Study on biogas and biogas engine control nghiên cứu về biogas và hệ thống điều khiển động cơ biogas | Tiểu luận môn Hệ thống điện – điện tử ô tô

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KĨ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH  TIỂU LUẬN SỐ 3
MÔN HỌC: HỆ THỐNG ĐIỆN – ĐIỆN TỬ Ô TÔ
STUDY ON BIOGAS AND BIOGAS ENGINE CONTROL
NGHIÊN CỨU VỀ BIOGAS VÀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ BIOGAS
GV: PGS. TS Đỗ Văn Dũng Nhóm SVTH: Trần An Huy 21145398 Nguyễn Nhật Huy 21145395
Tp. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2023 BÁO CÁO NHIỆM VỤ BÀI TIỂU LUẬN
HỌC KÌ II NĂM HỌC 2022-2023
Môn học: Hệ thống Điện - Điện tử Ô tô (Sáng thứ 5, tiết 3-4-5)
Đề tài tiểu luận: So sánh màu dây của hệ thống điện trên ô tô Nhật và ô tô Châu Âu Hoàn STT MSSV Họ và tên Nhiệm vụ thành 1 21145398 Trần An Huy Work 100% 2 2114539 Nguyễn Nhật Huy Powerpoint 100%
Ghi chú: Tỉ lệ %: Mức độ hoàn thành khi tham gia tiểu luận của từng sinh viên.
Nhận xét của giảng viên:
...............................................................................................................
...............................................................................................................
...............................................................................................................
...............................................................................................................
...............................................................................................................
Tp. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2023 Ký tên
PGS. TS Đỗ Văn Dũng MỤC LỤC
PHẦN 1: GIỚI THIỆU
1. Giới thiệu về Biogas
2. Tầm quan trọng của hệ thống điều khiển động cơ Biogas
PHẦN 2: CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA ĐỘNG CƠ BIOGAS 1. Cấu tạo
2. Nguyên lý hoạt động
PHẦN 3: HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ BIOGAS
1. Các thành phần của hệ thống điều khiển động cơ Biogas
2. Nguyên lý hoạt động của hệ thống điều khiển động cơ Biogas
PHẦN 4: ƯU NHƯỢC ĐIỂM CỦA BIOGAS VÀ HỆ
THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ BIOGAS
1. Ưu điểm và nhược điểm của Biogas
2. Ưu điểm và nhược điểm của hệ thống điều khiển động cơ Biogas PHẦN 5: KẾT LUẬN
Phần 1: GIỚI THIỆU
1. Giới thiệu về Biogas
Biogas là một loại năng lượng tái tạo được sản xuất từ quá
trình phân hủy sinh học của chất hữu cơ, chẳng hạn như phân bón,
rác thải hữu cơ, bùn thải và các chất thải động vật. Biogas chủ yếu
bao gồm khí metan(CH4) và khí cacbon đioxit(CO2), cùng với một
số khí khác như hydrogen sulfide(H2S), nitơ(N2). Năng lượng từ
biogas có thể được sử dụng để sản xuất điện, sưởi ấm và nấu ăn
trong các gia đình, sản xuất nhiên liệu cho xe hơi và các thiết bị
công nghiệp khác. Việc sử dụng biogas giúp giảm thiểu sự phát
thải khí thải và làm giảm thiểu lượng chất thải hữu cơ trong môi trường tự nhiên.
2. Tầm quan trọng của hệ thống điều khiển động cơ Biogas
Hệ thống điều khiển động cơ biogas là một phần quan trọng
của hệ thống động cơ biogas, giúp điều khiển quá trình đốt nhiên
liệu và đảm bảo hoạt động hiệu quả và an toàn của động cơ.
Các hệ thống điều khiển động cơ biogas thông thường bao
gồm các thành phần như bộ điều khiển chuyển đổi, cảm biến đo
mức gas, bộ điều khiển hỗ trợ, bộ điều khiển truyền động và hệ
thống điều khiển động cơ. Những thành phần này hoạt động cùng
nhau để đảm bảo rằng hệ thống động cơ biogas hoạt động ổn định và hiệu quả.
Một hệ thống điều khiển động cơ biogas tốt có thể giúp tăng
hiệu suất động cơ, giảm thiểu khí thải và tiêu thụ nhiên liệu ít hơn,
từ đó giúp giảm chi phí vận hành và bảo trì động cơ. Ngoài ra, hệ
thống này còn giúp giảm tác động của khí thải độc hại lên môi
trường và giúp tạo ra một nguồn năng lượng sạch và bền vững.
Vì vậy, việc nghiên cứu và phát triển hệ thống điều khiển
động cơ biogas là rất quan trọng để tăng hiệu suất và hiệu quả của
động cơ biogas, từ đó giúp giảm tác động của nó lên môi trường và
đóng góp vào sự phát triển bền vững của ngành ô tô và năng lượng.
