H F-XC A N GE H F-XC A N GE N y to k lic c Đại Học Quốc Gia Tp Hồ Chí Minh TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA PHAN TUẤN KIỆT NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN PHUN LPG LỎNG CHO ĐỘNG CƠ PHUN XĂNG ĐIỆN TỬ Chuyên ngành: Kỹ thuật Ô tô-Máy kéo LUẬN VĂN THẠC SĨ Tp.Hồ Chí Minh, tháng 01 năm 2008 d o m o o c u-tr a c k C w w w d o m C lic k to Trang / 105 w w w bu bu y N O W ! PD O W ! PD c u-tr a c k c H F-XC A N GE H F-XC A N GE N y c to k lic CÔNG TRÌNH ĐƯC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học: PGS-TS ĐỖ VĂN DŨNG Cán chấm nhận xét 1: TS NGUYỄN HỮU HƯỜNG Cán chấm nhận xét 2: PGS-TS PHẠM XUÂN MAI Luận văn thạc só bảo vệ HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày 18 tháng 01 năm 2008 d o m o o c u-tr a c k C w w w d o m C lic k to Trang / 105 w w w bu bu y N O W ! PD O W ! PD c u-tr a c k c H F-XC A N GE H F-XC A N GE N y to k lic c TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA PHÒNG ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM ĐỘC LẬP -TỰ ĐO -HẠNH PHÚC Tp.HCM, ngày tháng năm 2007 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: Phan Tuấn Kiệt Phái: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 11/10/1980 Nơi sinh: Đồng Tháp Chuyên ngành: Kỹ thuật Ô tô-Máy kéo MSHV: 01305281 I TÊN ĐỀ TÀI: Nghiên Cứu Chế Tạo Hệ Thống Điều Khiển Phun LPG Lỏng Cho Động Cơ Phun Xăng Điện Tử II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: - Giới thiệu đề tài - Khái quát nhiên liệu LPG tình sử dụng LPG - Cơ sở lý thuyết điều khiển động - Nghiên cứu xây dựng đường đặc tính chuyển đổi xăng sang LPG - Thiết kế chế tạo chuyển đổi - Thực nghiệm chuyển đổi động với nhiên liệu LPG - Kết luận hướng phát triển đề tài III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: / / 2007 IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 30 / 11 / 2007 V HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PGS.TS ĐỖ VĂN DŨNG CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM KHOA KỸ THUẬT GIAO THÔNG BỘ MÔN KỸ THUẬT Ô TÔ MÁY KÉO PGS-TS.ĐỖ VĂN DŨNG PGS-TS.PHẠM XUÂN MAI KS-GVC.NGÔ XUÂN NGÁT Nội dung đề cương luận văn thạc só Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua Ngày tháng năm 2007 PHÒNG ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC KHOA KỸ THUẬT GIAO THÔNG d o m o o c u-tr a c k C w w w d o m C lic k to Trang / 105 w w w bu bu y N O W ! PD O W ! PD c u-tr a c k c H F-XC A N GE H F-XC A N GE N y to k lic c LỜI CẢM ƠN Xin cảm ơn Ban Giám Hiệu Trường Đại Học Bách Khoa TP Hồ Chí Minh, Khoa Kỹ Thuật Giao Thông, Bộ Môn Ô Tô-Máy Động Lực tạo điều kiện cho theo học lớp Cao học chuyên ngành Kỹ Thuật Ô Tô-Máy Kéo Xin cảm ơn Quý Thầy, Cô giảng dạy lớp Cao học Kỹ thuật Ô tô-Máy kéo Khóa 16 tận tình giảng dạy cung cấp kiến thức tảng giúp hoàn thành luận văn Xin cảm ơn Quý Thầy, Cô Khoa Cơ Khí Động Lực – Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM giúp đỡ thời gian thực luận văn Xin cảm ơn Thầy hướng dẫn PGS-TS Đỗ Văn Dũng nhiệt tình giảng dạy hướng dẫn thực tập luận văn Xin cảm ơn giáo sư phản biện bỏ thời gian công sức để đọc tập luận văn đóng góp ý kiến quý báu giúp hoàn thiện nội dung luận văn Xin cảm ơn bạn lớp giúp đỡ thời gian thực luận văn Học viên: KS PHAN TUẤN KIỆT d o m o o c u-tr a c k C w w w d o m C lic k to Trang / 105 w w w bu bu y N O W ! PD O W ! PD c u-tr a c k c H F-XC A N GE H F-XC A N GE N y c to k lic TÓM TẮT Luận văn thực với đề tài “Nghiên Cứu Chế Tạo Hệ Thống Điều Khiển Phun Nhiên Liệu LPG Lỏng Cho Động Cơ Phun Xăng Điện Tử” trình bày chương theo trình tự sau: Chương 1: Là chương dẫn nhập, trình bày lý chọn đề tài, mục đích nghiên cứu, đối tượng nghiên cứu giới hạn đề tài, nội dung phương pháp nghiên cứu, phân tích công trình nghiên cứu liên hệ, phân tích đề xuất phương án chuyển đổi Chương 2: Trong chương này, giới thiệu tổng quan nhiên liệu LPG, so sánh tính chất xăng LPG, tình hình sản xuất LPG nước ta, sử dụng nhiên liệu LPG giới nước ta Chương 3: Trình bày tóm tắt lý thuyết trình tạo hỗn hợp động đốt Nguyên lý điều khiển động cơ, số tín hiệu ngõ vào ngõ động phun xăng điện tử Chương 4: Chương này, trình bày kết khảo sát đường đặc tính kim phun sử dụng nhiên liệu xăng LPG Từ kết khảo sát, ta xây dựng công thức chuyển đổi sang LPG Và từ đó, thiết kế chế tạo điều khiển phun LPG Chương 5: Sau chế tạo hệ thống điều khiển phun LPG lỏng, ta tiến hành thực nghiệm động Thực nghiệm hai trường hợp: Khi động sử dụng nhiên d o m o o c u-tr a c k C w w w d o m C lic k to Trang / 105 w w w bu bu y N O W ! PD O W ! PD c u-tr a c k c H F-XC A N GE H F-XC A N GE N y c to k lic lieäu xăng động sử dụng nhiên liệu LPG Từ đánh giá kết khí thải đo hai trường hợp Chương 6: Qua trình thực luận văn, ta đánh giá lại mặt tích cực, ưu khuyết điểm đề tài hướng phát triển đề tài tương lai .d o m o o c u-tr a c k C w w w d o m C lic k to Trang / 105 w w w bu bu y N O W ! PD O W ! PD c u-tr a c k c H F-XC A N GE H F-XC A N GE N y c to k lic MỤC LỤC CHƯƠNG 1: DẪN NHẬP 1.1 Lý chọn đề tài: 1.2 Muïc đích nghiên cứu: 10 1.3 Đối tượng nghiên cứu giới hạn đề tài: 11 1.4 Phương pháp nghiên cứu: 11 1.5 Phân tích công trình nghiên cứu liên hệ: 12 1.6 Phân tích, đề xuất phương án chuyển đổi: 13 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ NHIÊN LIỆU LPG VÀ TÌNH HÌNH SỬ DỤNG LPG 15 2.1 Giới thiệu nhiên liệu LPG: 15 2.1.1 Tính chất LPG: 15 2.1.1.1 Thành phần hóa học LPG: 15 2.1.1.2 Các đặc tính LPG: 15 2.1.1.3 So sánh tính chất xăng LPG: 16 2.1.2 Tình hình sản xuất LPG nước ta nay: 17 2.2 Noàng độ chất ô nhiễm khí thải sử dụng LPG: 19 2.3 Tình hình ứng dụng nhiên liệu LPG cho phương tiện giao thông nước giới nước ta: 20 2.3.1 Tình hình ứng dụng nhiên liệu LPG cho phương tiện giao thông nước giới: 20 2.3.2 Tình hình ứng dụng nhiên liệu LPG cho phương tiện giao thông nước ta: 22 CHƯƠNG 3: C S LÝ THUY T 25 3.1 Cơ sở lý thuyết trình tạo hỗn hợp động đốt trong: 25 3.1.1 Động Diesel: 25 3.1.2 Động xaêng: 26 3.1.2.1 Động xăng sử dụng chế hòa khí phun xăng đường ống naïp (PFI): 26 3.1.2.2 Động phun xăng trực tiếp (GDI): 26 3.1.2.3 Điều khiển phun nhiên liệu động xăng: 28 3.1.3 Cơ sở lý thuyết trình tạo hỗn hợp LPG –không khí động đánh lửa cưỡng bức: 46 3.1.3.1 Phương pháp hóa dùng boä troän : 48 3.1.3.2 Phương pháp phun đường ống nạp : 50 3.1.3.3 Phương pháp phun trực tiếp vào buồng đốt : 53 3.2 Nguyên lý điều khiển động cơ: 55 3.2.1 Giới thiệu hệ thống điều khiển