Luận văn Nghiên cứu chế tạo EDU cho hệ thống phun dầu điện tử Common Rail (Phần 1)

Nội dung text: Luận văn Nghiên cứu chế tạo EDU cho hệ thống phun dầu điện tử Common Rail (Phần 1)

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN MINH ĐĂNG NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO EDU CHO HỆ THỐNG PHUN DẦU ĐIỆN TỬ COMMON RAIL NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC - 605246 S KC 0 0 4 0 7 1 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 10 năm 2013
2. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH oOo LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN MINH ĐĂNG NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO EDU CHO HỆ THỐNG PHUN DẦU ĐIỆN TỬ COMMON RAIL NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC - 605246 Hướng dẫn khoa học: PGS.TS ĐỖ VĂN DŨNG Tp. Hồ Chí Minh, tháng 10/2013
3. Nghiên cứu chế tạo EDU cho hệ thống phun dầu điện tử Common Rail LÝ LỊCH KHOA HỌC I. LÝ LỊCH SƠ LƯỢC: Họ & tên: NGUYỄN MINH ĐĂNG Giới tính: NAM Ngày, tháng, năm sinh: 25/12/1988 Nơi sinh: Bạc Liêu Quê quán: Bình Long, Bình Phước Dân tộc: Kinh Chỗ ở riêng hoặc địa chỉ liên lạc: 306/23A Vườn Lài, P.An Phú Đông, Q.12 Điện thoại cơ quan: Điện thoại nhà riêng: E-mail: nguyenminhdang2512@gmail.com II. QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: 1. Trung học chuyên nghiệp: Hệ đào tạo: Thời gian đào tạo từ / đến / Nơi học (trường, thành phố): Ngành học: 2. Đại học: Hệ đào tạo: Chính quy Thời gian đào tạo từ: 09/2006 đến: 09/ 2010 Nơi học (trường, thành phố): Trường ĐH Công nghiệp Tp.Hồ Chí Minh Ngành học: Công nghệ ô tô Tên đồ án, luận án hoặc môn thi tốt nghiệp: Thiết kế mô hình chiếu sáng, tín hiệu của xe Honda Civic 2004 Ngày & nơi bảo vệ đồ án, luận án hoặc thi tốt nghiệp: tháng 7 năm 2013, Khoa Công nghệ Động lực trường ĐH Công nghiệp Tp.HCM Người hướng dẫn: Ths. Nguyễn Chí Hùng III. QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC: Thời gian Nơi công tác Công việc đảm nhiệm Từ 9/2010 Khoa Công nghệ Động lực trường Giảng viên, bí thư Đoàn khoa. đến nay Đại học Công nghiệp Tp.HCM i
4. Nghiên cứu chế tạo EDU cho hệ thống phun dầu điện tử Common Rail LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác Tp. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 201 (Ký tên và ghi rõ họ tên) ii
5. Nghiên cứu chế tạo EDU cho hệ thống phun dầu điện tử Common Rail CẢM TẠ Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh là niềm vinh dự và tự hào của mỗi sinh viên, học viên. Trong suốt quá trình học tập tại trường, chúng em đã được các thầy cô giảng dạy, truyền đạt và chỉ bảo nhiệt tình không những kiến thức nền tảng và chuyên môn quý giá mà còn đạo đức, để sau này có thể trở thành những thầy giáo đem sức lực và kiến thức của