Báo cáo khoa học: NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN PHUN LPG TRÊN ĐƯỜNG NẠP CHO ĐỘNG CƠ ĐÁNH LỬA CƯỠNG BỨC

Khí dầu mỏ hóa lỏng đã được khẳng định là nhiên liệu thay thế cho động cơ đốt trong, góp phần đa dạng hóa nguồn nhiên liệu và giảm ô nhiễm do khí xả. Tuy nhiên, để ứng dụng nó có hiệu quả cao cần thiết phải ứng dụng thành tựu của lĩnh vực điều khiển điện tử vào hệ thống cung cấp nhiên liệu của động cơ.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Báo cáo khoa học: "NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN PHUN LPG TRÊN ĐƯỜNG NẠP CHO ĐỘNG CƠ ĐÁNH LỬA CƯỠNG BỨC" TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 4 (33).2009 NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN PHUN LPG TRÊN ĐƯỜNG NẠP CHO ĐỘNG CƠ ĐÁNH LỬA CƯỠNG BỨC A STUDY OF AN ELECTRONIC CONTROLLER FOR LPG INJECTION INTO THE INTAKE MANIFOLD OF SPARK IGNITION ENGINES Phạm Quốc Thái – Phan Minh Đức – Nguyễn Văn Minh Trí Trường Đại học Bách khoa, Đại học Đà Nẵng TÓM T ẮT Khí dầu mỏ hóa lỏng đã được khẳng định là nhiên liệu thay thế cho động cơ đốt trong, góp phần đa dạng hóa nguồn nhiên liệu và giảm ô nhiễm do khí xả. Tuy nhiên, để ứng dụng nó có hiệu quả cao cần thiết phải ứng dụng thành tựu của lĩnh vực điều khiển điện tử vào hệ thống cung cấp nhiên liệu của động cơ. Bài báo đã nghiên cứu tính toán lượng nhiên liệu, thời gian phun nhiên li u LPG cần thiết và thiết kế hệ thống điều khiển phun LPG trên đường nạp của ệ động cơ. Hệ thống này hoạt động kết hợp với bộ điều khiển phun xăng nguyên thủy. Thực nghiệm được tiến hành trên động cơ DAEWOO A16 DMS, ở chế độ tải cục bộ với các số vòng quay khác nhau. K quả cho thấy, bộ điều khiển hoạt động ổn định, đáp ứng các chế độ làm ết việc ổn định của động cơ. Khi sử dụng bộ điều khiển phun LPG, mô men và hiệu suất biến đổi năng lượng của động cơ tăng và mức độ phát thải CO, HC và NOx trong khí xả giảm so với khi dùng xăng. ABSTRACT Liquified petroleum gas (LPG) has been confirmed as an preferably alternative fuel in the current situation. However, it is indispensible to apply an electronic controller to the fuel system to achieve better engine performance and efficiency and exhaust gas emission. In this study, an electronic controling system can be designed on the basis of an analysis of fuel requirement and metering for an engine powered by LPG as well as the effect of engine parameters on the LPG flow rate. The system cooperates with the ECU gasoline to produce the signal for LPG injectors. The experiment was conducted with a DAEWOO A16 DMS engine, at part loads and various engine speeds. Test results show that the LPG injection system is adapted to all test conditions; the engine runs smoothly at all test speeds and with partial opening throttle (75%). Engine torques and energy conversion efficiency become higher with the LPG fuel; whereas, exhaust gas emission is lower compared with the engine fuelled with gasoline. 