 3,51 3,41 4,14 HC(ppmVol) 7471 509 1143 1152 Gnltb (g/min) Max emissions When the Toyota 5A-F carbureted engine has been converted to electronic fuel injection, the power increase about 18%, torque inrease about 15%, fuel economy about 27.6% and reduced emissions (CO reduced about 32%, HC reduced about 93%) However, the long manifold structure was not suitable for Toyota 5A-F engine structure so the long manifold EFI engine did not work as well as the short manifold EFI engine CBHD: PGS.TS ĐỖ VĂN DŨNG HVTH: KS NGUYỄN THANH TÙNG LUẬN VĂN THẠC SĨ: Chuyển đổi đánh giá động chế hòa khí sang phun xăng điện tử MỤC LỤC Nội dung Trang MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài Mục tiêu nghiên cứu Nội dung nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu .2 Giới hạn đề tài .3 Ý nghiã khoa học thực tiễn đề tài TỔNG QUAN Chương 1: Cơ sở lý thuyết hệ thống nhiên liệu động xăng .6 1.1 Hệ thống nhiên liệu xăng sử dụng chế hịa khí 1.1.1 Sơ đồ hệ thống nhiên liệu xăng .6 1.1.2 Lọc xăng 1.2.3 Bơm xăng 1.2.4 Bộ chế hịa khí 1.2 Hệ thống phun xăng điện tử 11 1.2.1 Sơ đồ hệ thống phun xăng điện tử 11 1.2.2 Bơm xăng 11 1.2.3 Kim phun 13 1.2.4 Kim phun khởi động lạnh công tắc nhiệt thời gian 14 1.2.5 Bộ điều áp .17 1.2.6 Bộ dập dao động áp suất 17 Chương 2: Lý thuyết điều khiển động phun xăng điện tử 19 2.1 Sơ đồ cấu trúc hệ thống điều khiển động phun xăng điện tử .19 2.2 Lý thuyết điều khiển động 19 2.3 Điều khiển phun xăng 22 CBHD: PGS.TS ĐỖ VĂN DŨNG HVTH: KS NGUYỄN THANH TÙNG LUẬN VĂN THẠC SĨ: Chuyển đổi đánh giá động chế hòa khí sang phun xăng điện tử 2.3.1 Lượng xăng phun 22 2.3.2 Tính toán thời gian phun 22 2.4 Các lọai cảm biến tín hiệu ngõ vào .25 2.4.1 Cảm biến đo gió 25 2.4.2 Cảm biến tốc độ động cảm biến vị trí piston .37 2.4.3 Cảm biến vị trí cánh bướm ga 43 2.4.4 Cảm biến nhiệt độ 45 2.4.5 Cảm biến ôxy 47 2.4.6 Cảm biến tốc độ xe 49 2.4.7 Cảm biến kích nổ 50 2.4.8 Một số tín hiệu đầu vào khác 51 2.5 Bộ điều khiển điện tử (ECU – ELECTRONIC CONTROL UNIT) .56 2.5.1 Khái quát 56 2.5.2 Cấu tạo ECU 56 2.5.3 Cấu trúc ECU 57 2.5.4 Mạch giao tiếp ngõ vào 58 2.6 Điều khiển cấu chấp hành 60 2.6.1 Điều khiển bơm xăng 60 2.6.2 Điều khiển kim phun .63 2.6.3 Điều khiển kim phun khởi động lạnh 65 2.6.4 Điều khiển không tải .66 Chương 3: Tínhtốnvà chuyển đổi động chế hịakhí sangphunxăng điện tử .71 3.1 Các phương ánchuyển đổi động cơchế hồ khí sang phun xăng điện tử .71 3.1.1 Đối với động có đường ống nạp ngắn 71 3.1.2 Đối với động có đường ống nạp dài 71 3.2 Phương pháp chuyển đổi động chế hồ khí sang phun xăng điện tử 71 3.3 Lý thuyết tính tốn .72 3.3.1 Tính lượng khơng khí lý thuyết cần để đốt cháy hịan tịan 1kg xăng 72 3.3.2 Tính tóan khối lượng nhiên liệu cần cung cấp cho động 73 CBHD: PGS.TS ĐỖ VĂN DŨNG HVTH: KS NGUYỄN THANH TÙNG Trang 149 LUẬN VĂN THẠC SĨ: Chuyển đổi đánh giá động chế hòa khí sang phun