(Luận văn thạc sĩ) nghiên cứu, thiết kế chế tạo thử nghiệm hệ thống đánh lửa kết hợp điện dung và điện cảm

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ LÊ KHÁNH TÂN NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO THỬ NGHIỆM HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA KẾT HỢP ĐIỆN DUNG VÀ ĐIỆN CẢM S K C 0 9 NGÀNH : KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC - 605246 S KC 0 Tp Hồ Chí Minh, tháng năm 2014 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ LÊ KHÁNH TÂN NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO THỬ NGHIỆM HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA KẾT HỢP ĐIỆN DUNG VÀ ĐIỆN CẢM NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC - 605246 Hướng dẫn khoa học: PGS.TS ĐỖ VĂN DŨNG Tp Hồ Chí Minh, tháng 4/2014 Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp Hồ Chí Minh Đồ án tốt nghiệp Cao học LÝ LỊCH KHOA HỌC I LÝ LỊCH SƠ LƯỢC: Họ & tên: Lê Khánh Tân Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 31 - 10 - 1988 Nơi sinh: Tp Hồ Chí Minh Quê quán: Tp Hồ Chí Minh Dân tộc: Kinh Chỗ riêng địa liên lạc: 292 Điện Biên Phủ, phường 17, quận Bình Thạnh, Tp Hồ Chí Minh Điện thoại quan: Điện thoại nhà riêng: 0977080605 Fax: E-mail: tanlk@hcmute.edu.vn khanhtanvn88@yahoo.com II QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: Trung học chuyên nghiệp: Hệ đào tạo: Trung học chuyên nghiệp Thời gian đào tạo từ 9/2003 đến 12/ 2006 Nơi học (trường, thành phố): Trường Cao đẳng Kỹ thuật Lý Tự Trọng, Tp.Hồ Chí Minh Ngành học: Sửa chữa Ơ tơ Đại học: Hệ đào tạo: Chính Qui Thời gian đào tạo từ 9/2007 đến 6/2011 Nơi học (trường, thành phố): Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp Hồ Chí MInh Ngành học: Cơ Khí Động Lực Tên đồ án, luận án mơn thi tốt nghiệp: Mơ hình sử dụng LabVIEW thu thập liệu từ hệ thống điều khiển động Ngày & nơi bảo vệ đồ án, luận án thi tốt nghiệp: tháng 7/2011 Người hướng dẫn: GVC.ThS Đỗ Quốc Ấm III Q TRÌNH CƠNG TÁC CHUN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC: Thời gian 8/2011 - 3/2012 Nơi cơng tác Phịng Thí nghiệm Trọng điểm Quốc gia 5/2012 – 2/2012 Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp HCM Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo thử nghiệm hệ thống đánh lửa kết hợp Công việc đảm nhiệm Cộng tác viên Giảng viên Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp Hồ Chí Minh Đồ án tốt nghiệp Cao học LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan cơng trình nghiên cứu tơi Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khác Tp Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 2014 Học viên thực Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo thử nghiệm hệ thống đánh lửa kết hợp Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp Hồ Chí Minh Đồ án tốt nghiệp Cao học LỜI CẢM ƠN Được hướng dẫn tận tình thầy PGS TS Đỗ Văn Dũng góp ý thầy mơn động cơ, với nỗ lực thân, em hoàn thành nội dung đồ án thời gian quy định đạt yêu cầu, nhiệm vụ đặt thiết kế, thi cơng mơ hình biên soạn thuyết minh đề tài “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo thử nghiệm hệ thống đánh lửa kết hợp điện dung điện cảm” Em xin chân thành cảm ơn giảng viên phản biện thầy cô hội đồng bảo vệ luận án tốt nghiệp dành thời gian để đọc luận văn cho nhận xét xác đáng kết mà