LẬP TRÌNH ĐIỀU KHIỂN hệ thống làm mát, sưởi động cơ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT HƯNG N

BÀI TẬP CÁ NHÂN
MƠN: LẬP TRÌNH ĐIỀU KHIỂN CÁC HỆ
THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ Ô TÔ

Hưng Yên – Năm 2022


Chương I: Tổng quan xe và hệ thống làm mát, sưởi
ấm trên xe Isuzu 2016
1. Tổng quan về xe Isuzu 2016.

Hình 1.1: Hình ảnh xe tải Isuzu 2016.
Xe tải Isuzu 6 tấn được Isuzu Việt Nam cho ra mắt năm 2016 để đáp ứng nhu
cầu ngày càng đa dạng của các cá nhân – doanh nghiệp hoạt động trong lĩnh vực hàng
hóa vận tải bằng đường bộ tại Việt Nam đồng thời nâng cao khả năng vận chuyển đa
dạng .Isuzu Nhật Bản đã nghiên cứu và chế tạo thành công dịng xe tải 6 tấn với tên
model FRR90N với kích thước thùng lên tới 6.7 mét sẽ rất phù hợp với các doanh
nghiệp cần trở hàng hóa với kích thước lớn như sắt thép,ống nước, các mặt hàng có
khổ hàng lớn.

2


Hình 1.2: Hình ảnh động cơ xe.
Chiếc xe được trang bị động cơ Turbo Diesel Common rail đạt tiêu chuẩn khí
thải euro 2 nổi tiếng của Isuzu với dung tích 5.193cm3,đi kèm là hộp số sàn 6 cấp cho
công suất cực đại 190PS. Động cơ D-core mã 4HK1 với chức năng phun dầu điện tử
đa điểm Common rail chính xác giúp cho chiếc xe tải isuzu không những giảm nhiên

liệu 15% mà cịn tăng 26% cơng suất cho chiếc xe khiến chiếc xe là sự chọn số 1
trong các sản phẩm cùng phân khúc.
Với tôn chỉ ” luôn đồng hành cùng với khách hàng “, Isuzu Việt Nam đã phối
hợp cùng Isuzu Nhật Bản nghiên cứu và cho ra đời dòng sản phẩm mới – xe tải Isuzu
6 tấn FRR90N, đáp ứng cả hai yêu cầu về chất lượng và giá cả hợp lý cho phân khúc
khách hàng này.
Với mức giá hợp lý chiếc Isuzu 6 tấn FRR90N với tông màu trắng truyền thống
của Isuzu Việt Nam và được trau chuốt về mặt ngoại thất.

3


Hình 1.3: Hình ảnh cabin và nội thất trong xe.
– Cabin dạng lật thiết kế rộng rãi, vững chắc, dày dặn.
– Kính chắn gió giảm tốc khổ lớn giúp lái xe an toàn hơn.
– Hệ thống đèn chiếu sáng Halogen kích thước lớn đi liền cụm đèn xi – nhan
– Thiết kế xe kiểu dáng hiện đại như những mẫu xe tương lai.
Cabin xe tải Isuzu 6 tấn được thiết kế hiện đại với kiểu dáng vng vức, kính
chắn gió giảm tốc khổ lớn giúp tăng khả năng quan sát, giảm thiểu tối đa điểm mù của
lái xe.
Đèn halogen bản lớn tăng khả năng chiếu sáng. Các phụ kiện được thiết kế
dạng mô đun dễ thay thế.
Nội thất xe tải Isuzu 6 tấn FRR90N rộng rãi, tiện nghi, dễ dàng sử dụng. 2 hàng
ghế được bọc da cao cấp
Nội thất xe tải Isuzu 6 tấn FRR90N được thiết kế hiện đại với bảng táp lô 6
DIN dễ dàng sử dụng, không gian nội thất rộng rãi, ghế bọc da cao cấp, khóa cửa
trung tâm, kính cửa chỉnh điện. Hệ thống giải trí đa phương tiện
RADIO/MP3/AUX/USB/CD và dễ dàng nâng cấp lên DVD… mang đến cho bạn sự
thoải mái và tiện lợi nhất.
Hệ thống an toàn trên xe tải Isuzu 6 tấn được thừa hưởng từ thiết kế chung của

dòng xe tải Isuzu N-Series với hệ thống phan lực dầu mạch kép trợ lực chân không, đi

