Luận văn: Đánh giá kỹ thuật và phát thải ô tô xăng dùng nhiên liệu linh hoạt

Luận văn phân tích, đánh giá chi tiết tính năng kỹ thuật và mức độ phát thải của ô tô xăng khi chuyển đổi sang sử dụng nhiên liệu linh hoạt.

• Người hướng dẫn: PGS.TS Phạm Hữu Tuyến
• Trường học: Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nộ
• Chuyên ngành: Kỹ Thuật Cơ Khí Động Lực
• Đề tài: Chuyển Đổi Ô Tô Xăng Sang Nhiên Liệu Linh Hoạt
• Loại tài liệu: Luận Văn Thạc Sĩ
• Năm xuất bản: 2017
• Địa điểm: Hà Nộ

Tóm tắt

I. Tổng quan về chuyển đổi ô tô xăng sang nhiên liệu linh hoạt

Chuyển đổi ô tô xăng sang nhiên liệu linh hoạt là một giải pháp công nghệ tiên tiến nhằm giảm phát thải khí độc hại và tăng hiệu quả sử dụng năng lượng. Luận văn thạc sĩ này tập trung vào nghiên cứu chuyên sâu về các tính năng kỹ thuật và khả năng phát thải của ô tô khi sử dụng nhiên liệu sinh học có chứa ethanol. Quá trình chuyển đổi này đòi hỏi các điều chỉnh kỹ thuật đặc biệt trên hệ thống phun xăng điện tử của xe, nhằm đảm bảo hiệu suất động cơ tối ưu. Việc áp dụng công nghệ bộ điều khiển HCU phụ cho phép xe hoạt động linh hoạt với nhiều loại nhiên liệu sinh học khác nhau, từ E5 đến E85.

1.1. Khái niệm và ý nghĩa của nhiên liệu linh hoạt

Nhiên liệu linh hoạt là loại nhiên liệu được pha trộn từ xăng RON92 và ethanol với các tỷ lệ khác nhau. Các ký hiệu như E5, E10, E20, E85, E100 biểu thị phần trăm ethanol có trong hỗn hợp. Ý nghĩa thực tiến của loại nhiên liệu này là giảm phụ thuộc vào dầu mỏ, bảo vệ môi trường, và hỗ trợ nông nghiệp thông qua việc sử dụng ethanol từ sinh khối.

1.2. Tình hình nghiên cứu toàn cầu

Các nước phát triển đã triển khai rộng rãi công nghệ động cơ linh hoạt. Một số quốc gia bắt buộc phải sử dụng xăng sinh học E10 hoặc cao hơn. Việt Nam đang trong giai đoạn nghiên cứu và ứng dụng công nghệ này, với focus vào tối ưu hóa hiệu suất và kiểm soát phát thải cho các mẫu xe phổ biến như Toyota Vios.

II. Quy trình thiết kế và chế tạo bộ chuyển đổi

Thiết kế và chế tạo bộ chuyển đổi là bước quan trọng để thực hiện chuyển đổi ô tô sang nhiên liệu linh hoạt. Quá trình này bao gồm các etap phức tạp: xây dựng bộ thông số chuẩn, thực hiện mô phỏng kỹ thuật, và các thử nghiệm thực nghiệm. Bộ chuyển đổi chính là bộ điều khiển HCU phụ - một hệ thống điều khiển tự động giúp điều chỉnh lượng nhiên liệu phun dựa trên tỷ lệ pha trộn ethanol trong bình xăng. Sơ đồ nguyên lý, các mạch điều khiển, và lập trình vi xử lý được thiết kế cẩn thận để tối ưu hóa công suất và giảm tiêu thụ nhiên liệu.

2.1. Xây dựng bộ thông số chuẩn và mô phỏng

Việc xây dựng bộ thông số chuẩn bắt đầu bằng cách phân tích dữ liệu từ động cơ ô tô Toyota 1NZ-FE. Mô phỏng kỹ thuật giúp dự đoán hành vi của động cơ khi sử dụng các tỷ lệ ethanol khác nhau. Dữ liệu công suất, mô-men xoắn, và lượng khí thải được tính toán chi tiết.

2.2. Thiết kế bộ điều khiển HCU phụ

Bộ điều khiển HCU phụ được thiết kế với sơ đồ nguyên lý phức tạp, bao gồm các cảm biến đo tỷ lệ ethanol và mạch xử lý tín hiệu. Lập trình vi xử lý được thực hiện để điều khiển injection sao cho tối ưu hóa hiệu suất và tuân thủ tiêu chuẩn khí thải.

