Luận án Nghiên cứu, ứng dụng năng lượng điện cảm trên ô tô
Chương 1
TỔNG QUAN
1.1 Lý do chọn đề tài
Nhằm nâng cao tính kinh tế nhiên liệu và giảm ô nhiễm môi trường, các hãng sản
xuất ô tô không ngừng tìm kiếm các giải pháp, trong đó có giải pháp thu hồi năng
lượng mất mát vô ích. Một số nghiên cứu về việc thu hồi năng lượng đã được thương
mại hóa như công nghệ thu hồi năng lượng phanh i-ELoop (Intelligent Energy Loop)
của hãng ô tô Mazda [1]. Công nghệ này giúp giảm khoảng 10% tiêu hao nhiên liệu
của động cơ. Công nghệ phanh tái sinh, thu hồi năng lượng quán tính trên các xe
Hybrid hiện cũng rất phổ biến [2]. Audi đã thiết kế hệ thống thu hồi năng lượng từ hệ
thống treo dựa trên nguyên lý biến dao động của hệ thống treo ở dạng cơ năng thành
năng lượng điện thu được vào bộ tích trữ [3]. Các nguồn năng lượng khác nhau được
thu hồi dưới dạng điện năng đóng vai trò như một nguồn dự trữ năng lượng riêng để
cung cấp cho một số hệ thống trên xe. Tùy thuộc vào thời gian thu hồi và mật độ tích
trữ được, năng lượng sẽ được dùng để cung cấp cho các bộ chấp hành ở các hệ thống
khác nhau.
Hệ thống điện ô tô nói chung và hệ thống điều khiển phun xăng, đánh lửa điện tử nói
riêng giữ một vai trò quan trọng trên động cơ đánh lửa cưỡng bức. Năng lượng điện
cảm là nguồn năng lượng được sinh ra trên cuộn dây do nhiều tác nhân khác nhau
như: hiện tượng cảm ứng điện từ, hiện tượng hỗ cảm, hiện tượng tự cảm mang lại
hữu ích lớn trên hệ thống điện: ứng dụng trong máy phát điện, động cơ điện, biến áp,
bobine đánh lửa, kim phun nhiên liệu, nam châm điện.
Trên các thiết bị điện ô tô có cấu tạo cuộn dây đều sinh ra năng lượng điện cảm từ
suất điện động tự cảm trong quá trình chuyển mạch. Thiết bị có năng lượng điện cảm
do hiện tượng cảm ứng điện từ bao gồm: máy phát điện, cảm biến điện từ do hiện
tượng hỗ cảm như: biến áp, bobine đánh lửa 2
Nguồn năng lượng điện cảm nêu trên có khả năng thu hồi và sử dụng như một dạng
năng lượng tái sinh. Năng lượng này tồn tại phần lớn trên các bobine của hệ thống
đánh lửa. Khi dòng điện qua cuộn sơ cấp của bobine bị ngắt đột ngột để bắt đầu cho
quá trình phóng điện trên điện cực bugi, trên cuộn sơ cấp sẽ xuất hiện một suất điện
động tự cảm khoảng 200V đến 500V do sự thay đổi đột ngột của từ thông qua cuộn
dây. Ngoài ra, trên xe còn nhiều cơ cấu chấp hành có kết cấu dạng cuộn cảm như:
kim phun, van điện từ, rơle cũng xuất hiện các suất điện động tương tự có biên độ
từ 70V đến 120V trong quá trình hoạt động. Số lượng lớn các xung điện từ 70V đến
500V như thế lan truyền trên toàn hệ thống điện ô tô ảnh hưởng xấu đến tuổi thọ thiết
bị đóng ngắt, linh kiện điện tử, sinh nhiệt và lãng phí năng lượng. Các giải pháp kỹ
thuật được áp dụng như: mắc diode zener, điện trở, tụ điện song song với transistor
công suất chỉ nhằm bảo vệ các thiết bị đóng ngắt nhưng không tận dụng được phần
năng lượng tự cảm sinh ra trên cuộn dây [6].
Một trong những thiết bị giúp thu hồi nhanh và dự trữ năng lượng tái sinh rất hiệu
quả chính là các siêu tụ. Hiện nay, siêu tụ điện đang từng bước được ứng dụng rộng
rãi trong nhiều lĩnh vực của ngành công nghiệp ô tô [4]. Trong những năm gần đây,
các siêu tụ được ứng dụng ngày càng nhiều trên các phương tiện giao thông thân thiện
với môi trường như xe điện, xe lai [5]. Ngay cả trên những ô tô truyền thống sử dụng
động cơ đốt trong, siêu tụ đã và đang được sử dụng như một nguồn lưu trữ năng lượng
nhằm đáp ứng những hệ thống hoạt động liên tục ở tần số cao nhờ đặc tính nạp-xả
nhanh của tụ, điển hình như hệ thống phun nhiên liệu trực tiếp trên động cơ Diesel
(CRDi) của Audi.