xăng điện tử CBHD: PGS.TS ĐỖ VĂN DŨNG HVTH: KS NGUYỄN THANH TÙNG Trang 150 LUẬN VĂN THẠC SĨ: Chuyển đổi đánh giá động chế hòa khí sang phun xăng điện tử CBHD: PGS.TS ĐỖ VĂN DŨNG HVTH: KS NGUYỄN THANH TÙNG Trang 151 LUẬN VĂN THẠC SĨ: Chuyển đổi đánh giá động chế hòa khí sang phun xăng điện tử CBHD: PGS.TS ĐỖ VĂN DŨNG HVTH: KS NGUYỄN THANH TÙNG Trang 152 LUẬN VĂN THẠC SĨ: Chuyển đổi đánh giá động chế hòa khí sang phun xăng điện tử CBHD: PGS.TS ĐỖ VĂN DŨNG HVTH: KS NGUYỄN THANH TÙNG Trang 153 LUẬN VĂN THẠC SĨ: Chuyển đổi đánh giá động chế hòa khí sang phun xăng điện tử CBHD: PGS.TS ĐỖ VĂN DŨNG HVTH: KS NGUYỄN THANH TÙNG Trang 154 LUẬN VĂN THẠC SĨ: Chuyển đổi đánh giá động chế hòa khí sang phun xăng điện tử CBHD: PGS.TS ĐỖ VĂN DŨNG HVTH: KS NGUYỄN THANH TÙNG Trang 155 LUẬN VĂN THẠC SĨ: Chuyển đổi đánh giá động chế hòa khí sang phun xăng điện tử CBHD: PGS.TS ĐỖ VĂN DŨNG HVTH: KS NGUYỄN THANH TÙNG Trang 156 LUẬN VĂN THẠC SĨ: Chuyển đổi đánh giá động chế hòa khí sang phun xăng điện tử KẾT QUẢ ĐO LƯỢNG NHIÊN LIỆU TIÊU THỤ CỦA ĐỘNG CƠ TOYOTA 5A-F CHẾ HỊA KHÍ VÀ PHUN XĂNG ĐIỆN TỬ CBHD: PGS.TS ĐỖ VĂN DŨNG HVTH: KS NGUYỄN THANH TÙNG Trang 157 LUẬN VĂN THẠC SĨ: Chuyển đổi đánh giá động chế hòa khí sang phun xăng điện tử CBHD: PGS.TS ĐỖ VĂN DŨNG HVTH: KS NGUYỄN THANH TÙNG Trang 158 LUẬN VĂN THẠC SĨ: Chuyển đổi đánh giá động chế hòa khí sang phun xăng điện tử CBHD: PGS.TS ĐỖ VĂN DŨNG HVTH: KS NGUYỄN THANH TÙNG Trang 159 LUẬN VĂN THẠC SĨ: Chuyển đổi đánh giá động chế hòa khí sang phun xăng điện tử CBHD: PGS.TS ĐỖ VĂN DŨNG HVTH: KS NGUYỄN THANH TÙNG Trang 160 LUẬN VĂN THẠC SĨ: Chuyển đổi đánh giá động chế hòa khí sang phun xăng điện tử KẾT QUẢ ĐO CÔNG SUẤT VÀ MOMEN ĐỘNG CƠ TOYOTA 5A-F CHẾ HỊA KHÍ VÀ PHUNXĂNG ĐIỆN TỬ CBHD: PGS.TS ĐỖ VĂN DŨNG HVTH: KS NGUYỄN THANH TÙNG Trang 161 LUẬN VĂN THẠC SĨ: Chuyển đổi đánh giá động chế hòa khí sang phun xăng điện tử CBHD: PGS.TS ĐỖ VĂN DŨNG HVTH: KS NGUYỄN THANH TÙNG Trang 162 LUẬN VĂN THẠC SĨ: Chuyển đổi đánh giá động chế hòa khí sang phun xăng điện tử CBHD: PGS.TS ĐỖ VĂN DŨNG HVTH: KS NGUYỄN THANH TÙNG Trang 163 LUẬN VĂN THẠC SĨ: Chuyển đổi đánh giá động chế hòa khí sang phun xăng điện tử CBHD: PGS.TS ĐỖ VĂN DŨNG HVTH: KS NGUYỄN THANH TÙNG ... SĨ: Chuyển đổi đánh giá động chế hòa khí sang phun xăng điện tử Giới hạn đề tài - Chỉ thực nghiệm chuyển đổi động Toyota 5A-F sử dụng chế hòa khí sang phun xăng điện tử - Chỉ khảo sát đánh giá. .. điều khiển động phun xăng điện tử - Tính tốn chuyển đổi chế hịa khí sang hệ thống phun xăng điện tử - Đề xuất phương án chuyển đổi động sử dụng chế hòa khí sang hệ thống phun xăng điện tử - Thực... THẠC SĨ: Chuyển đổi đánh giá động chế hòa khí sang phun xăng điện tử LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN Chương 2: ĐỘNG CƠ PHUN XĂNG ĐIỆN TỬ 2.1 SƠ ĐỒ CẤU TRÚC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG C? ?PHUN XĂNG ĐIỆN TỬ Hệ