thiết kế chế tạo mô hình giả lập hệ thống điều khiển phun xăng đánh lửa

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (12.99 MB, 119 trang )

Trang 1<div class="page_container" data-page="1">

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

NGÀNH CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT Ơ TƠ

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 01/2024

GVHD:ThS. NGUYỄN TRỌNG THỨC SVTH: BÙI TẤN PHÁT

DƯƠNG TRÍ HÀO

S K L 0 1 2 3 3 9

THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÔ HÌNH GIẢ LẬP HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN PHUN XĂNG ĐÁNH LỬA

</div>Trang 2<div class="page_container" data-page="2">

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

MSSV: 19145284 SVTH:

MSSV: 19145226

</div>Trang 3<div class="page_container" data-page="3">

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do – Hạnh phúc

KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Bộ mơn Điện tử ơ tơ

TP. Hồ Chí Minh, ngày …. tháng 01 năm 2024

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

(E-mail: Điện thoại: 0388961770)

(E-mail: Điện thoại: 0938114100)

Ngành: Công nghệ Kỹ thuật ô tô

- Nghiên cứu phần mềm lập trình LABVIEW.

- Thiết kế chế tạo mơ hình điều khiển phun xăng đánh lửa. - Viết thuyết minh đề tài.

2. Sản phẩm của đề tài:

- Quyển thuyết minh đề tài.

- Mơ hình hệ thống điều khiển phun xăng đánh lửa.

Ngày giao nhiệm vụ đề tài: 28/09/2023. Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 30/12/2023.

TRƯỞNG BỘ MÔN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

</div>Trang 4<div class="page_container" data-page="4">

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do – Hạnh phúc

KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Bộ mơn Điện tử ô tô

PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

(Dành cho giảng viên hướng dẫn)

Họ và tên sinh viên: BÙI TẤN PHÁT MSSV: 19145284 Họ và tên sinh viên: DƯƠNG TRÍ HÀO MSSV: 19145226

Tên đề tài: THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MƠ HÌNH GIẢ LẬP HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN

PHUN XĂNG ĐÁNH LỬA

Ngành đào tạo: Công Nghệ Kỹ thuật ô tô

...

2.2 Nội dung đồ án: (Cơ sở lý luận, tính thực tiễn và khả năng ứng dụng của đồ án, các hướng nghiên cứu có thể tiếp tục phát triển) ...

...

2.3.Kết quả đạt được: ...

...

</div>Trang 5<div class="page_container" data-page="5">

... ...

2.4. Những tồn tại (nếu có):

... ... ...

3. Đánh giá:

4. Kết luận:

 Đƣợc phép bảo vệ  Không đƣợc phép bảo vệ

Đúng format với đầy đủ cả hình thức và nội dung của các mục 10

Mục tiêu, nhiệm vụ, tổng quan của đề tài 10

Khả năng ứng dụng kiến thức toán học, khoa học và kỹ thuật, khoa

học xã hội…

5

Khả năng thực hiện/phân tích/tổng hợp/đánh giá 10

Khả năng thiết kế chế tạo một hệ thống, thành phần, hoặc quy trình đáp ứng yêu cầu đưa ra với những ràng buộc thực tế.

15

Khả năng sử dụng công cụ kỹ thuật, phần mềm chuyên ngành… 5

3. Đánh giá về khả năng ứng dụng của đề tài 10

</div>Trang 6<div class="page_container" data-page="6">

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do – Hạnh phúc

KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

(Dành cho giảng viên phản biện)

Họ và tên sinh viên: BÙI TẤN PHÁT MSSV: 19145284

Họ và tên sinh viên: DƯƠNG TRÍ HÀO MSSV: 19145226

Tên đề tài: THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MƠ HÌNH GIẢ LẬP HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN PHUN XĂNG ĐÁNH LỬA Ngành đào tạo: Công nghệ Kỹ thuật ô tô Họ và tên GV phản biện:……….…….Mã GV: ………

Ý KIẾN NHẬN XÉT 1. Kết cấu, cách thức trình bày ĐATN: ...

...

2. Nội dung đồ án: (Cơ sở lý luận, tính thực tiễn và khả năng ứng dụng của đồ án, các hướng nghiên cứu có thể tiếp tục phát triển) ...

...

3. Kết quả đạt được: ...

</div>Trang 7<div class="page_container" data-page="7">

Đúng format với đầy đủ cả hình thức và nội dung của các mục 10

Mục tiêu, nhiệm vụ, tổng quan của đề tài 10

Khả năng ứng dụng kiến thức toán học, khoa học và kỹ thuật, khoa

học xã hội…

5

Khả năng thực hiện/phân tích/tổng hợp/đánh giá 10

Khả năng thiết kế, chế tạo một hệ thống, thành phần, hoặc quy trình đáp ứng yêu cầu đưa ra với những ràng buộc thực tế.

15

Khả năng sử dụng công cụ kỹ thuật, phần mềm chuyên ngành… 5

3. Đánh giá về khả năng ứng dụng của đề tài 10

</div>Trang 8<div class="page_container" data-page="8">

i

LỜI CẢM ƠN

Trong quá trình thực hiện đề tài tốt nghiệp này, bên cạnh những thuận lợi mà nhóm đã có từ trước thì nhóm chúng em cũng đã gặp phải những khó khăn nhất định như kiến thức chuyên ngành vẫn cịn ít dẫn đến việc vận dụng để thực hiện nội dung đề tài còn nhiều hạn chế. Đồ án tốt nghiệp có ý nghĩa rất lớn đối với mỗi sinh viên, thể hiện những kiến thức vững chắc nhất mà chúng em có được trong suốt 4 năm đại học, cũng như đánh giá sự nỗ lực của bản thân trong nhiều tháng qua, là hành trang để chúng em có thể ra đi làm sau này.