4


kèm là hệ thống phanh khí xả an tồn. Khung xương được gia cường chịu va chạm và
chống móp méo tốt nhất giúp khách hàng lái xe an toàn trên mọi nẻo đường.
Với người Nhật, sự an toàn được đặt lên hàng đầu. Chiếc xe tải Isuzu 6 tấn
FRR90N cũng vậy – Được trang bị hệ thống lốp trước sau cùng cỡ 8.25 – 16, khung
gầm vững chắc, hệ thống nhíp 2 tầng, kích thước cầu sau lớn khơng những giúp tăng
khả năng chịu tải mà còn tăng khả năng an toàn khi vận hành, giảm thiểu những rủi ro
hay sự cố cho người sử dụng.
Với giá thành hợp lý, chiếc xe tải Isuzu 6 tấn thực sự là sự lựa chọn hoàn hảo
nhất cho khách hàng.

2. Cấu tạo hệ thống làm mát trên ô tô
Hệ thống làm mát trên xe tải Isuzu chính là bộ phận có cấu tạo rất phức tập.
Chúng bao gồm có nhiều bộ phận được liên kết với nhau. Trong đó, mỗi bộ phận đều
có nguyên lý làm việc khác nhau với chức năng và vai trị khác nhau

Hình 2.2: Hình ảnh cấu tạo của hệ thống làm mát

2.2: Sơ đồ hệ thống làm mát trên ô tô và nguyên lý hoạt động

5


Với hệ thống cấu tạo như trên, thì cơ chế hoạt động của bộ phận làm mát trên
xe tải sẽ có nguyên lý hoạt động như thế nào? Việc liên kết chặt chẽ các bộ phận trong
hệ thống làm mát giúp tạo ra sơ đồ và cơ chế vận hành như sau:

+ Hệ thống làm mát hoạt động bằng cách vận chuyển nước làm mát tuần hoàn
xung quanh thân máy và nắp quy lát. Khi nước làm mát tuần hoàn qua chúng, nó sẽ
lấy nhiệt ra khỏi động cơ.
+ Nước nóng sau đó sẽ được đẩy về két nước làm mát. Nước sẽ được chia nhỏ
vào các ống nhỏ bên trong két nước và được làm mát bằng sức gió do quạt làm mát
tạo ra. Đồng thời kết hợp cùng với gió có được khi xe chuyển động để làm mát nước.

Hình 2.6: Sơ đồ hệ thống làm mát trên ô tô

+ Khi nước nóng được làm mát, nó sẽ tiếp tục tuần hoàn trở lại vào bên trong
động cơ. Để tiếp tục chu kỳ tuần hoàn liên tục nhờ vào hoạt động của bơm nước
+ Van hằng nhiệt được đặt giữa động cơ và két nước. Với nhiệm vụ là để đảm
bảo nước làm mát luôn được giữ ở một nhiệt độ làm việc nhất định. Nếu nước làm
mát q thấp, van hằng nhiệt sẽ đóng lại. Khơng cho nước làm mát chảy về két nước
Mục đích của việc này là để tăng nhiệt độ nhanh chóng tới nhiệt độ làm việc.
Khi nhiệt độ nước đạt tới nhiệt độ làm việc ổn định. Van hằng nhiệt sẽ mở ra để thực
hiện tuần hoàn nước về két nước.

6


2.4. Bugi sấy
Động cơ diesel không dùng bugi đánh lửa để đốt cháy nhiên liệu như động cơ
xăng, thay vào đó nhiên liệu được bơm vào, nén dưới áp suất lớn và tự bốc cháy. Khi
thời tiết lạnh nhiệt độ động cơ thấp, vòng tua máy khi khởi động nhỏ (khoảng 100
vòng/phút) làm tăng tổn thất nhiệt trong kỳ nén của động cơ nên nhiên liệu được phun
vào buồng đốt rất khó có thể bốc cháy.

