ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN PHUN XĂNG DÙNG SIÊU TỤ ĐIỆN
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (3.59 MB, 63 trang )
NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN PHUN XĂNG DÙNG SIÊU TỤ ĐIỆN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN PHUN XĂNG
DÙNG SIÊU TỤ ĐIỆN
SVTH:
MSSV:
SVTH: MSSV:
NGUYỄN
HỮU
ĐẠT
18145331
TRỊNH
PHĨ
PHONG
18145418
GVHD:
TS. PHAN NGUYỄN Q TÂM
Tp. Hồ Chí Minh, tháng 7 năm 2022
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN PHUN XĂNG
DÙNG SIÊU TỤ ĐIỆN
GVHD:
SVTH:
TS. PHAN NGUYỄN Q TÂM
MSSV: NGUYỄN
SVTH:
MSSV:
GVHD:
HỮU ĐẠT
18145331
TRỊNH
PHĨ
PHONG
18145418
TS. PHAN NGUYỄN Q TÂM
TP. Hồ Chí Minh, tháng 7 năm 2022
TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.
HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT
NAM
Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc
TP. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm
2022
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ tên sinh viên:
1. Nguyễn Hữu Đạt
MSSV: 18145331
2
.
Trịnh
Phó
Phong
MSSV:
18145418
Chun ngành:
Cơng nghệ kỹ
thuật
ơ
tơ
Mã ngành đào
tạo:
Hệ
đào
tạo:
Mã hệ đào tạo:
Khóa:
2018
Lớp: 181451
1. Tên đề tài: Nghiên cứu hệ thống điều
khiển phun xăng dùng siêu tụ điện.
2. Nhiệm vụ đề tài:
- Nghiên cứu tổng quan, cơ sở lý
thuyết về hệ thống điều khiển phun
xăng, hệ siêu tụ điện.
- Mô phỏng quá trình hoạt động điều
khiển phun xăng dùng hệ siêu tụ điện.
- Thiết kế, thi cơng mơ hình hệ thống điều
khiển phun xăng dùng hệ siêu tụ.
- Thực nghiệm, đánh giá sản phẩm
nghiên cứu, ứng dụng.
- Phân tích kết quả.
- Viết thuyết minh .
3. Sản phẩm của đề tài
- 01 quyển thuyết minh đồ án.
- 01 đĩa CD thuyết minh đồ án.
4. Ngày giao nhiệm vụ đề tài:
28/03/2022
5. Ngày hồn thành nhiệm vụ:
18/07/2022
TRƯỞNG BỘ MƠN
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT
…………………………………………
…………………………………………
………
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
2. Nhận xét về kết quả thực hiện ĐATN
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
TS. Phan Nguyễn Q
Tâm
2.1. Kết cấu, cách thức trình bày ĐATN:
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA
VIỆT NAM
Độc lập- Tự do- Hạnh phúc
NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN
HƯỚNG DẪN
Họ tên sinh viên:
1. Nguyễn Hữu Đạt
MSSV: 18145331
2. Trịnh Phó Phong
MSSV: 18145418
Tên đề tài: Nghiên
cứu hệ thống điều
khiển phun xăng
dùng siêu tụ điện.
Ngành: Công nghệ
Kỹ thuật ô tô
Họ và tên GV hướng dẫn:
…………………………………………
……………………...
Ý KIẾN NHẬN XÉT
1. Nhận xét về tinh thần, thái độ làm
việc của sinh viên
…………………………………………
…………………………………………
………
…………………………………………
…………………………………………
………
…………………………………………
…………………………………………
………
…………………………………………
…………………………………………
………
…………………………………………
…………………………………………
………
…………………………………………
…………………………………………
………
…………………………………………
…………………………………………
………
…………………………………………
…………………………………………
………
2.2. Nội dung đồ án:
…………………………………………
…………………………………………
………
…………………………………………
…………………………………………
………
…………………………………………
…………………………………………
………
…………………………………………
…………………………………………
………
2.3. Kết quả đạt được:
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
2.4. Những tồn tại (nếu có):
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
3. Đánh giá:
T
Mục đánh
giá
T
1.