III. Lắp đặt và thử nghiệm bộ chuyển đổi trên xe

Lắp đặt bộ chuyển đổi trên ô tô Toyota Vios là công đoạn quan trọng để xác nhận tính khả thi của công nghệ. Quy trình lắp đặt bao gồm tháo rời hệ thống phun xăng gốc, lắp đặt các cảm biến mới, và kết nối bộ điều khiển HCU phụ. Sau lắp đặt, thử nghiệm tính năng kỹ thuật được tiến hành bằng các thiết bị chuyên dụng như Chassis Dynamometer CD48' để đo công suất, mô-men xoắn, và Tủ phân tích khí thải CBEH để đánh giá phát thải. Dữ liệu thu thập được so sánh giữa xe nguyên bản và xe lắp bộ chuyển đổi để xác định ảnh hưởng của công nghệ.

3.1. Quy trình lắp đặt trên xe ô tô

Lắp đặt bộ chuyển đổi đòi hỏi kỹ năng cao và công cụ chuyên dụng. Trước tiên, xe được chuẩn bị và hệ thống xăng được vệ sinh. Các cảm biến ethanol được lắp đặt tại vị trí tối ưu để phát hiện tỷ lệ pha trộn. Bộ điều khiển HCU phụ được gắn kết an toàn và cáp điện được đấu nối đúng cách. Kiểm tra kín khí được thực hiện để đảm bảo an toàn.

3.2. Đánh giá tính năng kỹ thuật và phát thải

Thử nghiệm tính năng kỹ thuật được thực hiện bằng Chassis Dynamometer CD48'' để đo công suất động cơ với các loại nhiên liệu khác nhau. Thử nghiệm phát thải sử dụng Tủ phân tích khí thải CBEH để đo lượng CO, HC, NOx. Kết quả được so sánh chi tiết giữa xăng RON92 và các xăng sinh học E5, E10, E20, E85.

IV. Kết quả nghiên cứu và hướng phát triển

Kết quả nghiên cứu cho thấy ô tô có thể hoạt động hiệu quả với các tỷ lệ ethanol khác nhau từ E0 đến E85 sau khi lắp bộ chuyển đổi. Công suất động cơ được duy trì ổn định trên các loại nhiên liệu khác nhau. Lượng khí thải CO, HC được giảm đáng kể khi sử dụng xăng sinh học có hàm lượng ethanol cao. Tuy nhiên, lượng NOx có sự thay đổi tùy theo tỷ lệ pha trộn. Luận văn khẳng định tính khả thi của công nghệ chuyển đổi cho các xe hiện có và đề xuất những hướng phát triển tiếp theo như tối ưu hóa thêm, giảm chi phí bộ điều khiển, và thử nghiệm trên nhiều mẫu xe khác để mở rộng ứng dụng công nghệ này.

4.1. Ảnh hưởng của ethanol tới hiệu suất động cơ

Ethanol có tính chất làm tăng chỉ số octane của nhiên liệu, giúp cải thiện khả năng chống nổ của động cơ. Hệ số dư lượng không khí tương đương (λ) và hệ số nạp thay đổi theo tỷ lệ ethanol. Công suất động cơ được duy trì hoặc tăng nhẹ khi sử dụng xăng sinh học có ethanol cao, nhờ vào bộ điều khiển tự động điều chỉnh lượng phun thích hợp.

4.2. Hướng phát triển công nghệ trong tương lai

Hướng phát triển tiếp theo bao gồm tối ưu hóa chi phí của bộ chuyển đổi, mở rộng ứng dụng cho các dòng xe khác nhau, và nâng cao độ chính xác của hệ thống cảm biến. Nghiên cứu thêm về ảnh hưởng dài hạn của xăng sinh học E85 trên tuổi thọ động cơ cũng là ưu tiên hàng đầu.

Trích đoạn nội dung tài liệu

BO GIAO DUC VA BAO TAG TRUONG DAI HOC BACH KHOA HA NOL pAO TAT THAM NGHIÊN CỨU BANH GIA TINH NANG KY THUAT VA PHÁT THÁI CỦA Ô TÔ XĂNG KHI CHUYỂN ĐÔI SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU LINH HOẠT LUAN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LIƒC Người hướng dẫn khoa học : PGS.TS Phạm Hữu Tuyến HÀ NỘI - 2017 BỘ GIÁO DUC VA DAO TẠO TRUONG DAI IIOC BACII KIIOA IIA NOL pAO TAT THAM NGHIEN CUU BANH GIA TINH NANG KY THUAT VA PHAT THAI CUA 6 TG XANG KHI CHUYEN DOI SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU LINI HOẠT Chuyên ngành: Kỹ thuật cơ khi dộng lực Mã số : 62520116 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Người hướng dẫn khoa học : PGS.TS Phạm Hữu Tuyến HÀ NỘI - 2017 MỤC LỤC MỤC LỤC - - i LOT CAM BOAN. - - - đi LOI CAM ON. - - iv DANH MỤC CÁC KỶ FTPU VÀ CHỦ VIẾT TẤT - - v DANH MỤC HÌNH VŨ. Hee eeeeeasearrooeVIE ĐANH MỤC BẰNG BIẾU.

