Hình 4.10 giới thiệu sơ đồ điều chỉnh góc đánh lửa sớm. Mốc thời gian để xác định góc đánh lửa sớm là khi kết thúc xung của cảm biến Hall. Chương trình cài đặt vào vi điều khiển sẽ điều khiển hệ thống đánh lửa phát tia lửa điện tại thời điểm tdl sau
khi kết thúc xung của cảm biến Hall.
Trong q trình thí nghiệm, ở một chế độ cơng tác của động cơ chúng ta điều chỉnh thời gian đánh lửa tdl bằng biến trở để xác định được góc đánh lửa tốt nhất tương ứng với công suất động cơ đạt được giá trị cao nhất. Trong cơng trình này chúng ta chỉ thử nghiệm với một loại nhiên liệu LPG nên chúng ta chỉ xem xét biến thiên góc đánh lửa sớm thực tế theo tốc độ động cơ. Hình 4.11 giới thiệu biến thiên của thời gian tdl và góc đánh lửa sớm tối ưu theo tốc độ động cơ chạy bằng LPG. Chúng ta thấy góc đánh lửa sớm tối ưu tăng từ 12,2o lên 22,4o khi tốc độ động cơ tăng từ 1000 v/ph lên 3000 v/ph. Thời gian từ lúc đánh lửa đến khi piston đến ĐCT là 2033 ms và 1244 ms tương ứng với tốc độ động cơ 1000 v/ph và 3000 v/ph. Khi tốc độ động cơ tăng thì cường độ xốy lốc của dịng khí tăng làm tăng tốc độ lan tràn màn lửa. Vì vậy, góc đánh lửa sớm tăng khi tăng tốc độ động cơ nhưng khơng tăng tuyến tính.
Nghiên cứu chuyển đổi động cơ tĩnh tại sử dụng bộ chế hịa khí thành động cơ phun LPG điều khiển điện tử
Hình 4. 11: Biến thiên tdl và góc đánh lửa sớm theo tớc độ động cơ
Js
KẾT LUẬN, HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI VÀ KIẾN NGHỊ A. Kết luận
Sau thời gian thực hiện đồ án tốt nghiệp với đề tài “Nghiên cứu chuyển đổi
động cơ tĩnh tại sử dụng bộ chế hịa khí thành động cơ phun LPG điều khiển điện tử”.
Từ công đoạn nghiên cứu, tham khảo từ các nguồn tài liệu khác nhau, nghiên cứu lí thuyết và thiết kế chế tạo cho đến khi hồn thành bài báo cáo, cuối cùng đề tài đã hoàn thành đúng thời hạn. Việc hoàn thành đề tài này đã cho chúng tơi nhiều đánh giá quan trọng. Trong q trình thực hiện đề tài, vì đây là một đề tài khá mới, có sự kết hợp độc lập của việc điều khiển phun LPG và đánh lửa điều khiển bằng điện tử, nó địi hỏi sự hiểu biết rộng về kiến thức không chỉ là chuyên ngành ô tô mà liên quan đến điện - điện tử, nên những bước đầu nhóm thực hiện cịn gặp rất nhiều khó khăn. Nhưng với sự hỗ trợ tận tình và những lời động viên từ các thầy ThS. Bùi Văn Hùng cùng sự nổ lực, cố gắng, học hỏi không ngừng của tất cả các thành viên trong nhóm, chúng tơi đã hồn thành đề tài đúng tiến độ và thời hạn đề ra.
Trong q trình thực hiện đề tài mặc dù gặp khó khăn về cách tiếp cận cũng như phải học hỏi nhiều kiến thức mới, nhưng qua đó giúp chúng tơi củng cố những kiến thức đã học và lĩnh hội thêm được nhiều kiến thức mới như:
- Hiểu biết rõ hơn về tự động hóa trên ơ tô mà cụ thể là hệ thống phun xăng và đánh lửa điện tử.
- Nắm được nguyên lý, chức năng, cấu trúc và các chế độ điều khiển của bộ điều khiển.
- Trang bị thêm kiến thức thực hành, kiểm tra, điều chỉnh để từ đó đưa ra phương án sửa chữa cho hệ thống phun LPG, đánh lửa trên thực tế.
- Tăng khả năng tìm kiếm nguồn tài liệu, tin học được nâng cao rõ rệt.
- Trang bị thêm nhiều kỹ năng mềm: kỹ năng làm việc nhóm, kỹ năng giao tiếp, kỹ năng giải quyết vấn đề,…
Bên cạnh những điều đã làm được, vẫn còn nhiều vấn đề chưa giải quyết xong. Đề tài đã hoàn thành đúng thời gian quy định, tuy nhiên do kiến thức, kinh nghiệm thực tế cịn nhiều hạn chế và thời gian có hạn nên nội dung đề tài sẽ khơng tránh khỏi những sai sót, rất mong có được góp ý hướng dẫn của quý Thầy để đề tài được bổ sung và hoàn thiện hơn nữa.
