Nghiên cứu thiết kế và chế tạo hệ thống đánh lửa cho động cơ một xy lanh có tỉ số nén thay đổi

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

ĐỖ PHÚ NGƯU

NGHI N C U THI T K VÀ CH TẠO
H TH NG ĐÁNH
C

A CHO Đ NG C
T S

T XY ANH

N N THAY Đ I

Chuyên ngành: Kỹ thuật cơ khí động lực
ã số: 60.52.01.16

T

TẮT UẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Đà Nẵng- Năm 2018


Cơng trình được hồn thành tại
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Người hướng dẫn khoa học: PGS. TS DƯ NG VI T DŨNG

Phản biện 1:

TS. Phạm Quốc Thái

……………………………………………………………………….
Phản biện 2:

TS. Hồ Sĩ Xuân Diệu

……………………………………………………………………….

Luận văn sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm
Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật cơ khí động lực họp tại trường
Đại học Bách khoa vào ngày … tháng … năm 2018

Có thể tìm hiểu luận văn tại:
- Trung tâm học liệu, Đại học Đà Nẵng tại trường Đại học Bách khoa
- Thư viện Khoa Cơ khí giao thông, Trường Đại học Bách khoa ĐHĐN


1
Đ U
1. Tính c p thi t c

đ tài

nh hưởng c a góc đánh l a sớm và t số n n c a động cơ đ n
hiệu quả c a quá trình cháy c a động cơ đốt trong luôn là đ tài
nghi n c u c a các nhà phát triển ô tô. Hiệu suất c a quá trình cháy
động cơ xăng ph thuộc nhi u vào t lệ h a trộn nhi n liệu, góc đánh

l a sớm, t số n n động cơ, n u hệ thống đánh l a tốt, đ ng thời
điểm, t số n n cao thì quá trình cháy càng diễn ra triệt để.
B n cạnh đó việc thay đ i t số n n đối với các động cơ xăng
không thể tăng m i bởi n u t n n quá lớn thì h n hợp xăng và nhi n
liệu khi đi vào b n trong buồng đốt có thể sẽ tự bốc cháy mà không
cần bu gi và gây ra hiện tượng kích n , cháy khơng kiểm sốt c a
động cơ làm giảm cơng suất và có thể làm hư hỏng động cơ.
Y u cầu đ t ra cần có thi t b để có thể nghi n c u, thí nghiệm
đánh giá được ảnh hưởng c a góc đánh l a sớm đ n công suất động
cơ đốt trong ở các t số n n khác nhau. Đồng thời nghi n c u thời
điểm kích n c a động cơ d ng nhi n liệu xăng với các t số n n cao.
Đ tài được phát triển dựa tr n đ tài luận văn cao học
Nghi n c u thi t k động cơ thí nghiệm một xy lanh có t số n n
thay đ i cải tạo t động cơ diesel D28 c a Kỹ sư L Đ c Trọng
Nguyễn, với hướng phát triển theo t n gọi c a đ tài luận văn là
Nghi n c u thi t k và ch tạo hệ thống đánh l a cho động cơ một
xy lanh có t số n n thay đ i .
Các động cơ một xy lanh có t số n n cao tại Việt Nam ch có
động cơ Diesel, để ch tạo được một động cơ thí nghiệm có thể thay
đ i t số n n, d ng đa nhi n liệu ch ng em k t hợp thực hiện 2 đ
tài,
và


2
chuyển đ i t
động cơ diesel D28.
Với sự k t hợp này, ch ng em c ng nhau thi t k và tạo ra
động cơ thí nghiệm d ng đa nhi n liệu thay đ i được góc đánh l a
sớm, thay đ i được t số n n d ng để thí nghiệm. Sau khi động cơ

hồn thiện, thực nghiệm kiểm tra, đánh giá công suất động cơ tr n
băng th công suất.
2.

c ti u nghi n c u
Thi t k và ch tạo hệ thống đánh l a tr n động cơ thay đ i t

số n n s d ng trong thí nghiệm để kiểm nghiệm, đánh giá sự ảnh
hưởng c a góc đánh l a sớm đ n công suất động cơ với t ng t số
n n khác nhau.
3. Đối t

ng và ph m vi nghi n c u

- Đối tượng nghi n c u:
Thực hiện ch tạo hệ thống đánh l a tr n động cơ một xy lanh
Diesel D28. Đây là động cơ diesel truy n thống, một xy lanh, không
tăng áp, làm mát bằng nước, động cơ này s d ng 2 xupap (1 nạp, 1
thải), hành trình pít tơng (S=115mm), đường kính xi lanh (Dxl = 125
mm), số v ng quay (n = 1500 vịng/phút) với cơng suất cực đại là
(Nemax = 17,2 Kw), được thi t k thay đ i t số n n dao động t (ℇ =
(8.5 – 16.3)).
- Phạm vi nghi n c u.
Thi t k và ch tạo được hệ thống đánh l a cho động cơ một
xy lanh có t số n n thay đ i cải tạo t động cơ diesel D28. Thi t k ,
ch tạo bộ đi u ch nh góc đánh l a c a động cơ.
Kiểm nghiệm đánh giá sự ảnh hưởng c a t số n n, góc đánh
l a sớm đ n động cơ có các t số n n khác nhau.