động cơ: 55 3.2.2 Một số loại cảm biến tín hiệu ngõ vào: 57 3.2.2.1 Cảm biến đo lưu lượng khí nạp: 57 3.2.2.2 Bộ ổn định áp suất: 68 d o m o o c u-tr a c k C w w w d o m C lic k to Trang / 105 w w w bu bu y N O W ! PD O W ! PD c u-tr a c k c H F-XC A N GE H F-XC A N GE N y c to k lic 3.2.2.3 Cảm biến áp suất LPG: 69 3.2.3 Cô cấu chấp hành: (kim phun) 70 3.2.3.1 Kết cấu kim phun: 70 3.2.3.2 Hoạt động kim phun: 71 3.2.3.3 Caùc phương pháp điều khiển kim phun: 72 CHƯƠNG 4: NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN PHUN NHIÊN LIỆU LPG 76 4.1 Chọn động thực nghiệm: 76 4.2 Cải tạo hệ thống nhiên liệu sử dụng xăng sang sử dụng LPG: 78 4.3 Khảo sát đường đặc tính kim phun: 79 4.4 Tính toán chuyển đổi: 84 4.5 Thiết kế chế tạo chuyển đổi đặc tuyến tín hiệu điều khiển phun xăng sang phun LPG: 85 4.5.1 Sô đồ chuyển đổi: 85 4.5.2 Nguyên lý hoạt động: 86 4.5.3 Chức cấu tạo chuyển ñoåi: 87 4.5.4 Lưu đồ giải thuật: 88 4.5.5 Thieát keá chế tạo chuyển đổi: 89 4.5.5.1 Tổng quan vi điều khiển Atmega8: 89 4.5.5.2 Chế tạo chuyển đổi: 90 CHƯƠNG 5: THỰC NGHIỆM HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN PHUN NHIÊN LIỆU LPG TRÊN ĐỘNG CƠ 92 5.1 Mục đích thực nghiệm: 92 5.2 Nội dung thực nghiệm: 92 5.3 Thực nghiệm động cơ: 92 5.3.1 Động thực nghiệm: Động dùng cho thực nghiệm động xăng TOYOTA 5A-FE, có thông số nêu ôû muïc 4.1 92 5.3.2 Thiết bị dùng thực nghiệm: 92 5.3.3 Thực nghiệm: 94 5.4 Đánh giá kết thực nghiệm: 98 CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 102 6.1 Kết luận: 102 6.2 Hướng phát triển đề tài: 103 TÀI LIỆU THAM KHẢO 104 LÝ LỊCH TRÍCH NGANG 105 d o m C w o o c u-tr a c k w w d o m C lic k to Trang / 105 w w w bu bu y N O W ! PD O W ! PD c u-tr a c k c H F-XC A N GE H F-XC A N GE N y c to k lic CHƯƠNG 1.1 DẪN NHẬP Lý chọn đề tài: Trong năm gần đây, kinh tế nước ta phát triển mạnh đặc biệt Tp.HCM dẫn đến bùng nổ giao thông vận tải phương tiện lại Việc sử dụng không ngừng nguồn nhiên liệu xăng dầu làm cạn kiệt nguồn tài nguyên hóa thạch, đồng thời ngày gây ô nhiễm môi trường trầm trọng vượt mức cho phép hàng chục lần, ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe người môi trường sinh thái Ngoài ra, giá xăng dầu giới biến đổi liên tục (theo chiều hướng tăng nhanh) làm ảnh hưởng lớn đến kinh tế nước Vì vậy, nhà khoa học giới không ngừng nghiên cứu tìm nguồn lượng nhằm thay xăng dầu Các giải pháp đưa như: nhiêu liệu từ loại dầu thực vật, nhiên liệu sinh học, lượng mặt trời, pin nhiên liệu, khí thiên nhiên (CNG), khí dầu mỏ hóa lỏng (LPG)… Nếu không kể nghiên cứu giải pháp sử dụng lượng điện (từ nguồn khác nhau) việc sử dụng nhiên liệu khí cho động đốt giải pháp nhà khoa học quan tâm Hai loại nhiên liệu khí chiếm ưu nhiều mặt khí thiên nhiên (CNG) khí dầu mỏ hóa lỏng (LPG) Ở thềm lục địa nước ta gần đây, phát nhiều mỏ khí với trữ lượng lớn Vì vậy, việc chuyển sang sử dụng nhiên liệu khí cho phương tiện giao thông thuận lợi Khí thiên nhiên mệnh danh “ khí sạch” , chủ yếu chứa metane (CH4), nồng độ chất ô nhiễm khí xả thấp so với loại hydrocacbon khác Tuy nhiên, việc sử dụng CNG phương tiện vận tải gặp nhiều khó khăn việc chứa nhiên liệu (vì CNG cần phải chứa bình áp suất cao) .d o m o o c u-tr a c