ổn định
Cũng như chế độ chuyển tiếp từ khởi động sang khụng tải, chế độ này là quỏ trỡnh đệm nhằm mục đớch để động cơ chuyển tiếp từ khụng tải sang cú tải được ờm dịu. Quỏ trỡnh này cũng diễn ra sau 20 vũng quay của động cơ.
Ở chế độ này ECU sẽ kiểm tra liờn tục giỏ trị của bien_chay (thể hiện số vũng quay động cơ). Nếu giỏ trị của bien_chay >20, ECU sẽ chuyển hệ thống
sang chế độ cú tải bằng cỏch set bit chay_on_dinh=on. Lượng nhiờn liệu phun ở chế độ này là tổng lượng phun cơ bản và lượng phun hiệu chỉnh theo nhiệt độ động cơ, dao động ỏp suất đường nạp, thay đổi bướm ga, điện ỏp accu và lượng phun chuyển tiếp là hàm của bien_chay.
3
Chuyen_tiep_KT_OĐ = on, Idle = off
Biến chạy < 20 đúng
Luong tang_ct = f(bien_chay)
+
Luong phun cơ bản Hiệu chỉnh theo nhiệt độ Theo thay đổi buom ga Theo dao động P_nạp
Luong phun chuyển tiếp
4 sai
Hỡnh 4.18. Sơ đồ thuật toỏn điều khiển lượng nhiờn liệu phun ở chế độ chuyển tiếp từ khụng tải sang ổn định.
4.3.6. Thuật toỏn điều khiển phun xăng ở chế ổn định
3
Chạy ổn định = on
Buom ga > không tải
đúng
Tw < 60 tphun = tphun.khc
Hiệu chỉnh theo Lambda
ne > 9000v/ph tpi = 0
Hiệu chỉnh theo dao động Pnạp, dao động buom ga, điện áp accu
Xung phun sai
thay đổi buom
ga > tăng tốc tphun= f(PIM,ne)+k1.tđ buom ga sai
đúng thay đổi buom
ga < giảm tốc tphun= f(PIM,ne)+k2.tđ buom ga sai tphun= f(PIM,ne) đúng sai đúng sai 5
Hỡnh 4.19. Sơ đồ thuật toỏn điều khiển lượng nhiờn liệu phun ở chế độ ổn định.
Ở chế độ này, ECU sẽ kiểm tra liờn tục độ mở bướm ga thụng qua cảm biến độ mở bướm ga. Nếu giỏ trị này nhỏ hơn giỏ trị bướm ga ở vị trớ khụng tải, ECU sẽ chuyển hệ thống sang chế độ chuyển tiếp từ cú tải sang chế độ khụng tải bằng cỏch set bit chuyen_tiep_OD_KT=on.
Ở chế độ khụng tải,ECU sẽ kiểm tra liờn tục tốc độ động cơ. Nếu tốc độ này lớn hơn ( 9000vũng/ phỳt), ECU điều khiển cắt nhiờn liệu nhằm đảm bảo độ bền của động cơ.
Lượng nhiờn liệu phun ở chế độ này là tổng lượng phun cơ bản ( tra theo tốc độ và tải trọng động cơ) và lượng phun hiệu chỉnh theo nhiệt độ động cơ, dao động ỏp suất đường nạp, thay đổi bướm ga, điện ỏp accu. Khi mà trạng thỏi nhiệt của động cơ đó ổn định ( > 60º) ECU sẽ thực hiện điều khiển lượng nhiờn liệu phun theo chế độ vũng kớn thụng qua cảm biến lambda nhằm duy trỡ hệ số dư lượng khụng khớ λ=1.
Khi cú tớn hiệu tăng tốc, ECU sẽ điều chỉnh phun thờm một lượng nhiờn liệu. Lượng phun thờm này phụ thuộc vào mức độ thay đổi đột ngột vị trớ bướm ga. Khi cú tớn hiệu giảm tốc, ECU sẽ điều chỉnh giảm bớt một lượng nhiờn liệu. Lượng giảm này phụ thuộc vào mức độ thay đổi đột ngột vị trớ bướm ga.
