BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP TRƯỜNG NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO THỬ NGHIỆM HỆ THỐNG QUẢN LÝ XY LANH TRÊN ĐỘNG CƠ MÃ SỐ: T2017- 29TĐ SKC 0 0 6 0 2 4 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 03/2018 Luan van BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KH&CN CẤP TRƯỜNG TRỌNG ĐIỂM NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO THỬ NGHIỆM HỆ THỐNG QUẢN LÝ XY LANH TRÊN ĐỘNG CƠ Mã số: T2017- 29TĐ Chủ nhiệm đề tài: TS. Lý Vĩnh Đạt TP. HCM, Tháng 03 Năm 2018 Luan van TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KH&CN CẤP TRƯỜNG TRỌNG ĐIỂM N NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO THỬ NGHIỆM HỆ THỐNG QUẢN LÝ XY LANH TRÊN ĐỘNG CƠ Mã số: T2017- 29TĐ Chủ nhiệm đề tài: TS.
Lý Vĩnh Đạt TP. HCM, Tháng 03 Năm 2018 Luan van Đề tài NCKH cấp Trường Trọng điểm T2017-29TĐ CÁC THÀNH VIÊN THAM GIA ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU VÀ ĐƠN VỊ PHỐI HỢP THỰC HIỆN Chủ nhiệm đề tài: TS. Lý Vĩnh Đạt Đơn vị phối hợp thực hiện: Bộ môn Động cơ, khoa Cơ khí Động lực, trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. HCM i Luan van Đề tài NCKH cấp Trường Trọng điểm MS:T2017-29TĐ MỤC LỤC Trang Danh sách thành viên tham gia và đơn vị phối hợp thực hiện.
ii Danh sách các bảng. iv Danh sách các hình. v Danh mục các chữ viết tắt. ix Thông tin kết quả nghiên cứu.
xi CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN. Error! Bookmark not defined. Error! Bookmark not defined.2 Các nghiên cứu trong nƣớc. Error! Bookmark not defined.3 Các nghiên cứu ngoài nƣớc.
Error! Bookmark not defined.4 Mục đích nghiên cứu .5 Đối tƣợng nghiên cứu .6 Phạm vi nghiên cứu và giới hạn của đề tài .7 Phƣơng pháp nghiên cứu .8 Nội dung nghiên cứu .9 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn. 7 CHƢƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT .1 Khái quát về hệ thống điều khiển ngắt xi lanh .2 Điều khiển ngắt giảm xi lanh chủ động .3 Thời điểm ngắt giảm xi lanh .4 Phƣơng pháp điều khiển ngắt xi lanh của một số nhà sản xuất ô tô .5 Đề xuất cơ cấu điều khiển ngắt xi lanh trên động cơ Hyundai G4EK .6 Tổng quan cơ cấu điều khiển ngắt xi lanh. 31 CHƢƠNG 3 NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ HỆ THỐNG NGẮT XI LANH TRÊN ĐỘNG CƠ HYUNDAI G4EK. Error! Bookmark not defined.1 Khảo sát cơ cấu phân phối khí động cơ Hyundai G4EK.
35 ii Luan van Đề tài NCKH cấp Trường Trọng điểm MS:T2017-29TĐ 3.2 Hệ thống điều khiển động cơ Hyundai G4EK.3 Nghiên cứu thiết kế cơ cấu ngắt xi lanh trên động cơ .4 Chế tạo và lắp đặt lên động cơ hoàn chỉnh. 47 CHƢƠNG 4 CHẾ TẠO BOARD MẠCH ĐIỀU KHIỂN NGẮT XI LANH ĐỘNG CƠ HYUNDAI G4EK .1 Thiết kế board mạch để điều khiển hệ thống. Error! Bookmark not defined.2 Lƣu đồ thuật toán điều khiển cơ cấu ngắt xi lanh .3 Lắp đặt board mạch điều khiển ngắt xi lanh trên động cơ Hyundai G4EKError! Bookm CHƢƠNG 5 THỰC NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ .1 Thiết lập thử nghiệm.2 Đánh giá kết quả thử nghiệm. 77 CHƢƠNG 6 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ .2 Hƣớng phát triển của đề tài:.
