Nghiên cứu thiết kế và chế tạo hộp điều khiển động cơ

Đề tài "Nghiên cứu thiết kế và chế tạo hộp điều khiển động cơ" nghiên cứu, thiết kế chế tạo hộp ECU điều khiển động cơ đốt trong và ứng dụng ECU đã thiết kế để điều khiển hệ thống phun xăng đánh lửa trên động cơ thực tế. Mục tiêu nghiên cứu của nhóm là hiểu và trình bày được công nghệ phun xăng, đánh lửa điện tử trên ô tô nói chung và xe máy nói riêng. Sau đó thiết kế và chế tạo được hộp ECU có thể điều khiển phun xăng, đánh lửa điện tử trên động cơ. Mời các bạn cùng tham khảo!
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu thiết kế và chế tạo hộp điều khiển động cơ NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO HỘP ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ Bùi Phước Lộc*, Huỳnh Đỗ Khánh Linh, Nguyễn Minh Luân, Trần Gia Huy, Đỗ Phú Lộc *Viện Kỹ thuật, Trường Đại học Công nghệ Thành phố Hồ Chí Minh GVHD: Nguyễn Văn Bản TÓM TẮT Ngày nay, nền kinh tế Việt Nam ngày càng phát triển mạnh mẽ và ô tô là một trong những phương tiện được người dân lựa chọn ngày càng nhiều, kèm theo đó là vấn đề ô nhiễm môi trường, mức tiêu thụ nhiên liệu gia tăng, giá xăng dầu thì biến động không ngừng. Nhằm hướng đến giải quyết những vấn đề mang tính cấp thiết trên, nhóm thực hiện đã quyết định chọn đề tài nghiên cứu mang tên: “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo hộp điều khiển động cơ”. Đề tài này chủ yếu nghiên cứu, thiết kế chế tạo hộp ECU điều khiển động cơ đốt trong và ứng dụng ECU đã thiết kế để điều khiển hệ thống phun xăng đánh lửa trên động cơ thực tế. Mục tiêu nghiên cứu của nhóm là hiểu và trình bày được công nghệ phun xăng, đánh lửa điện tử trên ô tô nói chung và xe máy nói riêng. Sau đó thiết kế và chế tạo được hộp ECU có thể điều khiển phun xăng, đánh lửa điện tử trên động cơ. Hiểu về vi điều khiển và cụ thể là Arduino. Tiến tới một động cơ chạy tiết kiệm nhiên liệu, khí xả sạch góp phần bảo vệ môi trường sống của chúng ta. 1. TỔNG QUAN Ngày nay, cùng với sự phát triển của xã hội, phương tiện giao thông cũng phát triển và kéo theo đó là vấn đề ô nhiễm môi trường bởi những khí thải độc hại từ những phương tiện này gây ra. Bên cạnh đó, giá xăng dầu thì tăng đột ngột và biến động không ngừng, tiêu chuẩn về khí thải của động cơ ô tô cũng ngày càng gắt gao hơn buộc các nhà khoa học trên thế giới không ngừng nghiên cứu tìm ra biện pháp nhằm tiết kiệm nhiên liệu đồng thời giảm khí thải ở động cơ đốt trong. Nhiều giải pháp được đưa ra và một trong những giải pháp được xem là thành công nhất hiện nay (áp dụng đối với động cơ sử dụng nhiên liệu xăng) đó là cho ra đời động cơ phun xăng trực tiếp (hỗn hợp được tạo bên trong buồng đốt của động cơ). Cùng với sự phát triển mạnh mẽ không ngừng của khoa học kỹ thuật, điện tử, tin học đã giúp ngành công nghiệp ô tô thiết kế, chế tạo thành công hệ thống phun xăng trực tiếp có kết cấu nhỏ gọn, độ chính xác cao, an toàn, hiệu quả, tiết kiệm, vì vậy đã nâng cao công suất động cơ, giảm thiểu được tình trạng ô nhiễm môi trường. Với mong muốn củng cố, tổng hợp và mở rộng kiến thức chuyên môn, đánh giá và khẳng định năng lực bản thân, đồng thời làm quen dần với công tác nghiên cứu khoa học góp phần nâng cao hiệu quả sử dụng hệ thống nhiên liệu trên ô tô, là tiền đề để phát triển thêm nhiều công trình nghiên cứu mới trong tương lai. Nhóm đã thực hiện nghiên cứu đề tài: “Nghiên cứu thiết kế, chế tạo hộp điều khiển động 34 cơ” Nhóm nghiên cứu rất mong nhận được những đánh giá góp ý quý báu của thầy cô và các bạn đồng nghiệp. 