3
4. Ph ơng ph p nghi n c u
- Nhóm phương pháp nghi n c u lý luận: Tìm ki m tài liệu,
thu thập thông tin. Nghi n c u thi t k và ch tạo hệ thống đánh l a
tr n động cơ một xy lanh có t số n n thay đ i. Thi t k ch tạo d ng
c thay đ i góc đánh l a sớm.
- Phương pháp thực nghiệm, phân tích đánh giá: Tham khảo ý
ki n c a cán bộ hướng dẫn. Thực nghiệm kiểm tra cơng suất động cơ
khi thay đ i góc đánh l a sớm, thay đ i t số n n tr n băng th công
suất POWER TEST 500HP tại xưởng X2 s a chữa ô tô thuộc đơn v
387 - C c kỹ thuật quân khu 5, số 120, Nguyễn Văn Thoại, TP Đà
Nẵng.
5. Ý nghĩ kho học và tính thực tiễn c

đ tài

Thi t k và ch tạo được hệ thống đánh l a tr n động cơ D28
có t số n n thay đ i, ph c v công tác nghi n c u thực nghiệm đánh
giá ảnh hưởng c a t số n n và góc đánh l a đ n công suất và các đ c
tính khác c a động cơ.
Ch ơng 1. T NG QUAN
1.1 Tổng qu n v động cơ diesel d28
1.1.1. T ô

ỹ

ậ.

Đây là động cơ đốt trong d ng nhi n liệu diesel truy n thống,
có một xy lanh, khơng tăng áp, làm mát bằng nước, động cơ này s

d ng 2 xupap (1 nạp, 1 thải), hành trình pít tơng (S=115mm), đường
kính xi lanh (Dxl = 125 mm), số v ng quay (n = 1500 v ng/ph t) với
công suất cực đại là (Nemax=17,2 Kw), t số n n (ℇ=17).
1.1.2. Đặ

ể

ấ

D e e D28.


4
2.1.2.1. Nắp máy: được đ c bằng gang nguy n khối buồng
cháy thống nhất (cháy trực ti p), đ nh pít tơng có thi t k dạng lõm,
trong nắp máy có bố trí khoang nước làm mát, có đường dầu để bôi
trơn các chi ti t thuộc cơ cấu phân phối khí, tr n nắp máy c n bố trí
đường ống nạp-thải, v trí lắp v i phun nhi n liệu…
2.1.2.2. Cơ cấu phân phối khí: s d ng xupap treo có tr c cam
đ t trong thân máy có 2 xupap (1 nạp, 1 thải) truy n động t tr c
cam đ n xupap thông qua các chi ti t trung gian con đội đũa đẩy đ n
gánh. Nấm xupáp được bố trí sát m p với b m t c a nắp máy.
2.1.2.3. Thân máy: (blốc máy) bằng gang được đ c li n với
hộp tr c khu u, b n tr n thân máy bố trí các

lắp đ t bi gối đỡ tr c

khu u, gối đỡ tr c cam dẫn động cơ cấu phối khí và bơm dầu cao áp
c a hệ thống nhi n liệu, có bi gối đỡ cho 2 đối trọng gi p cân bằng
động cơ.

Phần phía tr n thân máy có bố trí 6 gujơng để li n k t với nắp
máy. Xi lanh là loại lót xi lanh ướt được đ c rời và lắp ch t với vỏ
thân máy m t ngoài làm việc ti p x c trực ti p với thân máy.
Tr n thân máy có bố trí bơm dầu và đường ống dầu bôi trơn
cơ cấu phân phối khí tr n nắp máy, ri ng cơ cấu khu u tr c thanh
truy n tự bôi trơn trong quá trình làm việc
2.1.2.4. Cacte: được làm rời bằng th p dập và lắp với thân máy
bằng bulông là nơi ch a dầu bơi trơn.
2.1.2,5. Pít tơng: s d ng loại phần đầu bố trí 4 rãnh x c măng
(3 x c măng khí , 1 x c măng dầu) nằm phía tr n chốt pít tơng gồm:
x c măng số 1: có vát m t tr n, x c măng số 2, 3: là loại x c măng
côn cắt phía dưới, x c măng số dầu 4: loại x c măng có lị xo bung.


5
2.1.2.6. Thanh truy n: s d ng loại đ c li n, thân có bi n dạng
chữ I khơng có đường dầu bôi trơn ở giữa, đầu to thanh truy n gồm 2
nữa nối với nhau bằng bulơng, có l dầu ở đầu to và đầu nhỏ thanh
truy n để dầu bơi trơn có thể bơi trơn bạc đầu to và bạc đầu nhỏ khi
làm việc, đồng thời đưa dầu bơi trơn pít tơng và xi lanh qua l dầu
c a chốt pít tơng và các l dầu tr n pít tơng.
2.1.2.7. Tr c khu u: là loại tr c đ c li n. Tuy nhi n đối trọng
được làm rời và được gắn với tr c khu u nhờ bulơng. Đi tr c
khu u có dạng cơn, gắn với bánh đà bằng đai ốc, đầu tr c khu u có
thi t k lắp bánh răng dẫn động cam và đối trọng cân bằng động cơ,
dẫn động bánh rang trung gian ăn khớp có thi t k để lắp tay quay
khởi động bằng tay.
2.1.2.8. Hệ thống bôi trơn và làm mát.
Hệ thống bôi trơn s d ng hệ thống bôi trơn cưỡng b c cacte
ướt có các te gồm các chi ti t bơm nhớt (bơm bánh răng ăn khớp

trong), lọc nhớt, các đường dầu bôi trơn. Dầu bôi trơn được bơm h t
qua lọc nhớt đ t dưới cacte qua bơm l n đường dầu bôi trơn phân
phối đ n các b m t cần bôi trơn.
Hệ thống làm mát s d ng kiểu bốc hơi: Bộ phận ch a nước
bao gồm các khoang ch a nước làm mát ở thân máy, nắp máy và
bình ch a nước lắp ở phía tr n c a thân máy. Q trình làm mát dựa
vào sự ch nh lệch c a t trọng giữa nước nóng sẽ n i l n tr n b m t
tạo thành d ng đối lưu tự nhi n.
2.1.2.9. Hệ thống nhi n liệu .
Gồm 2 phần cơ bản bơm cao áp PF và kim phun kín, ngồi ra
c n có lọc nhi n liệu và các đường ống dẫn.
1.2. Tổng qu n v h thống đ nh l


6
1.2.1.