79 TÀI LIỆU THAM KHẢO. Error! Bookmark not defined. iii Luan van Đề tài NCKH cấp Trường Trọng điểm MS:T2017-29TĐ DANH SÁCH CÁC BẢNG Trang Bảng 2.1: Đặc tính tiêu hao nhiên liệu SFC: Specific Fuel Consumption .1: Bảng thông số kỹ thuật của Arduino Uno R3.2: Thông số kỹ thuật của Rotary Volume Encoder .1 Thông số kỹ thuật của động cơ Hyundai Accent G4EK.70 iv Luan van Đề tài NCKH cấp Trường Trọng điểm MS:T2017-29TĐ DANH SÁCH CÁC HÌNH Trang Hình 1.1: Ngắt xi lanh trên động cơ thông thường .2: Ngắt xi lanh thông qua con đội thuỷ lực .3: Cơ cấu ngắt xi lanh của K.4: Điều khiển ngắt xi lanh trực tiếp bằng điện .1: Công nghệ ngắt xi lanh trên động cơ V6 .2: Solenoid điều khiển các xú páp đóng hoàn toàn .3: (a) Không ngắt xi lanh, (b) ngắt xi lanh .4: Ngắt xi lanh bất kỳ trên động cơ V8 của hãng GM .5: Các chế độ hoạt động ngắt xi lanh động cơ .6: Sự tiết kiệm nhiên liệu khi ngắt xi lanh động cơ .7: So sánh hai chế độ làm việc của động cơ .8: So sánh tổn hao cơ giới trong 2 chế độ làm việc của động cơ .9: So sánh hiệu quả kinh tế nhiên liệu khi ngắt xi lanh .10: Biểu đồ đặc trưng cho hiệu suất của động cơ .11: Đồ thị công P-V của động cơ xăng .12: Ngắt các xú páp bằng dầu thủy lực .13: Ngắt các xú páp bằng điện từ .14: Ngắt xi lanh bất kỳ trên động cơ V8 của hãng GM .15: Vị trí ngắt xi lanh trên đồ thị công .16: Đồ thị đặc tính công suất-mô men động cơ V6 3.17: Các chế độ hoạt động của xe .18: Mạch dầu điều khiển ngắt xi lanh .19: Chế độ xi lanh hoạt động bình thường .20: Chế độ ngắt xi lanh .21: Điều khiển ngắt xi lanh bằng điện của Audi.22: Các chế độ ngắt xi lanh của Audi .26 v Luan van Đề tài NCKH cấp Trường Trọng điểm MS:T2017-29TĐ Hình 2.23: Ngắt phun xăng và đánh lửa trên xi lanh ngừng hoạt động .7L HEMI với hệ thống MD .25: Cấu tạo con đội thủy lực .26: Sơ đồ khối điều khiển ngắt xi lanh .27: Cơ cấu điều khiển ngắt xi lanh .28: Thiết kế phần cơ khí cơ cấu điều khiển ngắt xi lanh .29: Thiết kế sơ bộ cơ cấu điều khiển ngắt xi lanh.30: Mô phỏng hệ thống điều khiển sau khi lắp ghép .1: Động cơ Hyundai G4EK.2: Cơ cấu phân phối khí trên động cơ Hyundai G4EK.3: Sơ đồ hệ thống điều khiển động cơ.4: Cấu tạo bệ đỡ cơ cấu ngắt xi lanh.5: Gối đỡ trục cam, nắp đỡ trục cam.6: Nửa trục cam ngắt xi lanh số 1.7: Nửa trục cam ngắt xi lanh số 4.8: Cấu tạo các gối đỡ trục cò mổ.9: Cấu tạo cò mổ thứ cấp.10:Bánh vít và trục vít dẫn động trực tiếp trục cam.11:Gối đỡ trục vít dẫn động trực tiếp trục cam.12: Khoá bánh vít trên trục cam.13: Khớp trượt nối 2 bán trục cam .14: Càng chuyển hướng khớp trượt.15:Gối đỡ trục càng chuyển hướng.16: Đĩa lò xo hồi vị trục cam.17: Bánh vít và trục vít của bộ giảm tốc từ mô tơ điều khiển.18: Trục của bánh vít.19: Gối đỡ trục vít bộ truyền.20: Gối đỡ trục bánh vít bộ truyền.21: Hộp bộ truyền bánh vít, trục vít từ mô tơ .46 vi Luan van Đề tài NCKH cấp Trường Trọng điểm MS:T2017-29TĐ Hình 3.22: Cấu tạo nắp máy trung gian.23: Cơ cấu sau khi đã gia công.24: Cơ cấu sau khi đã lắp ráp lại.25:Động cơ điện 12V DC dùng để điều khiển cơ cấu ngắt xy lanh.26: Cơ cấu ngắt xi lanh được lắp lên động cơ.1: Nguyên lý hoạt động mạch cầu H sử dụng để điều khiển mô tơ. 2: Mạch cầu H điều khiển động cơ – giả lập trên Proteus.3: Mạch nguồn 5V cho vi xử lí và cảm biến.
4: Mạch điều khiển ngắt kim phun. 5: Vi xử lý Arduino UNO R3. 6: Các chân Analog và Digital trên Arduino UNO R3. 7: Lập trình Arduino và xuất giá trị trên Arduino IDE.