1. Đặt vấn đề: Sử dụng LPG thay thế cho xăng, dầu diesel trong động cơ đốt trong là một giải pháp hiệu quả để giảm ô nhiễm môi trường và đa dạng hóa nguồn nhiên liệu [1,2]. Có nhiều phương án cấp LPG cho động cơ đánh lửa cưỡng bức: dùng họng khuếch tán, phun trên đường nạp hoặc phun trực tiếp vào buồng cháy. Họng khuếch tán không đáp ứng được tất cả các chế độ làm việc của động cơ nên các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của động cơ không cao. Phương pháp phun trực tiếp cho phép tạo hỗn hợp cháy phân lớp, tiết kiệm nhiên liệu và giảm ô nhiễm khí xả nhưng đòi hỏi kỹ thuật phức tạp do phải 56 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 4 (33).2009 phun vào môi trường có nhiệt độ và áp suất cao nên chưa thể áp dụng rộng rãi. Phương án phun trên đường nạp đạt hiệu quả cao, đáp ứng được các chỉ tiêu về kinh tế kỹ thuật của động cơ nên đã được áp dụng. Hiện nay nhiều công ty trên thế giới đã nghiên cứu và sản xuất bộ phụ kiện chuyển đổi để có thể lắp thêm vào ô tô, chuyển đổi thành hệ thống phun LPG trên đường ống nạp. Ở trong nước, hiện chưa có công trình nào nghiên cứu chuyển đổi sang h thống nhiên liệu phun LPG được công bố. Sử dụng các bộ ệ chuyển đổi của nước ngoài đòi hỏi chi phí đầu tư cao và gặp khó khăn trong bảo hành vì số lượng triển khai sử dụng nhỏ. Do vậy, nhóm nghiên cứu đã thực hiện đề tài nghiên cứu thiết kế hệ thống điều khiển phun LPG trên đường nạp để khẳng định tính khả thi trong thiết kế, chế tạo và triển khai ứng dụng bộ chuyển đổi với công nghệ trong nước. Bộ điều khiển điện tử là bộ não của hệ thống phun LPG được thiết kế. Nó giao tiếp với ECU động cơ để nhận xung tốc độ động cơ và xung điều khiển vòi phun xăng. Ngoài ra, còn nhận thêm các tín hiệu từ hệ thống cung cấp LPG, bao gồm: nhiệt độ khí LPG trước vòi phun LPG, áp suất khí LPG trước và sau vòi phun LPG. Từ đó, nó tạo ra tín hiệu điều khiển phun LPG. 2. Cơ sở lý thuyết về hệ thống phun nhiên liệu trong động cơ: Đối với động cơ phun xăng ủy, lưu lưngợ nguyên th xăng phun căn c chủ yếu ứ vào lưu lư không khí ợng nạp và được điều chỉnh tăng/giảm thêm tùy theo chế độ làm việc của động cơ [2]. Khi chuy đổi, ển lượng LPG được phun phải cháy h để đảm bảo tính ết kinh ế . Do đó, thông s ố t điều khiển chính là lưu lượng LPG phun vào, tương ứng với lượng không Hình 1. Sơ đồ hệ thống cung cấp nhiên liệu LPG cho động cơ khí ạp . Tín ệu điều n hi 1: Van nạp; 2:Đường ống nạp;3:Bình ch ứa LPG; 4: Cụm van bình chứa; 5:Đường ống khiển phun LPG phụ thuộc cấp LPG lỏng cho bộ hóa hơi; 6: Lọc; 7:Đường nước sấy bộ hóa hơi; 8:Bộ hóa hơi; 9:Đường ống cấp khí Gas cho bộ chia; 10: Bộ chia; 11:Vòi phun; 12: Ống dẫn khí Gas tín hi u điều khiển phun ệ vào đường ống nạp; 13: Đường ống nạp; 14: Jac nối; 15: Vòi phun xăng; 16Bugi. xăng và đư hiệu chỉnh ợc thêm theo các tín hiệu từ cảm biến nhiệt độ khí LPG, độ chênh áp suất trước và sau vòi phun LPG (do có sự khác biệt khi lắp trên động cơ so với khi ca-lip vòi phun). Tính toán thời gian phun của vòi phun ga LPG Quan hệ giữa lưu lượng khối lượng không khí Q kk được nạp vào động cơ và lưu lượng xăng được phun Q X , khi động cơ dùng xăng là: ...