Lý do chọn di 2 2. Mục dich nghiên cứu. "_ 2 3, Đối tượng và phạm vị nghiên gu ¬. Phương pháp nghiên cửu:.

Ý nghĩa khoa học và tỉnh thực tiến của 3 6. Câu trite RAN VER ac c e sec e cse cs e satsecnsea 3 CHUONG T: TONG QUAN ve PHƯƠNG TIỀN sửnDỤNG NHIÊN r LIỆU LINH HOẠT.TÊng quanvề nhiên liệu sinh học.1,Gidi thigu chung vé nhién liệu sinh học.Uu nhược, điểm của nhiên liệu sinh học. Nhiên liệu cẻn ethanol và xăng sinh học. Nhiên liệu cẻn ethanol.

Nhién ligu xăng sinh học 11 123 ‘Tinh hin sin xuit va si dung ethanol khe seo. Van đẻ sử đụng xăng sinh học có tỷ lệ cồn ethanol lớn trên đôngcơec 19 1. Nghiên cứu và ứng dụng động cơ sử dựng nhiên liệu linh hoạt trên thể giới - - - 19 1.2 Nghiên cứu vẻ sử đụng xăng sinh học có tỷ lệ cồn sử đụng nhiên liệu linh. hoạt cho động cơ ở Việt Nam.

- - 25 CHUONG IE: QUY TRINH THIET KE CHE TAO BO CHUYEN BÓI Ô TÔ PHUN XĂNG DIEN TỬ SANG SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU LINH HOẠT. 30 bắn trên động cơ ô tô Toyota 30 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VẢ CHỮ VIET TAT Kỹ hiệu Tiến giải Dơn vị E5 Xăng sinh học bao gồm 5% etanol và 95% - xăng RON92 E10 Xăng sink hoc bao gm 10% ethanol va 90% - xăng RONS2 EIS Xăng sinh học bao gồm 15% ethanol và 85% - xăng RONØ2 T20 Xăng sinh hoc bao gdm 20% ethanol va 80% - xăng RON92 E85 ‘X&ng sinh hoc bao gm 85% ethanol va 15% - xăng RON92 E100 Ethanol gée - ca Ménéxit cdcbon - HC THydrô cácbon - NO, Oxit nite - có; Cacbonnie - E.Diezel Tiến hợp nhiên liệu đicsoLethanol - SAE Hội kỹ sư ô tả thế giái - NLBI Nhiên liệu biện tính - TCVN Tiên chuẩn Việt Nam - NLSH Thiên liệu sinh học. - HDPE Hiph Density Polyethylene (Nhựa - polyethylene dac bial) CD20” Chassis Dynamometer 20” (Bang thir xe may) - CD48” Chassis Dynamometer 48” (Bing thi 6 t6 con - và xe tải hạng nhẹ) ECL R40 Chu trình thứ châu Âu cho xe máy theo tiểu, - chuẩn Euro TĨ w 2. Nghiễn cứu xây dựng bộ thông số chuẩn.

Nghiên cứu mô phông, 32 Nghién ciru thử nghiệm. seo 42 323, dang thuết bị thứ nghiệm. Kết quá thục nghiệm góc dảnh hửa sớm tại các tỷ lệlạ pha trịtrộn kháo nhau. Kết quá thực nghiệm xác định lượng nhiên liệu phun 46 3.

Thiết kế chế tạo bộ điều khiển HCU phụ cho động cơ ô tô Toyota LNZ FH. Thiết kế sơ đỗ nguyên lý HCU phụ.2, Chế tạo mạch điều khiển cúa l1CU phụ.3, Lập trình và nạp bộ điều khiển lên SCU phụ cho động cơ 6 tô 49 CHƯƠNG HH: NGHIÊN CỨU LẮP ĐẶT VA THU NGHIEM BỘ CHUYỂN BOI TREN 6 TO 52 3.Quy trình lắp đặt bộ chuyển đi lên xe ê tô.Giới thiệu chung về xe ô tô Toyota Vios 1. Lap dat bộ chuyên đổi lên xe ô tô 56 3. Thứ nghiệm và đánh giá tính năng, kỹ thuật và phát thải khi lắp bộ 3 chuyển đối lên6 tô - - - - - - so 3.