Chúng em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy Th.S Nguyễn Trọng Thức, thầy đã luôn đốc thúc, động viên, tận tình giúp đỡ chúng em trong suốt quá trình làm đồ án.

Chúng em cũng xin gửi lời cảm ơn đến quý thầy cô giảng viên khoa Cơ khí Động lực, trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành phố Hồ Chí Minh nói chung đã giảng dạy, chỉ bảo tận tình chúng em trong suốt 4 năm Đại học vừa qua, không những là kiến thức chuyên ngành mà còn là những bài học trong cuộc sống, làm nền tảng để chúng em có thể bước vào đời.

Do vốn kiến thức và kỹ năng của chúng em còn hạn chế về nhiều mặt, không thể tránh khỏi những sai sót trong q trình thực hiện đồ án, vì vậy chúng em kính mong các thầy/cơ góp ý những sai sót để chúng em có thể sửa chữa, khắc phục.

Cuối cùng chúng em xin cảm ơn gia đình, bạn bè đã ln ở bên cạnh chúng em cổ vũ, động viên, giúp đỡ trong suốt quá trình thực hiện đề tài tốt nghiệp.

Trân trọng!

Tp. Hồ Chí Minh, ngày tháng 01 năm 2024 Nhóm sinh viên thực hiện

Bùi Tấn Phát Dương Trí Hào

</div>Trang 9<div class="page_container" data-page="9">

ii

TÓM TẮT BẰNG TIẾNG VIỆT

Đề tài xây dựng một mơ hình phun xăng đánh lửa giả lập, chân thực và dễ sử dụng, kết hợp mơ hình với tài liệu học tập và hướng dẫn chi tiết để tạo ra một cơng cụ giảng dạy tồn diện.

Đề tài mà nhóm chúng em nghiên cứu bao gồm việc tìm hiểu nguyên lý hoạt động của hệ thống ECU và lập các điểm đo điện áp, điểm đo xung tín hiệu và lập các điểm đo pan của hệ thống. Đồng thời, cũng tập trung vào lập trình giao tiếp thông qua phần mềm LabVIEW trên laptop, tạo ra một giao diện đồ họa trực quan giúp người sử dụng theo dõi và điều khiển linh hoạt các tham số của hệ thống một cách dễ dàng.

</div>Trang 10<div class="page_container" data-page="10">

iii

TÓM TẮT BẰNG TIẾNG ANH

The topic involves constructing a simulated fuel injection and ignition model that is realistic, user-friendly, and integrates the model with educational materials and detailed instructions to create a comprehensive teaching tool.

Our research project encompasses understanding the operational principles of the ECU system, establishing measurement points for voltage, signal pulse points, and creating panel measurements for the system. Simultaneously, there is a focus on programming communication through LabVIEW software on a laptop, creating a visually intuitive graphical interface to allow users to monitor and flexibly control system parameters with ease.