4.3.7. Thuật toỏn điều khiển phun xăng ở chế độ chuyển tiếp ổn định- khụng tải khụng tải
Cũng như chế độ chuyển tiếp từ khụng tải sang ổn định. Chế độ này là quỏ trỡnh đệm nhằm mục đớch để động cơ chuyển tiếp từ cú tải sang khụng tải được ờm dịu. Quỏ trỡnh này cũng diễn ra sau 20 vũng quay của động cơ.
Ở chế độ này, ECU sẽ kiểm tra liờn tục giỏ trị của bien_chay ( thể hiện số vũng quay của động cơ). Nếu giỏ trị của bien_chay >20, ECU sẽ chuyển hệ thống sang chế độ khụng tải bằng cỏch set bit idle=on.
trừ đi lượng phun chuyển tiếp là hàm của bien_chay. 5 Chay_OĐ = off Chuyen_tiep_OĐ_KT = on Bien_chay > 20 sai
tphun=tphun_o/tai - k.bien_chay
9
Hỡnh 4.20. Sơ đồ thuật toỏn điều khiển lượng nhiờn liệu phun ở chế độ chuyển tiếp từ ổn định sang khụng tải.
4.3.8. Thuật toỏn điều khiển đỏnh lửa
Góc đánh lửa sớm cơ bản= f(tốc độ, tải)
+ Hiệu chỉnh theo nhiệt độ động cơ
Góc đánh lửa sớm giới hạn
Góc đánh lửa sớm hiệu quả
Sau khi xõy dựng thuật toỏn điều khiển lượng nhiờn liệu phun ở cỏc chế độ và gúc đỏnh lửa sớm của động cơ ta tiến hành viết chương trỡnh và tối ưu chỳng bằng thực nghiệm.
Chương 5 : CHẠY THỬ NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ THỬ NGHIỆM
5.1. Xõy dựng gúc đỏnh lửa sớm theo tải trọng và tốc độ động cơ
Việc xỏc định gúc đỏnh lửa sớm tối ưu được xỏc định bằng thực nghiệm theo tốc độ và tải trọng động cơ theo tiờu chớ đảm bảo cụng suất động cơ phỏt ra lớn nhất khi mà nhiệt độ động cơ đó ở trạng thỏi ổn định (lớn hơn 60ºC). Việc xõy dựng thực nghiệm thụng qua xõy dựng cỏc đường đặc tớnh tải của động cơ cỏch thức thực hiện như sau:
Tốc độ động cơ được chia thành cỏc khoảng đều nhau từ 500vũng/phỳt đến 9000vũng/phỳt, tải trọng động cơ được chia thành 11 khoảng đều nhau từ khụng tải đến toàn tải thụng qua cảm biến độ mở bướm ga. Ở mỗi đường đặc tớnh, tốc độ động cơ được giữ cố định bởi băng, ứng với mỗi vị trớ của tải trọng ta tiến hành điều chỉnh gúc đỏnh lửa sớm để tỡm ra một gúc đỏnh lửa sớm mà ứng với nú cụng suất động cơ đạt giỏ trị lớn nhất và đú cũng chớnh là gúc đỏnh lửa sớm tối ưu ứng với mức tải và tốc độ đú.
Sau khi tiến hành lặp lại cỏc bước như trờn ta sẽ cú một bảng gúc đỏnh lửa sớm phụ thuộc vào tốc độ và tải trọng của động cơ. Bảng thụng số này sẽ được nhập vào ECU như là bảng cỏc gúc đỏnh lửa cơ bản (θcb ). Cỏc gúc đỏnh lửa ứng với cỏc giỏ trị tốc độ và tải khỏc sẽ được ECU tớnh toỏn dựa trờn bảng trờn theo phương phỏp nội suy.