Mục tiêu của nghiên cứu là mô hình hóa quá trình sinh ra và thu hồi năng lượng tái
sinh từ các cuộn cảm, tìm ra các giải pháp thiết thực để có thể tích trữ năng lượng vào
hệ siêu tụ, tái sử dụng nguồn năng lượng điện cảm lãng phí nêu trên, cải thiện tính
năng hoạt động kim phun là cần thiết, góp phần tiết kiệm nhiên liệu giảm thiểu ô
nhiễm môi trường và tăng tuổi thọ các linh kiện bán dẫn trên xe.3
Chính vì vậy, người nghiên cứu quyết định chọn và thực hiện đề tài: “Nghiên cứu,
ứng dụng năng lượng điện cảm trên ô tô”
Tóm tắt nội dung tài liệu: Luận án Nghiên cứu, ứng dụng năng lượng điện cảm trên ô tô
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH PHAN NGUYỄN QUÍ TÂM NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG NĂNG LƯỢNG ĐIỆN CẢM TRÊN Ô TÔ LUẬN ÁN TIẾN SĨ NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ Tp. Hồ Chí Minh, tháng 06/2021 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH PHAN NGUYỄN QUÍ TÂM NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG NĂNG LƯỢNG ĐIỆN CẢM TRÊN Ô TÔ NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ - 9520103 Hướng dẫn khoa học: 1. PGS.TS. ĐỖ VĂN DŨNG 2. TS. NGUYỄN BÁ HẢI Phản biện 1: Phản biện 2: Phản biện 3: i QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI ii LÝ LỊCH KHOA HỌC I. LÝ LỊCH SƠ LƯỢC Họ và tên: Phan Nguyễn Quí Tâm Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 02-12-1981 Nơi sinh: Bình Dương Quê quán: Phường 13, Quận 10, TP.HCM Dân tộc: Kinh Đơn vị công tác: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. Hồ Chí Minh Chỗ ở riêng hoặc địa chỉ liên lạc: 295/2 khu phố Tây B, Phường Đông Hòa, TP. Dĩ An, tỉnh Bình Dương. E-mail: tampnq@hcmute.edu.vn Điện thoại: 0909690124 II. QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO 1. Đại học: Hệ đào tạo: Chính quy Thời gian đào tạo từ 09/1999 đến 03/2004 Nơi học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. Hồ Chí Minh Ngành học: Cơ Khí Động Lực Tên đồ án: Mô phỏng hệ thống cung cấp điện trên ô tô Ngày và nơi bảo vệ đồ án: 01/2004, Khoa Cơ Khí Động Lực, Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. Hồ Chí Minh Người hướng dẫn: TS. Đỗ Văn Dũng 2. Thạc sĩ: Hệ đào tạo: Chính quy Thời gian đào tạo từ 09/2005 đến 09/2007 Nơi học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. Hồ Chí Minh Ngành học: Khai thác và bảo trì ô tô máy kéo Tên luận văn: Nghiên cứu, chế tạo bộ điều tốc điện tử cho động cơ Diesel dùng bơm cao áp VE Ngày và nơi bảo vệ luận văn: 05/2007, Khoa Cơ Khí Động Lực, Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. Hồ Chí Minh Người hướng dẫn: PGS.TS. Đỗ Văn Dũng iii III. QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC Thời gian Nơi công tác Công việc đảm nhiệm 07/2004-07/2005 Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. Hồ Chí Minh Giảng viên tập sự ngành công nghệ kỹ thuật ô tô, Khoa Cơ Khí Động Lực 08/2005-01/2015 Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. Hồ Chí Minh Giảng viên ngành công nghệ kỹ thuật ô tô, Khoa Cơ Khí Động Lực 02/2015-12/2015 Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. Hồ Chí Minh Giảng viên, Trưởng ngành công nghệ kỹ thuật ô tô, Khoa