</div>Trang 11<div class="page_container" data-page="11">

iv

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN ... i

TÓM TẮT BẰNG TIẾNG VIỆT ... ii

TÓM TẮT BẰNG TIẾNG ANH ... iii

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ... vii

DANH MỤC CÁC HÌNH ... ix

DANH MỤC CÁC BẢNG ... xiii

CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN ... 1

1.1. Lý do chọn đề tài ... 1

1.2. Mục tiêu nghiên cứu ... 1

1.3. Đối tượng nghiên cứu ... 1

1.4. Phương pháp nghiên cứu ... 2

1.5. Phạm vi của đề tài ... 2

CHƯƠNG 2 : CƠ SỞ LÝ THUYẾT HỆ THỐNG PHUN XĂNG ĐÁNH LỬA TRÊN XE DAEWOO LANOS... 3

2.1. Giới thiệu khái quát về bộ điều khiển động cơ. ... 3

2.2 Phân loại hệ thống phun xăng, đánh lửa trên xe Daewoo Lanos ... 5

2.2.1. Phân loại hệ thống phun xăng xe Daewon Lanos 1.6L 2002 ... 5

2.2.2 Phân loại hệ thống đánh lửa xe Daewon Lanos... 6

2.3. Vị trí và các thành phần trong hệ thống điều khiển động cơ (ECU) ... 8

2.4.1. Cảm biến cảm suất tuyệt đối trên cụm ống nạp (MAP) ... 12

2.4.2. Cảm biến vị trí bướm ga (TPS) ... 14

2.4.3. Cảm biến nhiệt độ nước làm mát động cơ (ECT) ... 16

2.4.4. Cảm biến Oxy ... 19

2.4.5. Cảm biến nhiệt độ khí nạp (IAT) ... 21

2.4.6. Cảm biến áp suất A/C (ACP) ... 22

</div>Trang 12<div class="page_container" data-page="12">

2.5.2. Bơ bin đánh lửa ... 32

2.5.3. Van kiểm sốt khơng khí cầm chừng ... 34

2.5.4. Van hồi nhiên liệu ... 36

2.5.5. Van EGR ... 37

2.6 Đèn báo lỗi động cơ ... 38

2.7 Hệ thống phun xăng, đánh lửa trên xe. ... 40

2.7.1. Sơ đồ mạch điện điều khiển động cơ ... 40

3.1.1. Front Panel và Block Diagram... 47

3.1.2. Kỹ thuật lập trình trên LabVIEW ... 48

3.2. Đồng hồ hiển thị điện áp TM1637 ... 53

3.2. Vi điều khiển ESP32 DevKit 30 chân ... 54

3.3. IC 74HC595 ... 58

3.4. Chức năng các chân IC 74HC595 ... 59

3.5. Linh kiện điện tử ... 60

CHƯƠNG 4 : THIẾT KẾ VÀ THI CƠNG MƠ HÌNH GIẢ LẬP HỆ THỐNG ECU ĐIỀU KHIỂN PHUN XĂNG ĐÁNH LỬA ... 63

</div>Trang 13<div class="page_container" data-page="13">

vi

4.1. Ý tưởng thiết kế ... 63

4.2. Sơ đồ mạch điện của hệ thống phun xăng, đánh lửa bằng ECU sử dụng trong mơ hình ... 64

4.3.2. Thiết kế giao diện mơ hình ... 66

4.3. Tiến hành thiết kế mơ hình ... 67

4.3.1. Giao diện người dùng... 67

4.3.3. Lập trình giao tiếp phần mềm Labview ... 68

4.3.4 Thiết kế mạch điều khiển giả lập ... 78

4.4. Tiến hành thi công mơ hình ... 81

</div>Trang 14<div class="page_container" data-page="14">

vii

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

A/C- Air Conditioner

ACP - Air Conditioning Pressure Sensor CCCP- Controlled Charcoal Canister Purge CKP/CPS- Crankshaft Position Sensor CMP- Camshaft Position Sensor CTS- Coolant Temperature Sensor DIS – Direct Ignition System DLI - Distributorless ignition ECM- Engine Control Module ECT- Engine Coolant Temperature ECU- Electronic Control Unit

EGR- Exhaust Gas Recirculation System EST- Electronic Spark Timing

EVAP- Evaporative Emission Control FPR- Fuel Pressure Regulator

GPIO- General Purpose Input Output IAC- Idle air control

IAT- Intake Air Temperature IG- Ignition

KS – Knock Sensor

MAP- Manifold Absolute Pressure MPFI- Multi-Point Fuel Injection PWM- Pulse Width Modulation SCL- Serial Clock

SDA- Serial Data

SPI- Serial Peripheral Interface TCC- Torque Converter Clutch TPS- Throttle Position Sensor

</div>Trang 15<div class="page_container" data-page="15">

viii

VGIS-Variable Geometry Intake Solenoid VSS- Vehicle Speed Sensor

</div>Trang 16<div class="page_container" data-page="16">

ix

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 2.1. Sơ đồ Bộ điều khiển động cơ ôtô (ECU)... 4

Hình 2.2. Mô hình phun nhiên liệu đa điểm (MPFI - Multi-Point Fuel Injection) ... 6

Hình 2.3. Sơ đồ mạch điện hệ thống đánh lửa trực tiếp sử dụng mỗi bobine cho từng cặp bougie ... 7

Hình 2.4. Thành phần và ví trí của linh kiện, thiết bị điều khiển, cảm biến thông tin trên xe ... 8

Hình 2.5. ECM INPUT & OUTPUT (ITMS-6F) ... 11

Hình 2.6. Vị trí cảm biến MAP ... 12

Hình 2.7. Sơ đồ mạch điện của cảm biến MAP ... 13

Hình 2.8. Vị trí cảm biến vị trí bướm ga ... 14

Hình 2.9. Sơ đồ mạch điện cảm biến vị trí bướm ga ... 15

Hình 2.10. Đồ thị giá trị điện áp theo nhiệt độ nước làm mát động cơ... 17

Hình 2.11. Vị trị cảm biến nhiệt độ nước làm mát động cơ ... 17

Hình 2.12. Sơ đồ mạch điện cảm biển nhiệt độ nước làm mát động cơ ... 18

Hình 2.13. Sự thay đổi khí thải giàu, khí thải giàu tác động tới điện áp cảm biển Oxy ... 19