mình để cống hiến cho xã hội. Xin chân thành cảm ơn toàn thể quý thầy cô trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh đã tận tình giảng dạy và truyền đạt cho em những kiến thức quý báu trong suốt thời gian học tập tại trường. Luận văn tốt nghiệp là cơ hội để em có thể áp dụng, tổng kết những kiến thức mà mình đã học, đồng thời rút ra những kinh nghiệm thực tế quý giá trong suốt quá trình thực hiện đề tài. Để hoàn thành luận văn tốt nghiệp này. Em xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn tận tình của thầy PGS.TS Đỗ Văn Dũng đã giúp em hoàn thành luận văn một cách thuận lợi, đúng thời hạn. Thầy đã luôn đóng góp và sửa chữa những thiếu sót, khuyết điểm mà em mắc phải và đề ra hướng giải quyết tốt nhất từ khi em nhận đề tài đến khi hoàn thành. Xin chân thành cảm ơn thầy phản biện đã dành thời gian và công sức để đọc và đóng góp ý kiến quý báu giúp chúng em hoàn thiện nội dung của luận văn tốt nghiệp. Xin kính chúc quý thầy cô luôn mạnh khoẻ, hạnh phúc và thành công trong công việc cũng như trong cuộc sống. Tp.HCM tháng 8 năm 2013 Học viên thực hiện Nguyễn Minh Đăng iii
6. Nghiên cứu chế tạo EDU cho hệ thống phun dầu điện tử Common Rail TÓM TẮT ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU, CHẾ TẠO EDU CHO HỆ THỐNG PHUN DẦU ĐIỆN TỬ COMMON RAIL Trên động cơ Common Rail, nhiên liệu được chứa trong ống rail dưới áp suất cao có thể lên đến 2000 bar. Dưới điều kiện áp suất cao như vậy nhiên liệu sẽ được tán cực nhuyễn khi phun vào buồng đốt. Để giảm tiếng ồn, giảm lượng khí thải độc hại, nhiên liệu được phun vào buồng đốt nhiều lần trong một chu kỳ công tác. Việc phun nhiên liệu này phải chính xác cả về thời điểm lẫn lượng phun, chỉ cần một sai lệch nhỏ cũng làm tăng lượng phát thải và tiêu hao nhiên liệu. Ở điện áp thường sử dụng trên xe 12V hoặc 24V, việc điều khiển nhấc kim không đáp ứng được các yêu cầu trên. Vì vậy, việc chế tạo hộp EDU (Electronic Drive Unit) nhằm mục đích nâng điện áp nhấc kim lên khoảng 80 - 150V được đặt ra. Đề tài nghiên cứu chế tạo hộp EDU cho hệ thống phun dầu điện tử Common Rail được thực hiện từ tháng 02 năm 2013 đến tháng 8 năm 2013 và đã chế tạo thành công hộp EDU có thể hoạt động tốt trên mô hình động cơ Toyota 2KD. iv
7. Nghiên cứu chế tạo EDU cho hệ thống phun dầu điện tử Common Rail ABSTRACT TOPIC: RESEARCH, MANUFACTURE AN ELECTRONIC DRIVE UNIT (EDU) FOR COMMON RAIL DIESEL INJECTION SYSTEM In Common Rail diesel injection system, a high-pressure pump stores a reservoir of fuel at high pressure up to and above 2000 bars. At high-pressure fuel that the common rail technology provides better fuel atomisation. In order to lower engine noise, lower emission, the engine's electronic control unit can inject fuel more than once time into