8: Rờ le 5 chân điều khiển nhấn xú páp. 9: Rờ le 5 chân điều khiển gài khớp.11: Encoder gắn trên trục cam.12: Mô phỏng mạch điều khiển ngắt xi lanh trên Proteus.13: Lưu đồ thuật toán điều khiển bướm ga.14: Lưu đồ thuật toán điều khiển nhấn xú páp.15: Lưu đồ thuật toán đo tốc độ động cơ.16: Lưu đồ thuật toán đếm xung từ Encoder.17: Lưu đồ thuật toán điều khiển ngắt kim phun.18: Lưu đồ thuật toán chính.19: Board mạch điều khiển gắn trên động cơ thực tế.1: Màn hình hiển thị và thiết bị đo khí thải Maha MGT5.2: Kết nối động cơ với thiết bị đo khí thải Maha MGT5.3: Kết nối thiết bị đo.4: Kết nối động cơ thiết bị đo tiêu hao nhiên liệu LPS 2000.5: Quá trình thử nghiệm xác định suất tiêu hao nhiên liệu ge.73 vii Luan van Đề tài NCKH cấp Trường Trọng điểm MS:T2017-29TĐ Hình 5.6: Kết quả thử nghiệm suất tiêu hao nhiên liệu ge.7: Diễn biến suất tiêu hao nhiên liệu ge tương ứng với các chế độ hoạt động khác nhau.8: Quá trình thử nghiệm đo nồng độ khí thải CO.9: Kết quả thử nghiệm nồng độ khí thải CO.10: Diễn biến phát thải khí CO tương ứng với các điều kiện hoạt động khác nhau.11: Kết quả thử nghiệm nồng độ khí thải HC.12: Diễn biến phát thải khí HC tương ứng với các điều kiện hoạt động khác nhau.77 viii Luan van Đề tài NCKH cấp Trường Trọng điểm MS:T2017-29TĐ DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT ANC Active Noise Control -Điều khiển tiếngồn chủ động. AFM Active Fuel Management – Quản lý nhiên liệu chủ động. ACC Active Cylinder Control – Điều khiển xi lanh chủ động.
BMEP Brake Mean Effective Pressure - Áp suất hiệu dụng trung bình cóích. CAI Controlled Auto Ignition – Điều khiển đánh lửa tự động. CDA Cylinder Deactivation- Công nghệ ngắt xi lanh chủđộng. COD Cylinder On Demand- Hệ thống ngắt giảm xi lanh.
DC Direct Current- Dòng điện mộtchiều. DSF Dynamic Skip Fire– Điều khiển ngắt đánh lửa. ĐCT Điểm chết trên. ĐCD Điểm chết dưới.
ECU Electronic Control Unit- Bộ điều khiển điệntử. ED Engine Displacement- Công nghệ thay đổi thể tích công tác. EMV Electro Magnetic Valve Actuation- Điều khiển xú páp điệntừ. ETC Electronics Throttle Control- Hệ thống điều khiển bướm ga điệntử.
FTP Federal Test Procedure- Thử nghiệm theo chu trình của Mĩ. GM General Motor - Hãng ô tô GM của Mỹ GDI Gasoline direct injector – Phun xăng trựctiếp. MPI MultiPoint Injection – Hệ thống phun xăng đa điểm. MD Modulated Displacement – Thay đổi thểtích.
Mivec Mitsubishi Innovative Valve timing Electronic Control system– Thời điểm đóng mở xú páp được điều khiển bằng điệntử. MDS Multi Displacement System – Hệ thống xi lanh đa dung tích. NEDC New European Driving Cycle – Chu trình thử nghiệm châuÂu. ix Luan van Đề tài NCKH cấp Trường Trọng điểm MS:T2017-29TĐ i-VTEC Intelligent - Variable Valve Timing Lift Electronic Control – Thời điểm đóng mở xú páp biến thiên được điều khiển bằng điệntử.
IMEP Indicated Mean Effective Pressure – Áp suất hiệu dụng trung bình chỉthị. TFSI Turbo Fuel Stratified Injection Tengine Mô men xoắn động cơ[Nm]. SFC Specific Fuel Consumption – Đặc tính tiêu thụ nhiênliệu. SOHC Single Overhead Camshaft – Động cơ chỉ có một trục cam ở phía trên.
VCM Variable Cylinder Management – Hệ thống quản lý xi lanh chủ động. Vactive Thể tích của các xi lanh hoạtđộng. VVT Variable Valve Timing – Hệ thống điều khiển thời điểm xú páp biến thiên x Luan van Đề tài NCKH cấp Trường Trọng điểm MS:T2017-29TĐ TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Độc lập - Tự do - Hạnh phúc KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Tp.