Đang tải...

[Luận] Nghiên cứu, chế tạo hệ thống phun lpg trên xe gắn máy

Thảo luận trong 'Đồ án kỹ thuật ô tô' bắt đầu bởi khoadongluc, 24/1/10.

Thành viên đang xem bài viết (Users: 0, Guests: 0)

  1. khoadongluc
    Offline

    Nothing Is Impossible
    Thành viên BQT
    Expand Collapse

    Tham gia ngày:
    17/3/09
    Số km:
    22,748
    Được đổ xăng:
    7,021
    Mã lực:
    2,289
    Giới tính:
    Nam
    Xăng dự trữ:
    31,170 lít xăng
    #1 khoadongluc, 24/1/10
    Chỉnh sửa cuối: 1/4/14
    NGHIÊN CỨU, CHẾ TẠO HỆ THỐNG PHUN LPG TRÊN XE GẮN MÁY

    Research, manufacturing LPG injection system on the motorcycle

    Đỗ Văn Dũng1, Nguyễn Trọng Thức1, Phan Tấn Tài2

    1Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP HCM

    2 – Trường Đại học Trà Vinh

    TÓM TẮT
    Sự khan hiếm dần nguồn nhiên liệu truyền thống và ô nhiễm môi trường do khí thải và tiếng ồn đang là vấn đề quan tâm của toàn thế giới. Phương tiện giao thông – đặc biệt là phương tiện cá nhân là một trong những tác nhân chính gây nên những hệ quả xấu này. Nhưng vai trò của chúng lại mang tính quyết định đến sự phát triển kinh tế - xã hội.
    Để góp phần vào việc tạo ra thêm một dạng phương tiện vừa có thể tham gia giao thông “sạch” trong thành phố mà vẫn đảm bảo được tính năng cơ động. Đồng thời, cũng vừa đa dạng hóa nguồn nhiên liệu sử dụng cho động cơ tôi đã lựa chọn một loại xe có số lượng nhiều nhất ở Việt Nam hiện nay để nghiên cứu đó là xe gắn máy.
    Sản phẩm là một loại xe gắn máy vừa có thể lưu thông như một xe gắn máy hiện hành, sử dụng được hai loại nhiên liệu (xăng - LPG), vừa tiết kiệm nhiên liệu và góp phần hạn chế mức khí thải gây ô nhiễm môi trường trong nội ô các thành phố.
    Ưu điểm nổi bật của xe gắn máy chạy bằng LPG là nó có thể tận dụng được đồng thời ưu điểm của LPG về giảm ô nhiễm môi trường và của động cơ làm việc với hỗn hợp nghèo về hiệu suất sử dụng nhiệt. Khi vận hành trong thành phố, do chạy ở chế độ tải thấp, động cơ xăng sử dụng bộ chế hòa khí thường xuyên làm việc với hỗn hợp giàu nên tính kinh tế của nó thấp và mức độ phát thải khí gây ô nhiễm cao. Nhược điểm của bộ chế hòa khí xăng là không cho phép động cơ làm việc ổn định với hỗn hợp quá nghèo. Nhờ ở thể khí trong điều kiện môi trường nên LPG dễ dàng hòa trộn đồng đều với không khí để đạt độ đồng nhất cao, cho phép động cơ làm việc ổn định với hỗn hợp có nồng độ rất thấp.
    Tuy nhiên, việc sử dụng bộ trộn LPG trên xe gắn máy chưa thật sự hiệu quả cho động cơ. Do đó, nếu thay bộ trộn bằng việc sử dụng kim phun phun LPG với sự kiểm soát của bộ điều khiển điện tử (ECU) thì có nhiều ưu điểm hơn về nâng cao hiệu suất, giảm ô nhiễm, giảm tiêu hao nhiên liệu và tiếng ồn cho động cơ.
    Chính vì vậy, việc “Nghiên cứu, chế tạo hệ thống phun LPG trên xe gắn máy” có ý nghĩa rất lớn trong việc giảm ô nhiễm khí thải từ động cơ xăng, đồng thời góp phần đa dạng hóa nguồn năng lượng thay thế cho động cơ.
    Bài báo này giới thiệu cơ bản của việc thiết kế hệ thống phun LPG trên xe gắn máy và những kết quả thí nghiệm. Hệ thống này trang bị trên động cơ xe gắn máy nhằm giảm bớt nồng độ khí thải gây ô nhiễm môi trường, đảm bảo hiệu quả hoạt động của động cơ, đồng thời nâng cao các chi tiết trong động cơ.