Phần 2: ĐỘNG CƠ BIOGAS 1. Cấu tạo
Động cơ biogas được thiết kế để sử dụng năng lượng từ
biogas để hoạt động. Cấu tạo của động cơ biogas tương tự như
động cơ đốt trong sử dụng xăng hoặc diesel, tuy nhiên, nó được
thiết kế để hoạt động trên nguyên tắc của đốt khí, chứ không phải là đốt chất lỏng.
Các động cơ biogas có thể được sản xuất trong nhiều kích
thước và công suất khác nhau, từ động cơ nhỏ cho các thiết bị gia
đình đến động cơ lớn cho các nhà máy sản xuất điện. Tuy nhiên,
các động cơ biogas thường có một số bộ phận chính sau:
-Bộ phận cấp khí: Đây là nơi nơi khí biogas được cấp vào
động cơ. Bộ phận này thường bao gồm bộ lọc, van điều khiển và
bộ điều chỉnh áp suất.
-Hệ thống đốt: Biogas được đốt trong một buồng đốt để tạo
ra nhiệt và sức mạnh cho động cơ. Hệ thống đốt này thường bao
gồm các bộ phận như bình chứa, van điều khiển, bộ điều chỉnh áp suất và buồng đốt.
-Hệ thống làm mát: Hệ thống làm mát được sử dụng để giữ
cho động cơ hoạt động ở nhiệt độ an toàn và đảm bảo hiệu suất tối
đa. Hệ thống làm mát bao gồm bộ tản nhiệt, bộ làm mát nước và bộ quạt.
-Hệ thống điện: Hệ thống điện được sử dụng để cung cấp
điện cho động cơ và các thiết bị khác. Hệ thống điện bao gồm bộ
đánh lửa, bộ phát điện, bộ ổn áp và bộ ắc quy.
Động cơ biogas có thể được sử dụng để sản xuất nhiều loại
năng lượng khác nhau, từ điện cho đến nhiên liệu cho các thiết bị
gia đình và công nghiệp. Tuy nhiên, việc thiết kế và sản xuất các
động cơ này đòi hỏi các công nghệ đặc biệt và nhiều kinh nghiệm
để đảm bảo hiệu suất và an toàn.
2. Nguyên lý hoạt động
Nguyên lý hoạt động của động cơ biogas là sử dụng năng
lượng từ khí biogas để tạo ra sức mạnh và động cơ biogas hoạt
động trên nguyên tắc đốt cháy khí.
Đầu tiên, khí biogas được cấp vào động cơ thông qua bộ
phận cấp khí. Sau đó, khí biogas được hỗn hợp với không khí và
được đưa vào buồng đốt của động cơ. Trong buồng đốt, một ngọn
lửa được tạo ra bằng cách sử dụng bộ đánh lửa và nó đốt cháy khí
biogas và không khí để tạo ra nhiệt và áp lực.
Quá trình đốt cháy khí biogas trong buồng đốt tạo ra sức ép
và nhiệt độ cao, và điều này đẩy piston (piston là một chi tiết trụ
hình, dài hơn nó, di chuyển lên và xuống trong ống xilanh của
động cơ) lên và xuống. Sức ép tạo ra bởi quá trình đốt cháy khí
biogas đẩy piston đi xuống và nhiệt độ cao giúp chuyển động
piston lên. Chuyển động này được chuyển thành sức mạnh để đưa động cơ hoạt động.
Trong khi động cơ hoạt động, các bộ phận khác như hệ thống
điện và hệ thống làm mát cũng được kích hoạt để đảm bảo hoạt
động ổn định và đảm bảo hiệu suất tối đa.
Sau khi khí đã được đốt cháy, khí thải được sản xuất và được
xử lý bởi hệ thống xử lý khí thải để giảm thiểu tác động đến môi trường.
Phần 3: HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ BIOGAS 1. Cấu tạo
-Bộ điều khiển động cơ (Engine Control Unit - ECU): Là bộ
phận điều khiển tổng thể của động cơ, có nhiệm vụ quản lý các
thông số của động cơ và các thiết bị điều khiển khác.
-Cảm biến (Sensors): Đo các thông số của động cơ như nhiệt
độ, áp suất, lưu lượng khí, nồng độ khí thải để truyền dữ liệu cho ECU.
-Điều khiển đốt cháy (Fuel Control System): Quản lý việc
cung cấp hỗn hợp khí và nhiên liệu vào động cơ. Hệ thống này sử
dụng các bộ điều khiển điện tử để điều chỉnh nồng độ khí và nhiên
liệu trong hỗn hợp đốt.
-Hệ thống khởi động (Starting System): Cung cấp năng lượng
cần thiết để khởi động động cơ bằng cách sử dụng nguồn điện hoặc khí nén.
-Hệ thống làm mát (Cooling System): Giúp giảm nhiệt độ của
động cơ bằng cách tuần hoàn chất làm mát. Hệ thống điện
(Electrical System): Cung cấp năng lượng cho các thiết bị điện tử
và hỗ trợ hoạt động của hệ thống đèn, còi, hệ thống âm thanh, v.v.