combustion chamber. The fuel injected must be accurate both in timing and amount of spray. Just a small deviation will lead to increase emissions and fuel consumption. In the commonly voltage used in car 12V or 24V, the needle lift control can not meet these requirements. So EDU (Electronic Drive Unit) need to be manufactured aims to raise the needle lift voltage to about 80 – 150V. The topic research, manufacture an electronic drive unit for common rail fuel system was started in February 2013 and finished in August 2013. The results of this topic is manufactured an EDU may work well on Toyota engine model 2KD. v
8. Nghiên cứu chế tạo EDU cho hệ thống phun dầu điện tử Common Rail MỤC LỤC TRANG Trang tựa Quyết định giao đề tài Lý lịch cá nhân i Lời cam đoan ii Cảm tạ iii Tóm tắt iv Mục lục vi Danh sách các hình viii Chương 1: TỔNG QUAN 1 1.1. Tổng quan chung về lĩnh vực nghiên cứu, các kết quả nghiên cứu 1 trong và ngoài nước 1.1.1. Tổng quan chung về lĩnh vực nghiên cứu 1 1.1.2. Các kết quả nghiên cứu trong và ngoài nước 2 1.2. Tính cấp thiết của đề tài 8 1.3. Mục đích của đề tài 8 1.4. Nhiệm vụ và giới hạn của đề tài 9 1.5. Phương pháp nghiên cứu 9 1.6. Kế hoạch thực hiện. 9 Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 11 2.1. Vài nét về động cơ diesel 11 2.1.1. Những đặc trưng của động cơ diesel 11 2.1.2. Nhược điểm của hệ thống nhiên liệu diesel cổ điển 12 2.1.3. Ưu điểm của hệ thống phun dầu điện tử Common Rail 15 2.2. Vị trí của hộp EDU trong hệ thống nhiên liệu Common Rail 16 2.3. Kim phun của động cơ Common Rail 18 2.4. Cuộn cảm 20 2.4.1. Khái quát về cuộn cảm 20 2.4.2. Cấu tạo 21 2.4.3. Các đại lượng đặc trưng của cuộn cảm 22 2.4.4. Điện thế, dòng điện qua cuộn dây 24 2.5. Máy biến áp 26 2.6. Mạch tạo xung 27 2.7. Nguyên lý hoạt động của hộp EDU. 29 Chương 3: CHẾ TẠO BIẾN ÁP XUNG 31 3.1. Yêu cầu thiết kế 31 3.2. Thiết kế biến áp xung 31 3.2.1. Thiết kế mạch tạo xung 31 3.2.2. Tính toán biến áp xung theo kiểu PUSH – PULL 32 3.2.2.1. Sơ đồ nguyên lý 32 vi
9. Nghiên cứu chế tạo EDU cho hệ thống phun dầu điện tử Common Rail 3.2.2.2. Tính toán biến áp xung 32 3.2.2.3. Chế tạo biến áp xung 35 3.2.3. Tính toán biến áp xung theo kiểu BOOT 37 3.2.3.1 Sơ đồ nguyên lý 37 3.2.3.2. Tính toán nguồn xung kiểu BOOT 38 3.2.3.3. Chế tạo biến áp 40 Chương 4: CHẾ TẠO MẠCH ĐIỀU KHIỂN 42 4.1. Yêu cầu 42 4.2. Một số linh kiện điện tử sử dụng trong mạch điều khiển 42 4.3. Các tín hiệu đầu vào và đầu ra 43 4.3.1. Tín hiệu đầu vào 43 4.3.2. Tín hiệu phản hồi 48 4.4. Thiết kế mạch điều khiển 49 4.5. Chế tạo hoàn chỉnh hộp EDU 50 4.5.1. Thiết kế mạch in 50 4.5.2. Thi công mạch 50 Chương 5: KIỂM ĐỊNH HỘP EDU 51 5.1. Quá trình thử nghiệm 51 5.1.1. Thiết lập quá trình đo 51 5.1.2. Kết quả đo 54 5.2. Thông số theo tài liệu của hãng Toyota 56 5.3. Kết quả kiểm định 56 Chương 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI 57 6.1. Kết luận 57 6.2. Hướng phát triển của đề tài 57 TÀI LIỆU THAM KHẢO 59 vii