B. Hướng phát triển đề tài
Do giới hạn của đề tài và thời gian thực hiện nên đề tài này chỉ nghiên cứu chế tạo và thực nghiệm hệ thống phun nhiên liệu LPG điều khiển điện tử cho động cơ tĩnh
Nghiên cứu chuyển đổi động cơ tĩnh tại sử dụng bộ chế hịa khí thành động cơ phun lpg điều khiển điện tử
tại, chứ khơng nghiên cứu về q trình cháy của động cơ. Vì thế, đề tài này có thể được mở trộng nghiên cứu phát triển hơn một số nội dung cụ thể sau:
Nghiên cứu sự ảnh hưởng của việc sử dụng nhiên liệu LPG lên các chi tiết như: piston, xylanh, ảnh hưởng đến tính bơi trơn của nhiên liệu, tính kích nổ trong q trình cháy.
Khảo sát q trình cháy của động cơ sử dụng nhiên liệu LPG nhằm có những cải tiến về kết cấu buồng đốt, đường ống nạp, vị trí đặt kim phun, tăng tỷ số nén để nhiên liệu được cháy kiệt hơn, nâng cao công suất của động cơ.
Lắp đặt hệ thống phun nhiên liệu LPG lên các động cơ nhiều xylanh với các công suất vừa và lớn.
Kết hợp lập trình điều khiển phun LPG và phun xăng hoặc các khí thiên nhiên khác.
C. Kiến nghị
Kết quả thực nghiệm trên động cơ tĩnh tại cho thấy các đặc tính về cơng suất vẫn đảm bảo, tiết kiệm chi phí nhiên liệu hơn và ít ơ nhiễm hơn. Đó là những bằng chứng thực tế cho tính ưu việt của động cơ phun nhiên liệu LPG này. Hệ thống nhiên liệu mới sẽ góp một phần vào việc bảo vệ mơi trường và giảm sức ép hiện tại lên nhiên liệu truyền thống khi các cơ quan chức năng có những quan tâm đúng mức. Điều này cần phải có những chính sách hỗ trợ nghiên cứu để hồn thiện đề tài và áp dụng rộng rãi trên thực tế. Chắc chắn, những đầu tư này sẽ mang lại lợi nhuận lớn trước mắt cũng như lâu dài. Việc này có thực hiện được hay khơng là địi hỏi các nhà quản lý phải có chính sách hợp lý như áp dụng chuẩn nồng độ khí xả cho xe gắn máy, xe ơ tơ trên phạm vi cả nước, khuyến khích người dân sử dụng LPG, nghiên cứu thực hiện có hiệu quả những nhược điểm mà trong đề tài đã đề cập đến và nhất là có sự ủng hộ mạnh mẽ từ phía cộng đồng.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Văn Thị Bông, Huỳnh Văn Công, Lý thuyết động cơ đốt trong, NXB Đại học quốc gia Tp. Hồ Chí Minh, 2016
[2] Đỗ Văn Dũng, Trang bị điện và điện tử trên ô tô hiện đại, NXB Đại học quốc gia Tp. Hồ Chí Minh, 2004
[3] Bùi Văn Ga, Ơtơ và ơ nhiễm mơi trường, Nhà xuất bản Giáo Dục, 1999 [4] Tống Văn On, Họ vi điều khiển 8051, NXB Lao động - Xã hội, 2004
[5] Phạm Đình Vượng, Nguyễn Văn Dương, Nghề sửa chữa xe máy, Nhà xuất bản Giáo dục, 2009
[6] U. Kiencke, L. Nielsen, Automotive control systems for Engine, Driveline and
Vehicle, Springer, Berlin 2000
[7] Võ Văn Chinh, Trần Văn Hiệu, Nghiên cứu thiết kế, chế tạo board mạch điều
khiển phun xăng, đánh lửa điện tử trang bị trên ô tô hiện đại, Đại học Nha
Trang, khoa Kỹ thuật Giao thông, 6/2014
[8] Bùi Văn Ga, Sử dụng LPG trên xe gắn máy và xe buýt nhỏ, Trung tâm Nghiên cứu Bảo vệ Môi trường - Đại học Đà Nẵng, 2002
[9] Bùi Văn Ga, Bùi Văn Hùng, Lê Minh Tiến, Lê Minh Triết, Chuyển đổi động
cơ tĩnh tại truyền thống thành động cơ phun xăng trên đường nạp, Tạp chí
Khoa học và Cơng Nghệ Đại học Đà Nẵng, 2019
[10] Dương Quốc Thạnh, Nghiên cứu xử lý khí thải xe gắn máy bằng bộ chuyển đổi
xúc tác, Đại học Bách khoa Thành phố Hồ Chí Minh, năm 2008
[11] Lê Minh Triết, Nghiên cứu cải tạo động cơ tĩnh tại đánh lửa cưỡng bức truyền