Pnap ne 500 525 550 575 600 625 650 675 700 725 500 0° 0° 0° 0° 0° 0° 0° 0° 0° 0° 1000 0° 0° 0° 0° 0° 0° 0° 0° 0° 0° 1500 2° 2° 1° 1° 1° 1° 0° 0° 0° 0° 2000 4° 4° 3° 3° 2° 2° 1° 1° 1° 1° 2500 5° 4° 4° 4° 3° 3° 2° 2° 1° 1° 3000 7° 6° 5° 4° 4° 4° 3° 3° 2° 2° 3500 8° 7° 7° 6° 5° 4° 4° 4° 3° 3° 4000 9° 8° 7° 7° 6° 5° 4° 4° 4° 3° 4500 10° 10° 9° 8° 7° 7° 6° 5° 4° 4° 5000 11° 11° 10° 10° 9° 8° 7° 7° 6° 5° 5500 12° 11° 10° 10° 10° 9° 8° 7° 7° 6° 6000 13° 13° 13° 12° 11° 10° 10° 10° 9° 8° 6500 14° 13° 13° 13° 12° 11° 10° 10° 10° 9° 7000 14° 14° 13° 13° 12° 12° 11° 11° 10° 9° 7500 15° 15° 13° 13° 13° 12° 12° 11° 11° 10° 8000 16° 15° 15° 13° 13° 13° 12° 12° 11° 10° 8500 17° 16° 16° 14° 14° 13° 12° 12° 11° 11° 9000 18° 17° 16° 15° 15° 14° 13° 12° 11° 12°
Hỡnh 5.1. Bảng gúc đỏnh lửa sớm cơ bản theo tốc độ và tải trọng động cơ.
Qua việc xõy dựng trờn ta thấy rằng nếu chỳng ta càng chia nhỏ bước tải, tốc độ ở trờn thỡ bản đồ cỏc gúc đỏnh lửa sớm sẽ càng chớnh xỏc. Tuy nhiờn nếu chỳng ta chia càng nhỏ thỡ bộ nhớ của ECU dành cho bảng MAP đỏnh lửa càng lớn điều đú cũng sẽ ảnh hưởng tới phần bộ nhớ dành cho cỏc chương
trỡnh điều khiển khỏc như phun xăng, chẩn đoỏn…, cũng như sự ổn định của ECU.
5.2. Xõy dựng bộ tham số lượng nhiờn liệu phun theo tải và tốc độ động cơ cơ
Bộ tham số lượng nhiờn liệu phun phụ thuộc vào tải và tốc độ động cơ được xõy dựng bằng thực nghiệm tại phũng thử nghiệm xe mỏy thuộc phũng thớ nghiệm động cơ đốt trong AVL. Việc xõy dựng bộ tham số khi động cơ đó chạy ổn định (nhiệt độ động cơ lớn hơn 60ºC, vị trớ tay ga được cố định). Với tiờu chớ là điều chỉnh lượng nhiờn liệu phun ở mỗi chế độ để đảm bảo hệ số dư lượng khụng khớ λ=1. Quy trỡnh xõy dựng như sau:
Tớn hiệu tải được thể hiện thụng qua tớn hiệu ỏp suất khớ nạp của động cơ và được chia thành 12 khoảng đều nhau( tớn hiệu điện ỏp gửi về ECU thụng qua bộ chuyển đổi ADC). Với giỏ trị nhỏ nhất ứng với vị trớ bướm ga đúng kớn và động cơ quay ở tốc độ cao nhất, giỏ trị lớn nhất là giỏ trị ứng với ỏp suất mụi trường.
Tốc độ động cơ được chia đều thành 18 khoảng đều nhau từ 500vũng/phỳt đến 9000vũng /phỳt. Việc xõy dựng bộ tham số lượng nhiờn liệu phun thụng qua việc chỳng ta xõy dựng cỏc đường đặc tớnh tải (lượng nhiờn liệu phun phụ thuộc vào ỏp suất khớ nạp khi λ=1) ở những tốc độ khỏc nhau. Tốc độ động cơ được giữ cố định bởi băng. Sau khi tiến hành xõy dựng cỏc đường đặc tớnh tải nờu trờn từ tốc độ 500vũng/phỳt đến 9000vũng/phỳt.
Bảng kết quả này sẽ được nhập vào ECU, thụng qua bảng số liệu này ECU sẽ tớnh ra lượng nhiờn liệu phun trong một chu trỡnh ở chế độ tải và tốc độ trung gian theo thuật toỏn nội suy.