10. Nghiên cứu chế tạo EDU cho hệ thống phun dầu điện tử Common Rail DANH SÁCH CÁC HÌNH TRANG Hình 1.1: Sơ đồ BOOST converter 4 Hình 1.2: Mạch tăng áp dùng để so sánh 5 Hình 1.3: So sánh về điện áp và dòng điện khi thay đổi độ tự cảm 6 Hình 1.4: So sánh về điện áp và dòng điện khi thay đổi giá trị điện dung 7 Hình 2.1: Đặc tính tốc độ bơm 12 Hình 2.2: Ảnh hưởng của tốc độ động cơ tới hệ số nạp v 13 Hình 2.3: Đặc tính phun nhiên liệu 14 Hình 2.4: Vị trí của hộp EDU trong hệ thống nhiên liệu Common Rail 16 Hình 2.5: Sơ đồ mạch điều khiển phun nhiên liệu 17 Hình 2.6: Cấu tạo kim phun của động cơ Common Rail 18 Hình 2.7: Cấu tạo đầu kim phun lỗ tia hở 20 Hình 2.8: Một số cuộn cảm 21 Hình 2.9: Từ trường của cuộn dây 24 Hình 2.10: Sơ đồ tương đương mạch điều khiển kim phun 24 Hình 2.11: Sự tăng trưởng dòng điện trong cuộn dây 25 Hình 2.12: Cấu tạo máy biến áp 27 Hình 2.13: Sơ đồ điều chế độ rộng xung 28 Hình 2.14: Điện áp điều chế 28 Hình 2.15: Sơ đồ khối hộp EDU 29 Hình 2.16: Giai đoạn khởi động van từ với tốc độ cao 30 Hình 2.17: Giai đoạn giữ 30 Hình 3.1: Sơ đồ mạch tạo xung 31 Hình 3.2: Sơ đồ chế tạo biến áp xung 32 Hình 3.3: Diện tích mặt cắt ngang (Ae) và diện tích quấn dây (Aw) 33 Hình 3.4: Hệ số gợn sóng KRF và chu trình làm việc lớn nhất Dmax 34 Hình 3.5: Tổng quan ( Hình chụp từ trên xuống) 36 Hình 3.6: Biến áp, tụ ổn định nguồn, diode chỉnh lưu 36 Hình 3.7: Tụ áp cao, IC3525, MOSFET 37 Hình 3.8: Sơ đồ nguyên lý nguồn xung kiểu BOOT 37 Hình 3.9: Chiều của dòng điện khi mosfet dẫn 38 Hình 3.10: Chiều của dòng điện khi mosfet ngưng dẫn 38 Hình 3.11: Dạng sóng điện áp và dòng điện của nguồn xung kiểu BOOT 39 Hình 3.12: Hình biến áp xung sau khi chế tạo 40 Hình 4.1: Cấu tạo, ký hiệu, sơ đồ tương đương 42 Hình 4.3: Sơ đồ tương đương của MOSFET 43 Hình 4.4: Sơ đồ tính toán lượng phun cơ bản 44 Hình 4.5: Sơ đồ tính toán lượng phun tối đa 44 viii
11. Nghiên cứu chế tạo EDU cho hệ thống phun dầu điện tử Common Rail Hình 4.6: Sơ đồ điều chỉnh lượng phun theo áp suất và nhiệt độ khí nạp 45 Hình 4.7: Sơ đồ điều chỉnh lượn phun theo nhiệt độ nhiên liệu và nhiệt độ nước làm mát 46 Hình 4.8: Sơ đồ xác định thời điểm phun 46 Hình 4.9: Sơ đồ điều chỉnh lượng phun khi khởi động 47 Hình 4.10: Ảnh hưởng của nhiệt độ nước làm mát đến lượng phun khi khởi động 47 Hình 4.11: Dạng sóng tín hiệu ECU gởi đến EDU 48 Hình 4.12: Tín hiệu phản hồi ứng với tín hiệu phun 48 Hình 4.13: Dạng sóng tín hiệu phản hồi 49 Hình 4.14: Sơ đồ mạch điều khiển 49 Hình 4.15: Mạch in của hộp EDU 50 Hình 4.16: Hình chụp hộp EDU sau khi đã chế tạo 50 Hình 5.1: Chuẩn bị động cơ và máy chẩn đoán 51 Hình 5.2: Kết nối hộp EDU đã chế tạo với động cơ 52 Hình 5.3: Chọn mục CR injector 53 Hình 5.4: Kết nối dụng cụ đo 53 Hình 5.5: Dạng sóng điện áp điều khiển kim phun 54 Hình 5.6: Dạng sóng dòng điện điều khiển kim phun 55 Hình 5.7: Dạng sóng điện áp điều khiển kim phun theo cẩm nang 56 ix