ụ,

ầ ,p â

r

ô ô.

1.2.1.1. Nhiệm v :
Hệ thống đánh l a tr n ơtơ có nhiệm v bi n nguồn điện một
chi u có hiệu điện th thấp (12 ho c 24)Vôn thành các xung điện cao
th t (12000 đ n 50000)Vôn. Các xung hiệu điện th cao này sẽ
được phân bố đ n bu gi c a các xy lanh đ ng thời điểm để tạo ra tia

l a điện cao th đốt cháy h a khí.
1.2.1.2. Y u cầu:
Tia l a điện phải đạt tới 20,000 tia l a/ ph t; phóng tia l a qua
khe hở điện cực bu gi 0,6 1,2 mm thời gian đốt cháy 2 4 ml giây,
công sản ra một tia l a là 20 30 mêgajun.
Hệ thống đánh l a đ ng thời điểm, n u đánh l a sai thời điểm
thì công suất động cơ b giảm đi, ti u hao nhi n liệu và lượng chất
độc hại khí xả tăng l n. Vì nhi n liệu phải cháy mất một thời gian 2
4 ms, n u thời điểm đánh l a quá sớm, quá trình cháy h n hợp nhi n
liệu diễn khi pít tơng c n đang đi l n theo quán tính, áp lực khí thể
sinh ra sau khi đốt cháy h n hợp nhi n liệu đẩy pít tơng đi xuống làm
cho pít tơng, xi lanh, v ng x c măng, bi n, bạc, chốt pít tơng ch u va
đập mạnh, chóng hao m n, cơng suất động cơ giảm, có ti ng gõ kim
loại trong máy.
N u thời điểm đánh l a quá muộn, quá trình cháy xảy ra ở thì
sinh cơng, cháy dọc xi lanh do đó giảm cơng suất, máy nóng khó
khởi động, nhi n liệu cháy không cạn kiệt ô nhiễm môi trường, nhiệt
độ động cơ cao có thể sơi nước làm mát.
1.2.1.3. Phân loại:


7
Có nhi u cách để phân loại hệ thống đánh l a tr n ô tô. Ở đây
giới thiệu cách phân loại thông d ng hiện nay là phân loại theo cách
phân bố điện cao áp đ n các bu gi.
a. Hệ thống đánh l a có bộ chia điện (distributor ignition
system): Loại d ng vít l a đi u khiển; Loại d ng transistor đi u
khiển (đánh l a bán dẫn); Loại d ng ECU đi u khiển.
b. Hệ thống đánh l a khơng có bộ chia điện (distributorless
ignition system): Loại một bô bin d ng cho 2 bu gi; Loại một bô bin

dùng cho 4 bu gi.
c. Hệ thống đánh l a trực ti p (direct ignition system): Loại bô
bin và IC tách rời; Loại bô bin và IC tích hợp.
Với sự trợ gi p đắc lực c a lĩnh vực công nghiệp điện t và
điện tự động, hệ thống đánh l a ngày nay đ trở n n hồn hảo. Nhờ
đó, có thể xác đ nh chính xác tình trạng c a làm việc c a động cơ và
đưa ra tín hiệu đi u khiển đánh l a tốt nhất, gi p động cơ đạt công
suất cao nhất, ti t kiệm nhi n liệu và giảm ô nhiễm khí xả.
K T UẬN:
- Dựa vào t ng quan động cơ và sự phát triển các hệ thống
đánh l a c a ngành công nghệ ô tô, ch ng ta chọn hệ thống đánh l a
thi t k cho động cơ động cơ một xy lanh, đảm bảo tính đơn giản, dễ
thi t k , ch tạo, dễ đi u ch nh góc đánh l a, hoạt động hiệu quả,
đảm bảo hiệu suất đánh l a.
- Hệ thống đánh l a thường nhi u nhược điểm, hệ thống đánh
l a đi u khiển điện t ph c tạp, ảnh hưởng nhi u đ n k t cấu, ta
chọn thi t k hệ thống đánh l a bán dẫn không ti p điểm cho động
cơ thí nghiệm vì tia l a mạnh, hoạt động n đ nh, tin cậy cao.