Pnap ne 530 550 570 590 610 630 650 670 690 710 730 750 500 160 1650 1680 1690 1710 1895 1900 2150 2400 2820 3350 4500 1000 160 1650 1670 1692 1714 1817 1912 2125 2350 2740 3239 4100 1500 160 1650 1678 1693 1790 1881 1975 2140 2300 2670 3180 4200 2000 160 1650 1678 1690 1775 1737 1813 2109 2340 2790 3200 4300 2500 160 1650 1678 1690 1740 1791 1859 2135 2143 2470 3035 4500 3000 160 1650 1678 1690 1732 1784 1856 2112 2030 2425 2980 4530 3500 160 1650 1678 1690 1720 1762 1850 2119 1993 2300 2835 4520 4000 160 1650 1678 1690 1720 1734 1854 2124 1926 2280 2760 4450 4500 160 1650 1678 1690 1720 1730 1857 2111 1900 2198 2700 4350 5000 160 1650 1678 1690 1720 1730 1850 2015 1870 2035 2680 4230 5500 160 1650 1678 1690 1720 1725 1850 2013 1840 2010 2540 4250 6500 160 1650 1678 1690 1720 1720 1853 2011 1831 1996 2430 3500 7000 160 1650 1678 1690 1720 1720 1854 2018 1821 1960 2790 4000 7500 160 1650 1678 1690 1720 1720 1857 2019 1800 1927 2870 3900 8000 160 1650 1678 1690 1720 1720 1852 1714 1769 1900 2420 3600 8500 160 1650 1678 1690 1720 1700 1850 1700 1740 1850 2400 3500 9000 160 1650 1678 1690 1750 1700 1770 1700 1740 1850 2400 3500
Hỡnh 5.2. Bảng lượng nhiờn liệu phun theo tốc độ và tải trọng động cơ.
Với tốc độ vũng quay tớnh bằng vũng/phỳt, ỏp suất đường ống nạp được ECU đọc thụng qua giỏ trị điện ỏp từ ADC với điện ỏp so sỏnh là 5V và ADC là 10bit. Qua việc xõy dựng trờn ta thấy rằng nếu chỳng ta càng chia nhỏ bước tải, tốc độ ở trờn thỡ kết quả nội suy càng chớnh xỏc, tuy nhiờn việc chia càng nhỏ cỏc bước tớnh này thỡ bảng MAP càng lớn tức là càng tốn bộ nhớ, do vậy
ta khụng nờn chia cỏc bước tớnh quỏ nhỏ, sai số của phộp nội suy sẽ được khắc phục khi chỳng ta thực hiện điều khiển theo vũng kớn nhằm đảm bảo λ=1. Sau quỏ trỡnh lập trỡnh và thử nghiệm để tỡm ra bộ tham số tối ưu của ECU. Ta tiến hành gỏ đặt xe lờn băng thử xe mỏy tại phũng thớ nghiệm động cơ đốt trong AVL. Tiếp theo ta đo đạc cỏc thụng số thể hiện tớnh năng kinh tế kỹ thuật của xe như đặc tớnh cụng suất, suất tiờu hao nhiờn liệu, khả năng gia tốc, hàm lượng cỏc chất khớ thải độc hại của động cơ. Trờn cơ sở những thụng số này ta tiến hành đối chiếu và so sỏnh với cỏc thụng số của xe khi lắp hệ thống nhiờn liệu dựng bộ chế hũa khớ thụng thường.
Tiếp theo ta tiến hành chạy xe trờn đường nhằm kiểm tra cỏc tớnh năng sử dụng của xe so với xe nguyờn bản dựng bộ chế hũa khớ như : khởi động, khụng tải, cỏc chế độ chuyển tiếp…
5.3. Giới thiệu về xe thử nghiệm
Xe thử nghiệm được em lựa chọn là xe Super Dream của hóng Honda, sau đõy ta sẽ tỡm hiểu cỏc thụng số cơ bản của xe.
5.4. Quy trỡnh thử nghiệm xe trờn băng thử
+ Lắp đặt hệ thống phun xăng và đỏnh lửa điện tử lờn xe
+ Lắp đặt xe lờn băng thử kiểm tra cỏc thụng số của xe như ỏp suất của lốp sau phải đạt từ 3,5 – 4 KG/cm², lượng dầu bụi trơn.
+ Kẹp chặt bỏnh trước của xe bằng cơ cấu khớ nộn
+ Lắp đặt hệ thống thải của xe vào hệ thống thải của phũng thử.
+ Điều chỉnh tõm bỏnh xe chủ động và tõm của Roller cựng nằm trờn một mặt phẳng để trỏnh xe bị trượt làm mũn lốp và gõy sai số đến kết quả đo.