em hoàn thành suốt khoá học Một lần em xin chân thành cám ơn công lao to lớn mà Nhà trường, Khoa, Bộ môn thầy cô dành cho em Cuối lời, em xin chúc q thầy dồi sức khoẻ có nhiều cơng trình nghiên cứu để cống hiến cho nhà trường nói riêng xã hội nói chung Trân trọng kính chào Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo thử nghiệm hệ thống đánh lửa kết hợp Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp Hồ Chí Minh Đồ án tốt nghiệp Cao học MỤC LỤC CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 13 1.1 TỔNG QUAN CHUNG VỀ LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU 13 1.2 CÁC KẾT QUẢ TRONG VÀ NGỒI NƯỚC ĐÃ CƠNG BỐ 14 1.2.1 Hệ thống đánh lửa nạp xả với chu kỳ điện dung điện cảm 14 1.2.2 Hệ thống đánh lửa điện dung với khả kéo dài thời gian phóng điện hiệu ứng điện cảm 15 1.2.3 Hệ thống đánh lửa điện cảm cho động đốt 16 1.2.4 Hệ thống đánh lửa điện cảm lượng cao 16 1.2.5 Hệ thống đánh lửa điện dung với khả kéo dài thời gian xuất tia lửa 17 1.3 HƯỚNG NGHIÊN CỨU 18 1.4 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU 18 1.4.1 Mục tiêu cụ thể 18 1.4.2 Đối tượng nghiên cứu: 18 1.4.3 Phạm vi giới hạn nghiên cứu: 18 1.5 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 18 1.6 CÁC NỘI DUNG CHÍNH 18 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 19 2.1 HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA ĐIỆN CẢM 19 2.1.1 Khái niệm 19 2.1.2 Nguyên lý hoạt động hệ thống đánh lửa điện cảm 19 2.1.3 Một vài thông số hệ thống đánh lửa điện cảm 20 2.1.4 Lý thuyết đánh lửa điện cảm 22 2.1.5 Các biện pháp nâng cao đặc tính đánh lửa điện cảm: 26 2.1.6 Ưu, nhược điểm hệ thống đánh lửa điện cảm: 29 2.2 HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA ĐIỆN DUNG 29 2.2.1 Khái niệm hệ thống đánh lửa điện dung 29 2.2.2 Phân loại hệ thống đánh lửa điện dung 29 2.2.3 Cấu tạo mạch điện đánh lửa điện dung 31 2.2.4 Nguyên lý hoạt động: 32 2.2.5 Một vài thông số đánh lửa CDI 33 2.2.6 Ưu, nhược điểm hệ thống đánh lửa điện dung: 38 2.3 NĂNG LƯỢNG ĐÁNH LỬA VÀ QUÁ TRÌNH CHÁY TRÊN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG DÙNG NHIÊN LIỆU XĂNG 39 2.3.1 Quá trình cháy động đốt dùng nhiên liệu xăng [4]: Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo thử nghiệm hệ thống đánh lửa kết hợp 39 Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp Hồ Chí Minh 2.3.2 Đồ án tốt nghiệp Cao học Phân tích lượng tia lửa điện: 2.4 NHỮNG YẾU TỐ TÁC ĐỘNG ĐẾN QUÁ TRÌNH CHÁY 40 42 2.4.1 Ảnh hưởng đường kính điện cực trung tâm 42 2.4.2 Ảnh hưởng độ rộng khe hở bugi 43 2.4.3 Ảnh hưởng độ nhô bugi buồng cháy 44 2.4.4 Ảnh hưởng áp suất nén điện áp 44 2.4.5 Ảnh hưởng tốc độ tải đến điện áp đánh lửa 45 2.4.6 Ảnh hưởng tăng tốc động đến điệp áp đánh lửa 45 2.4.7 Thời đánh lửa điện áp yêu cầu 46 2.4.8 Tỉ lệ hồ trộn nhiện liệu khơng khí 46 CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ CHẾ TẠO HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA KẾT HỢP 47 3.1 KHẢO SÁT CÁC MIỀN LÀM VIỆC CỦA ĐỘNG CƠ 47 3.1.1 Khảo sát chế độ làm việc động 47 3.1.2 Phân tích chế độ vận hành 47 3.2 Ý TƯỞNG XÂY DỰNG MƠ HÌNH VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI THUẬT ĐIỀU KHIỂN 3.2.1 Xậy dựng phần cứng 49 49 3.2.2 Phương pháp thu thập tín hiệu đầu vào cảm biến biến đổi chúng thành dạng thông tin cần thiết 50 3.3 