8
CHƯ NG 2. C

S

Ý THUY T

2.1. Đặc điểm k t c u động cơ diesel d28 th y đổi tỉ số nén.
Động cơ D28 thay đ i t số n n được thi t k dựa tr n động cơ
D28 nguy n bản, người thi t k chọn phương án gia cơng th m 2 xi

lanh, pít tơng có k t cấu tương đồng bố trí tr n nắp máy c a động cơ
nguy n bản. Xi lanh được hàn cố đ nh vào nắp máy, các pít tơng có
thể di chuyển ra vào xi lanh nhờ bố trí ren với bước ren 1,5mm. Để
làm kín cơ cấu đi u ch nh t số n n, đầu các pít tơng đi u ch nh được
gia cơng xec măng làm kín.
Các k t cấu c n lại trong động cơ như thân máy, hệ thống bôi
trơn- làm mát, hệ thống làm mát, hệ thống cung cấp nhi n liệu vẫn
được giữ nguy n tr n cơ sở động cơ D28 nguy n bản.
*Thơng số kỹ thuật động cơ Diesel D28 có t số n n thay đ i.
TT

o i : Động cơ diesel

Thơng số

Th nguy n

1

Kiểu động cơ

2

Cơng suất (Nemax)

17.2

Kw

3

Đường kính xy lanh (Dxl)

125

mm

4

Hành trình pít tơng (S)

120

mm

5

Dung tích xi lanh (Vh)

1473

cm3

6

T số n n (ℇ)

1 xy lanh

8,5- 16,3

* Thi t k động cơ thay đ i t số n n 8,5 -11,5
Ngoài cơ cấu đi u ch nh thay đ i t số n n là c p xy lanh pít
tơng được bố trí tr n nắp máy như tr n, đ tài chon kiểm nghiệm
đánh giá công suất c a động cơ d ng nhi n liệu xăng trong khoảng
thay đ i t số n n t 9,75 – 11,0, ch ng ta cần đưa đ nh pít tơng c a
động cơ v bi n dạng đ nh pít tông động cơ xăng (đ nh bằng không


9
có buồng xốy lốc như động cơ diesel) đồng thời hạ thêm b m t
đ nh pít tơng làm tăng thể tích buồng cháy và giảm t số n n c a
động cơ trong khoảng th nghiệm c a đ tài.
Để có đ nh pít tơng bằng tương tự như pít tơng các động cơ
d ng nhi n liệu xăng, ta ti n hành gia công hạ thấp b m t đ nh pít
tơng, tuy nhi n chi u dài phần pít tơng b cắt bỏ q lớn thì khoảng
cách t s c măng tr n c ng đ n đ nh pít tơng mới rất ngắn, ảnh
hưởng đ n k t cấu c a pít tơng khi làm việc. Để đảm bảo k t cấu pít
tơng và có được đ nh pít tơng bằng như các động cơ d ng nhi n liệu
xăng ta ti n hành gia công hình nón c t tr n đ nh pít tơng.
* Tính tốn gia cơng thể tích nón c t tr n đ nh pít tơng.
Việc tính tốn thể tích phần Omega tạo xốy lốc tr n pít tơng
rất khó khăn, tác giả chọn phương án thực nghiệm đo thể tích c a
đ nh Omega tr n pít tơng và gia cơng nón c t với thể tích tương
đương. D ng ống nghiệm đo được thể tích phần Omega tr n đ nh pít
tơng V = 82 (cm3). Như vậy ta ti n hành gia cơng hình nón c t tr n
đ nh pít tơng với thể tích tương đương V = 82 (cm3) = 82000(mm3)
- Với đường kính c a pít tơng 125 mm
+ Chọn gia cơng đường kính lớn c a nón c t d2 = 105 mm
+ Chọn gia cơng đường kính nhỏ c a nón c t d1 = 85 mm

+ Gọi chi u cao gia công hình nón c t là h
- Ta có cơng th c tính thể tích hình nón c t:

V  1/ 3 (r12  r22  r1r2 )h
Thay số ta tính được h = 1,5mm
- Vậy kích thước hình nón c t cần gia cơng có đáy lớn
105mm, đáy nhỏ 85mm, chi u cao 11.5mm.
* Tính tốn hạ thấp đ nh pít tơng


10
- Khi gia cơng thay đ i thể tích buồng cháy ta có
Vc = Vc1 + Vc2+ Vc3+ Vck
Trong đó:
+ Vc1 : thể tích buồng cháy nguy n th y động cơ D28
+ Vc2 : thể tích buồng cháy tăng l n sau khi gia cơng
+ Vc3 : thể tích buồng cháy ph khi thay đ i t số n n
+ Vck = Vck1+Vck2: khi gia cơng bố trí 2 xy lanh pít tơng ph
đi u ch nh t số n n được bố trí nghi ng, vì vậy tồn tại một thể tích
buồng cháy khuy t có dạng nữa ch o hình tr tr n có chi u cao
10mm và đường kính bằng đường kính 2 xi lanh gia công.
T số n n cao nhất

