Nghiên cứu phát triển hệ thống đánh lửa trên động cơ xăng

Đề tài trình bày nghiên cứu những vấn đề ảnh hưởng của hệ thống đánh lửa đến động cơ xăng. Phát triển và hoàn thiện hệ thống đánh lửa bằng đề xuất không dùng bugi–sử dụng phần tử áp điện. Giải pháp này làm thay đổi quan điểm về kỹ thuật đánh lửa trên động cơ, đặt nền móng cho sự ra đời một hệ thống đánh lửa hoàn toàn mới chưa từng được được đề xuất và ứng dụng. Mời các bạn cùng tham khảo!

NGHIÊN CỨU PHÁT TRIỂN HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA TRÊN ĐỘNG Ơ XĂNG Nguyễn Như Dương1, Phạm Minh Hậu2 Viện Công nghệ Việt-Nhật, Trường Đại học Cơng nghệ TP.Hồ Chí Minh Viện Kỹ thuật HUTECH, Trường Đại học Công nghệ TP Hồ Chí Minh GVHD: ThS Nguyễn Văn Bản TĨM TẮT Đề tài trình bày nghiên cứu vấn đề ảnh hưởng hệ thống đánh lửa đến động xăng Phát triển hoàn thiện hệ thống đánh lửa đề xuất không dùng bugi–sử dụng phần tử áp điện Giải pháp làm thay đổi quan điểm kỹ thuật đánh lửa động cơ, đặt móng cho đời hệ thống đánh lửa hoàn toàn chưa được đề xuất ứng dụng GIỚI THIỆU Hệ thống đánh lửa tối ưu góp phần nâng cao tuổi thọ động cơ; giảm hư hỏng hệ thống; tối ưu hóa góc đánh lửa sớm, giảm thiểu cháy kích nổ, tiết kiệm nhiên liệu từ nâng cao cơng suất động giảm ô nhiễm môi trường NGHIÊN CỨU CÁC HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA ĐÃ ĐƯỢC SỬ DỤNG 1.1 Hệ thống đánh lửa Lazer Tia laser đưa vào thảo luận lựa chọn đầy hứa hẹn cho việc áp dụng vào hệ thống đánh lửa động từ năm 70 kỷ trước Bộ đánh lửa tia laser gây nhiễm có hiệu suất nhiên liệu hiệu Tuy nhiên để sản xuất hệ thống đánh lửa tia laser với kích thước nhỏ, mạnh mẽ gặp nhiều khó khăn Để nhiên liệu bắt lửa, tia laser phải tập trung ánh sáng tới xấp xỉ 100 gigawat 1cm2 với xung ngắn 10 millijoules (đơn vị đo Newton) bước sóng Tại hội thảo tia Laser điện quang (CLEO:2011), tổ chức Baltimore từ ngày 1/5 đến 6/5, nhà nghiên cứu từ Nhật Bản mô tả hệ thống tia laser đa chùm với kích thước đủ nhỏ để lắp vào vào đầu xilanh động Hệ thống laser làm từ gốm, sản xuất đại trà với chi phí rẻ - theo cơng bố đại diện tác giả, Takunori Taira thuộc viện Nghiên cứu Khoa học Tự nhiên Quốc gia Nhật Bản 235 Hình 1: Hệ thống đánh lửa Lazer 2.2 Hệ thống đánh lửa Plasma ACIS Các nhà nghiên cứu công ty phụ tùng ô tô Federal-Mogul phát triển loại bugi phát tia chớp plasma để đốt cháy nhiên liệu buồng đốt Plasma trạng thái thứ vật chất bên cạnh trạng thái khí, lỏng rắn Bugi plasma kích thích phân tử hịa khí gần phóng thích điện tử để trở thành ion Những ion trái dấu tương tác kết hợp với tạo nên phản ứng cháy Federal-Mogul cho biết: Cơng ty có ngun mẫu bugi plasma có 10 cơng ty sản xuất ô tô dùng thử thiết bị tạo dòng điện cao tầng cường độ mạnh có tên Advanced Corona Ignition System (ACIS) để kích hoạt bugi plasma Hình 2: Hệ thống đánh lửa Plasma ACIS NGHIÊN CỨU CÁC HƯ HỎNG CỦA HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA Hệ thống đánh lửa có nhiệm vụ đốt