Đào Tạo Chất Lượng Cao 01/2016-nay Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. Hồ Chí Minh Phó trưởng phòng Thiết Bị Vật Tư Giảng viên ngành công nghệ kỹ thuật ô tô, Khoa Cơ Khí Động Lực IV. LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU/CHUYÊN MÔN - Hệ thống điện điều khiển động cơ ô tô. - Kỹ thuật chẩn đoán hệ thống điện ô tô. - Kỹ thuật sửa chữa động cơ đốt trong. iv V. CÁC CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC 5.1 Các công trình đã công bố STT Tên công trình Tên tác giả Nơi công bố Năm công bố 1 Khái quát về các hệ thống đánh lửa sử dụng trên động cơ xăng Phan Nguyễn Quí Tâm Kỷ yếu hội thảo khoa học - Một số nghiên cứu và ứng dụng công nghệ mới trong lĩnh vực ô tô và nhiệt điện lạnh 2015 2 Nghiên cứu, thi công hệ thống tích lũy năng lượng điện dạng cảm kháng trên ô tô Phan Nguyễn Quí Tâm Tạp chí Khoa Học Giáo Dục Kỹ Thuật số 32 2015 3 Tính toán suất điện động tự cảm trên hệ thống đánh lửa lai Phan Nguyễn Quí Tâm Tạp chí Khoa Học Giáo Dục Kỹ Thuật số 32 2015 4 Đo lường và kiểm soát năng lượng điện cảm trên ô tô sử dụng LabVIEW Phan Nguyễn Quí Tâm Tạp chí Khoa Học Giáo Dục Kỹ Thuật số 61 2020 5 Nghiên cứu mô phỏng thu hồi năng lượng điện cảm trên ô tô Phan Nguyễn Quí Tâm Tạp Chí Khoa Học Giáo Dục Kỹ Thuật số 61 2020 6 Phân tích năng lượng điện cảm trong hệ thống đánh lửa Phan Nguyễn Quí Tâm Tạp chí Khoa Học và Công Nghệ, Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội tập 57 - số 01 2021 7 Ứng dụng siêu tụ nâng cao tính đáp ứng của kim phun nhiên liệu trên động cơ xăng Phan Nguyễn Quí Tâm Tạp chí Cơ Khí Việt Nam số 1+2 2021 8 Evaluation of Applying Various High Voltage Levels to Improve Fuel Injector Response Time on Gasoline Engines Phan Nguyễn Quí Tâm International Journal of Transportation Engineering and Technology 2021 9 Thiết kế mạch quản lý nguồn năng lượng tự cảm kim phun trên ô tô Phan Nguyễn Quí Tâm Tạp chí Khoa Học Giáo Dục Kỹ Thuật số 63 2021 v 5.2 Các đề tài nghiên cứu khoa học đã thực hiện STT Tên đề tài nghiên cứu/ lĩnh vực ứng dụng Năm hoàn thành Thuộc chương trình Trách nhiệm tham gia trong đề tài 1 Nghiên cứu chế tạo mô hình hệ thống đánh lửa trực triếp 2008 Nghiên cứu khoa học cấp Bộ B2006-22-11 Tham gia 2 Nghiên cứu, chế tạo hệ thống nhiên liệu kép (Diesel – LPG) cho động cơ Diesel dùng cho xe tải và xe bus cỡ nhỏ. 2010 Nghiên cứu khoa học cấp Bộ B2008-22-31 Tham gia 3 Hệ thống đánh Pan-qui trình chẩn đoán hệ thống điều khiển động cơ Nissan dùng cảm biến quang 2010 Nghiên cứu khoa học cấp Trường T2009-24 Chủ trì 4 Thiết kế, thi công mô hình động cơ hệ thống đánh lửa kiểu VAST 2010 Nghiên cứu khoa học cấp Trường T2010-13 Chủ trì 5 Thiết kế, thi công mô hình hệ thống điều khiển động cơ hãng Daihatsu 2011 Nghiên cứu khoa học cấp Trường Trọng điểm T2011-11TĐ Chủ trì 6 Thiết kế, thi công mô hình các loại hệ thống đánh lửa Transistor 2012 Nghiên cứu khoa học cấp Trường T2012-20 Chủ trì 7 Thi công mô hình hiển thị thông tin trên đồng hồ trung tâm 2013 Nghiên cứu khoa học cấp Trường T2013-71 Chủ trì 8 Nghiên cứu thi công hệ thống tích lũy năng lượng điện dạng cảm kháng trên ô tô 2015 Nghiên cứu khoa học cấp Trường Trọng điểm