k C w w w d o m C lic k to Trang / 105 w w w bu bu y N O W ! PD O W ! PD c u-tr a c k c H F-XC A N GE H F-XC A N GE N y c to k lic Khí dầu mỏ hóa lỏng (LPG) khí đồng hành thu từ trình chưng cất dầu mỏ hay tinh luyện khí thiên nhiên Thành phần chủ yếu propane (C3H8) butane (C4H10) Nhiên liệu LPG sử dụng phương tiện giao thông vận tải xem giải pháp hữu hiệu tiện lợi nhằm giảm ô nhiễm môi trường giá xăng dầu LPG sử dụng phương tiện giao thông vận tải nước phát triển giới từ nửa kỷ (đặc biệt nước Châu Âu) nước ta, gần ứng dụng LPG cho phương tiện giao thông vận tải chủ yếu cho phương tiện giao thông vận tải công cộng (xe buýt nhỏ, taxi) Phương pháp tạo hỗn hợp LPG –không khí thường sử dụng nước ta theo kiểu tương tự chế hòa khí (Venturie), ưu nhược điểm phương pháp so với việc phun LPG lỏng đường ống nạp tương tự nhiên liệu xăng Vì vậy, nghiên cứu chuyển đổi động phun xăng đa điểm sang sử dụng nhiên liệu LPG nhu cầu cần thiết thiết thực điều kiện nước ta 1.2 Mục đích nghiên cứu: Sử dụng LPG cho ôtô nước giới áp dụng Những năm gần đây, Việt Nam nghiên cứu áp dụng nhiên liệu LPG cho phương tiện giao thông chủ yếu cho xe buýt nhỏ, taxi, xe gắn máy Tuy nhiên, việc áp dụng dừng lại hóa cung cấp trộn (tương tự chế hòa khí) Chúng ta biết ưu nhiều mặt động phun xăng so với động sử dụng chế hòa khí Cũng tương tự việc áp dụng lập trình điều khiển cho động sử dụng LPG chiếm ưu sử dụng trộn Nhất nước ta, dòng xe sử dụng lập trình điều khiển động thay cho dòng xe sử dụng chế hòa khí Nếu cải tạo loại động sang sử dụng LPG phương pháp trộn làm tính ưu vieät d o m o o c u-tr a c k C w w w d o m C lic k to Trang 10 / 105 w w w bu bu y N O W ! PD O W ! PD c u-tr a c k c H F-XC A N GE H F-XC A N GE N y to k lic c IG TP1 1 IG 2 R10 R TP2 10V D7 DIODE ZENER1 23 24 25 26 27 28 2 R3R R D6 C3 CAP 4.7V R6 2 Ap suat ga C2 TP5 Ap suat MAP D4 21 104 R11 R R12 10 20 MSV6 IG R VCC TP9 D1 C4 CAP ATMEGA8 VCC D10 22 D2 E01 21 Q2 C1815 R 1 TP11 4.7K R8 R D3 C6 CAP 2 R13 21 Relay D11 DIODE ZENER1 Q3 NPN BCE R 1 R Q1 1 #10 R4 C5 CAP D5 VO DIODE VI 1 GN D IG 1 R1 R7 TP8 VCC Kim phun TP10 21 R2 R R5 R U2 LM7805 D9 R14 R 4.7V D8 GND 11 12 13 (RXD)PD0 (TXD)PD1 (INT0)PD2 (INT1)PD3 (XCK/T0)PD4 PB6(XTAL1/TOSC1) (T1)PD5 (AIN0)PD6 PB7(XTAL2/TOSC2) (AIN1)PD7 AREF BR1 2 PC6(RESET) 14 15 16 17 18 19 TP6 21 VCC CAP C1 PC0(ADC0) (ICP1)PB0 PC1(ADC1) (OC1A)PB1 PC2(ADC2) (SS/OC1B)PB2 PC3(ADC3) (OC2/MOSI)PB3 PC4(ADC4/SDA) (MISO)PB4 PC5(ADC5/SCL) (SCK)PB5 TP4 VCC U1 R9 5V A VC C VCC 1 TP3 Hình 4.17 Sơ đồ mạch điện chuyển đổi Khi khởi động, từ ECU xuất tín hiệu xung điều khiển phun Tín hiệu đếm chuyển đổi ghi nhận mã hóa Song song đó, tín hiệu từ chân PIM MAP sensor tín hiệu từ cảm biến áp suất LPG ống phân phối gửi đến chuyển đổi Atmega8 xử lý tín hiệu vào tra đồ nạp sẵn, sau xuất xung tín hiệu tương ứng đến điều khiển kim phun Trên chuyển đổi trang bị biến trở, nhằm hiệu chỉnh tín hiệu xung điều khiển kim phun để thuận lợi cho trình thực nghiệm Hình 4.18 Sơ đồ mạch in chuyển đổi d o m o o c u-tr a c k C w w w d o m C lic k to Trang 91 / 105 w w w bu bu y N O W ! PD O W ! PD c u-tr a c k c H F-XC A N GE H F-XC A N GE N y c to k lic CHƯƠNG THỰC NGHIỆM HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN PHUN NHIÊN LIỆU LPG TRÊN ĐỘNG CƠ 5.1 Mục đích thực nghiệm: Mục đích trình thực nghiệm nhằm đánh giá tính động sử dụng xăng so với sau chuyển đổi sang sử dụng LPG 5.2 Nội dung thực nghiệm: Dựa sở công trình nghiên cứu nhiên liệu LPG áp dụng cho động đốt trong, ta nhận thấy đặc tính nhiên liệu LPG xăng không khác nhiều Để đánh giá tính động sử dụng nhiên liệu xăng sử dụng nhiên liệu LPG, ta có nhiều tiêu để đánh giá khác như: mô men, công suất, suất tiêu hao nhiên liệu thành phần khí thải động cơ, Tuy nhiên, thời gian thực đề tài có hạn điều kiện khó khăn thiết bị thực nghiệm, nên ta xem xét tiêu quan trọng ảnh hưởng đến động cơ: - Thành phần khí thải động - Nhiệt độ khí thải - Thời gian phun nhiên liệu (đo độ rộng xung kim phun) 5.3 Thực nghiệm động cơ: 5.3.1 Động thực nghiệm: Động dùng cho thực nghiệm động xăng TOYOTA 5A-FE, có thông số nêu mục 4.1 5.3.2 Thiết bị dùng thực nghiệm: v Thiết bị đo khí thải động xăng: Mục đích việc sử dụng thiết bị nhằm xác định thành phần khí xả động xăng MGT đo thành phần khí thải như: CO, HC, Lamda, CO2, O2, NOx tương ứng với tốc độ khác động .d o m o o c u-tr a c k C w w w d o m C lic k to Trang 92 / 105 w w w bu bu y N O W ! PD O W ! PD c u-tr a c k c H F-XC A N GE H F-XC A N GE N y c Hình 5.1 Thiết bị đo khí thải động xăng MGT Màn hình hiển thị giá trị đo: Hình 5.2 Màn hình hiển thị giá trị thành phần khí thải to k lic d o m o o c u-tr a c k C w w w d o m C lic k to Trang 93 / 105 w w w bu bu y N O W ! PD O W ! PD c u-tr a c k c H F-XC A N GE H F-XC A N GE N y to k lic c v Thiết bị đo nhiệt độ khí thải: Để đo nhiệt độ khí thải động cơ, ta dùng thiết bị Fluke Dụng cụ đo có ưu điểm không cần tiếp xúc trực tiếp với vật cần đo, cần cảm ứng qua xạ nhiệt Hình 5.3 Thiết bị đo nhiệt độ khí thải động v Thiết bị đo thời gian phun nhiên liệu: Snap – On Counselor II dụng cụ kiểm tra tích hợp gồm: chuẩn đoán động cơ, đo độ mở xung kim, kiểm tra xung đánh lửa đo khí thải động Hình 5.4 Thiết bị đo thời gian phun nhiên liệu: Snap –On Counselor II 5.3.3 Thực nghiệm: Quá trình thực nghiệm thực hai trường hợp: động sử dụng nhiên liệu xăng động sử dụng nhiên liệu LPG Trong d o m o o c u-tr a c k C w w w d o m C lic k to Trang 94 / 105 w w w bu bu y N O W ! PD O W ! PD c u-tr a c k c H F-XC A N GE H F-XC A N GE N y to k lic c trường hợp, ta tiến hành đo khí thải độ rộng xung mở kim phun số chế độ hoạt động động để có sở đánh giá so sánh hai loại nhiên liệu v Trường hợp 1: Động sử dụng nhiên liệu xăng - Kiểm tra động lắp đặt thiết bị đo - Cho động hoạt động đến nhiệt độ hoạt động bình thường - Cho động hoạt động tốc độ khác nhau: o Đo khí thải: Hình 5.5 Kết đo khí thải hiển thị hình máy đo khí thải Tốc độ (v/p) CO (ppm) HC (ppm) CO2 (ppm) NOx (ppm) 700 3.3 516 7.1 18 1000 4.65 461 6.6 12 1500 7.33 485 9.9 17 2000 6.96 361 9.4 17 2500 6.84 278 11.5 25 2550 6.79 270 11.5 25 Hình 5.6 Kết đo khí thải động sử dụng nhiên liệu xăng o Đo nhiệt độ khí thải: d o m o o c u-tr a c k C w w w d o m C lic k to Trang 95 / 105 w w w bu bu y N O W ! PD O W ! PD c u-tr a c k c H F-XC A N GE H F-XC A N GE N y to k lic c Hình 5.7 Đo nhiệt độ khí thải động sử dụng xăng Nhiệt độ khí thải lúc động hoạt động ổn định, tốc