    ABSTRACT
    Scarcity of traditional fuels gradually and environmental pollution due to emissions and noise are a matter of concern worldwide. Transport - especially the media is one of the individual agents lead to severe consequences of this evil. The role of bringing them to the decisive economic development - society.
    To contribute to creating a form of media just can attend traffic "clean" the city that are still to ensure mobility. Also, has also diversified fuel sources used for the engine I have selected a number of vehicles are most in Vietnam today to study the motorcycle.
    This product is a motorcycle can save just like a motorcycle currently using two types of fuel (gas - LPG), fuel economy and has contributed to limit the polluting emissions environment in the inner cities.
    Outstanding points of the motorcycle run with LPG is that it can utilize the advantages of LPG at the same time to reduce environmental pollution and engine with a mixture of poor thermal efficiency. When operating in the city, by running at low load mode, the gasoline engine carburetor used regularly with a mixture rich so it's economical and low emission levels of polluting high.Disadvantages of carburetor gasoline engine is not allowed to work with a stable mixture of poverty. Due to air in the environmental conditions should ease LPG mix uniformly with air to achieve consistent high level, allowing the engine to stabilize the mixture with very low concentrations.
    However, the use of LPG mixer on motorcycles is not really efficient engine. Therefore, if instead of mixing by using LPG injection needle spray to control the electronic controller (ECU) will have more advantages than on improving efficiency, reducing pollution, reducing fuel consumption and engine noise.
    Therefore, the "Research, manufacturing LPG injection system on the motorcycle" is very big in reducing pollution emissions from gasoline engines, while contributing to the diversification of energy sources to replace engine.
    This paper introduces the basic design of the LPG injection system on the motorcycle and the experimental results. The system is fitted on motorcycle engines to reduce emission levels of polluting the environment, ensure the performance of the engine, and improve the details of the engine.
    1. Giới thiệu:
    Trên thế giới nói chung và Việt Nam nói riêng, số lượng xe tham gia lưu thông trên đường ngày một tăng lên. Vấn đề ô nhiễm nảy sinh nghiêm trọng ở các thành phố lớn. So với trước kia, ô tô ngày nay đã sạch hơn rất nhiều. Tuy nhiên, việc kiểm soát khí thải vẫn cần nhiều nỗ lực hơn nữa từ phía các nhà nghiên cứu, sản xuất và quản lý.
    Gần đây, những nghiên cứu xung quanh vấn đề sử dụng khí dầu mỏ hóa lỏng - LPG, cho các phương tiện giao thông đã có những kết quả khả quan. Việc ứng dụng phun LPG trên xe gắn máy chạy xăng gặp những khó khăn riêng do kết cấu động cơ và bản chất quá trình cháy. Chính vì vậy, nghiên cứu, chế tạo và lắp đặt thành công hệ thống phun LPG trên xe gắn máy có ý nghĩa lớn trong việc giảm ô nhiễm khí thải từ động cơ xăng.
    Có nhiều phương án khác nhau được sử dụng để cải tạo hệ thống nhiên liệu xăng sang sử dụng LPG. Trên cơ sở phân tích những điều kiện của Việt Nam, những ưu và nhược điểm, phương án được chọn là:
    - Cải tạo hệ thống nhiên liệu trên xe Honda Citi 100, động cơ xăng 4 kỳ 1 xy lanh.
    - Phun LPG trên đường ống nạp.
    - Sử dụng vi điều khiển để kiểm soát quá trình phun.

    2. Thiết kế hệ thống phun nhiên liệu LPG trên động cơ xe gắn máy.
    Động cơ xăng trên xe gắn máy được kiểm soát theo tốc độ và tải dựa vào việc điều khiển lượng không khí - nhiên liệu cung cấp vào trong buồng đốt. Một bộ phận quan trọng của động cơ là piston ga. Piston ga dịch chuyển lên xuống làm tăng, giảm lượng không khí - nhiên liệu vào xilanh làm thay đổi tốc độ của xe. Tuy nhiên, việc thay đổi tỷ lệ giữa không khí và nhiên liệu phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố như vị trí piston ga, tốc độ động cơ, nhiệt độ không khí nạp, áp suất không khí nạp…
    Việc thiết kế hệ thống cung cấp LPG cho động cơ xe gắn máy bao gồm: Tính toán, lắp đặt và khảo sát đặc tính của cảm biến tốc độ loại điện từ và cảm biến đo gió loại MAP, cảm biến nhiệt độ động cơ, nhiệt độ khí nạp, xây dựng thuật toán điều khiển, thiết kế bộ điều khiển với phần tử trung tâm là vi điều khiển AVR (ATmega8), lập trình bằng ngôn ngữ Assembly cho vi điều khiển và lập bản đồ nhiên liệu cho động cơ.
    Sơ đồ nguyên lý và bố trí thực tế các cảm biến, bộ điều khiển và cơ cấu chấp hành được trình bày trên hình 1.