Hình 2.14. Vị trí cảm biến Oxy ... 20

Hình 2.15. Sơ đồ mạch điện của cảm biến Oxy ... 20

Hình 2.16. Vị trí cảm biến nhiệt độ khí nạp ... 21

Hình 2.17. Sơ đồ mạch điện cảm biến nhiệt độ khí nạp ... 22

Hình 2.18. Vị trí cảm biến áp suất A/C ... 23

Hình 2.19. Sơ đồ mạch điện của cảm biến A/C ... 23

Hình 2.20. Vị trí cảm biến tốc độ xe ... 24

Hình 2.21. Sơ đồ mạch điện cảm biến vị trí tốc độ xe ... 25

Hình 2.22. Vị trí cảm biến trục khủy ... 26

Hình 2.23. Sơ đồ mạch điện cảm biến trục khuỷu ... 27

Hình 2.24. Hình dạng đồ thị dạng sóng tạo ra bởi cảm biến trục khuỷu ... 27

Hình 2.25. Vị trí cảm biến kích nổ ... 28

Hình 2.26. Sơ đồ mạch điện cảm biến kích nổ ... 29

Hình 2.27. Hình dạng đồ thị sóng tạo ra bởi cảm biến kích nổ ... 29

Hình 2.28. Vị trí kim phun nhiên liêu ... 30

</div>Trang 17<div class="page_container" data-page="17">

x

Hình 2.29. Sơ đồ mạch điện của kim phun nhiên liệu ... 32

Hình 2.30. Vị trí cuộn dây đánh lửa cung cấp tia lử điện cho bugi ... 32

Hình 2.31. Sơ đồ mạch điện cuộc dây đánh lửa trực tiếp ... 33

Hình 2.32. Vị trí van điều khiển tốc độ cầm chừng ... 34

Hình 2.33. Sơ đồ mạch điện điều khiển tốc độ cầm chứng ... 35

Hình 2.34. Vị trí van hồi nhiên nhiệu ... 36

Hình 2.35. Vị trí van EGR ... 37

Hình 2.36. Biểu tượng đèn báo lỗi động cơ ... 38

Hình 2.37. Sơ đồ bobine đánh lửa, cảm biến trục khuỷu ... 40

Hình 2.38. Sơ đồ mạch điện bơm nhiên liệu, kim phun, cảm biến O2 ... 41

Hình 2.39. Sơ đồ mạch van điều khiển tốc độ cầm chừng, ECT, TPS, MAP, ACP, IAT, KS ... 42

Hình 2.40. Sơ đồ mạch điện EGR, CCCP, VGIS, VSS ... 43

Hình 3.11. Giao diện hiện thị của đồng hồ hiển thị điện áp TM1637 ... 54

Hình 3.12. Vi điều khiển ESP32 DEVBOARD ... 55

Hình 3.13. Sơ đồ chân ESP32 ... 56

Hình 3.14. IC 74HC595 ... 59

Hình 3.15. IC 74HC595 timing diagram ... 60

Hình 3.16. Cơng tắc nguồn ... 60

Hình 3.17. Cơng tắc gạt 3 vị trí ... 61

</div>Trang 18<div class="page_container" data-page="18">

Hình 4.1. Sơ đồ khối mơ hình giả lập hệ thống ECU điều khiển phun xăng, đánh lửa .... 63

Hình 4.2. Sơ đồ hệ thống điều khiển động cơ ... 64

Hình 4.3. Giao diện mơ hình ... 67

Hình 4.4. Giao diện thiết kế hiển thị tốc độ động cơ, tốc độ xe; điện áp, xung tín hiệu và chọn PAN. ... 68

Hình 4.5. Cổng serial khởi tạo ... 68

Hình 4.6. Khối gửi dữ liệu tạo các pan... 69

Hình 4.7. Khối đọc các dữ liệu từ mạch ... 69

Hình 4.8. Khối SIG, DO, DEN và các trạng thái của các công tắc (tiến lùi, IG, A/C) ... 70

Hình 4.9. Khối đóng cổng khi kết thúc chương trình... 70

Hình 4.10. Khối tính tốn kết quả của điện áp hiển thị đồng hồ ... 71

Hình 4.11. Khối hiện thị kết quả xung trên đồng hồ ... 71

Hình 4.12. Mảng dữ liệu điện áp của các PAN ... 72

Hình 4.13. Mảng dữ liệu xung điện áp của các PAN ... 72

Hình 4.14. Mạch xử lý trung tâm ... 79

Hình 4.15. Mạch 4 LED 7 đoạn hiển thị ... 79

Hình 4.16. Mạch điều khiển quét LED và điểm đo ... 79

Hình 4.17. Mạch quét LED và điểm đo 74HC595 ... 80

Hình 4.18. Mạch ổn áp 5V ... 80

Hình 4.19. Sơ đồ mạch in của IC 74HC595 ... 80

Hình 4.20. Mạch 10 IC 74HC595 sau khi gia cơng ... 81

Hình 4.21. Mạch xử lý ESP32 sau khi gia công ... 81

Hình 4.22. Giao diện mơ hình ... 82

Hình 4.23. Khung nhơm định hình ... 83

Hình 4.24. Phần mạch điện tử mặt sau của mơ hình ... 83

Hình 4.25. Cấp nguồn mơ hình ... 84

</div>Trang 19<div class="page_container" data-page="19">

xii

Hình 4.26. Khởi động phần mềm LABVIEW và chạy chương trình ... 84

Hình 4.27. Kết nối cap USB với máy tính ... 85

Hình 4.28. Chạy chương trình ... 85

Hình 4.29. Cấp nguồn cho mơ hình ... 86

Hình 4.30. Tăng ga và cài tay số trung gian ... 87

Hình 4.31. Tăng chân ga và cài số tiến ... 87

Hình 4.32. Tăng ga và cài tay số lùi ... 88

Hình 4.33. Đo điện áp sau IG ... 89

Hình 4.34. Đo điện áp của van khơng khí khi bật cơng tắc A/C... 89

Hình 4.35. Đo điện áp của van áp suất A/C khi bật cơng tắc A/C ... 90

Hình 4.36. Đo xung điện áp xung của kim phun số 1 ... 91

Hình 4.37. Đo xung và điện áp của cảm biến tốc độ xe ... 91

Hình 4.38. Đo xung và điện áp van điều khiển tốc độ cầm chừng ... 92

Hình 4.39. Đo xung và điện áp của cảm biến trục khuỷu ... 93

Hình 4.40. Đo xung và điện áp của bobine đánh lửa ... 93

Hình 4.41. Đo xung tín hiệu của cảm biến kích nổ ... 94

Hình 4.42. Đo xung và điện áp của bơm nhiên liệu ... 94

Hình 4.43. Pan kim phun số 1 ... 95

Hình 4.44. Pan đứt chân bobine đánh lửa ... 96

Hình 4.45. Pan dây tín hiệu vị trí bướm ga ... 96

</div>Trang 20<div class="page_container" data-page="20">

xiii

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 2.1. Giá trị điện áp tỉ lệ theo áp suất chân không ... 14