độ 1500 v/p là: 1310C Đo độ rộng xung mở kim phun: Hình 5.8 Kết đo độ rộng xung mở kim hiển thị hình máy đo Tốc độ (v/p) ∆t (ms) 700 3.26 1000 3.50 1500 4.05 2500 4.95 4500 6.73 5500 8.55 Hình 5.9 Bảng kết đo độ rộng xung mở kim phun sử dụng nhiên liệu xăng d o m o o c u-tr a c k C w w w d o m C lic k to Trang 96 / 105 w w w bu bu y N O W ! PD O W ! PD c u-tr a c k c H F-XC A N GE H F-XC A N GE N y to k lic c v Trường hợp 2: Động sử dụng nhiên liệu LPG Thay hệ thống cung cấp nhiên liệu xăng động hệ thống nhiên liệu LPG - Kiểm tra động lắp đặt thiết bị đo - Cho động hoạt động đến nhiệt độ hoạt động bình thường - Cũng tương tự, cho động hoạt động tốc độ khác tương ứng với tốc độ thực nghiệm Bộ chuyển đổi Cảm biến áp suất LPG Hình 5.10 Hệ thống cung cấp nhiên liệu LPG sau chuyển đổi Bình LPG Máy đo khí thải Đầu đo Hình 5.11 Thực nghiệm đo khí thải động sử dụng nhiên liệu LPG d o m o o c u-tr a c k C w w w d o m C lic k to Trang 97 / 105 w w w bu bu y N O W ! PD O W ! PD c u-tr a c k c H F-XC A N GE H F-XC A N GE N y to k lic c o Đo khí thải: Tốc độ (v/p) CO (ppm) HC (ppm) CO2 (ppm) NOx (ppm) 700 2.5 300 8.2 1000 3.15 256 8.6 1500 4.61 221 10.1 10 2000 4.52 98 11.1 11 2500 3.78 103 12.5 15 2550 3.25 150 13.7 16 Hình 5.12 Kết đo khí thải động sử dụng nhiên liệu LPG o Đo nhiệt độ khí thải động sử dụng nhiên liệu LPG: tương tự, cho đo động hoạt động ổn định Nhiệt độ khí thải tốc độ 1500v/p 2030C o Đo độ rộng xung mở kim phun: Tốc độ (v/p) ∆t (ms) 700 4.23 1000 5.55 1500 5.76 2500 6.98 4500 10.67 5500 12.51 Hình 5.13 Bảng kết đo độ rộng xung mở kim phun dùng nhiên liệu LPG 5.4 Đánh giá kết thực nghiệm: Từ giá trị thành phần khí thải, nhiệt độ khí thải, tính động cơ, xung mở kim phun Ta có ñaùnh giaù sau: d o m o o c u-tr a c k C w w w d o m C lic k to Trang 98 / 105 w w w bu bu y N O W ! PD O W ! PD c u-tr a c k c H F-XC A N GE H F-XC A N GE N y to k lic c • Khả đáp ứng động thay đổi chế độ hoạt động (tăng giảm ga) tốt sử dụng xăng • Nhiệt độ khí thải sử dụng nhiên liệu xăng (1310C) thấp LPG (2030C) Trong trường hợp nhiệt độ khí thải cao nhiệt trị LPG (QH= 46MJ/kg) cao xăng (QH = 42MJ/kg) • Kết thành phần khí thải chất ô nhiễm (CO, HC, NOx) trường hợp sử dụng LPG thấp so với xăng, thống kê đây: Tốc độ CO (ppm) CO (ppm) Tỷ lệ % CO giảm sử (v/p) Khi động sử dụng xăng Khi động sử dụng LPG dụng LPG so với xaêng 700 3.3 2.5 24.24% 1000 4.65 3.15 32.26% 1500 7.33 4.61 37.11% 2000 6.96 4.52 35.06% 2500 6.84 3.78 44.74% 2550 6.79 3.25 52.14% Bảng 5.14 So sánh nồng độ CO động sử dụng xăng LPG Tốc độ HC (ppm) HC (ppm) Tỷ lệ % HC giảm sử (v/p) Khi động sử dụng xăng Khi động sử dụng LPG dụng LPG so với xaêng 700 516 300 41.86% 1000 461 256 44.47% 1500 485 221 54.43% 2000 361 98 72.85% 2500 278 103 62.95% 2550 270 150 44.44% Bảng 5.15 So sánh nồng độ HC động sử dụng xăng LPG d o m o o c u-tr a c k C w w w d o m C lic k to Trang 99 / 105 w w w bu bu y N O W ! PD O W ! PD c u-tr a c k c H F-XC A N GE H F-XC A N GE N y to k lic c Tốc độ CO2 (ppm) CO2 (ppm) Tỷ lệ % CO2 tăng sử (v/p) Khi động sử dụng xăng Khi động sử dụng LPG dụng LPG so với xăng 700 7.1 8.2 15.49% 1000 6.6 8.6 30.3% 1500 9.9 10.1 2.02% 2000 9.4 11.1 18.09% 2500 11.5 12.5 8.7% 2550 