Hình thức và kết cấu ĐATN
Điể
m
tối
đa
30
Đúng format với đầy đủ cả hình thức và nội dung của các
mục
10
Mục tiêu, nhiệm vụ, tổng quan của đề tài
10
Tính cấp thiết của đề tài
10
Nội dung ĐATN
50
Khả năng ứng dụng kiến thức toán học, khoa học và
kỹ thuật, khoa học xã hội…
5
Khả năng thực hiện/phân tích/tổng hợp/đánh giá
10
Khả năng thiết kế chế tạo một hệ thống, thành phần,
hoặc quy trình đáp ứng yêu cầu đưa ra với những ràng
buộc thực tế
15
Khả năng cải tiến và phát triển
15
Khả năng sử dụng công cụ kỹ thuật, phần mềm
chuyên ngành…
5
3.
Đánh giá về khả năng ứng dụng của đề tài
10
4.
Sản phẩm cụ thể của ĐATN
10
2.
Tổng điểm
4. Kết luận:
Được phép bảo vệ
Không được phép bảo vệ
100
Điểm
đạt
được
Ý KIẾN NHẬN XÉT
1. Kết cấu, cách thức trình bày
ĐATN:
TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA
CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
TP. HCM, ngày
tháng
năm 2022
Giảng viên hướng dẫn
(Ký, ghi rõ họ tên)
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT
NAM
Độc lập-Tự doHạnh phúc
NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN
PHẢN BIỆN
Tên đề tài: Nghiên
cứu hệ thống điều
khiển phun xăng
dùng siêu tụ điện.
Họ tên sinh viên:
1. Nguyễn Hữu
Đạt
………………………………………
………………………………………
……………
………………………………………
………………………………………
……………
………………………………………
………………………………………
……………
2. Nội dung đồ án:
………………………………………
………………………………………
……………
………………………………………
………………………………………
……………
………………………………………
………………………………………
……………
………………………………………
………………………………………
……………
3. Kết quả đạt được:
MSSV: 18145331
2. Trịnh Phó
Phong
MSSV: 18145418
Tên đề tài: Nghiên
cứu hệ thống điều
khiển phun xăng
dùng siêu tụ điện.
Ngành: Công nghệ
Kỹ thuật ô tơ
Họ và tên GV phản biện:
………………………………………
…………………………
………………………………………
………………………………………
……………
………………………………………
………………………………………
……………
………………………………………
………………………………………
……………
………………………………………
………………………………………
……………
4. Những thiếu sót và tồn tại của
ĐATN:
………………………………………
………………………………………
……………
………………………………………
………………………………………
……………
5. Câu hỏi
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
6. Đánh giá:
T
Mục đánh
giá
T
1.
Hình thức và kết cấu ĐATN
Đúng format với đầy đủ cả hình thức và nội dung của các
mục
Mục tiêu, nhiệm vụ, tổng quan của đề tài
Tính cấp thiết của đề tài
2.
Nội dung ĐATN
Khả năng ứng dụng kiến thức toán học, khoa học và kỹ thuật,
khoa học xã hội…
Khả năng thực hiện/phân tích/tổng hợp/đánh giá
Khả năng thiết kế chế tạo một hệ thống, thành phần, hoặc
quy trình đáp ứng yêu cầu đưa ra với những ràng buộc thực
tế
Khả năng cải tiến và phát triển
Khả năng sử dụng công cụ kỹ thuật, phần mềm
chuyên ngành…
3.
Đánh giá về khả năng ứng dụng của đề tài
4.
Sản phẩm cụ thể của ĐATN
Tổng điểm
Điể
m
tối
đa
3
0
1
0
1
0
1
0
5
0
5
1
0
1
5
1
5
5
1
0
1
0
1
0
0
Điểm
đạt
được
7. Kết luận:
Được phép bảo vệ
Không được phép bảo vệ
TP. HCM, ngày
tháng
năm 2022
Giảng viên phản biện
(Ký, ghi rõ họ tên)
TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT
NAM
Độc lập-Tự do-Hạnh phúc
CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
XÁC NHẬN HỒN THÀNH ĐỒ ÁN
Tên đề tài: Nghiên cứu hệ thống điều khiển phun xăng dùng siêu tụ
điện Sinh viên thực hiện:
Họ và tên SV1: Nguyễn Hữu Đạt
MSSV: 18145331
Họ và tên SV2: Trịnh Phó Phong
MSSV: 18145418
Ngành: Cơng nghệ kỹ thuật ô tô
Sau khi tiếp thu và điều chỉnh theo góp ý của giảng viên hướng dẫn, giảng viên phản biện
và các thành viên trong hội đồng bảo vệ. Đồ án tốt nghiệp đã được hoàn chỉnh đúng theo
yêu cầu về nội dung và hình thức.