12. Nghiên cứu chế tạo EDU cho hệ thống phun dầu điện tử Common Rail Chương 1 TỔNG QUAN 1.1. Tổng quan chung về lĩnh vực nghiên cứu, các kết quả nghiên cứu trong và ngoài nước 1.1.1. Tổng quan chung về lĩnh vực nghiên cứu - Ở thế kỷ 21, nhu cầu đi lại, vận chuyển của con người ngày càng tăng, ô tô xuất hiện ngày càng nhiều và trở thành phương tiện không thể thiếu đối với xã hội loài người. Trong bối cảnh nhiên liệu có nguồn gốc hoá thạch đang cạn kiệt, trái đất đang ngày một nóng lên, không khí ngày càng ô nhiễm, tiếng ồn ngày càng nhiều . trở thành một vấn đề gây đau đầu đối với những nhà sản xuất ô tô. Ngoài việc tìm kiếm những nguồn năng lượng mới thì họ luôn từng ngày, từng giờ tìm cách giảm lượng khí thải, giảm tiếng ồn và hơn thế nữa là giảm lượng tiêu hao nhiên liệu của động cơ. Nhờ vậy, hàng loạt công nghệ mới đã ra đời nhằm đáp ứng những mong muốn trên. - Động cơ Diezel với nhiều ưu điểm như: + Tính kinh tế nhiên liệu cao, dầu diesel rẻ hơn xăng, mật độ năng lượng trong dầu diesel cao hơn xăng, năng suất toả nhiệt của 1 lít dầu là 8755 calori trong khi của xăng chỉ có 8140 calori. + Có hiệu suất cao hơn hẳn so với động cơ xăng (45% so với 30%) nhờ tỉ số nén cao. Và trong tương lai động cơ diesel có hiệu suất 55% đến 63% là có thể đạt được. + Mômen xoắn của động cơ diesel cao hơn so với động cơ xăng (dung tích động cơ bằng nhau) nên đây là một ưu điểm khi đi trong thành phố nó cho phép động cơ hoạt động với tốc độ nhỏ nhất. + Tuổi thọ của động cơ diesel cao hơn so với động cơ xăng. Ở điều kiện bình thường, dầu diesel có tính bốc hơi kém nên ít phát hoả do đó ít nguy hiểm hơn so với các loại nhiên liệu khác chẳng hạn như xăng. Trang 1
13. Nghiên cứu chế tạo EDU cho hệ thống phun dầu điện tử Common Rail - Chính nhờ những ưu điểm nổi bậc này nên mặc dù động cơ Diezel có một số nhược điểm như: tạo thành nhiều HC, NOX, bồ hóng trong quá trình cháy, rung, ồn nhiều khi hoạt động, có khối lượng lớn và đắt tiền nhưng động cơ Diezel vẫn không thể thiếu trong nền công nghiệp vận tải. - Để giảm tối đa những nhược điểm và tận dụng triệt để những ưu điểm của dầu diesel, các hãng ô tô đã thiết kế lại hệ thống nhiên liệu cho động cơ Diezel và hệ thống này có tên gọi là Common Rail. So với động cơ Diezel cổ điển thì động cơ phun dầu điện tử Common Rail ít ô nhiễm hơn, tiết kiệm nhiên liệu hơn, có công suất lớn hơn, hiệu suất cao hơn đồng thời