Thiết kế chế tạo hệ thống phun xăng đánh lửa điện tử thay thế cho bộ chế hòa khí trên động cơ xăng tĩnh tại cỡ nhỏ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ HỌ VÀ TÊN HỌC VIÊN: TRỊNH VĂN VINH THIẾT KẾ CHẾ TẠO HỆ THỐNG PHUN XĂNG ĐÁNH LỬA ĐIỆN TỬ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ TRỊNH VĂN VINH

THIẾT KẾ CHẾ TẠO HỆ THỐNG PHUN XĂNG ĐÁNH LỬA ĐIỆN TỬ THAY THẾ CHO BỘ CHẾ HÒA KHÍ TRÊN ĐỘNG CƠ XĂNG TĨNH TẠI CỠ NHỎ

NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC – 1820522

S K C0 0 6 3 4 4

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ

HỌ VÀ TÊN HỌC VIÊN: TRỊNH VĂN VINH

THIẾT KẾ CHẾ TẠO HỆ THỐNG PHUN XĂNG ĐÁNH LỬA ĐIỆN TỬ THAY THẾ CHO BỘ CHẾ HÒA KHÍ TRÊN ĐỘNG

CƠ XĂNG TĨNH TẠI CỠ NHỎ

NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC – 1820522

Hướng dẫn khoa học:

TS LÊ THANH PHÚC

Tp Hồ Chí Minh, tháng 10 năm 2019

(Mẫu số 4)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

BIÊN BẢN CHỈNH SỬA LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP THẠC SĨ

Thuộc chuyên ngành: Kỹ thuật cơ khí động lực Khoá: 2018A Thực hiện đề tài: Thiết kế, chế tạo hệ thống phun xăng đánh lửa điện tử thay thế cho bộ chế hòa khí trên động cơ xăng tĩnh tại cỡ nhỏ

Hôm nay, ngày …… tháng 11 năm 2019, tôi đã hoàn tất việc chỉnh sửa luận văn tốt nghiệp (LVTN) theo ý kiến của Hội đồng chấm LVTN và phản biện với các nội dung sau đây:

TT Nội dung cần phải chỉnh sửa Trang số Nội dung đã chỉnh sửa Trang số

A Chỉnh sửa theo yêu cầu của phản biện

1 Điều chỉnh định dạng đúng quy định định Đã điều chỉnh theo quy

2 thông số của hệ thống điều kiện thí nghiệm Các bước thiết lập thí nghiệm, các Đã sửa chữa bổ sung 68-72

B Chỉnh sửa theo yêu cầu của Hội đồng

1

Bổ sung lý thuyết để làm rõ nguyên lý

hoạt động của hệ thống phun xăng điện tử

thông qua các loại cảm biến

Đã bổ sung 14-28

2

Viết lại mục nghiên cứu trong và ngoài

nước, bổ sung thêm các tài liệu tham khảo về

các hướng nghiên cứu liên quan

7-9 Đã sửa chữa, bổ sung 8-10

3

Đề tài cần làm rõ việc sử dụng cụm

họng nạp khác (biên dạng và đường kính) và

việc ảnh hưởng đến độ chính xác trong xác

định lưu lượng khi sử dụng cảm biến áp suất

chân không MAP

Đã bổ sung và đề nghị hướng phát triển

44-45

Và

82

4

Cần làm rõ cơ sở lựa chọn thiết bị phần

cứng và phần mềm để làm cơ sở cải tiến động

cơ từ bộ chế hòa khí sang sử dụng phun xăng

Đã bổ sung 44

TT Nội dung cần phải chỉnh sửa Trang số Nội dung đã chỉnh sửa Trang số

A Chỉnh sửa theo yêu cầu của phản biện

điện tử và tính tương thích của các thiết bị lắp

lẫn;

“ Tác giả cần làm rõ lý do việc chọn

động cơ Huahìe 5.5HP để cải tiến”;

Lý do chọn động cơ Huahei 5,5 HP

11

5

Các lỗi chính tả sau cần chỉnh sửa:

+ Format mục lục cần theo chuẩn của

luận văn;

+ Cách ghi tài liệu tham khảo ở trang 2,

3 cần tuân theo quy định của trình bày luận

văn tốt nghiệp;

+ Thống nhất thuật ngữ sử dụng, ví dụ:

"xu páp" thay vì "su páp";

+ Cách ghi ký tự CO 2 trang 8; O 2 ở trang

14 cần được chỉnh sửa;

+ Dòng 3, trang 8 cần chỉnh sửa lại câu

"so với động cơ được chế hòa khí" cho rõ

+ Trang 11, sửa "cảm biến vị trí trục

cam (CKP)" thành "cảm biến vị trí trục cam

(CP)";

+ Trang 7 cần bổ sung phân loại vị trí

lắp đặt kim phun gồm TBI, MPI và bố sung

GDI;

+ Cần có sự thống nhất giữa Hình 2.1,

2.2 và 2.3 và tìm hình phù hợp vì đề tài sử

dụng cảm biến MAP để xác định lưu lượng

không khí, trong khi nội dung các hình lại sử

dụng loại MAF;

+ Hình 2.11 bổ sung KAM;

+ Hình 3.2 cho đến 3.10 cần bổ sung tài

liệu tham khảo đã trích dẫn

Đã Format đúng với nội dung

Đã sửa chữa theo quy định

Đã chỉnh sửa toàn bộ luận văn

Đã chỉnh sửa toàn bộ luận văn

Đã chỉnh sửa

Đã chỉnh sửa

Đã chỉnh sửa

Đã chỉnh sửa

Đây là cảm biến số vòng quay

và cốt máy nên xin được giữ

“CKP” theo tài liệu

TT Nội dung cần phải chỉnh sửa Trang số Nội dung đã chỉnh sửa Trang số

A Chỉnh sửa theo yêu cầu của phản biện

Đính kèm Biên bản này là phiếu nhận xét phản biện và biên bản chấm bảo vệ LVTN thạc sĩ.

Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng 11 năm 2019

Xác nhận của Giảng viên hướng dẫn Người hiệu chỉnh

Xác nhận của Chủ nhiệm ngành hoặc Cố vấn cao học

(Ký & ghi rõ họ tên)

LÝ LỊCH KHOA HỌC

I LÝ LỊCH SƠ LƯỢC:

Ngày, tháng, năm sinh: 20/10/1977 Nơi sinh: Quảng Nam

Quê quán: Bình Nam, Thăng Bình, Quảng Nam Dân tộc: kinh

Chỗ ở riêng hoặc địa chỉ liên lạc: 18/93 Giải phóng, phường Tân Lợi, Tp Buôn Ma Thuột, tỉnh Đắk Lắk

Điện thoại cơ quan: 0262 3952905, Điện thoại nhà riêng: 0914585577

II QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO:

1 Trung học chuyên nghiệp:

Nơi học (trường, thành phố):

Ngành học:

2 Đại học:

Hệ đào tạo: Chính Quy Thời gian đào tạo từ 7/1998 đến 4/2004

Nơi học (trường, thành phố): Trường Đại học Bách khoa Đà Nẵng

Hệ đào tạo: Chính Quy Thời gian đào tạo từ 2017 đến 2019

Nơi học (trường, thành phố): Trường Đại học sự phạm kỹ thuật thành phố Hồ Chí Minh

Ngành học: Kỹ thuật cơ khí động lực

Dán hình 3x4 & đóng mộc giáp lại hình

Tên luận văn: Thiết kế, chế tạo hệ thống phun xăng đánh lửa điện tử thay thế cho

bộ chế hòa khí trên động cơ xăng tĩnh tại cỡ nhỏ

Ngày & nơi bảo vệ luận văn: 27/10/2019, Trường Đại học sự phạm kỹ thuật thành phố Hồ Chí Minh

Người hướng dẫn: TS Lê Thanh Phúc

4 Tiến sĩ:

Tại (trường, viện, nước):

Tên luận án:

Người hướng dẫn:

Ngày & nơi bảo vệ:

5 Trình độ ngoại ngữ (biết ngoại ngữ gì, mức độ): Tiếng Anh, B1

6 Học vị, học hàm, chức vụ kỹ thuật được chính thức cấp; số bằng, ngày & nơi cấp: III QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC:

IV QUÁ TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

XÁC NHẬN CỦA CƠ QUAN CÔNG TÁC NGƯỜI KHAI KÝ TÊN

(Ký và ghi rõ họ tên)

