Báo cáo nghiên cứu khoa học một số kết QUẢ NGHIÊN cứu TRÊN ĐỘNG cơ TRANSPARENT PHUN NHIÊN LIỆU LPG LỎNG sử DỤNG bộ điều KHIỂN của hệ THỐNG SODEMO

MỘT SỐ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU TRÊN ĐỘNG CƠ
TRANSPARENT PHUN NHIÊN LIỆU LPG LỎNG SỬ DỤNG
BỘ ĐIỀU KHIỂN CỦA HỆ THỐNG SODEMO
SOME RESEACH RESULTS OF A TRANSPARENT ENGINE USING LIQUID
FUEL INJECTION WITH SODEMO SYSTEM CONTROLLERS
NGUYỄN HỮU HUỆ
Trường Trung học Thủy sản Thanh Hoá
HỒ TẤN QUYỀN
Sở Khoa học và Công nghệ Quảng Nam
ĐẶNG BẢO LÂM
Trung tâm Đăng kiểm Thủy bộ Quảng Nam

TÓM TẮT
Trên các động cơ ô tô sử dụng hệ thống phun nhiên liệu lỏng điều khiển điện tử có thể tiết
kiệm tới 11 % nhiên liệu so với động cơ dùng bộ chế hoà khí cổ điển [1].
Tuy nhiên những nghiên cứu mới nhất cho thấy: Dùng hệ thống sodemo cho phép can thiệp
đồng thời vào hệ thống đánh lửa và khống chế thời gian phun, do vậy đã tối ưu hoá quá trình
hoà trộn hỗn hợp điều này làm tăng công suất, hiệu suất động cơ, giảm thiểu khí thải gây ô
nhiễm môi trường [4].
ABSTRACT
Engines using liquid fuel injection system with Electronic controls can save 11 % fuel
compared with the engines using classical carburator. However, recently research has shown
that using SODEMO system allows us to intervene spark system and control the injection time
at the same time. This will help to optimize the mixing process, increasing the power,
performance and efficiency of motors and to reduce environmental pollution caused by
Exhaust Gas.

1. Đặt vấn đề
Hiện nay trên thế giới đã áp dụng những nghiên cứu nhằm hoàn thiện động cơ theo
hướng tăng công suất, giảm tiêu hao nhiên liệu, sử dụng nhiên liệu thay thế nhiên liệu truyền
thống (xăng, diesel), điện tử hoá quá trình điều khiển đồng thời dùng các biện pháp, các thành

tựu khoa học để giảm đến mức tối thiểu các chất độc hại có trong khí xả động cơ như: cacbua
hydrro (HC), monoxyt cacbon (CO), oxyt nitơ (NOx), các hạt các bon tự do (C).v.v... Trong
đó việc sử dụng nhiên liệu thay thế kết hợp với điện tử hoá quá trình điều khiển rất được quan
tâm sử dụng.
Hệ thống điện tử SODEMO EV9 là đại diện cho hệ thống mới của các hệ thống điều
khiển quá trình phun nhiên liệu cho động cơ ở thế hệ mới góp phần đáng kể trong việc nghiên
cứu và phát triển động cơ đốt trong.
2. Giới thiệu hệ thống điều khiển phun điện tử-Sodemo EV9
Hệ thống điện tử SODEMO EV9 gồm các thiết bị ngoại vi và bộ vi xử lý trung tâm
Siemens C167 CR cho phép quản lý tất cả các đặc tính, các thông số cơ bản của động cơ bằng
phần mềm SODEMO.
2.1. Bộ xử lý và điều khiển trung tâm SIEMENS C167CR
Sơ đồ nguyên lý cấu tạo và tính năng kỹ thuật được nêu trong [4]:


Bộ điều khiển trung tâm tiếp nhận các tín hiệu dưới dạng tín hiệu điện do các cảm biến
truyền đến, những tín hiệu này được chuyển thành tín hiệu số sau đó được xử lý theo một
chương trình đã định sẵn trong phần mềm EV9. Những số liệu cần cho việc tính toán thời
gian phun tp, góc đánh lửa sớm φ và độ đậm đặc của hỗn hợp Φ, đã được ghi trong bộ nhớ
của máy tính dưới dạng số hoặc dạng đồ thị (cartographie).