cháy hỗn hợp hịa khí lịng xy lanh để sản sinh cơng suất cho động Thường có hư hỏng sau: 3.1 Hư hỏng biến áp Biến áp hệ thống đánh lửa máy biến thế, hư hỏng thường gặp biến áp chập mạch vòng dây làm cháy biến áp, cháy nắp biến áp, cháy điện trở phụ Hoặc tác động học làm bể, nứt nắp biến áp Cần kiểm tra thay phận hư hỏng 236 Hình 3: Hư hỏng biến áp 3.2 Hư hỏng chia điện Bộ chia điện phận quan trọng hệ thống đánh lửa, giúp phân chia dịng điện cao áp đến thứ tự làm việc động vào thời điểm cần thiết cách xác Vì gặp hỏng hóc chia điện ảnh hưởng không nhỏ đến hoạt động hệ thống đánh lửa động Khi hoạt động lâu ngày chia điện hao mịn gặp số vấn đề: Nứt, bể nắp delco tác động vật lý làm rò rỉ điện áp dẫn đến đánh lửa yếu Khe hở má tĩnh má động không chuẩn làm giảm khả đánh lửa, điều chỉnh đánh lửa áp thấp bị hở màng làm đánh lửa sai thời điểm, lò xo điều chỉnh đánh lửa sớm ly tâm yếu, rotor tín hiệu mòn làm đánh lửa chập chờn, sai thời điểm đánh lửa Khi kiểm tra phận chia điện cần kiểm tra chi tiết, vệ sinh má vít, điều chỉnh khe hở rotor, thay phận hư hại Hình 4: Hư hỏng chia điện 237 3.3 Hư hỏng bugi Bugi phận khác hệ thống đánh lửa, làm việc với giúp đánh lửa tốt, tạo hiệu suất làm việc tối ưu cho động Khi sử dụng lâu ngày bugi gặp số hư hỏng thời gian sử dụng lâu ảnh hưởng từ hệ thống đánh lửa hay hệ thống khác Những cố xảy bugi thường gặp như: Bể đầu sứ bugi, bugi bị mòn điện cực, bugi bị chảy điện cực, bugi đánh lửa không tâm, bugi bị bám muội than làm giảm khả đánh lửa Khi bugi có tình trạng hư hỏng cần kịp thời thay kiểm tra lại hoạt động phận hệ thống đánh lửa để kịp thời sửa chữa thay Hình 5: Các hiện tượng bugi bị hỏng GIẢI PHÁP ĐỂ PHÁT TRIỂN VÀ HỒN THIỆN Thơng qua hư hỏng chi tiết bên hệ thống đánh lửa chi tiết bugi hay hư hỏng chi tiết quan trọng việc tiết kiệm nhiên liệu không cịn hư hỏng kéo dài tuổi thọ động Giải pháp đề xuất cho phát triển hoàn thiện hệ thống đánh lửa “Hệ thống đánh lửa không bugi - sử dụng phần tử áp điện” 4.1 Minh hoạ giải pháp Hình 6: Nguyên lý hoạt động 238 Phần tử áp điện dựa vào thay đổi bề mặt để tạo dòng điện, áp suất tác dụng lên bề mặt phần tử áp điện làm cho bề mặt bị biến dạng tạo dịng điện Khi áp lực giảm theo quán tính làm cho bề mặt trở vị trí ban đầu dịng điện 4.2 Vật liệu áp điện Hiện có 02 loại vật liệu áp điện áp dụng cho mơ hình nghiên cứu Vật liệu áp điện PZT (Pb[Zrx Ti 1-x]O3) Người ta pha tạp vào PZT tác nhân cho nhận tạo thành vật liệu PZT ‚mềm‛ ‚cứng‛ Điều làm thay đổi đáng kể phẩm chất gốm PZT: gốm PZT ‚mềm‛ số áp điện hệ số ghép cặp điện lớn lại dễ bị làm tính phân cực Ngược lại, gốm PZT ‚cứng‛ lại khó bị làm tính phân cực có độ tổn hao điện mơi thấp so với gốm PZT ‚mềm‛ gốm PZT ‚cứng‛ ứng dụng nhiều Vật liệu áp điện (KxNa1-x)NbO3 (0 < x < 1) Kali natri niobat (KxNa1-x)NbO3 (0 < x < 1) hay gọi KNN có nhiệt độ Curie cao ~ 400oC, phẩm chất áp điện tốt Có thể coi KNN dung dịch rắn pha phản sắt điện NaNbO3 (NN) pha KNbO3 (KN) Sự