T2014-27TĐ Chủ trì vi LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu khoa học của tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong Luận án là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tôi cam đoan rằng nội dung tham khảo cho việc thực hiện luận án đã được trích dẫn rõ ràng. Tp. Hồ Chí Minh, ngày 04 tháng 06 năm 2021 (Ký và ghi rõ họ tên) Phan Nguyễn Quí Tâm vii LỜI CẢM ƠN Người nghiên cứu xin chân thành cảm ơn: - PGS.TS Đỗ Văn Dũng và TS. Nguyễn Bá Hải, hai giảng viên hướng dẫn khoa học, đã cho tôi cơ hội bắt đầu luận án, tận tình hướng dẫn, định hướng, dành thời gian đọc và hiệu chỉnh nội dung khoa học. - Ban Giám Hiệu, Phòng Đào Tạo – Bộ phận Sau Đại Học, Ban Chủ Nhiệm Khoa Cơ Khí Động Lực, Khoa Cơ Khí Chế Tạo Máy, Khoa Điện – Điện Tử, Quý Thầy, Cô giáo Trường ĐHSPKT TP. HCM. - Các đồng nghiệp, cộng sự tại phòng thí nghiệm điện tử ô tô, phòng thí nghiệm ô tô Trường ĐHSPKT TP. HCM đã tận tình hỗ trợ, động viên tôi trong suốt thời gian dài thực hiện nội dung khoa học. - Các thành viên hội đồng đánh giá đã dành thời gian đọc, góp ý nội dung nghiên cứu. - Các chuyên gia đầu ngành, các nhà khoa học đã phản biện, góp ý cho các bài báo khoa học, tóm tắt luận án. - Các Anh, Chị học viên cùng niên khóa 2013-2016 ngành kỹ thuật cơ khí. - Những thành viên gia đình, người thân đã luôn tin tưởng, ủng hộ và tạo mọi điều kiện thuận lợi để nghiên cứu sinh chuyên tâm trong quá trình học tập, nghiên cứu và thực hiện luận án. Trân trọng. Tp. Hồ Chí Minh, ngày 04 tháng 06 năm 2021 Nghiên cứu sinh Phan Nguyễn Quí Tâm viii BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT Độc lập – Tự do – Hạnh phúc THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TÓM TẮT NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN Họ & tên NCS : Phan Nguyễn Quí Tâm MSNCS: 13252010304 Thuộc chuyên ngành: Kỹ Thuật Cơ khí Khoá: 2013-2016 Tên luận án: Nghiên cứu, ứng dụng năng lượng điện cảm trên ô tô Người hướng dẫn chính: PGS.TS. Đỗ Văn Dũng Người hướng dẫn phụ: TS. Nguyễn Bá Hải Tóm tắt những đóng góp mới về lý luận và học thuật của luận án: Thu hồi và sử năng lượng điện cảm trên ô tô là một hướng nghiên cứu mới hiện nay. Mục tiêu chính của luận án là nghiên cứu thu hồi nguồn năng lượng điện cảm tồn tại trên các cuộn dây trong quá trình hoạt động để tái sử dụng cho việc cải thiện tính đáp ứng của kim phun. Nghiên cứu không những góp phần giải quyết vấn đề năng lượng trên động cơ đánh lửa cưỡng bức mà còn giải quyết vấn đề tiết kiệm nhiên liệu, giảm thiểu ô nhiễm môi trường và tăng tuổi thọ các chi tiết điện tử của hệ thống điện. Những đóng góp mới của luận án thể hiện qua các nội dung sau: - Xây dựng mô hình vật lý và mô hình toán cho hệ thống thu hồi năng lượng điện cảm trên bobine bằng việc sử dụng hệ siêu tụ điện. - Thiết kế, chế tạo mô hình thử nghiệm thu hồi năng lượng điện cảm trên cuộn dây sơ cấp bobine. - Sử dụng hệ siêu tụ điện tích trữ năng lượng tự cảm để điều khiển kim phun. TP. Hồ Chí Minh, ngày 04 tháng 06 năm 2021 Nghiên cứu sinh (Ký và ghi rõ họ tên) Phan Nguyễn Quí Tâm Người hướng dẫn chính Người hướng dẫn phụ (Ký và ghi rõ họ tên) (Ký và ghi rõ họ tên) ix MINISTRY