Nghiên cứu thiết kế hệ thống đánh lửa điện dung và điện cảm tại HCMUTE

LỜI CAM ĐOAN

LỜI CẢM ƠN

TÓM TẮT

ABSTRACT

1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1. TỔNG QUAN CHUNG VỀ LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU

1.2. CÁC KẾT QUẢ TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC ĐÃ CÔNG BỐ

1.3. Hệ thống đánh lửa nạp xả với chu kỳ điện dung và điện cảm

1.4. Hệ thống đánh lửa điện dung với khả năng kéo dài thời gian phóng điện bằng hiệu ứng điện cảm

1.5. Hệ thống đánh lửa điện cảm cho động cơ đốt trong

1.6. Hệ thống đánh lửa điện cảm năng lượng cao

1.7. Hệ thống đánh lửa điện dung với khả năng kéo dài thời gian xuất hiện tia lửa

1.8. HƯỚNG NGHIÊN CỨU

1.9. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU

1.9.1. Mục tiêu cụ thể

1.9.2. Đối tượng nghiên cứu

1.9.3. Phạm vi giới hạn nghiên cứu

1.10. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

1.11. CÁC NỘI DUNG CHÍNH

2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.1. HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA ĐIỆN CẢM

2.2. Nguyên lý hoạt động của hệ thống đánh lửa điện cảm

2.3. Một vài thông số của hệ thống đánh lửa điện cảm

2.4. Lý thuyết đánh lửa điện cảm

2.5. Các biện pháp nâng cao đặc tính đánh lửa điện cảm

2.6. Ưu, nhược điểm của hệ thống đánh lửa điện cảm

2.7. HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA ĐIỆN DUNG

2.7.1. Khái niệm hệ thống đánh lửa điện dung

2.7.2. Phân loại hệ thống đánh lửa điện dung

2.7.3. Cấu tạo mạch điện đánh lửa điện dung cơ bản

2.7.4. Nguyên lý hoạt động

2.8. Một vài thông số của đánh lửa CDI

2.9. Ưu, nhược điểm của hệ thống đánh lửa điện dung

2.10. NĂNG LƯỢNG ĐÁNH LỬA VÀ QUÁ TRÌNH CHÁY TRÊN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG DÙNG NHIÊN LIỆU XĂNG

2.10.1. Quá trình cháy trên động cơ đốt trong dùng nhiên liệu xăng

2.10.2. Phân tích năng lượng của tia lửa điện

2.11. NHỮNG YẾU TỐ TÁC ĐỘNG ĐẾN QUÁ TRÌNH CHÁY

2.11.1. Ảnh hưởng của đường kính điện cực trung tâm

2.11.2. Ảnh hưởng của độ rộng khe hở bugi

2.11.3. Ảnh hưởng của độ nhô bugi trong buồng cháy

2.11.4. Ảnh hưởng của áp suất nén và điện áp

2.11.5. Ảnh hưởng của tốc độ và tải đến điện áp đánh lửa

2.11.6. Ảnh hưởng của sự tăng tốc động cơ đến điện áp đánh lửa

2.11.7. Thời đánh lửa và điện áp yêu cầu

2.11.8. Tỉ lệ hoà trộn giữa nhiên liệu và không khí

3. CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ CHẾ TẠO HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA KẾT HỢP

3.1. KHẢO SÁT CÁC MIỀN LÀM VIỆC CỦA ĐỘNG CƠ

3.1.1. Khảo sát chế độ làm việc của một động cơ

3.1.2. Phân tích các chế độ vận hành

3.2. Ý TƯỞNG XÂY DỰNG MÔ HÌNH VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI THUẬT ĐIỀU KHIỂN