Hình 1. Hệ thống phun xăng điều khiển điện tử
Bộ điều khiển trung tâm cho phép chúng ta xây dựng các đồ thị (cartographies) có thể
chứa đến 32 điểm chế độ và 33 điểm tải trọng. Những điểm bản lề (points charnières) của các
đồ thị đều là cấu hình trong việc điều khiển thời gian phun tp, góc đánh lửa sớm φ và độ đậm
đặc của hỗn hợp Φ.
2.2. Mô tả những cửa số của Chương trình EV9
2.2.1. Cửa sổ chính
Cửa sổ chính cho phép truy cập vào tất cả các lựa chọn của phần mềm. Sau khi mở
cửa sổ này, toàn bộ thiết bị kết nối với chương trình EV9 đã tự động chạy.

Hình 2. Cửa sổ chính của chương trình EV9
2.2.2. Mô tả những sự lựa chọn của menu

Hình 3. Lựa chọn phương thức hoạt động
của động cơ


Hình 4. Các giá trị thực tế hoạt động
của động cơ

Hình 5. Cửa sổ hiển thị cartographie

3. Nghiên cứu thực nghiệm
3.1. Trang thiết bị thí nghiệm
Quá trình nghiên cứu thực nghiệm được thực hiện tại Phòng Thí nghiệm Máy Nhiệt,
Đại học Trung tâm Lyon, Cộng hoà Pháp.
a. Động cơ thí nghiệm có các thông số như sau
Động cơ thí nghiệm hiệu Lombardini Transparent
- Số xy lanh: 1; - Số mô bin: 1; - Góc điểm chết trên (ĐCT): 1050; - Ngưỡng chế độ để
dừng đọc sự đồng bộ: 0; - Ngưỡng phát hiện sự đồng bộ: 0; - Chế độ lớn nhất để theo dõi sự
đồng bộ: 0; - Chu kỳ góc để đo tốc độ vòng (0 thực tế): 120; - Lựa chọn số răng của bánh đà
thí nghiệm: 28 răng.
b. Hệ thống cung cấp nhiên liệu LPG/xăng cho động cơ thí nghiệm
Hệ thống cung cấp nhiên liệu này cho phép cung cấp 2 loại nhiên liệu LPG/ xăng và
cho phép ta định lượng chính xác lưu lượng nhiên liệu cung cấp vào động cơ trong mỗi chu
trình làm việc để ta có thể thay đổi độ đậm đặc theo yêu cầu thí nghiệm.
Lưu lượng khí nạp được đo theo nguyên lý Colsonique, lưu lượng khí khi đi qua ống
colsonique được tính theo biểu thức sau đây:


P
Qkn  K * S acol acol
pA
 2   1
Tacol , (g/s) khi
 1 - 

(4.1)
pB
   1
: Trọng lượng riêng của LPG (=0,7168 kg/N.m3.
3.2. Kết quả thí nghiệm
Thí nghiệm nhằm xác định các quan hệ bằng thực nghiệm như sau: Các quan hệ về
khối lượng nhiên liệu, độ mở bướm ga và thời gian phun.
Điều kiện thí nghiệm:
- Ổn định nhiệt độ khí nạp Ta = 200C; - Nhiệt độ nước làm mát là 500C; - Điều chỉnh
áp suất khí nạp pa = p0; - Thay đổi tốc độ động cơ 1.000 vòng/phút và 2.000 vòng/phút;
- Hệ thống tạo tải động cơ không đồng bộ với công suất 3 KW;


- Ổn định áp suất nhiên liệu LPG trước vòi phun là 12 bars và áp suất nhiên liệu xăng
là 3 bars, thông qua việc điều chỉnh nhiên liệu LPG lỏng và xăng bằng ắc quy thuỷ lực.
a/ Quan hệ khối lượng nhiên liệu (kg/h) với độ mở bướm ga (% C):
Tính toán lưu lượng không khí nạp thông qua công thức (4.1) theo từng độ mở bướm
ga, sau đó tính toán khối lượng nhiên liệu ta chọn tỷ lệ không khí/nhiên liệu ở điều kiện độ
đậm đặc là 1 (LPG = 15,5 và xăng = 15,1)
Đồ thị quan hệ độ mở bướm ga với khối lượng nhiên liệu cung cấp thể hiện ở hình 6.