= 11,5 và ti n hành đi u ch nh t số n n

trong phạm vi th nghiệm t

= (9,75 – 11). N u cố đ nh buồng

cháy ph ta có Vc3 = 0. Thay số ta tính tốn được Vc2 và tính được

chi u cao đ nh pít tơng cần hạ thấp là 3.6 mm.
125.0

11.5

65.0

23.5

85.0

54.0

36.0

13.4

105.0

9.0

115.0

Hình 2.1. Bi n d ng pít tơng gi cơng tỉ số nén 11,0


11
2.2. C c thông số ch y u h thống đ nh l a.
*

ầ

p

ể

ể

Trong động cơ xăng, h n hợp khơng khí, nhi n liệu được đánh
l a để đốt cháy (n ), nhiệt độ tăng l n và nhi n liệu b cháy thành khí
xả. Đi u này dẫn đ n áp suất trong xy lanh tăng l n đột ngột và đẩy
pít tơng đi xuống sinh cơng.
Để tăng công suất và mô men động cơ, cần thi t phải tăng áp
suất trong xy lanh trong thời kỳ cháy. Áp suất lớn nhất sẽ cho hiệu
suất động cơ cao và đi u này hoàn toàn ph thuộc vào thời điểm sinh
tia l a điện để đốt cháy h n hợp khí.
Để s d ng triệt để năng lượng c a nhi n liệu, tia l a cần xuất
hiện trước khi pít tơng đạt đ n điểm tr n c a kỳ n n để đ n khi pít
tơng đi xuống đ ng l c áp suất trong xy lanh đạt tr số cao nhất.
Động cơ không tạo ra áp lực n cực đại vào thời điểm đánh
l a, nó phát ra áp lực n cực đại chậm một ch t, sau khi đánh l a. Vì
vậy, phải đánh l a sớm trước điểm ch t tr n, sao cho áp lực n cực
đại được tạo ra vào thời điểm 100 sau ĐCT. Thời điểm đánh l a
trước điểm ch t tr n lại thường xuy n thay đ i, tuỳ thuộc vào đi u
kiện làm việc c a động cơ. Vì th , cần thiểt phải đi u ch nh góc đánh
l a đ ng thời điểm để động cơ tạo ra áp lực n một cách có hiệu quả
nhất, ph hợp với đi u kiện làm việc c a động cơ.
K T UẬN:
Việc thi t k hệ thống đánh l a phải đảm bảo tạo ra tia l a
mạnh, duy trì tia l a ln tốt ở mọi ch độ làm việc c a động cơ.

Góc đánh l a sớm ảnh hưởng lớn đ n quá trình phát cơng suất
c a động cơ, vì vậy cần thi t ch tạo cơ cấu thay đ i góc đánh l a
sớm để kiểm nghiệm công suất động cơ sau khi ch tạo.


12
CHƯ NG 3. THI T K
CHO Đ NG C

CH TẠO H TH NG ĐÁNH

T XY ANH C

T S

A

N N THAY Đ I

3.1 Ph ơng n thi t k .
Phương án thi t k tương tự HTĐL bán dẫn không ti p điểm
c a ô tô: Với các ưu điểm vượt trội, hệ thống đánh l a d ng cảm
bi n điện t có cấu tạo khá đơn giản, tạo ra tia l a mạnh, dễ ch tạo
và ít hư hỏng. Đây là phương án tối ưu ch ng ta thực hiện thi t k
ch tạo cho động cơ một xy lanh có t số n n thay đ i để thí nghiệm.
H

:

AM2

3

2

1
IG2

B

30A
AM2

R1

R4

R3

C3
E2
C1

100A
ALT

B1

R2

T1

B2

B3

T2
R5

C2

C

T3
E3

D

C

E1

5

Hình 3.1. H thống đ nh l

4

b n dẫn s d ng đi n từ

1. Khóa điện, 2. Bu gi, 3. Bô bin điện
4. IC đánh lửa, 5. Cảm biến đánh lửa.
Khi cuộn dây cảm bi n khơng có tín hiệu điện áp ho c điện áp
âm, transistor T1 ngắt n n T2 ngắt, T3 dẫn cho d ng qua cuộn sơ cấp
v mass.
Khi răng c a rotor cảm bi n ti n lại gần cuộn dây cảm bi n,
tr n cuộn dây sẽ xuất hiện một s c điện động xoay chi u, n a bán kỳ


13
dương c ng với điện áp rơi tr n điện trở R2 sẽ kích cho transistor T1
dẫn, T2 dẫn theo và T3 sẽ ngắt. D ng qua cuộn sơ cấp ở bô bin b
ngắt đột ngột tạo n n một s c điện động cảm ng l n cuộn th cấp
đưa đ n bu gi thực hiện quá trình đánh l a.
3.2. Ph ơng n chọn c c thi t b htđl.
b

3.2.1.

ừ: Cảm bi n điện t loại nam

châm đ ng y n có ưu điểm là rất b n, xung tín hiệu có dạng nhọn
n n ít ảnh hưởng đ n sự sai
lệch v

thời điểm đánh l a.

Tuy nhi n, xung điện áp ra ở
ch độ khởi động nhỏ, vì vậy ở
đầu vào c a Igniter phải s

d ng transistor có độ nhạy cao
và phải chống nhiễu cho dây
tín hiệu.
Hình 3.2. Cảm bi n đi n từ lo i n m châm đ ng y n
1. Cuộn dây nhận tín hiệu, 2. Khung thép từ, 3.Nam châm
4.Ro to, 5. Vít điều chỉnh, K. Khe hở từ.
Hệ thống đánh l a được
thi t k sinh ra 2 lần trong một
chu trình cơng tác c a động cơ
(cuối n n đầu n và cuối xả đầu
hút).
Hình 3.3. Cảm bi n
đ nh l

thi t k

1. Vít điều chỉnh khoảng cách cảm biến, 2. Cảm biến đánh lửa
3. Vành thép thay đổi từ, 4. Bánh đà


14
3.2.2. IC

: là mạch điện t được tích hợp t các linh kiện

điện t như transistor, diot, t điện, các điện trở, …để đi u khiển
đóng ngắt d ng sơ cấp. IC đánh l a thực hiện chính xác sự đóng và
ngắt d ng sơ cấp đi vào cuộn đánh l a, ph hợp với tín hiệu t cảm
bi n đánh l a g i đ n cho IC. Ta chọn IC sẵn có c a h ng Toyota.
3.2.3. Bơ b