Hình 2.9: Hình ảnh bugi sấy hoạt động
Bugi sấy hoạt động bằng điện, có một đầu kim loại mỏng và nhỏ sấy nóng hỗn

hợp khơng khí và diesel trong buồng đốt, việc này nhằm làm động cơ diesel khởi động
ban đầu dễ dàng hơn.
Để giải quyết vấn đề đó, các nhà sản xuất đã sử dụng hệ thống sấy sơ bộ gồm
hai loại: loại sấy buồng đốt (bugi sấy) và loại sấy khí nạp (giàn sấy dạng may so).
Loại thứ nhất được dùng phổ biến trên các dịng xe cỡ nhỏ do có ưu điểm nhỏ gọn, tổn
hao điện năng ít và dễ dàng thay thế bảo dưỡng. Loại còn lại thường dùng cho các
máy cơng trình và xe tải hạng nặng.
Đối với động cơ sử dụng bugi sấy, hệ thống sấy chỉ hoạt động để hỗ trợ khởi
động. Còn đối với loại sử dụng bộ sấy khí nạp sơ bộ thì sau khi động cơ đã nổ bộ phận
này vẫn hoạt động trong một khoảng thời gian nhất định (nhiệt độ động cơ đạt mức
cần thiết) để đảm bảo động cơ không chết máy.

7


Lựa chọn bugi sấy

Hình 2.10: Các loại bugi
Khơng có chức năng quan trọng như bugi đánh lửa trên động cơ xăng nhưng do
giá thành khá cao, người sử dụng cần tìm hiểu trước khi chọn mua chứ khơng nên
“nhắm mắt đưa tay”.
Loại động cơ: Bugi sấy dùng cho động cơ turbo khác với loại dùng cho động
cơ khơng có turbo và theo khuyến cáo nhà sản xuất là không được dùng lẫn hai loại
này với nhau. Loại dùng cho động cơ có turbo thường có thêm chữ “P” trên dãy thơng
số.
Điện áp sử dụng: Có hai loại chính, một loại sử dụng điện áp 12V (cho xe con)
và một loại dùng điện 24V (cho xe tải). Ngoài ra, một số xe còn sử dụng loại 5,6V
hoặc 9V để sấy cực nhanh giúp xe dễ khởi động hơn.
Kích thước: Cũng giống như bugi đánh lửa, bugi sấy cũng có kích thước khác
nhau tùy theo từng loại động cơ và từng nhà sản xuất.

Bugi nóng, bugi lạnh: Mỗi loại động cơ đều được tính tốn sử dụng bugi sấy có
cơng suất phù hợp để sấy nóng buồng đốt và khả năng chịu nhiệt khi động cơ hoạt
động ở chế độ công suất lớn nhất. Vì vậy, việc sử dụng sai (ví dụ dùng bugi sấy dành
8


cho động cơ dung tích nhỏ vào một động cơ dung tích lớn hơn) sẽ khơng mang lại
hiệu quả cao và làm giảm tuổi thọ bugi.

Chương II: Chọn linh kiện thiết bị

1. Arduino

Arduino là một nền tảng mã nguồn mở được sử dụng để xây dựng các dự án
điện tử. Arduino bao gồm cả bảng mạch lập trình (thường được gọi là vi điều khiển) và
một phần mềm ( IDE ) được sử dụng để lập trình viết và tải mã máy tính lên bo mạch.

Arduino UNO R3

9


Sơ đồ chân của Arduino Uno R3
Chân cấp năng lượng
 5V: cấp điện áp 5V đầu ra, dùng để cấp nguồn cho các linh kiện điện tử kết nối
với Arduino
 3.3V: chức năng tương tự như cấp nguồn 5v nhưng đây là cấp điện áp 3.3V đầu
ra.
 Ground: hay còn gọi là chân GND, là cực âm của nguồn điện cấp cho Arduino
UNO. Khi bạn dùng các thiết bị sử dụng những nguồn điện riêng biệt thì những

chân này phải được nối với nhau.
 Vin (Voltage Input): tương tự như chân 5V, nhưng thêm chức năng cấp nguồn
ngoài cho Arduino UNO thay vì cắm USB, bạn nối cực dương của nguồn với
chân này và cực âm của nguồn với chân GND.
Các cổng vào/ra (I/O)
Arduino cung cấp nhiều các chân I/O ( hay còn gọi là Pin ) để ta giao tiếp hay
gửi lệnh điều khiển các thiết bị, dưới đây là sẽ nói về các chân sử dụng nhiều nhất và
phân chúng làm các loại như sau:
Các chân Digital
Phiên bản Arduino UNO R3 được sở hữu 14 chân digital từ 0 đến 13 dùng để đọc
hoặc xuất tín hiệu. Chúng chỉ có 2 mức điện áp có thể điều khiển là 0V và 5V với dòng
vào/ra tối đa trên mỗi chân là 40mA. Ngồi ra một số chân digital có chức năng đặc
biệt là chân PWM.
 Chân PWM: là các chân có dấu '~' đằng trước, các chân này cho phép bạn xuất
ra xung PWM với độ phân giải 8bit (giá trị từ 0 đến 255) tương ứng với mức
giao động điện áp của chân từ 0V đến 5V, khác với các chân khơng phải PWM,
chỉ có thể chọn giá trị 0V hoặc 5V.
Các chân Analog
Arduino UNO có 6 chân analog (A0 đến A5) cung cấp độ phân giải tín hiệu 10bit
(0 đến 1023) để đọc giá trị điện áp trong khoảng 0V đến 5V.