    DHTauto189.jpg
    Hình 1: Sơ đồ nguyên lý và bố trí các bộ phận trên xe.
    Nhiên liệu từ bình chứa được cấp trực tiếp tới kim phun LPG. Bộ điều khiển ECU tính toán thời gian nhấc kim dựa vào các tín hiệu đầu vào là cảm biến MAP, cảm biến nhiệt độ động cơ, cảm biến nhiệt độ khí nạp, cảm biến vị trí piston ga và cảm biến tốc độ động cơ. Kim phun LPG được gắn cố định trên co nạp, cảm biến MAP được gắn với co nạp thông qua đường ống dẫn chân không bằng cao su; cảm biến nhiệt độ khí nạp được gắn trên thân bộ lọc gió; cảm biến nhiệt độ động cơ được gắn cố định trên thân nắp quy lát; cảm biến vị trí piston ga được bố trí ngay trên piston ga; còn cảm biến tốc độ động cơ sẽ lấy tín hiệu từ cảm biến điện từ bố trí bên ngoài vô lăng động cơ. Tất cả các cảm biến sẽ cảm nhận tín hiệu và báo về cho ECU xử lý rồi đưa ra bộ chấp hành điều khiển thời điểm mở kim phun để cung cấp lượng LPG phun vào trong quá trình nạp của động cơ giúp động cơ hoạt động phù hợp ở mọi chế độ.

    DHTauto190.jpg
    Hình 2: Sơ đồ cấu trúc hệ thống điều khiển lập trình.
    Hệ thống điều khiển lập trình động cơ là một hệ thống điều khiển động cơ bằng điện tử và chương trình điều khiển đã được lập trình sẵn. Hệ thống có thể được chia thành 3 phần với 3 chức năng khác nhau gồm: Đầu vào, chương trình xử lý và đầu ra như hình 2.
    Từ các khối chức năng của hệ thống điều khiển lập trình trên, ta đưa ra sơ đồ thuật toán và thiết kế mạch điều khiển. Mạch điều khiển bao gồm: Mạch cấp nguồn, mạch xử lý xung kích, mạch đánh lửa, mạch phun LPG, mạch cảm biến vị trí piston ga và mạch cảm biến MAP. Tích hợp các mạch thành phần ta có sơ đồ mạch của hộp điều khiển như hình 3.

    DHTauto191.jpg
    Hình 3: Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển.

    3. Thực nghiệm.
    3.1 Thực nghiệm đánh giá công suất và momen động cơ.
    Kết quả thử nghiệm momen và công suất với hai loại nhiên liệu xăng và LPG như sau.

    DHTauto192.jpg
    Trục đứng thể hiện giá trị momen M (Nm) và công suất P (kW);
    Trục ngang thể hiện giá trị tốc độ động cơ n (vòng/phút) thông qua hệ thống truyền động với tỉ số truyền bằng 10.

    Hình 4: Kết quả đo công suất và momen khi động cơ chạy bằng nhiên liệu xăng và LPG.
    Từ hai kết quả trên, ta có đồ thị so sánh sau:

    DHTauto193.jpg

    Hình 5: So sánh giá trị công suất khi động cơ chạy bằng nhiên liệu xăng và LPG.
    Từ đồ thị so sánh trên ta thấy: Khi động cơ chạy bằng nhiên liệu LPG thì công suất cực đại chỉ đạt 87,8% so với khi chạy bằng nhiên liệu xăng.

    3.2 Thực nghiệm đánh giá tiêu hao nhiên liệu LPG.

    DHTauto194.jpg

    Hình 6: Đồ thị so sánh lượng tiêu hao nhiên liệu trung bình của động cơ

    khi chạy bằng xăng và LPG
    Như vậy, khi động cơ chạy bằng nhiên liệu LPG sẽ tiết kiệm hơn khi chạy bằng xăng là 0,5 (g/ph).
    3.3 Thực nghiệm đánh giá khí thải.