OF EDUCATION AND TRAINING THE SOCIALIST REPUBLIC OF VIETNAM HO CHI MINH CITY UNIVERSITY OF TECHNOLOGY AND EDUCATION Independence – Freedom - Happiness SUMMARY OF CONTRIBUTIONS OF THE DISSERTATION PhD candidate : Phan Nguyen Qui Tam Fellows code: 13252010304 Major : Mechanical Engineering Major code: 9520103 Dissertation title : Research and application of self-inductance energy in automobile 1st Supervisor : Assoc. Prof. Dr. Do Van Dung 2nd Supervisor : Dr. Nguyễn Ba Hai Summary of theoretical and academic contribution of the dissertation: The recovery and application of inductance energy is a new research trend in automobiles. One of the main purpose of the thesis is to recover the self-inductance energy occurring in the circuit switching duration, and then use it as a secondary power to supply either to improve the fuel injector response time. In addition, the thesis not only solves the energy recovery problem on the internal combustion engine but also saves fuel consumption, reduces environmental pollution, and protects electronic elements in vehicle electrical systems: Contributions of the thesis is presented below: - The physical model mathematical model of self-inductance energy recovery on bobines by supercapacitors. - Designing, manufacturing experimental model to recover inductive energy on primary coils. - Using the supercapacitors to store inductively energy to control increased injector sensitivity. Ho Chi Minh City, June 4th, 2021 PhD Candidate (Sign and name) Phan Nguuyen Qui Tam First Supervisor Second Supervisor (Sign and name) (Sign and name) x MỤC LỤC Trang tựa Trang Quyết định giao đề tài i Lý lịch khoa học ii Lời cam đoan vi Lời cảm ơn vii Tóm tắt viii Summary of contributions of the dissertation ix Mục lục x Danh mục các từ viết tắt xiv Danh sách các kí hiệu xv Danh sách các bảng xvi Danh sách các hình xvii Chương 1: TỔNG QUAN 1 1. ... , có mối nối BE là 1,4V, có hệ số khuếch đại β=2000 Vi điều khiển phát ra tín hiệu ORL1 dạng xung vuông có điện áp VORL1= 0 hoặc 5V qua điện trở nối tiếp có giá trị R11 = 1K=1000, đến Q1. Dòng IB qua transistor Q1: IB-Q1 = (VORL1-VD6) / R11 = (5-1,4)/1000= 3,6x10-3A Dòng Ic qua transistor Q1: IC-Q1 = IB-Q1xβ=3,6x10-3x2000= 7,2A Dòng cực đại qua 03 cuộn dây rơle là 3x100=300 mA= 3x10-3A Vì vậy transistor Q1 đủ điều kiện làm việc lâu dài. 2.5.PL. Tính toán trên cảm biến dòng ASC712 Cảm biến dòng ASC712 có khả dòng chịu được 5A trong khi 04 kim phun nếu hoạt động cùng một lúc sẽ tạo ra dòng 4A. Vì vậy cảm biến dòng ASC712 đủ điều kiện làm việc lâu dài. 2.6.PL. Tính toán điện áp đầu vào card NI 6009 D4 4007 12 R11 1k 1 2 C1 102 1 2 OC2 BAT U1 ACS712 2 3 4 5 6 1 7 8 IP2+ IP3- IP4- GND FILTER IP1+ VIOUT VCC D6 30V 1 2 D5 4007 1 2 OC4 K2 RELAY SPDT 3 5 4 1 2 K3 RELAY SPDT 3 5 4 1 2 VCC ORL1 D8 1N5408 1 2 AI1 C2 103 1 2 D7 1N5408 1 2 BAT K1 RELAY SPDT 3 5 4 1 2 C3 SIEU TU 1 2 D2 4007 12 D3 4007 12 OC3 OC1 out# Q1 TIP122 1 2 3 D1 4007 12 DMCTCM - 8 Hình PL 2.6: Các cầu phân áp tạo tín hiệu đầu vào card NI 6009 Các ngõ vào của card NI 6009 có điện áp định mức 5V. Điện áp vào của các chân AI0, AI4, AI2, AI5, AI6, PFIO, P0.0 được tính: UR= (U/R∑ )xR Điện áp cực đại ngõ vào thực tế khi hoạt động của các điện trở: TT Kí hiệu điện áp Điện áp (V) Tổng trở (kΩ) Điện trở (kΩ) Điện áp (V) Ngõ vào 1 UR20= (U/R∑ )xR20 70 160 10 4,4 AI6 2 UR21= (U/R∑ )xR21 70 160 10 4,4 AI2 3 UR22= (U/R∑ )xR22 14 160 10 0,9 AI5 4 UR23= (U/R∑ )xR23 14 3,2 1 4,4 PFIO 5 UR24= (U/R∑ )xR24 14 3,2 1 4,4 P0.0 6 UR28= (U/R∑ )xR28 5 101 1 0,05 AI4 7 UR29= (U/R∑ )xR29 5 101 1 0,05 AI0 Bảng PL 2.7: Các thông số trong tính toán công suất tỏa nhiệt trên các điện trở Bảng PL 2.7 cho thấy điện áp cực đại ngõ vào nhỏ hơn so với điện áp định mức (U=5V). Vì vậy, các điện trở sử dụng trong mạch đảm bảo làm việc lâu dài. R16 150k 1 2 R23 1k 1 2 W IGT D20 5.6V 1 2 R27 100K 1 2 AI2 D10 5.6V 1 2 R20 10k 1 2 R24 1k 1 2 # 1 0 AI6 BAT PFI0 D P D12 5.6V 1 2 P0.0 D14 5.6V 1 2 R15 150k 1 2 R18 2.2k 1 2 T A C H R14 150k 1 2 R28 1k 1 2R29 1K 1 2 AI4 D13 5.6V 1 2 R21 10k 1 2 AI0 VCC D16 5.6V 1 2 R17 2.2k 1 2 D11 5.6V 1 2 IGF AI5 R22 10k 1 2 DMCTCM - 9 PHỤ LỤC 3 CODE LẬP TRÌNH LABVIEW TRONG THU THẬP DỮ LIỆU VÀ KIỂM SOÁT NĂNG LƯỢNG ĐIỆN CẢM DMCTCM - 10 DMCTCM - 11 Các đối tượng trên Front Panel được thể hiện bằng các thiết bị đầu cuối trên Block Diagram. Cấu trúc của một Block Diagram gồm các thiết bị đầu cuối (Terminal), nút (Node) và các dây nối (Wire). DMCTCM - 12 PHỤ LỤC 4 CÁC THIẾT BỊ DÙNG TRONG THÍ NGHIỆM 4.1.PL. Máy đo sóng Tektronix (model: MSO2000B) Các thực nghiệm đo dạng sóng sơ cấp, thứ cấp trên bobine, dạng sóng kim phun, rơle, cuộn điện từ sử dụng máy đo sóng Tektronix (model: MSO2000B) có 4 kênh đo, lưu trữ dữ liệu sóng với các thông số kỹ thuật theo bảng PL 4.1. Hình PL 4.1: Máy đo sóng Tektronix (model: MSO2000B) Thông số kỹ thuật Đặc tính Tầm đo (băng thông) 70Mhz Độ chính xác trục tung ±100 mV Độ chính xác trục hoành ±25 ppm Độ dài sóng 1Mega Độ phân giải 8 bit Tốc độ chụp dạng sóng 5000 dạng sóng/s Khoảng dịch chỉnh 2mV/div ~ 5V/div Thời gian lấy mẫu tối đa 1ms Màn hình TFT 7 inch 480×234mm Giao tiếp USB 2.0 Nguồn 220 VAC Khối lượng 3,6 Kg Kích thước (180 x 377 x 134)mm Bảng PL 4.1: Thông số kỹ thuật máy đo sóng Tektronix - MSO2000B DMCTCM - 13 4.2.PL. Máy đo sóng PicoScope Automotive 4225 Thiết bị dùng trong thí nghiệm đo đạc dạng sóng điện áp và dòng điện trên kim phun và bobine: có 4 kênh đo, lưu trữ dữ liệu, các thông số kỹ thuật theo Bảng PL-4.2. Hình PL 4.2: Máy đo sóng PicoScope Automotive (model: 4225) Thông số kỹ thuật Đặc tính Tầm đo 20Mhz Độ chính xác 0,05% Độ phân giải 12 bit Tốc độ lấy mẫu 400 Ms/s Khoảng đo ±50 mV đến ±200 V Giao tiếp USB 2.0 Nguồn 5V - USB Khối lượng 3,6Kg Kích thước (180 x 377 x 134)mm Bảng PL-4.2: Thông số kỹ thuật máy đo sóng PicoScope 4225 DMCTCM - 14 4.3.PL. Card NI 6009 Thiết bị thu thập dữ liệu đa năng có độ tin cậy cao của hãng National Instruments sử dụng kết hợp với máy tính cài đặt phần mềm LabVIEW. Trong đề này này, card NI 6009 dùng trong thực nghiệm thu thập dữ liệu trong quá trình kiểm soát năng lượng điện cảm. Thiết bị có thông số kỹ thuật theo bảng PL- 4.3. Hình PL 4.3: Card NI 6009 Thông số kỹ thuật Đặc tính Tầm đo -10 đến 10 V Độ chính xác ±7mV Chuẩn kết nối USB Kiểu đo điện áp Số kênh 8 SE/4 DI Tốc độ lấy mẫu 