: Ti p nhận điện áp 12V t ắc quy, tạo ra
xung điện cao áp khoảng 12KV  50KV, tạo ra một tia l a mạnh
phóng qua hai cực c a bu gi. Trong bôbin, cuộn sơ cấp và cuộn th
cấp được quấn xung quanh một lõi cực. Nó d ng để gia tăng điện áp
accu thành điện áp cao th nhờ vào sự cảm ng điện t . Ta chọn bơ
bin đánh l a sẵn có c a h ng Toyota.
3.2.4. Dây cao áp: d ng để chuyển tải điện th 12.000 ÷ 50.000 vơn
t cực trung tâm c a bôbin đ n bu gi. Nhiệm v c a dây cao áp là
nhận điện cao áp t bô bin điện g i cho bu gi và không để lọt ra
ngoài. Ta chọn dây cao áp đánh l a sẵn có c a h ng Toyota.
3.2,5. Bu gi: V trí lắp đ t bu gi trong buồng cháy dây ảnh hưởng lớn
tới khuynh hướng gây kích n , cần thi t bố trí sát với khu vực giữa
buồng cháy, r t ngắn hành trình màng l a giảm kích n . Bu gi được
lắp tại v trí v i phun dầu diesel với đường kính đầu kim phun 9mm,
chi u dài 20mm. Ta chọn bu gi xe máy SH, đ c điểm đánh l a tốt,
chân bu gi với chi u dài chân bu gi dài 20mm, đường kính chân bu gi
9,5mm, gia công thành 9mm, lắp vào trong thân kim phun diesel bắt
ch t vào nắp máy.

Hình 3.4. Bu gi đ nh l


15
3.3. Ph ơng n bố trí cảm bi n đ nh l

tr n động cơ.

Cảm bi n tạo ra xung điện g i đ n IC, đi u khiển đóng ngắt
d ng điện sơ cấp c a bô bin điện, thực hiện quá trình đánh l a đ ng

thời điểm nhất đ nh. Như vậy cảm bi n đánh l a được bố trí lấy tín
hiệu t tr c cam ở v trí cuối n n đầu n c a pít tơng, ho c có thể lấy
tín hiệu tr c khu u ở cả 2 v trí, cuối n n đầu n và cuối xả đầu h t.
3.3.1.T

b

r

b

ấ

ừ rụ

.

Ưu điểm: Dễ bố trí v trí đ t cảm bi n, lắp đ t v ng th p tạo
sự thay đ i t (có thể lắp gần tâm tr c khu u ho c bố trí gần khu vực
bánh đà tận d ng bánh đà tạo sự thay đ i t trường). Dễ gia cơng,
ch tạo, dễ thay đ i góc đánh l a sớm.
H n ch : Tín hiệu đánh l a đươc lấy hai lần trong một chu
trình cơng tác c a động cơ, cuối n n đầu n và cuối xả đầu h t. Như
vậy một lần n máy trong chu trình cơng tác được đánh l a hai lần.
Không thể thi t k th m bộ đi u ch nh góc đánh l a sớm tự động cho
động cơ hoạt động khi không tải và khi tốc độ quay c a động cơ cao.
3.3.3. T

b

Thi t k v ng th p thay đ i t có đường kính l D = 9,5mm,
đường kính ngồi D = 11mm, cực th p thay đ i t có chi u cao
0,3mm so với b m t v ng th p t , được hàn ch t trên vòng thép
thay đ i t .
Bách được làm bằng nhôm tránh sự nhiễu t c a cảm bi n, tạo
tín hiệu xung điện tốt hơn. Bách được khoan l để lắp ch t cảm bi n
đánh l a. Bách được lắp ch t tr n thân động cơ, được thi t k r nh
đi u ch nh để thay đ i v trí cảm bi n, thay đ i khoảng cách cảm
bi n đánh l a ph hợp với v ng th p t bố trí tại tâm bánh đà.


16

(0.2 - 0.4)

N S

0.2

1

Hình 3.5. Bản v cảm bi n đ nh l
1. Vít cố định vịng thép trên bánh đà, 2. Cực thép thay đổi từ
ắp ặ bu gi

3.3.2.
r

ị r ị p

:G

dầ d e e ủ

ơ

ắp ặ bu gi b

D28.

Ưu điểm: Dễ gia công bu gi lắp đ t trực ti p tại v i phun
nhi n liệu diesel. Dễ tháo lắp, đảm bảo k t cấu nắp máy khi làm việc.
H n ch : Khó chọn bu gi thay th (kích thước kim phun
0,9mm, chi u dài kim phun 20mm lắp đ t sâu trong nắp máy, phải
gia công bu gi lắp trong l ng v i phun có kích thước tương tự v i
phun c a động cơ). Ta chọn bu gi xe gắn máy SH (bu gi chân dài) có
đường kính chân bu gi 9,5mm, chi u dài chân bu gi 15mm, ti n hành
gia công c n 9mm, chi u dài chân bu gi 20mm. thi t k bố trí trong
long v i phun dầu diesel cũ động cơ D28.