    DHTauto195.jpg

    Hình 7: So sánh nồng độ khí thải động cơ xăng – LPG

    3.4 Thực nghiệm đánh giá tiêu phí nhiên liệu

    Giá LPG thị trường: 5.500 đồng/bình 0,250kg. Tiêu phí nhiên liệu LPG thu được là 85,8 (đồng/phút). Giá xăng A92 thị trường là 15.500đồng/lít. Tiêu phí nhiên liệu của động cơ chạy bằng xăng là 90,33 (đồng/phút). So sánh tiêu phí nhiên liệu của hai động cơ:

    [​IMG]

    Vậy, động cơ chạy LPG tiết kiệm chi phí nhiên liệu 5,02% so với động cơ chạy nhiên liệu xăng.



    4. Kết luận:

    Lắp đặt hệ thống phun nhiên liệu LPG trên động xe gắn máy, kết quả một số chỉ tiêu thực nghiệm được chỉ ra như sau:

    ØCông suất cực đại đạt được 87,8% so với khi chạy bằng nhiên liệu xăng.

    ØNhiệt độ động cơ nằm trong giới hạn cho phép.

    ØNồng độ CO, HC giảm đáng kể, nồng độ trung bình CO giảm 21,84%; còn HC giảm 24,57%.

    ØTiêu phí nhiên liệu giảm 5,02%.

    5. Kiến nghị:

    Kết quả thực nghiệm trên động cơ xe gắn máy cho thấy các đặc tính về công suất vẫn đảm bảo, tiết kiệm chi phí nhiên liệu hơn, đáng kể là ít ô nhiễm hơn. Đó là những bằng chứng thực tế cho tính ưu việt của động cơ phun nhiên liệu LPG này. Hệ thống nhiên liệu mới sẽ góp một phần vào việc bảo vệ môi trường và giảm sức ép hiện tại lên nhiên liệu truyền thống khi các cơ quan chức năng có những quan tâm đúng mức. Nó cần thiết phải có những chính sách hỗ trợ nghiên cứu để hoàn thiện sản phẩm và áp dụng rộng rãi trên thực tế. Chắc chắn, những đầu tư này sẽ mang lại lợi nhuận lớn trước mắt cũng như lâu dài. Điều này có thực hiện được hay không là đòi hỏi các nhà quản lý phải có những chính sách hợp lý cùng với sự ủng hộ từ phía cộng đồng.


    TÀI LIỆU THAM KHẢO

    [1]. Đỗ Văn Dũng: Trang bị điện và điện tử trên ô tô hiện đại, NXB Đại học quốc gia Tp. Hồ Chí Minh, 2004

    [2]. Bùi Văn Ga: Sử dụng LPG trên xe gắn máy và xe buýt nhỏ, Trung tâm Nghiên cứu Bảo vệ Môi trường - Đại học Đà Nẵng, 2002.

    [3]. BùiVănGavàcáctácgiả,Ôtôvàônhiễmmôitrường,Nhàxuấtbản Giáo Dục, 1999.

    [4]. Hồ TrungMỹ. Vixử lí. Nhà xuất bảnĐại học Quốc gia TPHCM, 2006

    [5]. Tống Văn On: Họ vi điều khiển 8051, NXB Lao động - Xã hội, 2004

    [6]. Hsiao-Chung Wu and Sze-Ming Chang, National Central University - Aaron Wang and Hsin-Chung Kao, Sengton Transportation Implements Co. Ltd: Emission control technologies for 50 and 125 cc motorcycles in Taiwan, SAE Paper 980938, 1998.

    [7]. Kiencke U. Automotive control systems for Engine, Driveline and Vehicle, Springer, Berlin 2000.

    [8]. Manufacturers of Emission Controls Association: Emission control of two and three - wheel vehicles, May 7, 1999, Washington DC.

    [9]. Ribben W. Understanding of automotive electronics, USA, 2002.
     
  2. tranminhtung10c4b
    Offline

    Tài xế O-H
    Expand Collapse

    Tham gia ngày:
    8/11/12
    Số km:
    46
    Được đổ xăng:
    10
    Mã lực:
    26
    Giới tính:
    Nam
    Xăng dự trữ:
    366 lít xăng
    Có bản đầy đủ luôn không cho xin với đi bạn
     
  3. winnguyen164
    Offline

    Tài xế O-H
    Expand Collapse

    Tham gia ngày:
    15/5/15
    Số km:
    42
    Được đổ xăng:
    5
    Mã lực:
    26
    Giới tính:
    Nam
    Xăng dự trữ:
    337 lít xăng
    Cái này báo cáo NCKH , cụ có đầy đủ không cho e xin với ạ, e cần gấp thank cụ ngocsonnguyen164@gmail.com
     

Chia sẻ trang này