3.2.1. Xây dựng phần cứng

3.2.2. Phương pháp thu thập các tín hiệu đầu vào của các cảm biến và biến đổi chúng thành các dạng thông tin cần thiết

3.3. KHẢO SÁT CHI TIẾT VÀ ĐƯA RA GIẢI PHÁP CỤ THỂ CHO HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA KẾT HỢP

3.3.1. Khảo sát mâm lửa động cơ xe gắn máy Honda Wave RS

3.3.2. Xung kích cảm biến vị trí trục khuỷu

3.3.3. Xung nạp tụ

3.3.4. Khảo sát góc đánh lửa sớm của một số loại IC

3.3.5. Khảo sát bobin đánh lửa trên xe Honda Wave RS

3.3.6. Lí luận lựa chọn thời điểm chuyển mạch đánh lửa

3.4. THIẾT KẾ BOARD MẠCH ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA KẾT HỢP

3.4.1. Sơ đồ nguyên lý các module trên board mạch

3.4.2. Thiết kế mạch in PCB và mạch in sau khi hoàn thành

3.5. LẬP TRÌNH ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA KẾT HỢP

3.5.1. Tổng quan về vi điều khiển PIC16F887

3.5.2. Lập trình cho bộ điều khiển

3.5.3. Lập trình điều khiển các module

4. CHƯƠNG 4: THỰC NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ

4.1. Kiểm tra dạng sóng điện áp trên chân – của bobin khi sử dụng hệ thống đánh lửa điện cảm (TI)

4.2. Kiểm tra dạng sóng điện áp trên chân – (hoặc +) của bobin khi sử dụng hệ thống đánh lửa điện dung (CDI)

4.3. Kiểm tra dạng sóng điện áp trên chân – của bobin tại thời điểm chuyển mạch

4.4. Kiểm tra lượng nhiên liệu tiêu thụ trên băng thử

4.4.1. Kết quả thực nghiệm với kiểu hệ thống đánh lửa kết hợp TI-CDI

4.4.2. Kết quả thực nghiệm với kiểu hệ thống đánh lửa nguyên thuỷ CDI

4.5. Kiểm tra nồng độ khí thải

5. CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ LỤC

I. Tổng quan về hệ thống đánh lửa

Hệ thống đánh lửa là một phần quan trọng trong động cơ đốt trong, có nhiệm vụ tạo ra tia lửa điện để đốt cháy hỗn hợp nhiên liệu và không khí. Hệ thống này được chia thành hai loại chính: hệ thống đánh lửa điện dung (CDI) và hệ thống đánh lửa điện cảm (TI). Mỗi loại có những ưu điểm và nhược điểm riêng. Hệ thống CDI có khả năng xả năng lượng nhanh chóng, trong khi TI có thể duy trì tia lửa lâu hơn, giúp đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp nhiên liệu. Việc nghiên cứu và thiết kế một hệ thống đánh lửa kết hợp giữa hai loại này sẽ giúp tối ưu hóa hiệu suất động cơ, giảm tiêu hao nhiên liệu và ô nhiễm môi trường.

1.1. Nguyên lý hoạt động của hệ thống đánh lửa

Nguyên lý hoạt động của hệ thống đánh lửa điện cảm dựa trên việc tích lũy năng lượng trong cuộn sơ cấp của bobine. Khi dòng điện qua cuộn sơ cấp tăng lên, năng lượng được tích lũy và khi ngắt dòng, năng lượng này sẽ được giải phóng dưới dạng tia lửa điện. Ngược lại, hệ thống đánh lửa điện dung tích lũy năng lượng trong tụ điện và xả ra ngay lập tức khi cần thiết. Sự kết hợp giữa hai hệ thống này cho phép điều chỉnh thời điểm và cách thức đánh lửa, từ đó nâng cao hiệu suất động cơ.

II. Nghiên cứu thiết kế hệ thống đánh lửa kết hợp

Nghiên cứu này tập trung vào việc thiết kế một hệ thống đánh lửa kết hợp giữa điện dung và điện cảm. Mục tiêu là phát triển một bộ điều khiển có khả năng tự động chuyển đổi giữa hai chế độ đánh lửa tùy thuộc vào điều kiện hoạt động của động cơ. Kết quả thực nghiệm cho thấy hệ thống này không chỉ tiết kiệm nhiên liệu mà còn giảm thiểu khí thải độc hại. Cụ thể, hệ thống đã tiết kiệm được 55g nhiên liệu cho mỗi 100km và giảm nồng độ CO và HC trong khí thải xuống mức đáng kể.

2.1. Phân tích hiệu suất hệ thống

Phân tích hiệu suất của hệ thống đánh lửa kết hợp cho thấy sự cải thiện rõ rệt trong việc tiêu thụ nhiên liệu và giảm khí thải. Các thí nghiệm cho thấy rằng khi sử dụng hệ thống này, động cơ hoạt động hiệu quả hơn, với mức tiêu thụ nhiên liệu giảm và khí thải độc hại cũng giảm xuống. Điều này chứng tỏ rằng việc kết hợp hai loại hệ thống đánh lửa không chỉ mang lại lợi ích về mặt kỹ thuật mà còn có ý nghĩa lớn trong việc bảo vệ môi trường.

III. Ứng dụng thực tiễn của hệ thống đánh lửa

Hệ thống đánh lửa kết hợp giữa điện dung và điện cảm có thể được ứng dụng rộng rãi trong các loại động cơ hiện đại. Việc áp dụng công nghệ này không chỉ giúp nâng cao hiệu suất động cơ mà còn giảm thiểu ô nhiễm môi trường. Các nhà sản xuất ô tô có thể tích hợp hệ thống này vào các mẫu xe mới, từ đó đáp ứng các tiêu chuẩn khí thải ngày càng nghiêm ngặt. Hơn nữa, nghiên cứu này cũng mở ra hướng đi mới cho các nghiên cứu tiếp theo trong lĩnh vực công nghệ đánh lửa.

3.1. Tương lai của công nghệ đánh lửa

Tương lai của công nghệ đánh lửa sẽ tiếp tục phát triển với sự kết hợp của các công nghệ mới như cảm biến thông minh và hệ thống điều khiển tự động. Những cải tiến này sẽ giúp tối ưu hóa hiệu suất động cơ, giảm thiểu tiêu hao nhiên liệu và khí thải. Việc nghiên cứu và phát triển các hệ thống đánh lửa tiên tiến sẽ là một trong những yếu tố quyết định trong việc phát triển các phương tiện giao thông bền vững trong tương lai.

Luận văn thạc sĩ HCMUTE: Nghiên cứu thiết kế hệ thống đánh lửa kết hợp điện dung và điện cảm