48 kS/s Độ phân giải 32 bits Tần số nguồn lớn nhất 5 MHz Độ rộng xung vào nhỏ nhất 100 ns Hỗ trợ hệ điều hành Windows, Linux Kích thước (85 x 82 x 23)mm Bảng PL- 4.3: Thông số kỹ thuật Card NI 6009 DMCTCM - 15 4.4.PL. Đồng hồ đo điện Sanwa (Model: CD800A) Đồng đồ dùng trong đo điện trở các cuộn dây, đo điện trở các linh kiện, đo điện áp nguồn và các tín hiệu, đo tần số xung. Thiết bị này có các thông số theo bảng PL-4.4. Hình PL 4.4: Đồng hồ đo điện Sanwa (Model: CD800A) Thông số kỹ thuật Đặc tính Độ chính xác DCV 400m/4/40/400/600V - 0.1m ±0.7% ACV 4/40/400/600V - 0.001V ±1.6% DCA 40m/400mA - 0.01mA ±2.2% ACA 40m/400mA - 0.01mA ±2.8% Điện trở Ω 400/4k/40k/400k/4M/40MΩ - 0.1Ω ±1.5% Tụ điện F 50n/500n/5u/50u/100uF - 0.01nF ±5% Tần số Hz 5Hz ~ 100kHz - ±0.5% Băng thông 40 ~ 400Hz Nguồn R6P x 2 Khối lượng 340g Kích thước (176x104x46)mm Bảng PL-4.4: Thông số kỹ thuật đồng hồ đo điện Sanwa - CD800A DMCTCM - 16 4.5.PL. Máy đo nhiệt độ tầm xa Hikvision (model: DS-2TP31B-3AUF) Thiết bị này dùng đo nhiệt độ kim phun xăng trong suốt quá trình thử nghiệm. Thông số thiết bị theo bảng PL-4.5. Hình PL 4.5: Máy đo nhiệt độ tầm xa Hikvision (model: DS-2TP31B-3AUF) Thông số kỹ thuật Đặc tính Tầm đo 30 đến 45℃ Độ chính xác ±0,25°C Độ phân giải đầu dò nhiệt độ 160×120 pixels Độ phân giải màn hình 2,4“ LCD 320×240 pixels Nhiệt độ làm việc -10°C đến 50 °C Nguồn Pin Lithium 3,7 VDC Quy tắc hiển thị hình ảnh 03 điểm đo nhiệt: nhiệt độ cao nhất, nhiệt độ thấp nhất nhiệt độ trung tâm Khối lượng 350g Kích thước (196x117x59)mm Bảng PL-4.5: Thông số kỹ thuật máy đo nhiệt độ Hikvision DS-2TP31B-3AUF DMCTCM - 17 PHỤ LỤC 5 DỮ LIỆU THỬ NGHIỆM Ô TÔ 07 CHỖ TRÊN BĂNG THỬ MUSTANG DYANOMETER MD-500 5.1.PL. Số liệu thử nghiệm thu thập từ ứng dụng PowerDyne Số liệu thử nghiệm PE, ME, PE’, ME’ thu thập từ ứng dụng PowerDyne của hệ thống băng thử công suất (hình 4.14). PE: công suất động cơ với hệ thống đánh lửa nguyên thủy. ME: momen động cơ với hệ thống đánh lửa nguyên thủy. PE’: công suất động cơ với hệ thống đánh lửa có lắp bộ thu hồi năng lượng điện cảm. ME’: momen động cơ với hệ thống đánh lửa có lắp bộ thu hồi năng lượng điện cảm. ne (vòng /phút) PE (KW) ME (Nm) PE’ (KW) ME’ (Nm) 1500 15 45 17 43 1750 21 55 24 57 2000 30 69 28 67 2250 35 81 38 83 2500 44 89 44 91 2750 50 93 52 93 3000 53 96 55 94 3250 58 97 61 95 3500 65 98 68 97 3750 72 99 71 98 4000 75 100 77 99 4250 80 99 81 98 4500 84 98 86 99 4750 87 96 87 97 5000 89 95 88 95 5250 90 93 89 94 5500 89 89 88 91 5750 88 82 87 83 6000 84 76 83 77 Bảng PL-5.1: Thông số thu thập PE, ME, PE’, ME’ theo tốc độ động cơ với hệ thống đánh lửa nguyên thủy và hệ thống đánh lửa có lắp bộ thu hồi năng lượng điện cảm DMCTCM - 18 5.2.PL. Số liệu thử nghiệm thu thập công suất và momen động cơ với với hệ thống đánh lửa có lắp bộ thu hồi năng lượng điện cảm trong 03 lần thử nghiệm ne (vòng /phút) PE’,1 (KW) ME’,1 (Nm) PE’,2 (KW) ME’,2 (Nm) PE’,3 (KW) ME’,3 (Nm) 1908 7 28 9 30 12 32 2147 28 68 33 70 31 72 2590 46 92 50 86 50 94 3033 55 95 59 90 59 98 3475 65 98 67 92 69 99 3918 75 100 77 94 79 102 4361 81 99 83 93 85 101 4803 87 97 88 92 90 99 5246 91 94 89 91 92 97 5689 90 90 90 88 