Trang thiết bị và chế độ thử nghiệm: 59 3. Trang thiết bị thử nghiệm. Đối tượng và chế độ thử nghiệm 60 3. Kết quả thử nghiệm với ô tô nguyên bản - - él 3.

Kết quả thủ nghiệm với 6 tô lắp bộ chuyển đối - - 64 KET LUAN CHUNG VA HUONG PHAT TRIEN.71 TÀI LIÊU THAM KHẢO. Băng thứ động lực học CD48”. Tủ phân tích khí thải CBEH.à se erieieirereo T7 Phụ lục 3. Cân nhiên liệu 7338 - - - 81 Phụ lục 4.

Cơ sở lý thuyết cáo phép đo chủnh. 82 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VẢ CHỮ VIET TAT Kỹ hiệu Tiến giải Dơn vị E5 Xăng sinh học bao gồm 5% etanol và 95% - xăng RON92 E10 Xăng sink hoc bao gm 10% ethanol va 90% - xăng RONS2 EIS Xăng sinh học bao gồm 15% ethanol và 85% - xăng RONØ2 T20 Xăng sinh hoc bao gdm 20% ethanol va 80% - xăng RON92 E85 ‘X&ng sinh hoc bao gm 85% ethanol va 15% - xăng RON92 E100 Ethanol gée - ca Ménéxit cdcbon - HC THydrô cácbon - NO, Oxit nite - có; Cacbonnie - E.Diezel Tiến hợp nhiên liệu đicsoLethanol - SAE Hội kỹ sư ô tả thế giái - NLBI Nhiên liệu biện tính - TCVN Tiên chuẩn Việt Nam - NLSH Thiên liệu sinh học. - HDPE Hiph Density Polyethylene (Nhựa - polyethylene dac bial) CD20” Chassis Dynamometer 20” (Bang thir xe may) - CD48” Chassis Dynamometer 48” (Bing thi 6 t6 con - và xe tải hạng nhẹ) ECL R40 Chu trình thứ châu Âu cho xe máy theo tiểu, - chuẩn Euro TĨ w DANH MỤC HÌNH VE Hinh 1. Sơ đỗ sắn xuất cthanol từ cenlulozo - - § Hinh 1.

Ap suất hơi bão hỏa tại 37,8% - - 13 Hinh 1. Su ting trị số octan khi tăng tí lệ ethanol 14 Hình L4. Sản lượng nhiên liệu sinh học tính đến năm 20 17. Anh hưởng của tý lệ ethanol tới hệ số dư lượng không khi tương duong (a) va hé 6 nap (0).

Ảnh hưởng của tỷ lệ ethanol tới phát tha: CO, HC va CO. Ảnh hưởng của tý lệ ethanol tới phát thải NO, - 22 Hình 1.8 Các thông số kinh tế kỹ thuật và phát thải của động cơ ô tô khi sử dụng nhiên liệu 125 và E10 so với nhiên liệu xăng thông thường 26 Tlnh 2. Sơ đề hệ thống điều khiển phun xăng điện tử động cơ ô tô Toyota TNZ. So dé khối hoạt déng cia ECU nguyén ban trén động cơ ô tô Toyota 1NZ FE.

Mô hình déng co 4 tô Toyota INZFE trong phin mém AVL - Boost 34 Hình 2. Sơ đỗ hệ thống và hình ánh thừ nghiệm dông cơ ô tô. Công suất, suất tiêu hao nhiên liệu động cơ cơ ô tô ở 20% tai, ECU nguyên bản. Công suất, suất tiêu hao nhiên liệu 6 60% tai, ECU nguyên bản.

Công suất, suất tiêu hao nhiên liệu ở 100% tãi, HƠU) nguyên bản 41 Hình 2. Hệ thông điều khiến va lap trình FCU của hãng Woodward 44 Hình 2. Góc đánh lửa sớm tối ưu khi sử dụng H30 - 45 Hình 2.10 Góc dánh lửa sớm tối ưu khi sử dụng E30. Góc đánh lửa sớm tối ưu khi sử dụng I85 - 45 Tinh 2.