Bảng 2.2. Giá trị điện trở theo vị trí bướm ga ... 16

Bảng 2.3. Giá trị điện trở tỉ lệ theo nhiệt độ nước làm mát động cơ ... 18

Bảng 2.4. Giá trị điện trở tỉ lệ theo nhiệt độ khí nạp ... 22

Bảng 2.5. Giá trị điện áp tỉ lệ theo áp suất A/C ... 24

Bảng 2.6. Giá trị điện áp tỉ lệ theo chuyển động của xe ... 26

Bảng 2.7. Giá trị điện trở của các chân trong cảm biến trục khuỷu ... 27

Bảng 2.8. Giá trị điện trở của các chân của cảm biến kích nổ ... 30

Bảng 2.9. Giá trị xung điện áp của điều khiển tốc độ cầm chừng ... 35

Bảng 2.10. Giá trị điện trở các chân của điều khiển tốc độ cầm chừng ... 35

Bảng 3.1. Các chân SPIC ... 58

Bảng 3.2. Chức năng các chân của IC 74HC595 ... 59

Bảng 4.1. Bảng điện áp đầu cuối ECU ... 65

Bảng 4.2. Bảng điện áp ECU ... 72

Bảng 4.3. Bảng xung ECU ... 76

</div>Trang 21<div class="page_container" data-page="21">

CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN

1.1. Lý do chọn đề tài

Hiện nay, các loại xe ô tô du lịch trở thành phương tiện di chuyển quen thuộc được nhiều người ưa chuộng vì nó tiện lợi, hiện đại. Với nhu cầu sử dụng ô tô ngày càng cao, các hãng xe cũng liên tục nghiên cứu, phát triển, trang bị các công nghệ hiện đại mới lên các dịng xe của mình.

Nghiên cứu về phun xăng có thể tập trung vào cách cải thiện hiệu suất nhiên liệu trong động cơ. Điều này là quan trọng vì hiệu suất nhiên liệu không chỉ ảnh hưởng đến chi phí vận hành mà cịn đóng góp vào giảm lượng khí thải và ơ nhiễm môi trường.

Hệ thống phun xăng đánh lửa là một phần quan trọng trong hoạt động của động cơ ô tô, được xem như „trái tim‟ của một chiếc xe. Hệ thống này đảm bảo sự hoạt động hiệu quả của động cơ và ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất vận hành, tuổi thọ của một chiếc xe

Vì lý do đó, nhóm chúng em chọn đề tài “Thiết kế, chế tạo mơ hình giả lập hệ

thống điều khiển phun xăng đánh lửa” để giúp cho các bạn sinh viên khi tiếp cận

mơ hình tạo cảm giác thực tế hơn, hiểu rõ cách hoạt động của một ECU động cơ và

tạo ra môi trường thực tế để thực hành.

1.2. Mục tiêu nghiên cứu

Tạo ra mơ hình dạy học hệ thống điều khiển phun xăng đánh lửa giống với hoạt động trong thực tế, có thể đo điện áp, tín hiệu xung tại các điểm đo, hiển thị kết quả và tạo các pan lỗi nhằm giúp người dùng nắm bắt nguyên lý ECU động cơ điều khiển hệ thống phun xăng, đánh lửa một cách trực quan.

1.3. Đối tượng nghiên cứu

- Hệ thống điều khiển phun xăng đánh lửa và các cảm biến điều khiển tự động trên động cơ ô tô.

- Nghiên cứu phần mềm vẽ thiết kế Corel.

- Vi điều khiển ESP32 và các linh kiện điện tử.

</div>Trang 22<div class="page_container" data-page="22">

1.4. Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp luận.

- Phương pháp thực nghiệm. - Phương pháp thu thập số liệu.

- Sử dụng các nguồn tài liệu trên internet. - Hướng dẫn trực tiếp từ thầy, cô.

1.5. Phạm vi của đề tài

- Hoạt động của ECU điều khiển hệ thống phun xăng đánh lửa. - Thiết kế mô hình giả lập hệ thống điều khiển phun xăng đánh lửa. - Lập trình điều khiển trên phần mềm Labview.

- Thiết lập giao tiếp thông qua phần mềm Labview. - Đưa ra nhận xét và hướng phát triển của đề tài.

</div>Trang 23<div class="page_container" data-page="23">

CHƯƠNG 2 : CƠ SỞ LÝ THUYẾT HỆ THỐNG PHUN XĂNG ĐÁNH LỬA TRÊN XE DAEWOO LANOS

2.1. Giới thiệu khái quát về bộ điều khiển động cơ.

Bộ điều khiển động cơ ô tô (ECU) là một mô-đun điều khiển điện tử chịu trách nhiệm quản lý các khía cạnh khác nhau trong hoạt động của động cơ. Nó hoạt động như bộ não của động cơ xe, nhận đầu vào từ nhiều cảm biến khác nhau và thực hiện các điều chỉnh theo thời gian thực để tối ưu hóa hiệu suất, tiết kiệm nhiên liệu và khí thải. ECU đảm bảo động cơ hoạt động trong giới hạn an toàn đồng thời cung cấp công suất đầu ra mong muốn.

Sự phát triển của ECM ô tô đã chứng kiến những tiến bộ đáng kể trong những năm qua. Các ECM trước đó rất đơn giản và có khả năng hạn chế, chủ yếu tập trung vào điều khiển động cơ cơ bản. Tuy nhiên, với những tiến bộ trong công nghệ, ECM hiện đại đã trở nên rất tinh vi và thông minh.