êm dịu hơn rất nhiều (bằng chứng là động cơ Diezel cổ điển chỉ được trang bị trên xe tải thì ngày nay rất nhiều ô tô du lịch được trang bị động cơ Common Rail.). - Trên động cơ Diesel hiện đại (Common Rail), mỗi vòi phun được điều khiển một cách riêng lẻ, nhiên liệu áp suất cao được chứa trong ống rail và sau đó được phân phối đến từng vòi phun. Để làm được điều này, việc phun nhiên liệu của động cơ Common Rail được điều khiển hoàn toàn bằng điện tử mà trong đó ECU và EDU là những bộ phận quan trọng nhất. ECU nhận tín hiệu từ cảm biến xử lý rồi điều khiển các hệ thống gần giống như ECU sử dụng trên động cơ xăng. EDU nhận tín hiệu từ ECU để điều khiển nhấc kim bằng dòng điện cao áp. - Việc nghiên cứu chế tạo EDU giúp ngành công nghiệp ô tô của Việt Nam có thêm một bước tiếp cận với nền công nghiệp ô tô thế giới. - Với đề tài “Nghiên cứu – chế tạo EDU sử dụng trên động cơ phun dầu Common Rail” giúp ta hiểu rõ hơn về sự cần thiết của việc nâng áp để điều khiển kim phun, hiểu hơn về động cơ Common Rail và từng bước nội địa hoá nền công nghiệp ô tô của nước nhà. 1.1.2. Các kết quả nghiên cứu trong và ngoài nước - Hệ thống Common Rail đầu tiên được phát minh bởi Robert Huber, người Thuỵ Sỹ vào cuối những năm 60. Công trình này sau đó được tiến sĩ Marco Ganser của viện nghiên cứu kỹ thuật Thụy Sỹ tại Zurich tiếp tục nghiên cứu và phát triển. Đến giữa những năm 90, tiến sĩ Shohei Itoh và Masahiko Miyaki của tập đoàn Trang 2
14. Nghiên cứu chế tạo EDU cho hệ thống phun dầu điện tử Common Rail Denso – một nhà sản xuất phụ tùng ô tô lớn của Nhật Bản đã phát triển tiếp và ứng dụng trên các xe tải nặng hiệu Hino, và bán rộng rãi ra thị trường vào 1995, sau đó ứng dụng rộng rãi trên các xe du lịch. Hệ thống nhiên liệu của động cơ phun dầu điện tử Common Rail xuất hiện đồng nghĩa với việc EDU cũng ra đời. - Ở Việt Nam chưa có bất kỳ một đề tài nào nghiên cứu về EDU được công bố. - Nhiệm vụ chính của EDU là nâng áp để điều khiển kim phun vì vậy những kết quả nghiên cứu về việc nâng áp cũng cần được quan tâm. - Có nhiều công trình nghiên cứu liên quan đến vấn đề nâng cao điện áp đã được công bố và đề tài này chủ yếu tham khảo bài báo DC – DC SWITCHING BOOST CONVERTER của Anita Soni để thiết kế chế tạo biến áp xung, tham khảo đề tài COMPARATIVE STUDY ON DC – DC CONVERTERS của Mehedi Hasan Tushar để hiệu chỉnh biến áp xung sau khi chế tạo. - Sau đây sẽ phân tích hai công trình nói trên: Công trình 1: DC – DC SWITCHING BOOST CONVERTER Tác giả: Anita Soni Trong công trình này tác giả đưa ra thiết kế chuyển đổi điện áp từ 5 volt lên 12 volt bằng cách sử dụng bộ tăng áp DC - DC switching BOOST converter với hiệu suất chuyển đổi năng lượng là 73%. Hiệu suất, kích thước, và giá cả là những ưu điểm cơ bản của bộ biến áp xung khi so sánh với những bộ biến áp tuyến tính. Một bộ biến áp xung có thể hoạt động với hiệu suất từ 70 % đến 80 % trong khi hiệu suất của bộ biến áp tuyến tính chỉ có thể đạt được khoảng 30 %. Vì vậy thiết kế biến áp xung là một giải pháp hiệu quả để cung cấp điện một chiều cao áp ở các giá trị mong muốn cho các thiết bị. Thông số kỹ thuật: Nguồn cấp vào: 5V ± 10 % Nguồn đầu ra: 12V Gợn tối đa của điện áp đầu ra: 2 % Trang 3
15. Nghiên cứu chế tạo EDU cho hệ thống phun dầu điện tử Common Rail Dòng điện tối đa đầu ra: 100 mA Hiệu suất tối thiểu: 70 % Sơ đồ nguyên lý: Hình 1.1: Sơ đồ BOOST converter Sau khi tính toán, tác giả đã chọn linh kiện như sau: IC điều chế độ rộng xung: MC33063 Tần số điều chế độ rộng xung là 62,5 kHz Tụ định thời CT = 390 pF Độ tự cảm nhỏ nhất của cuộn dây Lmin = 80 H Giá trị điện trở cảm biến dòng là R = 0,5  giá trị tụ đầu ra Cout = 1,68 F R1 = 2,4 k; R2 = 20.64 k Kết quả kiểm tra sau khi chế tạo: 120 Ohms No Load 145 Ohms Input Voltage 4.993 V 4.993 V 4.993 V Input Current 0.318 A 0.0045 A 0.277 A Output Voltage 12.110 V 12.047 V 12.012 V Output Current 0.0954 A 0 A 0.0802 A Output Ripple 1.6 % 0.04 % 1.6 % Efficiency 73% Not Applicable 71% Trang 4
16. Nghiên cứu chế tạo EDU cho hệ thống phun dầu điện tử Common Rail Công trình 2: COMPARATIVE STUDY ON DC-DC CONVERTERS Tác giả: Mehedi Hasan Tushar Công trình này có phần so sánh về giá trị điện áp, dòng điện, hiệu suất của bộ nâng áp khi thay đổi giá trị của cuộn dây và tụ điện. Qua đó làm cho việc hiệu chỉnh bộ nâng áp sau khi chế tạo nhằm khắc phục những sai số khi tính toán và phù hợp hơn với yêu cầu thực tế trở nên dễ dàng hơn. Để so sánh, tác giả dùng mạch điều khiển sử dụng MOSFET IRF 540n và IC điều chế độ rộng xung là SG 3524. Các phần tử còn lại như cuộn dây, tụ điện, điện trở, đi-ốt được bố trí như hình 1.2. Hình 1.2: Mạch tăng áp dùng để so sánh Trên các hình 1.3 và 1.4, các đường màu xanh biểu thị cho dòng điện, điện áp ngõ vào, các đường màu hồng biểu thị cho dòng điện, điện áp ngõ ra. Trang 5
17. Nghiên cứu chế tạo EDU cho hệ thống phun dầu điện tử Common Rail a b Hình 1.3: So sánh về điện áp và dòng điện khi thay đổi độ tự cảm (D = 0,9) Hình 1.3a: L = 0,36 mH; C = 46 µF; R = 100 Ω. Hình 1.3b: L = 3,6 mH; C = 46 µF; R = 100 Ω. hình 1.3a hình 1.3b Giá trị điện áp đầu vào 10 V 10 V Giá trị dòng điện đầu vào 11 A 11 A Trang 6
18. Nghiên cứu chế tạo EDU cho hệ thống phun dầu điện tử Common Rail Giá trị điện áp đầu ra 90 V 100 V Giá trị dòng điện đầu ra 900 mA 1 A Công suất ngõ vào 110 W 110 W Công suất ngõ ra 81 W 100 W Hiệu suất 73,6 % 91 % a b Hình 1.4: So sánh về điện áp và dòng điện khi thay đổi giá trị điện dung (D = 0,9) Trang 7