11.5 13.7 19.13% Baûng 5.16 So sánh nồng độ CO2 động sử dụng xăng LPG Tốc độ NOx (ppm) NOx (ppm) Tỷ lệ % NOx giảm sử (v/p) Khi động sử dụng xăng Khi động sử dụng LPG dụng LPG so với xăng 700 18 61.11% 1000 12 33.33% 1500 17 10 41.18% 2000 17 11 35.29% 2500 25 15 40% 2550 25 16 36% Baûng 5.16 So sánh nồng độ NOx động sử dụng xăng LPG Khi sử dụng nhiên liệu LPG, trung bình nồng độ CO giảm 39.2%, HC giảm 52.43%, CO2 tăng 14.64% NOx giảm 41.23% so với sử dụng xăng Với kết LPG gọi nhiên liệu “ sạch” • Xung điều khiển mở kim qua chuyển đổi rộng so với xung gốc từ ECU Do đặc tính nhiên liệu xăng LPG số nhớt, khả bốc hơi,… Vì vậy, so với tính toán thời gian mở kim thực tế dài (hệ số hiệu chỉnh trình thực nghiệm) .d o m o o c u-tr a c k C w w w d o m C lic k to Trang 100 / 105 w w w bu bu y N O W ! PD O W ! PD c u-tr a c k c H F-XC A N GE H F-XC A N GE N y c to k lic Tóm lại, với kết thực nghiệm động Việc chuyển sang sử dụng nhiên liệu LPG lỏng phương pháp phun đường ống nạp hoàn toàn khả thi thực được, tính động không thay đổi nhiều Tuy nhiên, để động đáp ứng hoàn hảo cần thực nghiệm băng thử động thử nghiệm với nhiều chế độ để tạo số liệu xác cho chuyển đổi .d o m o o c u-tr a c k C w w w d o m C lic k to Trang 101 / 105 w w w bu bu y N O W ! PD O W ! PD c u-tr a c k c H F-XC A N GE H F-XC A N GE N y to k lic c CHƯƠNG 6.1 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI Kết luận: Qua trình học tập nghiên cứu làm luận văn tốt nghiệp, với nỗ lực thân, đặc biệt giúp đỡ tận tình Thầy hướng dẫn, hỗ trợ giúp đỡ bạn bè đồng nghiệp, đề tài đạt kết sau: - Xây dựng sở lý thuyết việc chuyển đổi chế tạo thành công hệ thống điều khiển phun LPG lỏng đường ống nạp cho động phun xăng điện tử - Tiến hành thực nghiệm đo đạc số khí thải động sử dụng nhiên liệu xăng (trước chuyển đổi) LPG (sau chuyển đổi), mang lại kết khả quan: khả đáp ứng nhiên liệu LPG lỏng cho động phun xăng điện tử tốt, khí thải trường hợp sử dụng LPG thấp so với sử dụng xăng Tuy nhiên, mặt thuận lợi, đề tài có khó khăn: thời gian thực đề tài có hạn, điều kiện khó khăn thiết bị thực nghiệm kinh phí thực nên đề tài có ưu –khuyết điểm sau: v Ưu điểm: - Qua trình thực đề tài, giúp cho tác giả hình thành, nắm bắt phương hướng nghiên cứu cách khoa học, giúp định hướng trình nghiên cứu, cách chọn đề tài nghiên cứu cách khả thi - Hướng giải đề tài giúp cho việc chuyển đổi sang sử dụng nhiên liệu LPG đơn giản hơn, điều khiển xác lượng nhiên liệu phun vào động .d o m o o c u-tr a c k C w w w d o m C lic k to Trang 102 / 105 w w w bu bu y N O W ! PD O W ! PD c u-tr a c k c H F-XC A N GE H F-XC A N GE N y c to k lic - Với phương án trên, bố trí sử dụng hai hệ thống nhiên liệu song song: xăng –LPG Phù hợp với điều kiện nước ta - Đề tài thành công, giúp mở hướng áp dụng cho việc chuyển đổi sang sử dụng nhiên liệu LPG xe ô tô nhằm giải vấn đề nhiên liệu ô nhiễm môi trường v Khuyết điểm: Việc tạo đồ cho chuyển đổi chưa chi tiết hạn chế thời gian thiết bị thử nghiệm Vì vậy, chưa kiểm tra đánh giá tính động trường hợp đặc biệt 6.2 Hướng phát triển đề tài: Với kết đạt đề tài, mặt ưu điểm tồn số khuyết điểm Để áp dụng đề cho thực tiển cần phải phát triển thêm yếu tố sau: - Tiến hành thực nghiệm