Mô-đun điều khiển động cơ ban đầu dựa vào các mạch tương tự và các bộ phận cơ khí để điều khiển các thơng số động cơ. Sự ra đời của bộ vi điều khiển vào những năm 1980 đã cách mạng hóa thiết kế ECU, cho phép điều khiển chính xác hơn và xử lý nhanh hơn. Những tiến bộ công nghệ tiếp theo, chẳng hạn như việc tích hợp bộ xử lý tín hiệu số và sử dụng các thuật toán điều khiển tiên tiến, đã nâng cao hơn nữa khả năng của ECU Ngày nay, Mô-đun điều khiển động cơ có thể thực hiện các nhiệm vụ phức tạp như học thích ứng, tự chẩn đốn và điều khiển thích ứng. Chúng có thể thích ứng với các điều kiện thay đổi, liên tục tối ưu hóa hiệu suất động cơ và đáp ứng các quy định nghiêm ngặt về khí thải.

Chức năng của ECU có thể được chia thành ba khu vực chính: đầu vào, xử lý và đầu ra. Phía đầu vào liên quan đến việc thu thập dữ liệu từ nhiều loại cảm biến, bao gồm cả những cảm biến đo nhiệt độ, áp suất, nồng độ oxy và tốc độ động cơ. Những cảm biến

</div>Trang 24<div class="page_container" data-page="24">

này cung cấp thơng tin theo thời gian thực về tình trạng của động cơ, cho phép ECU đưa ra quyết định sáng suốt.

Sau khi dữ liệu đầu vào được thu thập, ECU sẽ xử lý dữ liệu đó bằng các thuật toán phức tạp và bản đồ được lập trình sẵn. Những tính tốn này xem xét các yếu tố khác nhau như tải động cơ, vị trí bướm ga và điều kiện môi trường. Dựa trên phân tích này, ECU xác định thời điểm phun nhiên liệu tối ưu, thời điểm đánh lửa và các thông số khác cần thiết để động cơ hoạt động hiệu quả.

Phía đầu ra của ECU liên quan đến việc điều khiển các bộ truyền động khác nhau để thực hiện các điều chỉnh đã tính tốn. Điều này bao gồm việc điều chỉnh kim phun nhiên liệu, cuộn dây đánh lửa và van điều khiển tốc độ không tải. Bằng cách quản lý chính xác các bộ phận này, ECU đảm bảo động cơ hoạt động ở hiệu suất tốt nhất, cân bằng công suất, mức tiêu thụ nhiên liệu và khí thải.

Bộ điều khiển động cơ ô tô bao gồm một số bộ phận chính, mỗi bộ phận đóng một vai trị quan trọng trong hoạt động và hiệu suất tổng thể của động cơ.

Hình 2.1. Sơ đồ Bộ điều khiển động cơ ôtô (ECU)

</div>Trang 25<div class="page_container" data-page="25">

2.2 Phân loại hệ thống phun xăng, đánh lửa trên xe Daewoo Lanos 2.2.1. Phân loại hệ thống phun xăng xe Daewon Lanos 1.6L 2002

Động cơ 1.6L trên xe Daewoo Lanos từ năm 1997 đến 2002 thường được trang bị hệ thống phun nhiên liệu đa điểm (MPFI - Multi-Point Fuel Injection). Hệ thống phun nhiên liệu đa điểm là một dạng của hệ thống phun nhiên liệu điện tử, trong đó mỗi xi-lanh có một béc phun riêng.

Multi Point Fuel Injection (MPFI) là hệ thống phun nhiên liệu được sử dụng cho động cơ xăng. Mỗi xi lanh sẽ được bố trí một kim phun riêng ngay phía trên van nạp. Có 3 loại:

1. Tuần tự : Việc phun nhiên liệu có thể được thực hiện tuần tự bằng cách điều chỉnh

thời điểm phun theo hành trình nạp.

2. Theo đợt: Nhiên liệu được phun theo nhóm vào xi lanh mà không đồng bộ với

hành trình nạp của bất kỳ xi lanh nào.

3. Đồng thời: Nhiên liệu được phun vào tất cả các xi lanh cùng một lúc.

Lý do chính đằng sau việc giới thiệu MPFI là để giảm lượng khí thải. Mặc dù nguyên lý làm việc hơi giống với bộ chế hịa khí, MPFI sử dụng kim phun phun nhiên liệu thành những giọt nhỏ giúp quá trình đốt cháy dễ dàng hơn và do đó giảm lượng khí thải. Nó cũng làm tăng năng lượng được tạo ra.

Với sự ra đời của phun nhiên liệu, bộ chế hịa khí gần như đã trở nên lỗi thời. Bộ chế hịa khí chỉ được sử dụng trên một số xe hai bánh mà khí thải khơng phải là vấn đề lớn hơn. Với sự ra đời của Bộ điều khiển điện tử (ECU), hệ thống MPFI thậm chí cịn hoạt động hiệu quả hơn.

Khơng khí đi vào ống dẫn khí vào từ khí quyển và luồng khơng khí được kiểm tra liên tục bằng cảm biến lưu lượng khí. Luồng khơng khí đến xi lanh có thể được thay đổi bằng

</div>Trang 26<div class="page_container" data-page="26">

cách sử dụng van tiết lưu được kết nối với bướm ga. ECU cảm nhận tốc độ quay của động cơ, luồng khơng khí, vị trí bướm ga và dựa trên tất cả các đầu vào, nó sẽ gửi tín

hiệu đến bộ điều khiển vi mơ.