-Hệ thống khí thải (Exhaust System): Loại bỏ khí thải sinh ra
khi đốt nhiên liệu, giảm thiểu khí thải gây ô nhiễm môi trường.
Tất cả các thành phần này hoạt động cùng nhau để quản lý và
điều khiển động cơ biogas hoạt động hiệu quả và đáp ứng các yêu cầu của xe ô tô.
2. Nguyên lý hoạt động
Nguyên lý hoạt động của hệ thống điều khiển động cơ biogas
là giám sát và điều chỉnh các thông số hoạt động của động cơ để
đảm bảo hoạt động hiệu quả và ổn định.
Hệ thống điều khiển động cơ biogas bao gồm một bộ cảm
biến để đo các thông số hoạt động của động cơ như áp suất, nhiệt
độ, nồng độ methane và độ pH. Các thông số này được truyền đến
bộ điều khiển điện tử (ECU), nơi xử lý và phân tích thông tin để
điều chỉnh hoạt động của động cơ.
ECU sử dụng các thông số đo được để kiểm soát hỗn hợp khí
nhiên liệu và khí oxy được đưa vào động cơ, từ đó điều chỉnh tốc
độ động cơ và áp suất khí thải. Nó cũng điều chỉnh tăng đốt và xả
khí để đảm bảo động cơ hoạt động ở mức hiệu suất tối đa.
Hệ thống điều khiển động cơ biogas cũng bao gồm các thiết
bị bảo vệ để giám sát và ngăn chặn các tình huống nguy hiểm hoặc
có thể gây hư hỏng động cơ. Ví dụ, nếu nồng độ methane quá cao,
hệ thống sẽ tự động giảm lượng khí nhiên liệu được đưa vào động
cơ để tránh tình trạng cháy nổ.
PHẦN 4: ỨNG DỤNG CỦA BIOGAS VÀ HỆ THỐNG
ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ BIOGAS TRÊN XE Ô TÔ
1. Ưu và nhược điểm của Biogas -Ưu điểm của biogas:
+Biogas được sản xuất từ nguồn năng lượng tái tạo và có khả
năng thay thế được các nhiên liệu hóa thạch như xăng, dầu diesel,
đóng góp vào việc giảm thiểu ô nhiễm môi trường.
+Biogas có khả năng tái sử dụng và tái tạo nhanh chóng, từ
đó giúp giảm thiểu chi phí nhiên liệu.
+Sản xuất biogas còn giúp giảm thiểu các chất thải hữu cơ, từ
đó giúp giảm tác động của chúng đến môi trường.
-Nhược điểm của biogas:
+Chi phí đầu tư sản xuất biogas ban đầu có thể khá cao, vì
vậy cần thời gian để thu hồi vốn.
+Biogas có thể chứa các hợp chất độc hại như H2S và CO2,
cần được xử lý trước khi sử dụng để đảm bảo an toàn.
+Hiệu suất sản xuất biogas phụ thuộc vào nhiều yếu tố như
nhiệt độ, độ ẩm, hàm lượng chất hữu cơ trong nguồn phân bón.
2. Ưu điểm và nhược điểm của hệ thống điều khiển động cơ Biogas
-Ưu điểm của hệ thống điều khiển động cơ biogas:
+Giúp điều khiển quá trình đốt nhiên liệu và đảm bảo hoạt
động hiệu quả và an toàn của động cơ.
+Giảm thiểu khí thải độc hại và tiêu thụ nhiên liệu ít hơn,
giúp giảm chi phí vận hành và bảo trì động cơ.
+Giúp đảm bảo hoạt động ổn định của động cơ và tăng tuổi thọ của động cơ.
-Nhược điểm của hệ thống điều khiển động cơ biogas:
+Chi phí đầu tư ban đầu có thể khá cao, tuy nhiên đối với các
loại động cơ cỡ nhỏ, chi phí đầu tư có thể được giảm xuống.
+Cần được lắp đặt và vận hành bởi các chuyên gia có kinh
nghiệm để đảm bảo hoạt động an toàn và hiệu quả. PHẦN 5: KẾT LUẬN
Biogas là một nguồn năng lượng tái tạo và thân thiện với môi
trường, được sản xuất từ quá trình phân hủy sinh học của các chất
hữu cơ. Biogas có nhiều ứng dụng khác nhau, bao gồm sản xuất
điện, sưởi ấm và đốt nấu. Trong lĩnh vực ô tô, biogas có thể được
sử dụng để sản xuất nhiên liệu cho động cơ, thay thế nhiên liệu hóa
thạch truyền thống. Hệ thống điều khiển động cơ biogas có vai trò
quan trọng trong việc đảm bảo hiệu suất và an toàn của động cơ.
Hệ thống này bao gồm nhiều thiết bị, bao gồm bộ điều khiển, bộ
điều chỉnh nhiên liệu, bộ trộn khí, bộ điều khiển đánh lửa và bộ xử
lý khí thải. Hệ thống này giúp điều chỉnh tỷ lệ hỗn hợp khí và
nhiên liệu, đảm bảo hiệu suất động cơ và giảm thiểu khí thải độc hại.