LỜI CAM ĐOAN

Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi

Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công

bố trong bất kỳ công trình nào khác

Tp Hồ Chí Minh, ngày 27 tháng 10 năm 2019

(Ký tên và ghi rõ họ tên)

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành Luận văn này tôi xin chân thành cảm ơn và tri ân đến:

- TS Lê Thanh Phúc đã tận tình hướng dẫn khoa học và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong thời gian học tập, nghiên cứu hoàn thành luận văn

- Quý Thầy, Cô khoa Cơ khí Động lực, phòng Đào tạo và tất cả các Thầy, Cô

đã giảng dạy trong suốt quá trình học tập tại Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM

- Sở Khoa học và Công nghệ tỉnh Đắk Lắk đã tạo điều kiện để tôi được tham gia học tập hoàn thành khóa học

- Các anh, chị học viên lớp Cao học ngành Kỹ thuật Cơ khí Động lực – khóa

2018 – 2019 (A), Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM cùng tất cả người thân đã đóng góp ý kiến, động viên tôi trong suốt thời gian học tập

Tp Hồ Chí Minh, ngày 27 tháng 10 năm 2019

Người nghiên cứu

Trịnh Văn Vinh

TÓM TẮT

Hiện nay, nhu cầu sử dụng động cơ tĩnh tại cỡ nhỏ trong lĩnh vực nông nghiệp

ở Việt Nam nói chung và Đắk Lắk nói riêng là rất lớn Loại động cơ này được sử dụng làm động lực cho việc chạy máy phát điện, bơm nước, làm đất, chế biến sản phẩm nông nghiệp sau thu hoạch Tuy nhiên, loại động cơ này đa số sử dụng bộ chế hòa khí và đánh lửa bán dẫn IC thường (không tự điều chỉnh góc đánh lửa) Khi hoạt động, động cơ vẫn chưa đáp ứng được các yêu cầu kỹ thuật như: khả năng gia tốc kém, khí thải gây ô nhiễm môi trường cao, suất tiêu hao nhiên liệu lớn và hiệu suất thấp Vì vậy, việc thiết kế chế tạo hệ thống phun xăng, đánh lửa điện tử thay thế cho

bộ chế hòa khí là cần thiết và cấp bách để đáp ứng nhu cầu sử dụng và khắc phục những hạn chế của bộ chế hòa khí nguyên thủy

Hướng nghiên cứu cải tạo hệ thống nhiên liệu sử dụng bộ chế hòa khí và đánh lửa bán dẫn IC thường, thay thế bằng hệ thống điều khiển phun xăng, đánh lửa điện tử cho động cơ tĩnh tại Huahie 5.5 HP Phương án tiến hành là gỡ bỏ hệ thống nhiên liệu và đánh lửa nguyên thủy của động cơ, thay vào đó ta thiết kế hệ thống phun xăng, đánh lửa điều khiển bằng điện tử Mục đích là để nghiên cứu, đánh giá mức tiêu hao nhiên liệu, công suất, lượng khí thải ra môi trường

Đề tài này thiết kế, tính toán lựa chọn thiết bị phù hợp và gia công lắp đặt hệ thống điều khiển phun xăng, đánh lửa điện tử cho mô hình Sử dụng các thiết bị băng tải để điều khiển tải và lượng phun nhiên liệu tìm được sơ đồ lưới phun nhiên liệu, góc đánh lửa, từ đó tìm ra các thông số tối ưu cho mô hình Lắp đặt hệ thống đã thiết

kế lên động cơ mẫu Dùng phương pháp thực nghiệm đo đạc động cơ mẫu bằng các thiết bị chuyên dùng So sánh các thông số kỹ thuật như suất tiêu hao nhiên liệu, đặc tính ngoài của động cơ (công suất, mô men), nồng độ các chất ô nhiễm trong khí thải của động cơ trước và sau chuyển đổi

Lựa chọn và lắp đặt cho động cơ mẫu là loại D-Jetronic, với lượng xăng phun được xác định bởi áp suất sau cánh bướm ga bằng cảm biến MAP ECU tính toán

lượng khí nạp cho động cơ để xác định lượng nhiên liệu phun vào để đảm bảo cho động cơ hoạt động tốt (căn cứ trên tỷ lệ không khí và nhiên liệu A/F) Thời gian phun nhiên liệu cơ bản được lập trình trong ECU cho những điều kiện vận hành khác nhau, được điều chỉnh liên tục theo hệ số phản hồi từ cảm biến O2