1.50
3

9.00

20.00

22.00

Hình 3.6. Bản v Bu gi bố trí trong v i phun

17
3.4. Thi t k đi u chỉnh góc đ nh l

động cơ

Ph ơng n thi t k : Để đi u ch nh góc đánh l a sớm cố đ nh
c a động cơ ta lắp đ t cố đ nh cảm bi n tr n thân máy, thi t k kìm
seclip đi u ch nh v trí c a vành rô to thay đ i t trường sớm ho c
muộn hơn góc đánh l a sớm c a động cơ.Đây là phương án tối ưu để
thi t k tr n động cơ thí nghiệm Diesel D28 có t số n n thay đ i.
*Thi t k ch t o bộ đi u chỉnh góc đ nh l

sớm động cơ

Thi t k cung th p tr n ôm ch t v ng th p thay đ i t , giữa
cung tr n hàn ch t thanh th p d ng làm kim ch dẫn để đi u ch nh
góc đánh l a sớm c a động cơ.
Vành răng bánh đà gồm 144 răng với 3600, như vậy khoảng
cách m i răng được xác đ nh 2,50. T v trí 00(BMT) tính qua m i
răng ta sẽ cộng th m 2,50, m i lần đi u ch nh

răng ta được góc

đánh l a 1,25 .
0

148.0

126.0

90.0

336.0

Hình 3.7. Bản v cơ c u đi u chỉnh góc đ nh l
K T UẬN:
Sau khi thi t k , ch tạo hệ thống đánh l a và bộ đi u ch nh
góc đánh l a sớm c a động cơ thí nghiệm D28 có t số n n thay đ i.


18
Động cơ hoạt động n đ nh, góc đánh l a sớm được đi u ch nh th
công, đảm bảo y u cầu nội dung thực nghiệm kiểm tra công suất
động cơ tr n bang th công suất.
CHƯ NG 4: TH C NGHI
THUẬT Đ NG C

ĐÁNH GIÁ T NH NĂNG KỸ

KHI THAY Đ I G C ĐÁNH
THAY Đ I T S

4.1.

AS

N N.

c đích th nghi m.
Q trình thực nghiệm nhằm mở rộng v ng làm việc c a động

cơ khi thay đ i góc đánh l a sớm động cơ và thay đ i các t số n n
khác nhau. T đó đưa ra đánh giá được ảnh hưởng c a việc thay đ i
góc đánh l a, t số n n đ n công suất c a động cơ.
4.2. Đối t

ng th nghi m.

Đối tượng th nghiệm là hệ thống đánh l a được thi t k ch
tạo tr n động cơ thí nghiệm một xy lanh có t số n n thay đ i đ
được gia công ch tạo tr n động cơ Diesel D28.
- Góc đánh l a sớm được đi u ch nh thay đ i ở các góc cố
đ nh 150; 17,50; 200; 22,50; 250. T số n n khi th nghiệm c a động
cơ khi d ng nh,i n liệu xăng (ℇ = 9,75 – 11,0)
4.3. Quy trình và ph m vi th nghi m.
4.3.1. Quy trình

.

Ti n hành đi u ch nh t số n n c a động cơ lần lượt ở d y t số
n n (9,75; 10,0; 10,25; 10,5; 11). Ở t ng t số n n, ti n hành thay đ i
và góc đánh l a sớm t 150; 17,50; 200; 22,50; 250, cho động cơ chạy
thực nghiệm và ghi lại t ng giá tr công suất động cơ ở các tốc độ
1200 vòng/phút, 1400 v ng/ph t và các góc đánh l a, các t số n n
như tr n.


19

4.3.2

.
+ Th nghiệm động cơ tr n băng th tải và ti n hành xây dựng
đồ th công suất động cơ ng với góc đánh l a sớm khác nhau (t
15,00; 17,50; 20,00; 22,50; 25,00) tại các tốc độ 1200v ng/ph t và
1400 v ng/ph t s d ng nhi n liệu xăng Ron 92.
+ Thay đ i t số n n (t ℇ=9,75; ℇ=10,0; ℇ=10,25; ℇ=10,5;
ℇ=11,0), ti p t c thực hiện kiểm nghiệm công suất động cơ ng với
t ng t số n n như tr n.
4.4. Sơ đồ bố trí th nghi m và tr ng thi t b th nghi m.

Công su t động cơ Ne (kW)

4.5. K t quả th nghi m.

10.5
10
9.5
9
8.5
8
7.5
7

Tốc độ
1200.00
1400.00
15.0 16.3 17.5 18.8 20.0 21.3 22.5 23.8 25.0

Góc đ nh l a sớm động cơ
Hình 4.1. So s nh đặc tính c c bộ khi động cơ D28 có tỉ số nén
th y đổi ch y b ng ăng RON 92 tỉ số nén 9,75 với c c tốc độ
1200 1400 v ng ph t
Nhận ét: Hình 4.1 thể hiện cơng suất (động cơ D28 thay đ i
t số n n) theo góc đánh l a sớm khi động cơ đi u ch nh t số n n c a
động cơ ở 9,75 chạy bằng xăng thương phẩm RON 92 ở các tốc độ
1200 v ng/ph t và 1400 v ng/ph t. Ch ng ta thấy rằng góc đánh l a
tối ưu

ng với tốc độ 1200 v ng/ph t là 21,250 và tốc độ 1400

v ng/ph t là 22,50.


Công su t động cơ Ne (kW)

20

12
11.5
11
10.5
10
9.5
9
8.5

Tốc độ
1200.00

1400.00
15.0 16.3 17.5 18.8 20.0 21.3 22.5 23.8 25.0

Góc đ nh l a sớm động cơ

Cơng su t động cơ Ne (kW)

Hình 4.2. So s nh đặc tính c c bộ khi động cơ D28 có tỉ số nén
th y đổi ch y b ng ăng RON 92 tỉ số nén 10,0 với c c tốc độ
1200 1400 v ng ph t

12.00
11.50
11.00
10.50
10.00
9.50
9.00
8.50
8.00
7.50
7.00
6.50

Tốc độ
1200.00
1400.00

15.0 16.3 17.5 18.8 20.0 21.3 22.5 23.8 25.0

Góc đ nh l a sớm động cơ

Hình 4.3. So s nh đặc tính c c bộ khi động cơ D28 có tỉ số nén
th y đổi ch y b ng ăng RON 92 tỉ số nén 10,25 với c c tốc độ
1200 1400 v ng ph t