1.6

Q (kg/h)

1.4
1.2
LPG-1000 vg/ph
X¨n
Xang-1000
vg/ph

1
0.8

LPG-2000 vg/ph
X¨n
Xang-2000
vg/ph
g

0.6
0.4
0.2
90

100

80

70

60

50

45

40

35

30

25

20

15

5

10

0

0

%C

Hình 6. Quan hệ giữa độ mở bướm ga với khối lượng nhiên liệu với Φ =1

b/ Quan hệ giữa khối lượng nhiên liệu (kg/h) với thời gian phun (Tp):

Thời gian điều chỉnh thực tế được ghi nhận trên máy tính quản lý hệ thống SODEMO,
giá trị QLPG được ghi nhận trên đồng hồ đo lưu lượng của hệ thống đo nhiên liệu.
Kết quả thí nghiệm như bảng sau:
Tp (ms)
QLPG (kg/h)

2,5
0,225

3
0,315

4
5
6
7
8
9
10
11
0,62 0,89 1,08 1,32 1,59 1,84 2,12 2,35

Hình 7. Đồ thị biểu diễn quan hệ giữa góc
đánh lửa sớm và chế độ của động cơ
4. Kết luận

12
2,65

Hình 8. Đồ thị biểu diễn quan hệ

giữa thời gian phun và chế độ của động cơ


Các kết quả thí nghiệm được thực hiện trên hệ thống thiết bị thực nghiệm cho các
trường hợp phun LPG lỏng và phun xăng. Dựa vào kết quả thí nghiệm chúng ta giải quyết các
vấn đề sau:
1. Xác định các hệ số hiệu chỉnh và các giá trị hiệu chỉnh ảnh hưởng trực tiếp đến quá
trình cung cấp nhiên liệu nhằm hoàn thiện quá trình cháy của động cơ đốt trong.
2. Xác định được đồ thị thể hiện mối quan hệ giữa thời gian mở kim phun và lưu
lượng phun ở áp suất LPG lỏng 12 bars. Từ đó cho phép ta tính toán chính xác thời gian phun
nhiên liệu LPG lỏng khi chúng ta đo đạc được lưu lượng không khí nạp ứng với mỗi chế độ
vận hành của động cơ.
3. Việc sử dụng hệ thống SODEMO cho phép ta tối ưu hoá về thời gian phun, góc
đánh lửa sớm và giá trị Lambda theo tốc độ vòng quay và tải trọng. Kết quả cho phép ta xây
dựng chính xác các đồ thị động cơ (cartographies) trên cơ sở của động cơ thí nghiệm.
4. Bộ điều khiển trung tâm cho phép quản lý các đặc tính của động cơ như: Chế độ
phun nhiên liệu LPG lỏng (phun liên tục hay phun theo kỳ), thích ứng trong việc vận hành
động cơ tăng tốc hay giảm tốc.

TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]

Bùi Văn Ga, “Nghiên cứu sử dụng động cơ nhiên liệu khí ở Việt Nam”, đề tài trọng
điểm cấp Bộ, Mã số B97-III-01TĐ, nghiệm thu tháng 11 năm 1999.

[2]

TOYOTA, EFI (Hệ thống phun xăng điện tử), Pub. No. TTM205VN.

[3]

Nguyễn Hữu Huệ, "Xe gắn máy 2 bánh chạy bằng khí dầu mỏ hoá lỏng LPG", Luận
văn Thạc sỹ Kỹ thuật, Đại học Đà Nẵng, 2000.

[4]

Hồ Tấn Quyền, “Ứng dụng hệ thống SODEMO để xây dựng các đồ thị động cơ
(Cartographies) phun nhiên liệu LPG lỏng”, Kỷ yếu Hội nghị Khoa học lần thứ 3, Đại
học Đà Nẵng, 11-2004.