KHẢO SÁT CHI TIẾT VÀ ĐƯA RA GIẢI PHÁP CỤ THỂ CHO HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA KẾT HỢP 52 3.3.1 Khảo sát mâm lửa động xe gắn máy Honda Wave RS 52 3.3.2 Xung kích cảm biến vị trí trục khuỷu 52 3.3.3 Xung nạp tụ 53 3.3.4 Khảo sát góc đánh lửa sớm số loại IC 56 3.3.5 Khảo sát bobin đánh lửa xe Honda Wave RS 58 3.3.6 Lí luận lựa chọn thời điểm chuyển mạch đánh lửa 63 3.4 THIẾT KẾ BOARD MẠCH ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA KẾT HỢP 65 3.4.1 Sơ đồ nguyên lý module board mạch 65 3.4.2 Thiết kế mạch in PCB mạch in sau hoàn thành 68 3.5 LẬP TRÌNH ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA KẾT HỢP 70 3.5.1 Tổng quan vi điều khiển PIC16F887 70 3.5.2 Lập trình cho điều khiển 73 3.5.3 Lập trình điều khiển module 74 CHƯƠNG 4: THỰC NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ 79 4.1 Kiểm tra dạng sóng điện áp chân – bobin sử dụng hệ thống đánh lửa điện cảm (TI) 79 Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo thử nghiệm hệ thống đánh lửa kết hợp Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp Hồ Chí Minh Đồ án tốt nghiệp Cao học 4.2 Kiểm tra dạng sóng điện áp chân – (hoặc +) bobin sử dụng hệ thống đánh lửa điện dung (CDI) 79 4.3 Kiểm tra dạng sóng điện áp chân – bobin thời điểm chuyển mạch 80 4.4 Kiểm tra lượng nhiên liệu tiêu thụ băng thử 81 4.4.1 Kết thực nghiệm với kiểu hệ thống đánh lửa kết hợp TI-CDI 85 4.4.2 Kết thực nghiệm với kiểu hệ thống đánh lửa nguyên thuỷ CDI 86 4.5 Kiểm tra nồng độ khí thải CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 87 90 5.1 KẾT LUẬN 90 5.2 KIẾN NGHỊ 90 TÀI LIỆU THAM KHẢO 91 PHỤ LỤC 92 Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo thử nghiệm hệ thống đánh lửa kết hợp Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp Hồ Chí Minh Đồ án tốt nghiệp Cao học CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 TỔNG QUAN CHUNG VỀ LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU Trên động đốt sử dụng nhiên liệu xăng, hỗn hợp hình thành bên động đốt cháy tia lửa điện bu-gi Hệ thống đánh lửa có nhiệm vụ biến dịng điện có điện áp thấp tô (12V hay 24V) thành xung điện cao (từ 15.000V đến 40.000V), xung phân bố đến bugi xy-lanh theo thứ tự làm việc thời điểm để đốt cháy hịa khí lịng xy-lanh Với cơng dụng trên, hệ thống đánh lửa có ý nghĩa quan trọng việc nâng cao hiệu suất làm việc, giảm tiêu hao nhiên liệu ô nhiễm môi trường động xăng Dựa vào cách tích lũy lượng, hệ thống đánh lửa ô tô chia làm hai loại: - Hệ thống đánh lửa điện cảm (TI- Transistorized ignition system) - Hệ thống đánh lửa điện dung (CDI - Capacitor discharged ignition system) Đối với hệ thống đánh lửa điện cảm, lượng tích lũy cuộn sơ cấp bobine viết dạng: 𝑊 = (1.1) Đối với hệ thống đánh lửa điện dung, lượng tích lũy tụ điện viết dạng: 𝑊 = (1.2) Trong đó: - WL: Năng lượng tích luỹ cuộn sơ cấp (J) - WC: Năng lượng thành phần tia lửa có tính điện dung (J) - C: Điện dung tụ điện (F) - Ung: Điện áp nạp tụ điện (V) - L1: Độ tự cảm mạch sơ cấp (H) - Ing: Cường độ dòng điện qua mạch sơ cấp (A) Lợi quan trọng hệ thống đánh lửa điện cảm tạo thời gian tồn tia lửa điện dài Đó yếu tố định để đảm bảo đốt cháy hoàn toàn hồ khí xy lanh Điều có lúc ban đầu, lượng cần cung cấp đủ để vượt qua khoảng cách khe hở bugi, phần cịn lại sử dụng để trì tia lửa Đối với