+ Gỏ chặt xe bằng 2 dõy múc đảm bảo xe luụn cú phương thẳng đứng khi vận hành.
+ Bật quạt hỳt và quạt đẩy trong phũng. + Chạy ấm mỏy động cơ.
+ Bật hệ thống mỏy tớnh điều khiển. + Bật phần mềm giao diện MMI
+ Khởi động phần mềm Zoller (điều khiển Dyno)
5.5. Kết quả thực nghiệm
Thiết lập chế độ đo cụng suất và suất tiờu hao nhiờn liệu của động cơ tay số 4 ứng với đường đặc tớnh ngoài động cơ. Dưới đõy là cỏc kết quả thớ nghiệm.
V (Km/h)
Ne (KW)
Bộ chế hũa khớ Phun xăng điện tử
45 2.2 2.6
60 2.9 3.1
70 3.3 3.3
80 3.3 3.5
90 2.6 3.1
Hỡnh 5.6. Bảng kết quả đo cụng suất ứng với đặc tớnh ngoài ở tay số 4 khi động cơ dựng bộ chế hũa khớ thụng thường và khi dựng hệ thống nhiờn liệu
phun xăng.
Hỡnh 5.7. So sỏnh đặc tớnh ngoài của động cơ khi dựng bộ chế hũa khớ và khi dựng hệ thống phun xăng điện tử.
V (Km/h)
ge (g/KW.h)
Bộ chế hũa khớ Phun xăng điện tử
45 317 312 50 312 310 60 314 313 70 320 317.5 80 324 321 90 331 325
Hỡnh 5.8. Bảng so sỏnh suất tiờu hao nhiờn liệu của động cơ khi dựng bộ chế hũa khớ và khi dựng hệ thống nhiờn liệu phun xăng.
Hỡnh 5.9. So sỏnh suất tiờu hao nhiờn liệu của động cơ khi dựng bộ chế hũa khớ và khi dựng hệ thống phun xăng điện tử.
Qua hai đường đặc tớnh trờn ta thấy tớnh hiệu quả của động cơ được nõng lờn rừ rệt thể hiện là đường đặc tớnh ngoài của động cơ khi dựng hệ thống nhiờn liệu điện tử luụn cao hơn so với khi dựng bộ chế hũa khớ. Suất tiờu hao nhiờn
liệu cũng giảm đi một chỳt do vậy cũng cải thiện được tớnh kinh tế của động cơ.
5.6. Chạy trờn đường
Nhằm kiểm tra tớnh năng sử dụng của động cơ tụi đó thử nghiệm chạy xe trờn đường. Sau quỏ trỡnh thử nghiệm tụi nhận thấy cỏc chế độ làm việc của xe khỏ giống với xe nguyờn bản, khởi động dễ dàng cả khi đề và đạp nổ, khụng tải khỏ ờm, khả năng tăng tốc của xe tốt hơn, xe chạy rất ổn định.
KẾT LUẬN
Sau hơn ba thỏng làm đồ ỏn tốt nghiệp dưới sự hướng dẫn tận tỡnh của PGS.TS.Nguyễn Văn Bang cũng như toàn thể cỏc thầy cụ giỏo trong bộ mụn Cơ Khớ ễtụ, tụi đó phần nào thành cụng trong việc thiết kế và chế tạo thử nghiệm ECU trong hệ thống phun xăng điện tử trờn xe mỏy SUPER DREAM 100cc, cải thiện được tớnh kinh tế, tớnh hiệu quả của động cơ.
Tuy nhiờn do thời gian cũn hạn hẹp nờn trong đề tài khụng đưa ra được sự so sỏnh về sự phỏt thải cỏc khớ thải độc hại của hai hệ thống nhiờn liệu, cũng như việc lắp đặt hoàn chỉnh hệ thống trờn xe. Trong thời gian tới tụi sẽ tiếp tục hoàn thiện những thiếu xút của hệ thống, và hy vọng cú thể đưa được hệ thống vào thực tế.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. Nguyễn Tất Tiến. Nguyờn lý động cơ đốt trong. NXB giỏo dục, Hà Nội 2003.
[2]. Phạm Minh Tuấn. Động cơ đốt trong. NXB khoa học và kỹ thuật, Hà Nội