thống thành động cơ điều khiển điện tử, Đại học Bách khoa – Đại học Đà
Nẵng, 2019
[12] Phan Tấn Tài, “Xác định lượng nhiên liệu cung cấp trong hệ thống phun LPG trên xe gắn máy”, Tạp chí Khoa học Công nghệ, , Số 11, tháng 12/2013
[13] Nguyễn Thanh Tuấn, Stanisnav Beroun, “Sử dụng khí dầu mỏ hố lỏng (LPG) làm nhiên liệu cho động cơ xăng bằng phương pháp phun trực tiếp LPG trên đường ống nạp”, Tạp chí Khoa học - Cơng nghệ thuỷ sản, số đặc biệt 2009 [14] “Kiểm sốt khí thải mơ tơ xe máy để giảm thiểu ơ nhiễm khơng khí” Tạp chí
Nghiên cứu chuyển đổi động cơ tĩnh tại sử dụng bộ chế hịa khí thành động cơ phun lpg điều khiển điện tử
[15] Catalogue, Honda owner’s manual manuel de l’utilisateur manual del
propietario damage prevention messages GX120 - GX160 - GX160
[16]Hướng dẫn sử dụng cơ bản Arduino, Học viện Hàng không Việt Nam khoa
Điện tử Viễn thông TP.HCM, tháng 5, năm 2014
[17] Huỳnh Minh Phú, Tự học nhanh Arduino cho người mới bắt đầu, TP.HCM, ngày 24 tháng 05 năm 2015
PHỤ LỤC
1. Chương trình điều khiển của hộp điều khiển
#include <Wire.h>
#include <LiquidCrystal_I2C.h> // #include <Servo.h>
LiquidCrystal_I2C lcd(0x27, 16, 2); const int hall_pulse = 3;
const int display_mode = 7; const int ledtest = 10; const int ledphun = 11; const int phun = 12; const int leddanhlua = 10; const int danhlua = 9; // Servo myservo; const int bientro_tai = A2; const int bientro_danhlua = A1; // const int servoPin = 4;
//volatile unsigned int pulses; int n_namcham, servoPos;
unsigned long rpm, pulse, k, j, tdc_ms, prev_tdc_ms, t_cyc, prev_t_cyc;
unsigned long start_pulse, stop_pulse, inject_start_moment, inject_stop_moment; unsigned long ignition_start_moment, ignition_stop_moment, pulse_width, js, fs, pulse_width_chuan, prev_ignition_start_moment;
unsigned long inject_duration; bool dct, hienthi;
bool inject_start, ignition_start, inject_stop, ignition_stop; void setup() { lcd.init(); lcd.backlight(); lcd.setCursor(0, 0); lcd.print("X:");
Nghiên cứu chuyển đổi động cơ tĩnh tại sử dụng bộ chế hịa khí thành động cơ phun lpg điều khiển điện tử lcd.setCursor(0, 1); lcd.print("N:"); lcd.setCursor(9, 0); lcd.print("t:"); lcd.setCursor(9, 1); lcd.print("j:"); pinMode(hall_pulse, INPUT_PULLUP); pinMode(ledtest, OUTPUT); pinMode(ledphun, OUTPUT); pinMode(leddanhlua, OUTPUT); pinMode(danhlua, OUTPUT); pinMode(phun, OUTPUT); pinMode(display_mode, INPUT); // pinMode(servoPin, OUTPUT); n_namcham = 1; pulse = 0; k = 0; js=0; inject_start = false; ignition_start = false; hienthi = true; // myservo.attach(servoPin);
attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(hall_pulse), falling_handler, HIGH); }
void falling_handler() {
start_pulse = micros();
attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(hall_pulse), rising_handler, LOW); }
void rising_handler() {
stop_pulse = micros();
pulse_width = stop_pulse - start_pulse;
if (pulse_width > 700) {tdc_ms = stop_pulse; t_cyc = tdc_ms - prev_tdc_ms; pulse++; if (t_cyc >= prev_t_cyc) { ignition_start_moment = tdc_ms + js; ignition_stop_moment = ignition_start_moment + 2000; ignition_start = true; } else { inject_start_moment = tdc_ms + 200;
inject_stop_moment = inject_start_moment + inject_duration; inject_start = true; } prev_tdc_ms = tdc_ms; prev_t_cyc = t_cyc; pulse_width_chuan = pulse_width; } else;
attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(hall_pulse), falling_handler, HIGH); }
void injection() {
//-------INJ PULSE START-------------
if ((inject_start) && (micros() >= inject_start_moment)) { // digitalWrite(ledphun,HIGH);
digitalWrite(phun, HIGH); inject_start = false;
inject_stop = true; } else;
//-------INJ PULSE STOP-------------
Nghiên cứu chuyển đổi động cơ tĩnh tại sử dụng bộ chế hịa khí thành động cơ phun lpg điều khiển điện tử // digitalWrite(ledphun,LOW); digitalWrite(phun, LOW); inject_stop = false; } else; } void ignition() {
//-------IGNITION PULSE START-------------
if ((ignition_start) && (micros() >= ignition_start_moment)) { // digitalWrite(leddanhlua, LOW); digitalWrite(danhlua, HIGH); ignition_start = false; ignition_stop = true; } else ;
//-------IGNITION PULSE STOP-------------
if ((ignition_stop) && (micros() >= ignition_stop_moment)) { // digitalWrite(leddanhlua, HIGH); digitalWrite(danhlua, LOW); ignition_stop = false; } else ; } void display() { lcd.setCursor(2, 0); lcd.print(" "); lcd.setCursor(2, 0); lcd.print(pulse_width_chuan); lcd.setCursor(2, 1); lcd.print(" "); lcd.setCursor(2, 1); lcd.print(rpm); lcd.setCursor(11, 0); lcd.print(" "); lcd.setCursor(11, 0);
lcd.print(inject_duration); //lcd.print(t_cyc); lcd.setCursor(11, 1); lcd.print(" "); lcd.setCursor(11, 1); lcd.print(js); hienthi = false; } void loop() { if (k % 2000 == 1) digitalWrite(ledtest, HIGH); if (k % 2000 == 100) digitalWrite(ledtest, LOW); k++;
unsigned long value_phun = analogRead(bientro_tai); servoPos = map(value_phun, 0, 1023, 60, 0);
// myservo.write(servoPos);
inject_duration = 2000.0 * (servoPos * servoPos / 240.0 + 0.5); // if (inject_duration > t_cyc / 2) inject_duration = t_cyc / 2; unsigned long value_danhlua = analogRead(bientro_danhlua); fs = map(value_danhlua,0,1023,1,15);
js = fs * 60000000.0 / (rpm * 360.0); injection();
ignition();
if ((digitalRead(display_mode) == HIGH) && hienthi) display(); if (digitalRead(display_mode) == LOW) hienthi = true;
static uint32_t next_ms1 = 0; if (millis() >= next_ms1) { next_ms1 += 1000; rpm = 60 * pulse / n_namcham; pulse = 0; // display(); }
Nghiên cứu chuyển đổi động cơ tĩnh tại sử dụng bộ chế hịa khí thành động cơ phun lpg điều khiển điện tử
}
2. Chương trình điều khiển của hộp điều khiển tải
#include <EmonLib.h>
#include <LiquidCrystal_I2C.h> #include "ACS712.h"
EnergyMonitor do_dien_ap;
ACS712 do_dong_dien(A1, 5.0, 1023, 66);
LiquidCrystal_I2C lcd(0x27, 16, 2); // set the LCD address to 0x3F for a 16 chars and 2 line display float mA = 0; float V = 0; float P = 0; void setup() { Serial.begin(9600); do_dien_ap.voltage(2, 210, 1.7); do_dong_dien.autoMidPoint(60); lcd.init(); lcd.clear(); lcd.backlight(); lcd.setCursor(0, 0); lcd.print("M: P: "); lcd.setCursor(0, 1); lcd.print("I: U: "); } void loop() { lcd.setCursor(3, 0); lcd.print((String)map(analogRead(A0), 0, 1023, 0, 100) + ' '); do_dien_ap.calcVI(25, 1000); V = do_dien_ap.Vrms; if (V < 50) { V = 0; } lcd.setCursor(11, 1); lcd.print(V, 1);
lcd.print(" "); for (int x = 0; x < 20; x++) { mA += do_dong_dien.mA_AC(); } if (mA / 20 < 100) { mA = 0; } mA = (mA / 20) / 1000; lcd.setCursor(3, 1); lcd.print(mA, 2); P = V * mA * cos(0.95); lcd.setCursor(11, 0); lcd.print(P, 1); lcd.print(" "); }