với nhiều chế độ vận hành động để tạo thêm thông số đồ cho vi xử lý - Thiết kế riêng hệ thống cung cấp nhiên liệu LPG cho động cơ, để sử dụng song song hai loại nhiên liệu xăng LPG - Để ứng dụng nhiên liệu LPG cho phương tiện giao thông nhà nước ta phải hỗ trợ việc xây dựng thêm trạm cung cấp nhiên liệu LPG để ô tô sử dụng LPG nạp nhiên liệu cách dễ dàng nhiên liệu truyền thống Cuối cùng, lần xin chân thành cám ơn Thầy PGS.TS Đỗ Văn Dũng, Quý Thầy Cô Khoa Kỹ Thuật Giao Thông - Trường Đại Học Bách Khoa Tp.Hồ Chí Minh, quý Thầy Cô Khoa Cơ Khí Động Lực trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM bạn lớp giúp đỡ, đóng góp ý tạo điều kiện thuận lợi cho hoàn thành đề taøi naøy .d o m o o c u-tr a c k C w w w d o m C lic k to Trang 103 / 105 w w w bu bu y N O W ! PD O W ! PD c u-tr a c k c H F-XC A N GE H F-XC A N GE N y c to k lic d o TÀI LIỆU THAM KHẢO Trang Bị Điện –Điện Tử Trên Ô Tô Hiện Đại –PGS.TS Đỗ Văn Dũng –2004 Automotive Electronics Handbook –Ronaid K Jurgen –1999 Automotive Electrics and Electronics –SAE –1999 Automotive Sensor –Professor B E John –Brunel University –1994 Automotive Handbook –Bosch –2000 TCCS (Toyota Computer Control System) –1992 Lý Thuyết Điều Khiển Tự Động –Nguyễn Thị Phương Hà, Huỳnh Thái Hoàng –NXB.ĐHQG TP.HCM –2004 Kỹ Thuật Điện Tử –Lê Phi Yến, Lưu Phú , Nguyễn Như Anh – NXBKHKT –2004 Họ Vi Điều Khiển 8051 –Tống Văn On, Hoàng Đức Hải –Nhà xuất Lao Động –Xã Hội –Hà Nội –2001 10 Cảm Biến Và Ứng Dụng-Dương Minh Trí –Nhà Xuất Bản Khoa Học Và Kỹ Thuật –2001 11 Phương Pháp Tính –TS.Tạ Văn Đónh –Nhà Xuất Bản Giáo Dục – 2003 12 Hướng Dẫn Sử Dụng Nhiên Liệu –Dầu –Mỡ –Vũ Tam Quế, Nguyễn Phương Tùng –NXB Khoa Học Kỹ Thuật –2000 13 Sổ Tay Khí Đốt Hóa Lỏng –Công Ty Gas Petrolimex –2004 m o o c u-tr a c k C w w w d o m C lic k to Trang 104 / 105 w w w bu bu y N O W ! PD O W ! PD c u-tr a c k c H F-XC A N GE H F-XC A N GE N y to k lic c LÝ LỊCH TRÍCH NGANG Họ tên: Phan Tuấn Kiệt Ngày, tháng, năm sinh: 11/10/1980 Nơi sinh: Đồng Tháp Địa liên lạc: 71/A3 Nguyễn Huệ, P.2, Tx.Vónh Long QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: Từ 1996 đến 2003: học Khoa Kỹ Thuật Giao Thông, trường Đại học Bách Khoa Tp.Hồ Chí Minh Từ 2005 đến nay: theo học chương trình Cao học, chuyên nghành Kỹ thuật Ô Tô –Máy Kéo, trường Đại học Bách Khoa Tp.HCM QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC: Từ 03/2003 đến nay: công tác Trường Cao Đẳng Nghề Đồng Tháp, Khoa Cơ Khí Động Lực .d o m o o c u-tr a c k C w w w d o m C lic k to Trang 105 / 105 w w w bu bu y N O W ! PD O W ! PD c u-tr a c k c ... Nghiên Cứu Chế Tạo Hệ Thống Điều Khiển Phun LPG Lỏng Cho Động Cơ Phun Xăng Điện Tử II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: - Giới thiệu đề tài - Khái quát nhiên liệu LPG tình sử dụng LPG - Cơ sở lý thuyết điều. .. GE N y c to k lic TÓM TẮT Luận văn thực với đề tài ? ?Nghiên Cứu Chế Tạo Hệ Thống Điều Khiển Phun Nhiên Liệu LPG Lỏng Cho Động Cơ Phun Xăng Điện Tử? ?? trình bày chương theo trình tự sau: Chương 1:... phải nghiên cứu phương pháp cung cấp nhiên liệu LPG dựa thành tựu dòng động phun xăng Mục đích đề tài là: - Cải tạo hệ thống nhiên liệu động phun xăng điện tử cũ hệ thống sử dụng phun LPG lỏng