Chủ tịch Hội đồng:
Giảng viên hướng dẫn:
Giảng viên phản biện:
Tp. Hồ Chí Minh, ngày
tháng
năm 2022
LỜI CẢM ƠN
Trong q trình thực hiện đồ án tốt nghiệp, sinh viên chúng em gặp rất nhiều khó
khăn cả về kiến thức chun mơn cũng như phương tiện, dụng cụ. Tuy nhiên, việc hoàn
thành đồ án tốt nghiệp là một phương pháp để đánh giá việc vận dụng kiến thức đã học
của sinh viên nói chung và của chúng em nói riêng. Để hồn thành được đồ án tốt nghiệp
đòi hỏi sinh viên phải vận dụng tất cả những gì đã học ở nhà trường và kinh nghiệm tích
lũy của bản thân.
Chúng em xin gửi lời cảm ơn đến thầy Phan Nguyễn Quí Tâm là người đã trực
tiếp hướng dẫn chúng em hoàn thành đồ án tốt nghiệp, nhờ có sự giúp đỡ và hướng dẫn
tận tình của thầy chúng em mới có thể hồn thành được đồ án tốt nghiệp này. Qua đó
chúng em có thêm cơ hội tìm hiểu kỹ hơn về hệ thống nhiên liệu trên động cơ, siêu tụ
điện qua đó mở rộng kiến thức cho bản thân.
Đồng thời chúng em cũng chân thành gởi lời cảm ơn đến tất cả các giảng viên Bộ
môn Động cơ đã chỉ bảo cho chúng em kiến thức cũng như hỗ trợ các thiết bị dụng cụ để
kịp thời hoàn thành đồ án tốt nghiệp này.
Cuối cùng chúng em xin gửi lời cảm ơn đến các bạn sinh viên cùng khóa đã cùng
nhau trao đổi thông tin, kiến thức và kinh nghiệm trong q trình hồn thành đồ án tốt
nghiệp.
Tuy nhiên với vốn kinh nghiệm và kiến thức ít ỏi thì việc hồn thành đồ án tốt
nghiệp này cũng cịn nhiều thiếu sót vì vậy chúng em mong các thầy chỉ ra những thiếu
sót để chúng em có thể rút ra những kinh nghiệm.
Tp. HCM, tháng 06 năm 2022
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Hữu Đạt
Trịnh Phó Phong
MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
III
DANH MỤC KÝ HIỆU
IV
DANH MỤC CÁC HÌNH
V
DANH MỤC CÁC BẢNG
VII
Chương 1 TỔNG QUAN
1
1.1. Lý do chọn đề tài
1
1.2. Mục tiêu của đề tài
1
1.3. Giới hạn đề tài
1
1.4. Phương pháp nghiên cứu
1
Chương 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT
3
2.1. Hệ thống điều khiển phun xăng
3
2.1.1. Mạch cung cấp xăng
3
2.1.2. Bộ giảm dao động
3
2.1.3. Bộ ổn định áp suất (điều áp)
4
2.1.4. Bơm nhiên liệu
5
2.1.5. Sơ đồ mạch điều khiển bơm xăng
6
2.1.6. Điều khiển kim phun
7
2.2. Hệ siêu tụ điện
15
2.2.1. Giới thiệu tụ điện
15
2.2.2. Ký hiệu và đơn vị
16
2.2.3. Cấu tạo của một tụ điện
17
2.2.4. Nguyên lý hoạt động
18
2.2.5. Các đặc tính của tụ điện
18
2.2.6. Tụ điện nối tiếp/song song
21
2.2.7. Siêu tụ điện
22
2.2.8. Ưu và nhược điểm của siêu tụ điện
23
2.2.9. Ứng dụng của siêu tụ trên ô tô hiện nay
24
Chương 3 THIẾT KẾ THI CƠNG MƠ HÌNH HỆ THỐNG PHUN XĂNG DÙNG
SIÊU TỤ ĐIỆN
27
3.1. Mơ hình thực nghiệm
27
3.2. Thiết kế mạch điều khiển chọn nguồn cho kim phun
29
3.2.1. Phân tích, lựa chọn siêu tụ
30
3.2.2. Mạch điều khiển đóng ngắt theo điện áp
36
Chương 4: Mơ phỏng q trình phun xăng
39
TÀI LIỆU THAM KHẢO
40
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
Chữ viết tắt
Giải thích ý nghĩa
Ghi
chú
BAT
Battery
Ắc quy
ECU
Electronic Control Unit
Bộ điều khiển và xử lý
trung tâm
EFI
Electronic Fuel Injection
Phun xăng điện tử
GND
Ground
Âm ắc quy
BATT
Battery
Dương ắc quy
TACH
Tachometer
Đồng hồ tốc độ động cơ
INJ1, INJ2, INJ3, INJ4
Injector 1,2,3,4
