Giải pháp tiết kiệm nhiên liệu, giảm thiểu ô nhiễm cho động cơ đốt trong trên ô tô

Nội dung text: Giải pháp tiết kiệm nhiên liệu, giảm thiểu ô nhiễm cho động cơ đốt trong trên ô tô

1. GIẢI PHÁP TIẾT KIỆM NHIÊN LIỆU, GIẢM THIỂU Ô NHIỄM CHO ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG TRÊN Ô TÔ SOME SUGGESTION FOR FUEL ECONOMY AND EMISSION CONTROL OF AUTOMOTIVE ENGINE 1 1 2 Nguyễn Hồng Quang , Trương Hùng , Đỗ Văn Dũng ,. Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM2, Đại học Trần Đại Nghĩa BQP, Việt Nam1. TÓM TẮT Hệ thống điều hòa không khí trên ô tô hiện nay phổ biến là hệ thống lạnh máy nén sử dụng môi chất lạnh R134a, dùng công suất động cơ làm lạnh, và môi chất này sau khi không sử dụng thì có tác hại với môi trường. Vì vậy, việc tìm một môi chất lạnh khác để thay thế và tận dụng các nguồn nhiệt thải có nhiệt độ thấp là điều mà cả thế giới quan tâm, và tập trung nhất hiện nay là hệ thống điều hòa không khí kiểu lạnh hấp thụ sử dụng cặp môi chất H2O/ LiBr . dùng nguồn gia nhiệt do khói thải của ô tô thải ra. Việc tận dụng nguồn nhiệt thải từ khí thải của ô tô giúp tăng hiệu suất nhiệt của động cơ, tiết kiệm nhiên liệu, giảm hao tổn thất nhiệt do thất thoát nhiệt ra môi trường. Bài báo này giới thiệu về một giải pháp tiết kiệm nhiên liệu và giảm ô nhiễm có khả năng ứng dụng trên ô tô ở nước ta. Từ khóa: TIẾT KIỆM NHIÊN LIỆU, GIẢM Ô NHIỄM ABSTRACT Most of automotive air conditioning system at present is compressor - refrigeration system using R134a refrigerant cooling by using engine capacity. This technique is creating harmful effects to the environment. Hence, finding a alternative refrigerant sources and take advantage of low-temperature waste heat is what the whole world is focusing on. Today the most concentrated air conditioning system is absorbs cold style substance use lips H2O / LiBr, heating source used by the automobile exhaust emissions. Utilizing waste heat from the exhaust of cars to increase the thermal efficiency of the engine, saving fuel, reducing wear and heat loss due to heat loss to the environment. This paper introduces a solution for saving fuel and reducing pollution capable applications on cars in our country. Keywords: SAVE FUEL, REDUCE POLLUTION 1. GIỚI THIỆU Việc trang bị hệ thống điều hoà không khí trên ôtô ngày càng phổ biến, nên nhu cầu lắp đặt bảo trì và đội ngũ nhân viên bảo trì cũng ngày càng tăng lên. Nhiều phân xưởng sửa chữa ôtô trước đây coi việc bảo trì, sửa chữa hệ thống điều hoà không khí là công 1