hệ thống đánh lửa điện dung xả gần tất lượng lập tức, bị giảm đáng kể khả trì tia lửa điện Tuy nhiên cuộn sơ cấp có độ tự cảm nên tăng trưởng dòng điện cuộn sơ cấp diễn tương đối chậm Vì vậy, động quay tốc độ cao, dòng điện tăng trưởng chưa đến giá trị cần thiết bị ngắt, lượng tích trữ cuộn sơ cấp chưa đủ, kết lượng đánh lửa khơng cao Trong đó, tốc độ thấp, dịng điện tồn lâu nên làm nóng cuộn sơ cấp, tiêu tốn nhiều lượng accu làm bobine nhanh hỏng Với lợi điện áp thứ cấp tạo cao, tia lửa điện dung dễ dàng bén cháy lượng hồ khí buồng đốt động bị dư thừa dầu bơi trơn, hỗn hợp hồ khí q giàu nhiệt độ buồng đốt cịn thấp Ngồi ra, điện áp cao giúp tránh rị rỉ lượng chất cách điện bugi điện cực gây dẫn điện chất bẩn Một ưu điểm quan trọng thời nạp xả tụ điện ngắn, đảm bảo lượng đầu đủ cao động hoạt động số vòng quay lớn Điều đặt biệt có lợi dùng cho động cao tốc Tuy nhiên, phóng điện diễn nhanh, lượng tụ nhanh chóng cạn Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo thử nghiệm hệ thống đánh lửa kết hợp 13 Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp Hồ Chí Minh Đồ án tốt nghiệp Cao học kiệt, thời gian tồn tia lửa điện ngắn so với tia lửa điện hệ thống đánh lửa điện cảm Do đó, khó lịng đốt cháy hồn tồn lượng hồ khí số trường hợp đặc biệt động Ví dụ: hồ khí nghèo, điều dẫn đến xy lanh bị bỏ lửa (misfire) làm khí thải bị ô nhiễm Chúng ta biết động đốt đặc biệt động ô tô hoạt động chế độ làm việc có tính chất khác Nhược điểm loại hệ thống đánh lửa ảnh hưởng xấu đến số miền làm việc khơng ảnh hưởng đến toàn miền làm việc động Hơn nữa, hai loại hệ thống đánh lửa điện cảm điện dung ưu điểm hệ thống gần nhựơc điểm hệ thống ngược lại Vì vậy, thiết kế hệ thống bao gồm kiểu đánh lửa riêng biệt cho động với điều khiển lập trình sẵn, vùng làm việc mà kiểu đánh lửa điện cảm phát huy ưu điểm ta điều khiển cho hoạt động, tương tự vùng mà kiểu đánh lửa điện dung phát huy ưu điểm ta điều khiển cho hoạt động Thiết nghĩ cách tối ưu cho hệ thống đánh lửa ô tơ, hướng tập trung nghiên cứu đề tài 1.2 CÁC KẾT QUẢ TRONG VÀ NGỒI NƯỚC ĐÃ CƠNG BỐ 1.2.1 Hệ thống đánh lửa nạp xả với chu kỳ điện dung điện cảm Hình 1.1: Sơ đồ hệ thống đánh lửa nạp xả với chu kỳ điện dung điện cảm [9] Tác giả Martin E Gerry[9] thiết kế hệ thống bao gồm biến áp đánh lửa có cuộn sơ cấp mắc song song với tụ điện cấp xung điện áp xoay chiều nhiều lần suốt chu kỳ đánh lửa Việc cấp xung điện áp xoay chiều nhiều lần chu kỳ đánh lửa giúp cho tụ điện phóng nạp nhiều lần qua cuộn sơ cấp Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo thử nghiệm hệ thống đánh lửa kết hợp 14 Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp Hồ Chí Minh Đồ án tốt nghiệp Cao học 4.3 Kiểm tra dạng sóng điện áp chân – bobin thời điểm chuyển mạch Hình 4.3: Dạng sóng điện áp sơ cấp ta đo thời điểm chuyển mạch Dựa vào dạng sóng sơ cấp thời điểm chuyển mạch, ta thấy thời điểm chuyển mạch đánh lửa xuất lúc tuỳ thuộc vào điều kiện tải tốc độ trùng khớp với chế độ cần chuyển mạch vi điều khiển xuất tín hiệu điều khiển chuyển mạch Vì vậy, thời điểm chuyển mạch hồn tồn trùng với thời điểm đánh lửa tạo dạng sóng hình 4.3 bên Ta thấy xung gai gây thời điểm chuyển mạch trùng với thời điểm đánh lửa có điện áp cao Xung cao áp gây hỏng transistor cơng suất gây nhiễu nhiều hệ thống, chí làm treo hay hư hỏng