19. Nghiên cứu chế tạo EDU cho hệ thống phun dầu điện tử Common Rail Hình 1.4a: L = 3,6 mH; C = 46 µF; R = 100 Ω. Hình 1.4b: L = 3,6 mH; C = 100 µF; R = 100 Ω. hình 1.4a hình 1.4b Giá trị điện áp đầu vào 10 V 10 V Giá trị dòng điện đầu vào 11 A 15 A Giá trị điện áp đầu ra 100 V 115 V Giá trị dòng điện đầu ra 1 A 1,15 A Công suất ngõ vào 110 W 150 W Công suất ngõ ra 100 W 132 W Hiệu suất 91 % 88 % - Như vậy, khi tăng độ tự cảm của cuộn dây hoặc tăng giá trị điện cảm của tụ điện thì dòng điện và điện áp ngõ ra sẽ tăng lên. Tuy nhiên, khi tăng độ tự cảm của cuộn dây thì hiệu suất sẽ tăng lên còn khi tăng giá trị điện cảm của tụ điện thì hiệu suất sẽ giảm xuống. - Tham khảo các công trình nghiên cứu nói trên giúp ta dễ dàng hơn trong việc thiết kế, chế tạo và hiệu chỉnh bộ biến áp xung – một phần quan trọng của hộp EDU mà đề tài này sẽ thực hiện. 1.2. Tính cấp thiết của đề tài - Đây là đề tài chế tạo hộp EDU đầu tiên ở Việt Nam. - Sau khi chế tạo thành công sẽ làm giảm giá thành thay thế hộp EDU trên các xe sử dụng động cơ phun dầu điện tử Common Rail và giải quyết bài toán thiếu phụ tùng. 1.3. Mục đích của đề tài - Vận dụng lý thuyết về điều khiển động cơ, lý thuyết về điện tử để nghiên cứu, chế tạo hộp EDU trong hệ thống phun dầu điện tử Common Rail. - Tìm hiểu để theo kịp công nghệ, góp phần từng bước nội địa hoá ôtô. Trang 8
20. Nghiên cứu chế tạo EDU cho hệ thống phun dầu điện tử Common Rail 1.4. Nhiệm vụ và giới hạn của đề tài 1.4.1. Nhiệm vụ của đề tài - Nghiên cứu đặc tính của cuộn dây, kết hợp giữa lý thuyết và thực nghiệm chế tạo bộ biến áp xung đủ công suất nhấc kim. - Tìm hiểu công dụng, cách sử dụng các linh kiện điện tử để chế tạo mạch điều khiển kim phun. - Đánh giá khả năng ứng dụng sau khi đã chế tạo xong EDU. 1.4.2. Giới hạn của đề tài - Đề tài nghiên cứu trong phạm vi đáp ứng được quá trình phun 3 giai đoạn. - Chế tạo được EDU hoạt động tốt, đáp ứng tương đối được thực tế. - Chỉ thử nghiệm trên động cơ Toyota 2KD 1.5. Phương pháp nghiên cứu - Nghiên cứu lý thuyết, dựa trên các yêu cầu khi hoạt động để tính toán ra một số thông số cần thiết. - Từ những thông số tính toán tiến hành thực nghiệm để thiết kế, chế tạo từng phần hộp EDU. - Sau khi từng bộ phận đã hoạt động, tiến hành hoàn thiện hộp EDU. - Thử và đánh giá trên động cơ. 1.6. Kế hoạch thực hiện TT THỜI GIAN NỘI DUNG GHI CHÚ Tháng - Chế tạo hoàn chỉnh biến áp xung. 1 02,03,04/2013 Tháng - Chế tạo hoàn chỉnh mạch điều khiển. 2 05,06/2013 Tháng - Hoàn thành việc chế tạo, thử nghiệm và 3 07/2013 kết luận. Tháng - Hoàn chỉnh phần thuyết minh cho luận 4 08/2013 văn, viết bài báo khoa học. Trang 9
21. Nghiên cứu chế tạo EDU cho hệ thống phun dầu điện tử Common Rail Tháng - Hoàn chỉnh mọi thủ tục và chờ bảo vệ 5 09/2013 luận văn. Tháng 6 - Bảo vệ luận văn tốt nghiệp 10/2013 Trang 10