Hình 2.2. Mơ hình phun nhiên liệu đa điểm (MPFI - Multi-Point Fuel Injection)

Bộ điều khiển vi mô giám sát kim phun nhiên liệu và cũng kiểm soát lượng nhiên liệu được phun. Như đã đề cập, mỗi xi-lanh sẽ có kim phun riêng và lượng nhiên liệu có thể thay đổi cho từng xi-lanh tùy theo yêu cầu. Điều này giúp tăng hiệu quả sử dụng nhiên liệu.

2.2.2 Phân loại hệ thống đánh lửa xe Daewon Lanos

Hệ thống đặc điểm đánh lửa trên các xe Daewoo Lanos 1.6L từ năm 1997 đến 2002 được điều khiển bởi một hệ thống đánh lửa trực tiếp (direct ignition system – DIS)

Hệ thống đánh lửa trực tiếp (DIS - direct ignition system) hay còn gọi là hệ thống đánh lửa khơng có bộ chia điện (DLI - distributorless ignition) được phát triển từ giữa thập kỷ

80, trên các loại xe sang trọng và ngày nay được ứng dụng rộng rãi trên các loại xe nhờ có các ưu điểm sau:

- Dây cao áp ngắn hoặc khơng có dây cao áp nên giảm sự mất mát năng lượng, giảm điện dung ký sinh và giảm nhiễu vô tuyến trên mạch thứ cấp.

- Không cịn rotor nên khơng có khe hở giữa mỏ quẹt và dây cao áp.

</div>Trang 27<div class="page_container" data-page="27">

- Bỏ được các chi tiết cơ khí dễ hư hỏng và chế tạo bằng vật liệu cách điện tốt như mỏ quẹt (rotor), chổi than, nắp delco.

- Trong hệ thống đánh lửa có bộ chia điện (delco), nếu góc đánh lửa quá sớm sẽ xảy ra trường hợp đánh lửa ở hai đầu dây cao áp kề nhau (thường xảy ra ở động cơ có số xylanh

Z > 4).

- Loại bỏ được những hư hỏng thường gặp do hiện tượng phóng điện trên mạch cao áp và giảm chi phí bảo dưỡng.

 Sử dụng mỗi bobine cho từng cặp bougie (bobine đơi)

Hình 2.3. Sơ đồ mạch điện hệ thống đánh lửa trực tiếp sử dụng mỗi bobine cho từng cặp

bougie

Các bobine đôi phải được gắn vào bougie của 2 xylanh song hành. Ví dụ, đối với động cơ 4 xylanh có thứ tự nổ: 1-3-4-2, ta sử dụng hai bobine. Bobine thứ nhất có hai đầu của cuộn thứ cấp Bobine thứ hai có hai đầu của cuộn thứ cấp được nối với bougie số 2 và số 3. được nối trực tiếp với bougie số 1 và số 4 còn bobine thứ hai nối với bougie số 2 và số 3.

</div>Trang 28<div class="page_container" data-page="28">

2.3. Vị trí và các thành phần trong hệ thống điều khiển động cơ (ECU)

Hình 2.4. Thành phần và ví trí của linh kiện, thiết bị điều khiển, cảm biến thông tin trên

xe

11. Mô-đun điều khiển động cơ 12. Đầu nối liên kết dữ liệu (DLC) 13. Đèn báo trục trặc

14. Mass ECM/ABS 15. Bảng cầu chì (2)

</div>Trang 29<div class="page_container" data-page="29">

 Thiết bị điều khiển ECM

21. Kim phun nhiên liệu

22. Van điều khiển không tải (IAC) 23. Rơle bơm xăng

24. Rơle quạt động cơ 25. Rơle máy nén A/C

26. Cuộn dây đánh lửa của hệ thống đánh lửa điện tử 27. Hộp đựng khí thải bay hơi (EVAP) thanh lọc điện từ 28. Van tuần hồn khí thải (EGR)

31. Cảm biến áp suất tuyệt đối đa tạp (MAP) 32. Cảm biến oxy tiền chuyển đổi (O2S1) 33. Cảm biến vị trí bướm ga (TP )

34. Cảm biến nhiệt độ nước làm mát động cơ (ECT) 35. Cảm biến nhiệt độ khí nạp (IAT)

42. Hộp đựng khí thải bay hơi (EVAP) (dưới xe, phía sau bánh sau bên phải)

</div>Trang 30<div class="page_container" data-page="30">

43. Công tắc áp suất dầu 44. Máy lọc khơng khí 45. Cảm biến G (có ABS)...

</div>Trang 31<div class="page_container" data-page="31">

Hình 2.5. ECM INPUT & OUTPUT (ITMS-6F)

</div>Trang 32<div class="page_container" data-page="32">

2.4. Tín hiệu đầu vào (cảm biến – Sensors)

2.4.1. Cảm biến cảm suất tuyệt đối trên cụm ống nạp (MAP)

Đọc áp suất khơng khí tuyệt đối đƣợc sử dụng trong q trình khởi động động cơ để tính tốn lƣợng nhiên liệu cũng nhƣ trong quá trình hoạt động của động cơ để tính tốn nhiên liệu và điều chỉnh điểm đánh lửa. ECM cập nhật đọc áp suất tuyệt đối khí quyển khi chìa khóa mở và khi bộ điều chỉnh ga mở hoàn toàn.

ECM sử dụng thông tin từ MAP cho các mục đích sau:

</div>Trang 33<div class="page_container" data-page="33">

2.4.1.3. Kiểm tra và đo kiểm

Hình 2.7. Sơ đồ mạch điện của cảm biến MAP

1. Ngắt kết nối cổng cảm biến, bật chìa khóa và đo điện áp giữa cực “A” và “C” của cổng cắm để xem điện áp tham chiếu đƣợc cung cấp.