hoàn toàn vi xử lý Để giải vấn đề trên, ta áp dụng thuật tốn đơn giản sau: Việc tính tốn để chuyển mạch đánh lửa ta lập trình bình thường thời điểm chuyển mạch điều khiển sau chu kỳ đánh lửa gần Thuật toán đảm bảo việc chuyển mạch nằm chu kỳ đánh lửa thời điểm chuyển mạch dời sát đến vị trí kết thúc chu kỳ đánh lửa trước nhằm đảm bảo ln có đủ thời gian cho việc chuyển mạch dù động hoạt động số vịng quay tối đa Hình 4.4: Dạng sóng điện áp sơ cấp thời điểm chuyển mạch sau ta ứng dụng thuật toán điều khiển Ta thấy sau áp dụng thuật toán điều khiển thời điểm chuyển mạch khơng xuất xung gai cao áp Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo thử nghiệm hệ thống đánh lửa kết hợp 80 Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp Hồ Chí Minh Đồ án tốt nghiệp Cao học 4.4 Kiểm tra lượng nhiên liệu tiêu thụ băng thử Thực nghiệm đo lượng nhiên liêu tiêu thụ thực phịng thí nghiệm động đốt trường Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh Tại thời điểm đo lượng nhiên liệu tiêu thụ, xe gắn máy Honda Wave RS sản suất năm 2005 khoảng 67000 km Nhiên liệu dùng để thử nghiệm xăng A95 Hình 4.5: Xe gắn máy Honda Wave RS lắp băng thử tạo tải để đo lượng nhiên liệu tiêu hao Hình 4.6: Băng thử tạo tải máy phát điện có cơng suất thay đổi từ 3kW-5kW Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo thử nghiệm hệ thống đánh lửa kết hợp 81 Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp Hồ Chí Minh Đồ án tốt nghiệp Cao học Qui trình đo lượng nhiên liệu tiêu thụ thực sau:  Gá lắp xe máy chắn băng thử tạo tải  Tách đường cấp nhiên liệu nguyên thuỷ xe lắp đường cấp nhiên liệu từ thiết bị cân trọng lượng xác  Cài đặt phần mềm thông số phù hợp với xe gắn máy Honda Wave RS  Lựa chọn chu trình kiểm tra phù hợp (ở ta chọn chu trình kiểm tra hỗn hợp đường đô thị đường trường Nhật)  Cho động hoạt động đến nhiệt độ làm việc bình thường tiến hành đo kiểm  Ta đo lượng nhiên liệu tiêu thụ, lần đo giá trị khối lượng nhiên liệu đầu cuối ghi lại để đối chiếu  Lần 1: Ta đo sử dụng IC đánh lửa nguyên thuỷ xe với kiều đánh lửa CDI  Lần 2: Ta đo sử dụng hệ thống đánh lửa kết hợp TI-CDI việc chuyển đổi thực công tắc gạt board mạch điều khiển Hình 4.7: Bộ gá lắp cố định bánh trước Hình 4.8: Dây chằng cố định thân xe ép chặt bánh sau xuống rulo tạo tải Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo thử nghiệm hệ thống đánh lửa kết hợp 82 Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp Hồ Chí Minh Đồ án tốt nghiệp Cao học Hình 4.9: Cân điện tử có độ xác 0,5g dùng để đo lượng nhiên liệu tiêu thụ Hình 4.10: Cố định đường đường ống dẫn nhiên liệu để tránh rung động từ động ảnh hưởng đến kết đo Hình 4.11: Lắp đường ống dẫn nhiên liệu từ thiết bị cân trọng xác đến động Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo thử nghiệm hệ thống đánh lửa kết hợp 83 Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp Hồ Chí Minh Đồ án tốt nghiệp Cao học Hình 4.12: Phần mềm mơ chu trình thử nghiệm theo tiêu chuẩn Nhật Hình 4.13: Cài đặt thông số cuối trước tiến hành thử nghiệm Hình 4.14: Tiến hành thực nghiệm theo chu trình tiêu chuẩn Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo thử nghiệm hệ thống đánh lửa kết hợp 84 Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp Hồ Chí Minh Đồ án tốt nghiệp Cao học 4.4.1 Kết thực nghiệm