2. việc phụ, nhưng ngày nay nó đã trở thành một trong những ngành kinh doanh chủ yếu của họ. Nhưng bên cạnh đó, sự phát triển của ngành công nghiệp ô tô nói riêng và sự phát triển của xã hội nói chung luôn phải đi kèm theo bảo vệ môi trường và tiết kiệm năng lượng. Điều đó là cần thiết cho sự phát triển bền vững của xã hội ngày nay. Hệ thống điều hòa không khí trên ô tô hiện nay phổ biến là hệ thống lạnh máy nén sử dụng môi chất lạnh R134a, dùng công suất động cơ làm lạnh, và môi chất này sau khi không sử dụng thì có tác hại với môi trường. Vì vậy, việc tìm một môi chất lạnh khác để thay thế và tận dụng các nguồn nhiệt thải có nhiệt độ thấp là điều mà cả thế giới quan tâm, và tập trung nhất hiện nay là hệ thống điều hòa không khí kiểu lạnh hấp thụ sử dụng cặp môi chất H2O/ LiBr, dùng nguồn gia nhiệt do khói thải của ô tô thải ra. Việc tận dụng nguồn nhiệt thải từ khí thải của ô tô giúp tăng hiệu suất nhiệt của động cơ, tiết kiệm nhiên liệu, giảm hao tổn thất nhiệt do thất thoát nhiệt ra môi trường. Xuất phát từ mục tiêu giảm tiêu hao nhiên liệu, giảm thiểu ô nhiễm, tăng công suất động cơ, bài báo này giới thiệu một hệ thống mới trên ô tô đó là “hệ thống điều khiển lạnh kết hợp”. Kết hợp khả năng điều hòa không khí kiểu máy nén ga R134a cổ điển và kiểu hấp thụ với môi chất Li-Br/H2O 2. HỆ THỐNG LẠNH LAI TRÊN Ô TÔ 2.1 Hệ thống điều hòa không khí kiểu máy nén: Thiết bị lạnh nói chung và thiết bị lạnh ô tô nói riêng bao gồm các bộ phận và thiết bị nhằm thực hiện một chu trình lấy nhiệt từ môi trường cần làm lạnh và thải nhiệt ra môi trường bên ngoài. Thiết bị lạnh ô tô bao gồm các bộ phận: Máy nén, thiết bị ngưng tụ (dàn nóng), bình lọc và tách ẩm, thiết bị giãn nở (van tiết lưu), thiết bị bay hơi (dàn lạnh), và một số thiết bị khác nhằm đảm bảo cho hệ thống hoạt động có hiệu quả nhất. Hình 2.1: Sơ đồ cấu tạo hệ thống điều hòa không khí trên ô tô 2
3. Trong đó: A. Máy nén B. Bộ ngưng tụ (Dàn nóng) F. Van tiết lưu C. Bộ lọc hay bình hút ẩm G. Bộ bốc hơi (dàn lạnh) D. Công tắc áp suất cao H. Van xả phía thấp áp E. Van xả phía cao áp I. Bộ tiêu âm 2.2 Hệ thống điều hòa không khí kiểu hấp thụ Khác với hệ thống điều hòa kiểu sử dụng máy nén, năng lượng sử dụng cho hệ thống điều hòa kiểu hấp thụ chủ yếu là nhiệt năng và môi chất sử dụng cho hệ thống điều hòa kiểu hấp thụ là dung dịch của hai chất thuần khiết khác nhau, yêu cầu của chúng là không tác dụng hoá học với nhau và có nhiệt độ sôi khá cách biệt nhau khi ở cùng điều kiện áp suất. Hai chất thuần khiết trong dung dịch này thì một chất đóng vai trò là tác nhân lạnh còn chất kia là dung môi đóng vai trò là chất hấp thụ. Về cơ bản, máy lạnh hấp thụ cũng giống như máy lạnh nén hơi, chỉ khác là thay máy nén hơi dùng điện bằng cụm “máy nén nhiệt” dùng nhiệt của nguồn gia nhiệt. Cụm “máy nén nhiệt” bao gồm : thiết bị hấp thụ, bơm dung dịch, bình sinh hơi và tiết lưu dung dịch. Hình 2.2: Mô hình máy lạnh 1 cấp. Trong đó: A. Bình phát sinh B. Bình ngưng tụ D. Bình hấp thụ C. Bình bay hơi E. Bơm dung dịch 3
4. 2.3 Sơ đồ hệ thống Hình 2.3. Sơ đồ đấu dây của hệ thống. Trong các tín hiệu đầu vào, hệ thống được bố trí cảm biến nhiệt độ LM35 dùng để đo nhiệt độ trong xe. Cảm biến LM35 sẽ đo nhiệt độ thực tế trong xe và báo cho ECU. Khi khởi động chương trình, ECU sẽ kiểm tra tín hiệu A/C, khi đã có tín hiệu này sẽ tiến hành kiểm tra nhiệt độ từ LM35: + Nếu chưa đạt nhiệt độ yêu cầu ECU sẽ tiếp tục duy trì sự làm việc của 2 hệ thống lạnh (máy nén và hấp thụ). 4