Các kim phun 1,2,3,4
#1, #2, #3, #4
-
Chân trên ECU điều khiển
các kim phun
THA
Temperature Hot Air
Cảm biến nhiệt độ khơng
khí
THW
Temperature Hot Water
Cảm biến nhiệt độ nước
làm mát
TPS
Throttle Position Sensor
Cảm biến vị trí bướm ga
AC
Alternating Current
Dòng điện xoay chiều
DC
Direct Current
Dòng điện 1 chiều
ĐCT
-
Điểm chết trên
IG
Ignition
Lửa công tắc
ST
Start
Chân khởi động
FC
Fuel Control
Chân điều khiển bơm
xăng
DANH MỤC KÝ HIỆU
Ký
hiệu
A
Đơn
vị
[A]
Giải thích ý nghĩa
Cường độ dịng điện
U
[V]
Điện áp
I
[A]
Cường độ dòng điện
R
[Ω]
Resistor- Điện trở
L
[H]
Inductance- Độ tự cảm
C
[F]
Capacitor- Điện dung
ne
[v/ph]
t
[s]
τ
-
Kgf/c
m
ESR DC
[kgf/c
m]
[Ω]
F
[F]
Wh
[Wh]
Tốc độ động cơ
Thời gian
Hằng số điện từ
Áp suất
Điện trở trong của siêu tụ
Fara
Năng lượng
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○ DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 2.1: Mạch cung cấp nhiên liệu
Hình 2.2: Bộ giảm dao động
Hình 2.3: Bộ điều áp
Hình 2.4: Bơm nhiên liệu
Hình 2.5: Sơ đồ mạch điều khiển bơm xăng
Hình 2.6: Sơ đồ tổng quát hệ thống phun nhiên liệu
Hình 2.7: Kết cấu kim phun
Hình 2.8: Xung điều khiển kim phun theo từng chế độ hoạt động của động cơ
Hình 2.9: Đồ thị cường độ dịng điện, điện áp và độ dịch chuyển ty kim theo thời
2
3
3
4
5
6
6
7
gian
8
Hình 2.10: Sơ đồ và đồ thị dòng điện của các kiểu điều khiển kim phun
Hình 2.11: Sơ đồ mạch điện điều khiển kim phun theo thứ tự cơng tác
Hình 2.12: Phương pháp phun nhiên liệu theo thứ tự cơng tác
Hình 2.13: Tụ điện
Hình 2.14: Ngun lý tích điện của tụ
Hình 2.15: Sơ đồ mạch điện
Hình 2.16: Đặc tính tụ nạp điện
Hình 2.17: Đặc tính tụ xả điện
Hình 2.18: Mắc nối tiếp tụ
Hình 2.19: Mắc song song tụ
Hình 2.20: Cấu tạo của siêu tụ điện
Hình 3.1: Mạch chuyển đổi nguồn điện cấp cho kim phun
Hình 3.2: Siêu tụ 2.7V 500F
11
11
12
13
15
16
16
17
18
19
20
29
30
○
○
○
○
○
○
○
○
Hình 3.4: Siêu tụ 24V
31
Hình 3.5: Adapter
32
Hình 3.6: Mạch sạc 24V
33
Hình 3.7: Sơ đồ kết nối sạc siêu tụ
33
Hình 3.8: Mạch đóng ngắt điện áp XH-M609
34
Hình 3.9: Sơ đồ đấu dây của mạch đóng ngắt điện áp
35
Hình 4.1: Mơ hình mơ phỏng hoạt động của kim phun trên simulink
36
Hình 4.2: Đồ thị dòng điện theo thời gian trên kim phun khi sử dụng nguồn acquy
■ ......................................................................................................................... 36
○ Hình 4.3: Đồ thị dòng điện theo thời gian trên kim phun khi sử dụng nguồn siêu tụ
■ ......................................................................................................................... 37
○ DANH MỤC CÁC BẢNG
○ Bảng 2.1: Đơn vị điện dung
○ Bảng 3.1: Thông số kỹ thuật hệ siêu tụ
14
28
○ Chương 1 TỔNG QUAN
○ Lý do chọn đề tài
●
○ Phun xăng điện tử EFI (Electronic Fuel Injection) là một công nghệ tiên tiến mà đã
được nghiên cứu và ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực ô tô. Tuy nhiên hệ thống phun
xăng điện tử có thể được tối ưu hơn nữa như: tiết kiệm nhiên liệu hơn, khí thải ra
sạch sẽ hơn, công suất được nâng cao hơn... và giải pháp chúng em hướng tới đó là
sử dụng siêu tụ điện dùng cho hệ thống điểu khiển phun xăng để tăng độ nhạy của
kim phun.