với kiểu hệ thống đánh lửa kết hợp TI-CDI Thông số đo: Date : 3/1/2014 Start time : 10:43:11 AM End time : 10:51:41 AM No of driving errors: 24 Travel distance : 4294m m1 806.5 g m2 745 g Fuel Consumption 61.5 g Bảng 4.1: Bảng thông số đo sử dụng hệ thống đánh lửa kết hợp TI-CDI Hình 4.15: Đồ thị thể tương quan vận tốc thực vận tốc chuẩn chu trình sử dụng hệ thống đánh lửa kết hợp TI-CDI Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo thử nghiệm hệ thống đánh lửa kết hợp 85 Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp Hồ Chí Minh Đồ án tốt nghiệp Cao học 4.4.2 Kết thực nghiệm với kiểu hệ thống đánh lửa nguyên thuỷ CDI Thông số đo: Date : 3/1/2014 Start time : 10:59:21 AM End time : 11:07:51 AM No of driving errors: Travel distance : 4102m m1 741.5 g m2 680.5 g Fuel Consumption 61 g Bảng 4.2: Bảng thông số đo sử dụng hệ thống đánh lửa nguyên thuỷ CDI Hình 4.16: Đồ thị thể tương quan vận tốc thực vận tốc chuẩn chu trình sử dụng hệ thống đánh lửa nguyên thuỷ CDI Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo thử nghiệm hệ thống đánh lửa kết hợp 86 Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp Hồ Chí Minh Đồ án tốt nghiệp Cao học Kết luận: Dựa vào kết đo hai lần, ta thấy lượng nhiên liệu tiêu thụ sử sử dụng kiểu đánh lửa kết hợp có phần cao (61,5g so với 61g) sử dụng hệ thống đánh lửa điện dung nguyên thuỷ Tuy nhiên, trình đo, việc điều khiển xe hồn tồn dựa vào trình độ người lái Người lái phải điều khiển tăng giảm ga sang số cho phù hợp để giữ cho vận tốc xe nẳm khoảng giá trị chuẩn chu trình đo nên chắc có lỗi sai xảy Ta thấy lần đo 1, số lỗi sai 24 lỗi quãng đường xe 4294m với mức tiêu thụ nhiên liệu đo 61,5g Ở lần đo có số lỗi sai lỗi quãng đường xe 4102m với mức nhiên liệu tiêu thụ đo 61g Từ đây, ta tính lượng nhiện liệu tiêu thụ trung bình 100km tương ứng sử dụng hệ thống đánh lửa kết hợp hệ thống đánh lửa nguyên thuỷ 143,23g 148,708g Mặc dù ta chưa có điều kiện làm thực nghiệm nhiều lần để lấy giá trị trung bình, với kết đo trên, ta kết luận sử dụng hệ thống đánh kết hợp có khả tiết kiệm 55g xăng so với sử dụng hệ thống đánh lửa truyền thống sau quãng đường 100km 4.5 Kiểm tra nồng độ khí thải Thực nghiệm đo khí thải thực phịng xưởng động xăng trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp Hồ Chí Minh Dụng cụ đo nồng độ khí thải sử dụng thiết bị phân tích khí thải MEXA-324L hãng Horiba Thiết bị phân tích thành phần khí thải CO HC Hình 4.17: Thiết bị đo khí thải Horiba kết nối với đường ống thải xe gắn máy Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo thử nghiệm hệ thống đánh lửa kết hợp 87 Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp Hồ Chí Minh Đồ án tốt nghiệp Cao học Qui trình đo nồng độ khí thải thực sau:       Cho động hoạt động đến nhiệt độ làm việc bình thường Khởi động thiết bị đo khí thải Horiba Điều chỉnh giá trị ban đầu cho thiết bị đo Kết nối ống trích khí thải thiết bị đo vào đường ống thải xe máy Lựa chọn chế độ đo Tiến hành đo Do động hoạt động chế độ không tải nên hệ thống đánh lửa kết hợp chuyển mạch theo mong muốn Vì vậy, ta đo nồng độ khí thải lần:  Lần 1: Ta đo sử dụng hệ thống đánh lửa TI Việc chuyển đổi thực công tắc gạt board mạch điều khiển  Lần 2: Ta đo sử dụng hệ thống đánh lửa truyền thống CDI Hình 4.18: Thơng số kết đo khí thải sử dụng kiểu