Góc đánh lửa sớm tối ưu khi sử dụng I100. Đặc tính thời gian phun nhiên liệu khi sử dụng nhiên liệu E30. Đặc tính thời gian phun nhiên liệu khi sử dụng nhiên liéu £50. Đặc tính thời gian phun nhiên liệu khi sử dụng nhiên liéu E85.

Dặc tính thời gian phun nhiên liệu khi sử dụng nhiên liệu 100. So đồ quy trình xây dựng bộ thông số chuẩn cho động cơ. Sơ đỗ khối hệ thống nhiên liệu chuyển di - 48 Hình 2. Sơ đỗ nguyên lý của bộ diễu khiển BƠU phụ - 48 Hình 2.

Sơ đỗ mạch in - - 49 Hình 2. Mạch diều khiển của ECU phụ ö tô sau khi hoản thiện. Sơ để quy trinh chế Lạo bộ điều khiển ECU phu - 50 Tinh 3. Sơ đỗ hệ thống điều khiển tự động động cơ TOYOTA 1NZ.2 Sơ để khổi hoạt động của CU chính - 55 Hình 3.

Sơ đỗ khối của hệ thống điều khiển động cơ phun xăng khi lắp đặt bộ điều khiển phụ. Cảm biến do nồng độ cồn được lắp đặt trên động cơ xe 6 W Toyota Vios l. Lắp đặt bộ chuyển đổi CƯ phụ lên xe ô tô. Phòng thử ô tô CD48”.

Thử nghiệm xe ô tê Toyota Vios trên băng thử CD48”. Lắp đặt bộ chuyển đổi HCU phụ lin xe 6 18 - 60 Hình 3. Công suất và suất tiêu hao nhiền liệu 4 t6 Toyota Vios nguyên bản tai 100 ga, tay số 3. Nghiễn cứu xây dựng bộ thông số chuẩn.

Nghiên cứu mô phông, 32 Nghién ciru thử nghiệm. seo 42 323, dang thuết bị thứ nghiệm. Kết quá thục nghiệm góc dảnh hửa sớm tại các tỷ lệlạ pha trịtrộn kháo nhau. Kết quá thực nghiệm xác định lượng nhiên liệu phun 46 3.

Thiết kế chế tạo bộ điều khiển HCU phụ cho động cơ ô tô Toyota LNZ FH. Thiết kế sơ đỗ nguyên lý HCU phụ.2, Chế tạo mạch điều khiển cúa l1CU phụ.3, Lập trình và nạp bộ điều khiển lên SCU phụ cho động cơ 6 tô 49 CHƯƠNG HH: NGHIÊN CỨU LẮP ĐẶT VA THU NGHIEM BỘ CHUYỂN BOI TREN 6 TO 52 3.Quy trình lắp đặt bộ chuyển đi lên xe ê tô.Giới thiệu chung về xe ô tô Toyota Vios 1. Lap dat bộ chuyên đổi lên xe ô tô 56 3. Thứ nghiệm và đánh giá tính năng, kỹ thuật và phát thải khi lắp bộ 3 chuyển đối lên6 tô - - - - - - so 3.

Trang thiết bị và chế độ thử nghiệm: 59 3. Trang thiết bị thử nghiệm. Đối tượng và chế độ thử nghiệm 60 3. Kết quả thử nghiệm với ô tô nguyên bản - - él 3.

Kết quả thủ nghiệm với 6 tô lắp bộ chuyển đối - - 64 KET LUAN CHUNG VA HUONG PHAT TRIEN.71 TÀI LIÊU THAM KHẢO. Băng thứ động lực học CD48”. Tủ phân tích khí thải CBEH.à se erieieirereo T7 Phụ lục 3. Cân nhiên liệu 7338 - - - 81 Phụ lục 4.

Cơ sở lý thuyết cáo phép đo chủnh. 82 LOL CAM DOAN Tôi xin cam đoạn những kết quả trong luận văn là do bản thân thực hiện dưới sự hướng dẫn của thầy giáo hướng dẫn khoa học PGS.TS Phạm Hiểu Tuyển. Nguài tài liệu tham khảo đã liệt kê, các sổ liệu tính toán và thử nghiệm trong luận văn là trung thực và chưa dược ai công hồ trong bd cir công trình nào khác. Hà Nội, ngày 31 tháng 10 nấm 2017 Giáo viên hướng dẫn 1ọc viên Phạm Hữu Tuyến Đào Tắt Thẩm.

itt LOT CAM ON Để hoàn thánh hiận vần nảy, tác giả đã nhận được nhiều sự giúp đỡ từ các thấy cỗ giáo, đồng nghiệp, bạn bè và gia đình.