2. PHƯƠNG PHÁP - Phương pháp phân tích và tổng hợp tài liệu: Phân tích và nghiên cứu các tài liệu khác nhau bằng cách vạch ra sơ đồ tư duy chia nhỏ thành các bộ phận theo thứ tự để tìm hiểu được sâu đối tượng và không bị bỏ sót. Tổng hợp các thông tin, dữ liệu đã được phân tích tạo nên một hệ thống lý thuyết mới theo ý hiểu của mình nhưng đầy đủ và sâu sắc về đối tượng. - Phương pháp khảo sát: Nhóm tiến hành tìm hiểu, nghiên cứu và học hỏi những kiến thức thực tế, ưu nhược điểm của các hệ thống, thiết bị, mô hình, động cơ đang được dùng phổ biến trên thị trường. - Phương pháp mô hình hoá: Dùng để tái hiện đối tượng theo các cơ cấu, chức năng mà đã khảo sát được từ động cơ thực tế. - Phương pháp thực nghiệm: Tiến hành thử nghiệm sản phẩm làm ra trên mô hình cụ thể là chiếc xe máy Wave Alpha 2002 để kiểm tra hộp hoạt động có ổn định và chính xác hay không. - Sử dụng phần mềm Arduino IDE cho việc viết lệnh điều khiển, kiểm tra và hiệu chỉnh lại. Tính toán, thiết kế phần cứng ECU Các hãng chế tạo ECU thường thiết kế kiểu khả năng tích hợp trên một con chíp giúp giảm bớt số linh kiện trong phân lập trong ECU, ví dụ con vi điều khiển TC1766 ở thị trường Việt Nam rất hiếm và ít người sử dụng, giá thành lại cao, linh kiện không có nhiều trên thị trường gây khó khăn trong việc sửa chữa ECU. Tiêu chí lựa chọn linh kiện cho ECU ở đây là chọn linh kiện có nhiều trên thị trường giúp cho quá trình sửa chữa được dễ dàng, thuận tiện, tốc độ tính toán nhanh, có độ tích hợp cao nhưng giá thành lại phải vừa phải, phù hợp. Chính vì vậy, nhóm em đã quyết định chọn con vi xử lý là Arduino UNO R3. Các linh kiện khác được chọn trên cơ sở đảm bảo tính tương thích, khả năng tiêu thụ thấp nhưng ổn định, phổ biến, có sẵn trên thị trường để dễ tìm mua. Công trình nghiên cứu sử dụng Arduino UNO R3 làm bộ xử lý trung tâm kết hợp với các linh kiện điện tử cơ bản khác được thiết kế theo sơ đồ khối. Hình 1 - Sơ đồ khối Hình 2 - Arduino UNO R3 Khối nguồn: Biến nguồn điện một chiều 12V thành nguồn điện một chiều 9V để nuôi bo mạch hoạt động. 35 Khối công suất: Dùng để ngắt vòi phun, bobine theo tín hiệu điều khiển. Vòi phun và bobine sẽ nhận tín hiệu độc lập theo sự điều khiển của ECU động cơ. Hình 3 - Mạch nguồn Hình 4 - Sơ đồ mạch ECU Hình 5 - Sơ đồ mạch trên mô phỏng 1-Nguồn dương 5V; 2-Mass 5V; 3-Cảm biến nhiệt độ; 4-Cảm biến oxy; 5-Cảm biến bướm ga; 6-Cảm biến phun xăng; 7-Tín hiệu kích bơm xăng; 8-Tín hiệu kích phun xăng; 9-Tín hiệu kích đánh lửa; 10-Chân kích bobine đánh lửa; 12-Mosfet; 13-Nguồn dương 9V; 14- Mass 9V; 15-Tụ điện 100uF; 15-Tụ điện 1000uF; 16-Chân bobine đánh lửa; ...