 Điện áp tham chiếu: 4.5 ~ 5.2 V

2. Kết nối cổng cảm biến, đo điện áp giữa cực “B” và mass khi chìa khóa ở trạng thái "Bật". (Cơ lập dây tín hiệu khỏi các mạch khác)

</div>Trang 34<div class="page_container" data-page="34">

Bảng 2.1. Giá trị điện áp tỉ lệ theo áp suất chân không

Áp suất chân không

Thông tin từ TPS về góc mở của bàn ga là một tham số đƣợc ECM sử dụng để tính tốn:

</div>Trang 35<div class="page_container" data-page="35">

 Lịch trình chuyển số của hộp số

2.4.2.3 Kiểm tra và đo kiểm

Hình 2.9. Sơ đồ mạch điện cảm biến vị trí bướm ga

1. Ngắt kết nối đầu cảm biến, bật chìa khóa và đo điện áp từ ECM giữa chân 1 và 2 của đầu cắm.

 Điện áp tham chiếu: 4.9 ~ 5.1 V

Nếu giá trị trên không đo đƣợc, có thể dây nối của cảm biến bị hở hoặc ngắn mạch, hoặc ECM có vấn đề.

2. Kết nối lại đầu cắm của cảm biến, đo điện áp tín hiệu giữa chân 3 và mass tùy thuộc vào vị trí của van đạp ga với chìa khóa ở vị trí "ON".

</div>Trang 36<div class="page_container" data-page="36">

3. Nếu giá trị tham chiếu không đo được, ngắt kết nối đầu cảm biến và đo trở kháng của từng chân. Nếu giá trị trên không đo được, có thể dây nối của cảm biến bị hở hoặc ngắn mạch, hoặc ECM có vấn đề.

Bảng 2.2. Giá trị điện trở theo vị trí bướm ga

2.4.3. Cảm biến nhiệt độ nước làm mát động cơ (ECT)

2.4.3.1. Mô tả

Cảm biến ECT là cảm biến hai dây. Nó được luồn vào áo làm mát động cơ tiếp xúc trực tiếp với chất làm mát động cơ. Cảm biến nước làm mát chứa một nhiệt điện trở và cung cấp cho ECM thông tin về nhiệt độ nước làm mát động cơ. ECM cung cấp tín hiệu 5 volt đến cảm biến ECT thông qua điện trở rơi.

Khi động cơ nguội, cảm biến tạo ra một trở kháng cao, mà ECM phát hiện như giá trị cao như trong bảng điều khiển đi kèm. Ở nhiệt độ hoạt động bình thường (85~105℃), điện áp tín hiệu nằm trong khoảng 1.0 đến 2.0 volt.

ECM sử dụng thông tin về ECT để thực hiện các phép tính cần thiết cho:

</div>Trang 37<div class="page_container" data-page="37">

Hình 2.10. Đồ thị giá trị điện áp theo nhiệt độ nước làm mát động cơ

</div>Trang 38<div class="page_container" data-page="38">

2.4.5.3 Kiểm tra và đo kiểm

Hình 2.12. Sơ đồ mạch điện cảm biển nhiệt độ nước làm mát động cơ

1. Khi chìa khóa ở vị trí "ON", ngắt kết nối đầu cảm biến và đo điện áp từ ECM tại chân cắm của cảm biến.

 Điện áp tham chiếu: 4.8 ~ 5.2 V

2. Nếu giá trị trên không đo được, có thể dây nối của cảm biến bị hở hoặc ngắn circuit, hoặc ECM có vấn đề.

3. Kết nối lại đầu cắm của cảm biến và đo điện áp tại chân tín hiệu tùy thuộc vào nhiệt độ động cơ.

 Giá trị tham chiếu ở nhiệt độ hoạt động bình thường: 1.5 ~ 2.5 V 4. Ngắt kết nối đầu cắm của cảm biến và đo trở kháng của cảm biến.

Bảng 2.3. Giá trị điện trở tỉ lệ theo nhiệt độ nước làm mát động cơ

</div>Trang 39<div class="page_container" data-page="39">

Khơng khí chứa khoảng 21% oxy. Khí thải của hỗn hợp giàu chứa gần như khơng có oxy. Nếu sự khác biệt về lượng oxy giữa hai bên, phía khơng khí xung quanh và phía khí thải, lớn hơn, cảm biến sẽ tạo ra điện áp cao hơn.

Khi khí thải giàu (dưới 14.7:1), đầu ra điện áp cao, trên 450 mV. Khi nghèo (trên 14.7:1), đầu ra điện áp thấp, dưới 450 mV.

Hình 2.13. Sự thay đổi khí thải giàu, khí thải giàu tác động tới điện áp cảm biển Oxy

</div>

thiết kế chế tạo mô hình giả lập hệ thống điều khiển phun xăng đánh lửa

S K L 0 1 2 3 3 9

<b>THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÔ HÌNH GIẢ LẬP HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN PHUN XĂNG ĐÁNH LỬA </b>

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

<b>MSSV: 19145284 SVTH:</b>

<b>MSSV: 19145226 </b>

<b>NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP </b>

<b>CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN </b>

<b>CHƯƠNG 2 : CƠ SỞ LÝ THUYẾT HỆ THỐNG PHUN XĂNG ĐÁNH LỬA TRÊN XE DAEWOO LANOS </b>

Tài liệu liên quan

Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về