chuyển pha KN gần tương tự BaTiO3 với dạng hình học theo mức độ hạ nhiệt lập phương tâm khối, tứ phương, trực thoi mặt thoi Qua thống kê tài liệu, nhận thấy phần lớn công trình cơng bố KNN tập trung vào nghiên cứu tỷ lệ nguyên tố K/Na nằm khoảng từ ¼ đến để vật liệu có phẩm chất áp điện tốt Hình 7: Sơ đồ mô tả hiệu ứng áp điện nghịch Hiệu ứng tác dụng lên vật sinh điện gọi hiệu ứng áp điện thuân Ngược lại tác dụng lên hiệu điện xuất lực làm vật biến dạng hiệu ứng áp điện nghịch KẾT LUẬN Đề tài thực việc nghiên cứu để phát triển hoàn thiện hệ thống đánh lửa Mặc dù dừng lại việc nghiên cứu định tính, kết đề tài đặt móng cho đời hệ thống đánh lửa hoàn toàn chưa được đề xuất ứng dụng, hệ thống đánh lửa có nhiều ưu điểm: 239 – Hệ thống có cấu tạo đơn giản, chi tiết hệ thống nên sai số trình điều khiển nhỏ; nâng cao tuổi thọ động – Tối ưu hóa góc đánh lửa sớm để nâng cao công suất động cơ, giảm kích nổ, tiết kiệm nhiên liệu từ giảm ô nhiễm môi trường TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] PGS-TS Đỗ Văn Dũng, 2007, Trang bị điện & điện tử ô tô đại, Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP HCM [2] ThS Nguyễn Văn Bản, 2016, Động đốt trong, Đại học Công nghệ Tp HCM [3] Đinh Ngọc Ân Trang bị điện ô tô máy kéo Nhà Xuất Giáo dục, Hà Nội, 1993 [4] Phạm Minh Tuấn Động đốt trong, NXB Khoa học Kỹ thuật – 1999 [5] Bùi Duy Hùng, 2014 Tổng hợp gốm điện kali natri niobat, luận văn Thạc sĩ Khoa học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên - Đại học Quốc gia Hà Nội [6] https://lab.info.vn/hieu-ung-ap-dien-piezoelectric-effect-2/ [7] https://mechanicauto.vn/hu-hong-thuong-gap-cach-khac-phuc-bobin-o-to.html [8] https://oto.com.vn/cham-soc-va-bao-duong-o-to/trieu-chung-cho-thay-bugi-co-van-dekhac-phuc-articleid-l1yz2cf [9] https://phutungcpa.com/p/bugi-o-to-phat-hien-loi-hu-hong-va-cach-khac-phuc [10] https://danchoioto.vn/2019/04/03/nhung-hu-hong-pho-bien-tren-he-thong-danh-lua-dientu-cua-o-to/ [11] BOSCH, Automotive Electronics Handbook, Germany, 2000 [12] Denton T Automotive Electrical and Electronic Systems, UK 2000 [13] Advanced Engine Technology, London Roal Institute of Technology - 1999 [14] https://en.wikipedia.org/wiki/Piezoelectric_sensor?fbclid=IwAR1SftEYFodRIg0CmuO5XkoD8IH -CP-KqaMXhRbaiNvgShQomwXI0C2uLrY 240 Viện KHOA HỌC ỨNG DỤNG HUTECH ... nghiên cứu để phát triển hoàn thiện hệ thống đánh lửa Mặc dù dừng lại việc nghiên cứu định tính, kết đề tài đặt móng cho đời hệ thống đánh lửa hoàn toàn chưa được đề xuất ứng dụng, hệ thống đánh. .. plasma Hình 2: Hệ thống đánh lửa Plasma ACIS NGHIÊN CỨU CÁC HƯ HỎNG CỦA HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA Hệ thống đánh lửa có nhiệm vụ đốt cháy hỗn hợp hịa khí lịng xy lanh để sản sinh cơng suất cho động Thường...Hình 1: Hệ thống đánh lửa Lazer 2.2 Hệ thống đánh lửa Plasma ACIS Các nhà nghiên cứu công ty phụ tùng ô tô Federal-Mogul phát triển loại bugi phát tia chớp plasma để đốt cháy