Công su t động cơ Ne (kW)

21

10
9.5
9
8.5
8
7.5
7
6.5
6
15.00 16.25 17.50 18.75 20.00 21.25 22.50 23.75 25.00

Tốc độ
1200.00
1400.00

Góc đ nh l a sớm động cơ

Cơng su t động cơ Ne (kW)

Hình 4.4. So s nh đặc tính c c bộ khi động cơ D28 có tỉ số nén
th y đổi ch y b ng ăng RON 92 tỉ số nén 10,5 với c c tốc độ
1200 1400 v ng ph t

8
7.5
7
6.5
6
5.5
5
4.5
4
3.5
3
15.00 16.25 17.50 18.75 20.00 21.25 22.50 23.75 25.00

Tốc độ
1200.00
1400.00

Góc đ nh l a sớm động cơ

Hình 4.5. So s nh đặc tính c c bộ khi động cơ D28 có tỉ số nén
th y đổi ch y b ng ăng RON 92 tỉ số nén 11,0 với c c tốc độ
1200 1400 v ng ph t


22
Tương tự ở hình 4.2 thể hiện cơng suất (động cơ D28 thay đ i

t số n n) theo góc đánh l a sớm khi động cơ đi u ch nh t số n n c a
động cơ ở 10,0 chạy bằng xăng thương phẩm RON 92 ở các tốc độ
1200 v ng/ph t và 1400 v ng/ph t. Ở đây góc đánh l a tối ưu ng
với hai tốc độ này theo th tự là 18.750 và 200, nhỏ hơn 2,50 so với
trường hợp khi động cơ ở t số n n 9,75.
Hình 4.3 ở t số n n 10,25, động cơ D28 thay đ i t số n n đạt
cơng suất cao nhất ở góc đánh l a 16,25 và 17,5 ng với các tốc độ
1200 v ng/ph t và 1400 v ng/ph t như vậy lại ti p t c giảm 2,50 so
với ở t số n n 10,0. Ở hình 4.4 ng với t số n n 10,5, ta thấy đường
công suất c a động cơ ở tốc độ 1200 v ng/ph t giảm li n t c, ri ng
tốc độ 1400 v ng/ph t ch ng ta thấy công suất thấp hơn trong trường
hợp ở t số n n 10,25, như vậy động cơ giảm cơng suất vì có hiện
tượng cháy khơng tốt, kích n .
Hình 4.5 thể hiện cơng suất c a động cơ D28 thay đ i t số n n
b kích n và giảm công suất ở các tốc độ 1200 v ng/ph t và 1400
v ng/ph t.
K T UẬN
a. Những vấn đ đạt được c a đ tài.
Tr n cơ sở phân tích phương án thi t k tối ưu các hệ thống
đánh l a d ng cho động cơ thí nghiệm Diesel D28 thay đ i t số n n,
tác giả đ thực hiện thi t k , ch tạo, thực nghiệm đánh giá và đi đ n
một số k t luận c thể sau:
K t luận 1: Đ tài đ thực hiện thi t k , ch tạo được hệ thống
đánh l a hoạt động n đ nh tr n động cơ. Gi p động cơ thí nghiệm
hoạt động tốt ở mọi ch độ làm việc. Đ c biệt không ảnh hưởng đ n


23
k t cấu c a động cơ khi s d ng nhi n liệu Diesel thông thường, như
vậy gi p động cơ có khả năng th nghiệm được đa nhi n liệu.

K t luận 2: Thi t k , ch tạo được bộ đi u ch nh góc đánh l a
sớm cho động cơ thí nghiệm Diesel D28 thay đ i t số n n bằng cơ
khí với bước đi u ch nh 2,50, dễ đi u ch nh, dễ s d ng, gi p người
thí nghiệm động cơ dễ dàng đi u ch nh các góc đánh l a tương ng
và kiểm tra được sự thay đ i công suất, chất lượng c a động cơ khi
thay đ i góc đánh l a.
K t luận 3: Khi thay đ i t số n n động cơ thí nghiệm Diesel
D28 thay đ i t số n n trong khoảng   0, 25 , k t quả thực
nghiệm cho thấy góc đánh l a tối ưu động cơ thay đ i tương ng

2,50 .
K t luận 4: Ở c ng một t số n n, với động cơ thí nghiệm
Diesel D28 thay đ i t số n n chạy nhi n liệu xăng RON 92, khi tăng
tốc độ động cơ t 1200 v ng/ph t đ n 1400 v ng/ph t, góc đánh l a
sớm động cơ tăng tương ng 1,250.
K t luận 5: Cơng suất động cơ thí nghiệm Diesel D28 thay đ i
t số n n đạt cao nhất ở tốc độ 1400 ng với t số n n 10,25, góc
đánh l a sớm 17,50, khi chạy ở t số n n 11,0 động cơ b kích n .
b. Những hạn ch c a đ tài.
Quá trình thi t k ch tạo hệ thống đánh l a cho động cơ thí
nghiệm c a đ tài bằng cơ khí, vẫn c n nhi u hạn ch .
c. Hướng phát triển đ tài trong tương lai.
Nghi n c u thi t k ch tạo hệ thống đánh l a đi u khiển điện
t tr n động cơ thí nghiệm, hoạt động tốt hơn, năng lượng tia l a
mạnh hơn.