Kết quả thực nghiệm động cơ mẫu lắp đặt hệ thống điều khiển phun xăng, đánh lửa điện tử đã cải thiện đáng kể các hạn chế của động cơ nguyên thủy Công suất động cơ tăng từ 5 - 6%, suất tiêu hao nhiên liệu giảm 7,25% Ngoài ra, dùng hệ thống điều khiển phun xăng, đánh lửa còn cải thiện được lượng khí phát thải độc hại, đặc biệt là giảm đáng kể lượng khí thải độc hại CO và HC; bình quân nồng độ CO giảm 96,58%, HC giảm 61,8% so với động cơ sử dụng bộ chế hòa khí

Researching on improving fuel system using carburetor and transistor controlled ignition system by replacing it with fuel injection control, electronic ignition system for a stationary engine at Huahie 5.5 HP is conducted The purpose

of this study is to assess the fuel efficiency, capacity and gas emissions into environment of the fuel injection control system

This project designs, calculates, selects suitable equipment, processes and installs the fuel injection control system, electronic ignition for the model using conveyor devices to control the load and the amount of fuel injection, finding the fuel injection grid diagram, ignition angle in order to determine the optimal parameters for the model After installing the designed system onto a sample engine, experimental methods to measure the sample engine are employed with special equipment We also compare technical parameters such as the fuel consumption rate, external characteristics of engine (power, torque) and toxic exhaust gas concentration

of the two engines

D-Jetronic model engine is selected and installed with the amount of fuel injection determined by the pressure behind the throttle measured by a MAP sensor

An ECU calculates the volume of air intake for the engine to determine the amount

of fuel injected in order to ensure the engine work properly (based on air- fuel ratio A/F) The fuel injection time is basically programmed in the ECU for different operating conditions It is continuously adjusted according to the feedback coefficient from an O2 sensor

The experimental results showed that the sample engine installed the fuel injection control system, electronic ignition has significantly improved the limitations

of engines using carburetors and screw-driven ignition The power of the engine installed the fuel injection control system, electronic ignition is increased by 5 to 6% compared to the carbureted engine according to the external characteristics of the engine at the speed of 1500 to 3500 rpm The fuel consumption rate is also reduced

by 7,25% In addition, using the fuel injection and ignition control system also decreased the amount of toxic gas emissions, especially the significant reduction of

CO and HC emissions, about 96,58% for CO and 61.8% for HC compared to the carbureted engine

MỤC LỤC

Chương 1 1

TỔNG QUAN 1

1.1 Tính cấp thiết của đề tài 1

1.2 Nhu cầu sử dụng động cơ xăng một xy lanh ở Việt Nam 2

1.3 Tình hình nghiên cứu sử dụng hệ thống phun xăng, đánh lửa điều khiển điện tử trên thế giới 3

1.3.1 Lịch sử ra đời và phát triển hệ thống phun xăng, đánh lửa điều khiển điện tử 3 1.3.2 Phân loại 6

1.4 Tình hình nghiên cứu sử dụng hệ thống phun xăng, đánh lửa điều khiển điện tử thế giới 8

1.5 Tình hình nghiên cứu thay thế hệ thống phun xăng, đánh lửa điều khiển điện tử cho bộ chế hoà khí trong nước 9

1.6 Mục tiêu, đối tượng, nhiệm vụ và phạm vi nghiên cứu 10

1.7 Phương pháp nghiên cứu 11

1.8 Hướng nghiên cứu 12

Chương 2 13

CƠ SỞ LÝ THUYẾT 13

2.1 Giới thiệu về hệ thống phun xăng, đánh lửa điện tử (ECCS) 13

2.2 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống phun xăng điện tử (EFI) 14

2.2.1 Sơ đồ cấu tạo hệ thống EFI 14

2.2.2 Nguyên lý hoạt động của hệ thống EFI 14

2.2.3 Hệ thống cung cấp tín hiệu 15

2.2.3.1 Cảm biến số vòng quay và vị trí cốt máy (CKP) 15

2.2.3.2 Cảm biến áp suất đường ống nạp (MAP) 16

2.2.3.3 Cảm biến nhiệt độ khí nạp 18

2.2.3.4 Cảm biến vị trí bướm ga 20