○ Vì vậy, được sự phân công Bộ môn Động cơ ngành Công Nghệ Kỹ Thuật Ơ Tơ của
khoa Cơ khí động lực – Trường ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM và sự hướng dẫn
của thầy Phan Nguyễn Q Tâm, nhóm chúng em đã chọn và thực hiện đề tài:
“Nghiên cứu hệ thống điều khiển phun xăng dùng siêu tụ điện’’.
○ Mục tiêu của đề tài
●
○ Nghiên cứu hệ thống điều khiển phun xăng, hệ siêu tụ điện.
●
○ Ứng dụng hệ siêu tụ điện vào hệ thống điều khiển phun xăng.
●
○ Giới hạn đề tài
●
○ Nghiên cứu, ứng dụng trên hệ thống điều khiển động cơ 1NZ-FE(Toyota).
●
○ Phương pháp nghiên cứu
●
○ Phương pháp phân tích và tổng hợp lý thuyết:
●
○ + Đặc tính động cơ, kỹ thuật điều khiển phun xăng điện tử.
●
○ + Cấu tạo, nguyên lý làm việc của một số bộ phận hệ thống điều khiển phun xăng,
hệ siêu tụ.
○ + Ứng dụng Matlab-simulink
●
○ Phương pháp mơ hình hóa:
●
○ + Xây dựng mơ hình mơ phỏng hoạt động của kim phun bằng Matlab-simulink.
●
○ Phương pháp thực nghiệm khoa học:
●
○ + Xây dựng mơ hình thực nghiệm.
○ + Thực nghiệm, thu thập, xử lý số liệu như: kiểm chứng kết quả thực hiện.
■ Chương 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT
●
○ Hệ thống điều khiển phun xăng
○ Mạch cung cấp xăng
●
■ Hình 2.1: Mạch cung cấp nhiên liệu
○ Hệ thống bao gồm thùng nhiên liệu, bơm nhiên liệu, lọc nhiên liệu, các đường ống,
bộ đập dao động, ống phân phối, các kim phun, kim phun khởi động và bộ điều áp.
○ Bơm nhiên liệu cung cấp nhiên liệu qua lọc nhiên liệu đến bộ dập dao động và vào
ống phân phối. Từ ống phân phân phối nhiên liệu được cung cấp đến các kim phun,
khi có tín hiệu điều khiển từ ECU kim phun sẽ mở và nhiên liệu được phun. Lượng
nhiên liệu thừa qua bộ điều áp và trở về thùng nhiên liệu [1].
○ Bộ giảm dao động
●
○ Áp suất nhiên liệu được duy trì ở 2,55 - 2,9 kgf/cm tùy theo độ chân không trên
đường ống nạp bằng điều áp. Tuy nhiên, vẫn có sự dao động trên đường ống do q
trình phun nhiên liệu khơng liên tục. Bộ giảm rung có tác dụng hấp thụ các dao
động này bằng một lớp màng [2].
○
●
■ Hình 2.2: Bộ giảm dao động
○ Bộ ổn định áp suất (điều áp)
●
○ Bộ ổn định áp suất làm ổn định áp suất nhiên liệu đến các kim phun. Lượng phun
nhiên liệu được điều khiển bằng thời gian của tín hiệu cung cấp đến các kim phun.
Mặc dù vậy, do sự thay đổi độ chân không trong đường ống nạp, lượng nhiên liệu
phun ra sẽ thay đổi và phụ thuộc vào lực hút ở đáy kim nếu áp suất nhiên liệu trên
đầu kim khơng đổi. Do đó, để đạt được lượng phun nhiên liệu chính xác, tổng áp
suất nhiên liệu A và độ chân không đường ống nạp B hay độ chênh áp giữa đầu kim
và đáy kim phải được giữ khơng đổi [2].
●
●
○ Hình 2.3: Bộ điều áp
●
○ Hoạt động: Nhiên liệu có áp suất từ ống phân phối sẽ tác động vào màng của điều
áp làm mở van. Một phần nhiên liệu sẽ chảy trở lại bình chứa qua đường ống hồi.