đánh lửa TI Hình 4.19: Thơng số kết đo khí thải sử dụng kiểu đánh lửa CDI Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo thử nghiệm hệ thống đánh lửa kết hợp 88 Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp Hồ Chí Minh Đồ án tốt nghiệp Cao học Kết luận: Dựa vào kết đo hai lần, ta thấy nồng độ CO HC sử dụng kiểu đánh lửa điện cảm TI thấp so với sử dụng kiểu đánh lửa điện dung CDI Khi sử dụng kiểu đánh lửa điện cảm (TI):  Nồng độ CO: 3.00%vol  Nồng độ HC: 673ppmvol (1 ppm = 10-6 mg/m3 khơng khí) Khi sử dụng kiểu đánh lửa điện dung (CDI):  Nồng độ CO: 3.02%vol  Nồng độ HC: 746ppmvol (1 ppm = 10-6 mg/m3 khơng khí) Đối với nồng độ CO, ta thấy gần khơng có chênh lệch đáng kể (0.02%vol) ta thay đổi kiểu đánh lửa Tuy nhiên, nồng độ HC sinh sử dụng kiểu đánh lửa TI thấp rõ rệt (73ppmvol) so với dùng kiểu đánh lửa CDI Điều có thời gian tồn tia lửa điện cảm dài so với thời gian tồn tia lửa điện dung Do đó, hồ khí cháy kiệt lượng HC dư thừa giảm xuống Vì ta sử dụng kiểu đánh lửa điện cảm chế độ làm việc phù hợp giúp giảm thiểu ô nhiễm, đồng thời giúp đốt hồ khí tiết kiệm nhiên liệu Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo thử nghiệm hệ thống đánh lửa kết hợp 89 Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp Hồ Chí Minh Đồ án tốt nghiệp Cao học CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 5.1 KẾT LUẬN Các kết đạt đề tài: Đã thiết kế thành công hệ thống đánh lửa kết hợp ứng dụng xe Honda Wave RS Đã thử nghiệm so sánh hoạt động xe trước sau dùng hệ thống đánh lửa kết hợp Các kết cho thấy board mạch điều khiển làm việc ổn định có độ xác cao Đề tài đạt số kết định đem lại nhiều ý nghĩa mặt khoa học thực tiễn Nội dung đề tài đưa hướng nghiên cứu hồn tồn có tính thực tiễn cao áp dụng phương tiện giao thông vận tải thực Mơ hình đáp ứng u cầu kỹ thuật, làm việc ổn định, chống nhiễu điện từ tốt, tính thẩm mỹ đáp ứng nhiều chức phục vụ thiết thực công tác giảng dạy hay sử dụng làm sở để hướng đến việc sản xuất thiết bị dạy học, đáp ứng cho nhu cầu đào tạo nhà trường nhu cầu xã hội 5.2 KIẾN NGHỊ Do hạn chế thời gian kinh phí, nên đề tài dừng lại việc nghiên cứu thời điểm chuyển mạch đánh lửa Những thông số tỉ lệ hồ khí, chế độ tải dùng lại số liệu chung tài liệu chưa có điều kiện khảo sát thực nghiệm xe Để đáp ứng nhu cầu nâng cao chất lượng giảng dạy nghiên cứu khoa học, đề tài cần phát triển nghiên cứu thêm thông số khác để tối ưu hố hệ thống như: góc đánh lửa sớm, chế độ tải tỉ lệ hồ khí phù hợp,…và sở mơ hình tạo nhiều mơ hình khác với hệ thống điều khiển điện tử, giao tiếp, mô giả lập điều khiển, kiểm sốt liên tục thơng số máy vi tính Có rút ngắn khoảng cách trình đào tạo nhà trường với phát triển nhanh khoa học công nghệ giới Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo thử nghiệm hệ thống đánh lửa kết hợp 90 Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp Hồ Chí Minh Đồ án tốt nghiệp Cao học TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu Tiiếng Việt [1] PGS-TS Đỗ Văn Dũng, Trang bị điện điện tử ô tô đại, NXB Đại học Quốc gia Tp.Hồ Chí Minh, 2004 [2] Đinh Ngọc Ân, Trang bị điện ô tô máy kéo, Nhà xuất đại học trung học chuyên nghiệp Hà nội, 1980 [3] Nguyễn Chí Hùng ,Giáo trình hệ thống điện động cơ, khoa Công nghệ Động Lực trường đại học Cơng Nghiệp Tp Hồ Chí Minh, 2008 Tài liệu