5. + Nếu nhiệt độ đã đạt giá trị yêu cầu ECU sẽ điều khiển 2 cuộn dây của rơ le ngắt ly hợp từ và rơ le ngắt quạt giàn lạnh để ngắt 2 chi tiết này, đồng thời điều khiển tốc độ quạt lạnh (điều khiển vô cấp). Lúc này hệ thống hấp thụ đóng vai trò duy trì nhiệt độ trong xe theo giá trị nhiệt độ đã đặt trước. Các công tắc hạn chế hành trình được bố trí ở các ghế ngồi của hành khách sẽ báo cho ECU biết số lượng hành khách ngồi trong xe. Vị trí nào có người ngồi, ECU sẽ điều khiển mô tơ mở cửa gió ở vị trí đó để đưa gió lạnh đến vị trí hành khách đang ngồi. Một màn hình LCD được ECU điều khiển thể hiện thông số về nhiệt độ đặt trước cho chương trình và nhiệt độ thực tế trong xe. Nút điều chỉnh nhiệt độ đặt giúp tài xế tùy chỉnh nhiệt độ đặt trước, lựa chọn nhiệt độ trong xe. 2.4 Sơ đồ thuật toán cho hệ thống điều khiển: Hình 2.4 Sơ đồ thuật toán. 5
6. 3. KẾT LUẬN “Hệ thống điều khiển lạnh kết hợp”. Kết hợp khả năng điều hòa không khí kiểu máy nén ga R134a cổ điển và kiểu hấp thụ với môi chất Li-Br/H2O giúp tận dụng nguồn nhiệt thải từ khí thải của ô tô giúp tăng hiệu suất nhiệt của động cơ, tiết kiệm nhiên liệu, giảm hao tổn thất nhiệt do thất thoát nhiệt ra môi trường. 6
7. TÀI LIỆU THAM KHẢO A. TIẾ NG VIÊṬ 1. PGS.TS Đỗ Văn Dũng, trang bị điên và điện tử trên ô tô hiện đại, NXB Đại học quốc gia TPHCM, 2013. 2. GS.TSKH Nguyễn Hữu Cẩn, Lý Thuyết Ô Tô Máy Kéo – NXB Khoa Học và Kỹ Thuật, 2005. 3. TS Hoàng An Quốc, KS Phạm Văn Kiên (2011), Tính Toán Thiết Kế Hệ Thống Điều Hoà Không Khí Trên Ô Tô Kiểu Hấp Thụ Sử Dụng Nhiệt Khí Thải – đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TPHCM. 4. Ngô Diên Tập, Kỹ Thuật Vi Điều Khiển với AVR, NXB khoa học kỹ thuật Hà Nội, 2003. 5. Phần mềm chuyên ngành điện – điện tử ô tô Mitchell OnDemand, 2011 6. Wikipedia.org B. TIẾNG NƢỚC NGOÀI 7. A high-efficiency, compoundnNH3/H2O-H2O/LiBr absorption-refrigeration system. 8. Toyota service training. 9. Autoevolution.com 10. Carsmind.com XÁC NHẬN CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN PGS.TS Đỗ Văn Dũng 7
8. BÀI BÁO KHOA HỌC THỰC HIỆN CÔNG BỐ THEO QUY CHẾ ĐÀO TẠO THẠC SỸ Bài báo khoa học của học viên có xác nhận và đề xuất cho đăng của Giảng viên hướng dẫn Bản tiếng Việt ©, TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH và TÁC GIẢ Bản quyền tác phẩm đã được bảo hộ bởi Luật xuất bản và Luật Sở hữu trí tuệ Việt Nam. Nghiêm cấm mọi hình thức xuất bản, sao chụp, phát tán nội dung khi chưa có sự đồng ý của tác giả và Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh. ĐỂ CÓ BÀI BÁO KHOA HỌC TỐT, CẦN CHUNG TAY BẢO VỆ TÁC QUYỀN! Thực hiện theo MTCL & KHTHMTCL Năm học 2016-2017 của Thư viện Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp. Hồ Chí Minh.