10


 Đặc biệt, Arduino UNO có 2 chân A4 (SDA) và A5 (SCL) hỗ trợ giao tiếp
I2C/TWI với các thiết bị khác.
Chân TXD và RXD
Đây là các chân Serial dùng để gửi (transmit – TX) và nhận (receive – RX) dữ
liệu TTL Serial. Arduino Uno có thể giao tiếp dữ liệu với các thiết bị cần sử dụng
thông qua 2 chân này, ngồi ra có thể sử dụng 2 chân này để nạp code cho mạch mà

không cần thông qua USB của mạch.

2.Cảm biến nhiệt độ LM35.
M35 là một cái cảm biến nhiệt độ giá rẻ thường được tiêu dùng mang thể được
sử dụng để đo nhiệt độ (theo ° C). Nó với thể đo nhiệt độ chính xác hơn so với một
điện trở nhiệt (thermistor) cùng tầm giá. Cảm biến này tạo ra điện áp có đầu ra cao
hơn các cặp nhiệt điện và có thể ko cần điện áp đầu ra được khuếch đại. LM35 có điện
áp đầu ra tỷ lệ thuận có nhiệt độ Celsius. Hệ số tỷ lệ là .01V

Cảm biến nhiệt độ LM35
Các ứng dụng của cảm biến nhiệt độ LM35
 Đo nhiệt độ của một môi trường đặc biệt và các áp dụng HVAC
11


 Kiểm tra nhiệt độ pin
 Cung cấp thông tin về nhiệt độ của một linh kiện điện tử khác

LM35 Mô phỏng trên Protues
4.Quạt làm mát động cơ
Để làm mát két nước, cần phải có một lượng lớn khơng khí để đi qua các lá tản
nhiệt trong két nước. Thông thường, khi xe di chuyển ở tốc độ cao thì lưu lượng khi đi
qua két nước ở mức vừa đủ, nhưng khi xe dừng hẳn hoặc chạy chậm thì lưu lượng
khơng khí sẽ khơng đủ. Vậy nên, động cơ cần được trang bị quạt làm mát để tạo ra
lượng không khí cưỡng bức qua két nước.
Ngày nay, các dịng xe hơi đời mới thường đều được trang bị kiểu quạt làm mát
gồm: quạt làm mát chạy bằng động cơ điện, kiểu khớp chất lỏng (khớp nối mềm) điều
khiển bằng nhiệt độ và hệ thống quạt làm mát thủy lực bằng điện tử.
Hệ thống quạt chạy bằng động cơ điện rất nhạy cảm với nhiệt độ của nước làm mát,
và nó chỉ cung cấp một lưu lượng khơng khí phù hợp khi nhiệt độ lên cao. Ở mức

nhiệt độ trung bình hoặc khi động cơ mới khởi động, quạt gió sẽ không quay để động
cơ ấm lên nhanh hơn, giảm mức tiêu hao nhiên liệu và giảm tiếng ồn.

12


Quạt làm mát trên ôtô

Quạt làm mát mô phỏng trên Protues

4. Hệ thống sấy trên động cơ.
Bugi sấy hoạt động bằng điện, có một đầu kim loại mỏng và nhỏ sấy nóng hỗn
hợp khơng khí và diesel trong buồng đốt, việc này nhằm làm động cơ diesel khởi động
ban đầu dễ dàng hơn.

13


bugi sấy trong động cơ ôtô

Bugi sấy mô phỏng trên Proteus

14


5.Khóa điện.