Tiếng Anh [4] John B.Heywood, Internal Combustion Engine Fundamentals, McGraw-Hill Book Company, 1988 [5] Richard Stone, Jeffrey K.Ball, Automotive Engineering Fundamentals, SAE International, 2004 [6] Shingo Morita, Takafumi Narishige, Mitsuru Koiwa, Capacitive ignition system with inductively extended discharge time; USA Patent No 5220901, 1993 [7] Gianni Regazzi, Funo Di Argelato, Beniamino Baldoni Italy, Inductive ignition system for internal combustion engine, USA Patent No US 7028676 B2, 2006 [8] Kaushik H Thakore, Hight energy output inductive ignition, USA Patent No: 3835350, 1974 [9] Joseph M Lepley, Girard, Capacitive discharge ignition system with extended duration spark, USA Patent No US 6701904 B2, 2004 [10] Martin E Gerry, 13452 Winthrope St., Santa Ana, Calif, 92705, Inductive – capacitive cyclic charge – discharge ignition system, USA Patent No: 4293797, 1981 [11] Kaushik H Thakore, Sidney, N Y, High energy output inductive ignition, USA Patent No: 3835350, 1974 [12] Joseph M Lepley, Girard; Ohio USA, Capacitive discharge ignition system with extended duration spark, USA Patent No: US 6701904 B2, 2004 Wedsite: http://randysrepairshop.net http://www.gill.co.uk http://www.daytona-twintec.com http://www.motec.com/ignition/inductiveignitionmodules/ www.cranecams.com http://ch00ftech.com/2012/03/25/el-wire-is-spanish-for-the-wire/ Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo thử nghiệm hệ thống đánh lửa kết hợp 91 Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp Hồ Chí Minh Đồ án tốt nghiệp Cao học PHỤ LỤC Trong trình nghiên cứu, người thực khảo sát, đo đạc thông số tiến hành thực nghiệm nhà riêng xưởng Động thuộc Khoa Cơ Khí Động Lực trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp HCM Các dụng cụ đo điện sử dụng để nghiên cứu đề tài : - Đồng hồ VOM hãng SANWA (Nhật) - Đồng hồ VOM có thang đo hệ số tự cảm hãng Tenmars Electronic (Đài Loan) - Máy Oscilloscope Pico 2205MSO dụng cụ đo điện áp thứ cấp hệ thống đánh lửa hãng PicoScope (Anh) Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo thử nghiệm hệ thống đánh lửa kết hợp 92 Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp Hồ Chí Minh Đồ án tốt nghiệp Cao học - Cảm biến đo dòng 50Ampere hãng Allegro Micro System (Mỹ) - Thiết bị phân tích khí thải MEXA-324L hãng Horiba Thí nghiệm đo đạc lượng nhiên liệu tiêu thụ thực băng thử cơng suất xe gắn máy phịng thí nghiệm Trọng Điểm Đại học Quốc Gia thuộc Khoa Kỹ Thuật Giao Thông trường Đại học Bách Khoa TP Hồ Chí Minh Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo thử nghiệm hệ thống đánh lửa kết hợp 93 ... hoạt động hệ thống đánh giá kết thực nghiệm Đánh giá mức độ tác động hệ thống đánh lửa đề xuất đến hoạt động động  Kết luận Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo thử nghiệm hệ thống đánh lửa kết hợp 18... đánh lửa điện cảm: 26 2.1.6 Ưu, nhược điểm hệ thống đánh lửa điện cảm: 29 2.2 HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA ĐIỆN DUNG 29 2.2.1 Khái niệm hệ thống đánh lửa điện dung 29 2.2.2 Phân loại hệ thống đánh lửa điện. .. trưởng chậm đánh lửa CDI phụ thuộc vào điện trở rò bugi 2.2 HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA ĐIỆN DUNG 2.2.1 Khái niệm hệ thống đánh lửa điện dung Hệ thống đánh lửa điện dung hệ thống sử dụng lượng đánh lửa tích