93 96 6131 85 78 88 78 88 82 Bảng PL-5.2: Thông số thu thập từ ứng dụng PowerDyne công suất và momen động cơ theo tốc độ động cơ với hệ thống đánh lửa có lắp bộ thu hồi năng lượng điện cảm trong 03 lần thử nghiệm (hình 4.15) . DMCTCM - 19 ne (vòng /phút) PE,1 (KW) ME,1 (Nm) 2102 22 54 2364 38 79 2746 50 94 3128 58 97 3509 67 99 3891 74 101 4273 80 101 4654 88 98 5036 91 96 5418 92 92 5799 89 81 Bảng PL-5.3: Biểu đồ và thông số thu thập PE, ME theo tốc độ động cơ với hệ thống đánh lửa nguyên thủy từ ứng dụng PowerDyne. DMCTCM - 20 ne (vòng /phút) PE’,1 (KW) ME’,1 (Nm) 1908 6 28 2147 28 68 2590 46 92 3033 55 95 3475 65 98 3918 75 100 4361 81 99 4803 87 97 5246 91 94 5689 90 90 6131 85 78 Bảng PL-5.4: Biểu đồ và thông số thu thập PE’, ME’ theo tốc độ động cơ với với hệ thống đánh lửa có lắp bộ thu hồi năng lượng điện cảm. DMCTCM - 1 DANH MỤC CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ 1. Phan Nguyễn Quí Tâm, Đỗ Quốc Ấm, Đỗ Văn Dũng, Nguyễn Bá Hải. Nghiên cứu, thi công hệ thống tích lũy năng lượng điện dạng cảm kháng trên ô tô. Tạp chí Khoa học Giáo dục Kỹ thuật (số ISSN 1859-1272), số 32, trang 27-33, 2015. 2. Đỗ Quốc Ấm, Đỗ Văn Dũng, Phan Nguyễn Quí Tâm, Lê Khánh Tân. Tính toán sức điện động tự cảm trên hệ thống đánh lửa lai. Tạp chí Khoa học Giáo dục Kỹ thuật (số ISSN 1859-1272), số 32, trang 8-12, 2015. 3. Phan Nguyễn Quí Tâm, Đỗ Văn Dũng. Nghiên cứu mô phỏng thu hồi năng lượng điện cảm trên ô tô. Tạp chí Khoa học Giáo dục Kỹ thuật (số ISSN 1859-1272), số 61, trang 79-84, 2020. 4. Phan Nguyễn Quí Tâm, Đỗ Văn Dũng, Nguyễn Bá Hải, Nguyễn Thành Tuyên. Đo lường và kiểm soát năng lượng điện cảm trên ô tô sử dụng LabVIEW. Tạp chí Khoa học Giáo dục Kỹ thuật (số ISSN 1859-1272), số 61, trang 100-106, 2020. 5. Phan Nguyễn Quí Tâm, Đỗ Văn Dũng. Phân tích năng lượng điện cảm trong hệ thống đánh lửa. Tạp chí Khoa học và công nghệ (số ISSN 1859-3585), Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội, tập 57 - số 01, trang 67-71, 2021. 6. Phan Nguyễn Quí Tâm, Đỗ Văn Dũng, Đinh Cao Trí. Ứng dụng siêu tụ nâng cao tính đáp ứng của kim phun nhiên liệu trên động cơ xăng. Tạp chí Cơ Khí Việt Nam (số ISSN 2615-9910), số 01+02, trang 16-22, 2021. 7. Phan Nguyen Qui Tam, Do Van Dung, Dinh Cao Tri, Evaluation of Applying Various High Voltage Levels to Improve Fuel Injector Response Time on Gasoline Engines. International Journal of Transportation Engineering and Technology (ISSN Online: 2575-1751), Special Issue: Transportation Engineering Technology and Education, Vol. 7, No. 1, 2021, pp. 19-23. doi: 10.11648/j.ijtet.20210701.13. 8. Phan Nguyễn Quí Tâm, Đỗ Văn Dũng, Đinh Cao Trí. Thiết kế mạch quản lý nguồn năng lượng tự cảm kim phun trên ô tô. Tạp chí Khoa học Giáo dục Kỹ thuật (số ISSN 1859-1272), số 63, trang 91-97, 2021.
File đính kèm:
- luan_an_nghien_cuu_ung_dung_nang_luong_dien_cam_tren_o_to.pdf
- 2. Tom tat luan an tieng Viet _Phan Nguyen Qui Tam 08-06-2021.pdf
- 3. Tom tat luan tieng Anh_ Phan Nguyen Qui Tam 08-06-2021.pdf
- 6. Trang thông tin luan an Tiếng Việt _ Phan Nguyen Qui Tam 08-06- 02021.docx
- 7. Trang thông tin luan an Tiếng Anh _ Phan Nguyen Qui Tam 08-06- 02021.docx