Khóa điện mơ phỏng trên Proteus

6.Role

Role Mơ phỏng trên Proteus
15


Chương III:Tính tốn hệ thống

3.1 .u cầu :

Hệ thống làm mát và sưởi ấm động cơ .
-

Bật chế động off động cơ dừng hoạt động
Bật chế độ ST thì quạt làm mát mới làm việc .
Khi nhiệt độ trên 25 độ 1 quạt làm mát làm việc , khi nhiệt độ trên 50 độ
quạt 2 làm việc
Dưới 25 độ quạt làm mát dừng làm việc
Khi mở chế độ ig bugi sấy làm việc 5s sau đó tự tắt
Khi nhiệt độ quá 30 độ bật chế độ IG thì động cơ k sấy

3.2 Phân tích
- Dùng LM35 để cảm biến nhiệt độ trả về Arduio
- Chế độ bugi sấy làm việc qua 1 con Relay
- Chế độ quạt làm mát làm việc quá con L293D

3.2 .Lưu đồ thuật toán :

16

Bắt đầu

Khởi tạo hệ thống , kiểm tra đầu
ra , đầu vào tín hiệu

Kiểm tra ctín hiệu khóa điện

as

volts = (reading * 5);
volts /=1023;
temp = volts * 100;

IG=HIGH

off=HIGH

ST=HIGH

DEM=0

Temp>25

Temp<30

Temp>50

Quạt 1 làm việc

Ht sưởi làm việc

Quạt 2 làm việc

Kết thúc
as

17


3.3 Sơ đồ mạch.

Sơ đồ mô phỏng mạch
3.4 Code
#include <LiquidCrystal.h>
LiquidCrystal lcd(13,12,11,10,9,6);
int ig=A1;
int st=A2;
int in1=5;
int in2=4;
int en1=3;

18


int in3=2;
int in4=1;
int en2=0;
int led=7;
int off=A3;
int LED;

int dem;
void setup() {
// put your main code here, to run repeatedly:
pinMode(in1,OUTPUT);
pinMode(in2,OUTPUT);
pinMode(in3,OUTPUT);
pinMode(in4,OUTPUT);
pinMode(en1,OUTPUT);
pinMode(en2,OUTPUT);
pinMode(led,OUTPUT);
pinMode(ig,INPUT);
pinMode(st,INPUT);
pinMode(off,INPUT);
analogReference(DEFAULT);
lcd.begin(16,2);

}
void loop(){
// Đọc giá trị cảm biến

19


int reading = analogRead(A0);
float volts = (reading * 5);
volts /=1023;
unsigned temp = volts * 100;
{lcd.setCursor(0,0);
lcd.print("nhiet do:");
lcd.print(temp);}

//---------------------

// chế độ làm mát

//nhiệt độ trên 50 độ
if(digitalRead(st)==HIGH)
{if(temp>=50)
{
digitalWrite(in3,HIGH);
digitalWrite(in4,LOW);
analogWrite(en2,200);}
//-------------------

//nhiệt độ dưới 50 độ
if(temp<50)
{digitalWrite(in3,LOW);
digitalWrite(in4,LOW);

20


analogWrite(en2,0);}
//-------------------

//nhiệt độ trên 25 độ
if(temp>=25)
{digitalWrite(in1,HIGH);
digitalWrite(in2,LOW);
analogWrite(en1,200);

}
//------------------//nhiệt độ dưới 25 độ
if(temp<25)
{digitalWrite(in1,LOW);
digitalWrite(in2,LOW);
analogWrite(en1,0);}
}
else
{digitalWrite(in1,LOW);
digitalWrite(in2,LOW);
digitalWrite(in3,LOW);
digitalWrite(in4,LOW);}

//-------------------// sáng tắt màn hình LCD
if(digitalRead(off)==HIGH)

21


{dem=0;
lcd.noDisplay();
}
else
{lcd.display();}
//chế độ sưởi
if(digitalRead(ig)==HIGH)
{if(temp<30)
{ while (dem<1)
{digitalWrite(led,HIGH);
delay(250);

//đợi 5s

digitalWrite(led,LOW);
dem++;}
}
}}

22


KẾT LUẬN
1. Kết luận
Qua quá trình học tập, nghiên cứu làm đề bài được giao, chúng em đã làm
được các công việc sau:
+ Hiểu biết thêm về hệ thống làm mát và hệ thống sưởi trên xe.
+ Xây dựng mô phỏng điều khiển hệ thống làm mát và sưởi trên xe Isuzu
2016 trên Proteus.
Do trình độ năng lực bản thân có hạn và thời gian khơng dài nên cịn
nhiều thiếu sót em rất mong được sự thơng cảm.

23