topic 1 hình hệ thống đánh lửa

Thành viên nhóm

Phan Thành Lợi 20145549Nguyễn Khắc Tâm 20145602Nguyễn Khôi Nguyên 20145556Nguyễn Bình Quốc Vinh 20145068Huỳnh Lâm Nhật Tân 20145605

Topic 1: Mô hình hệ

thống đánh lửa

Chương 1: Tổng quan

• 1.1 Lý do chọn đề tài• 1.2 Mục đích đề tài

• 1.3 Phương pháp nghiên cứu• 1.4 Kế hoạch thực hiện

• 1.5 Kết quả nghiên cứu• 1.6 Bố cục đề tài

• Hệ thống cung cấp nhiên liệu vẫn đang :

+ Hệ thống quyết định lớn đến tính kinh tế nhiên liệu

+ Giảm thiểu tác hại khôn lường của động cơ đốt trong đối với môi trường.

• Những thành tựu của ngành công nghiệp điện tử và công nghệ thông tin đã đóng góp to lớn nhằm hoàn thiện quá trình đốt cháy nhiên liệu.

 Vì thế nên nhóm nghiên cứu đã quyết định chọn đề tài “Thiết kế mô hình hệ thống đánh

lửa” để có cái nhìn cụ thể, sâu sắc hơn cùng với mong muốn góp phần cải tiến về hoạt động của hệ thống điều khiển động cơ ngoài thực tế.

1.2 Mục đích đề tài

- Lập trình Arduino trên mô hình điều khiển đánh lửa động cơ 4 xylanh

- Hiệu chỉnh góc đánh lửa sớm theo tốc độ và tải động cơ

- Tiến hành thử nghiệm và tối ưu chương trình để động cơ hoạt động tốt ở mọi chế độ.

1.3 Phương pháp nghiên cứu

• Phương pháp nghiên cứu tài liệu• Phương pháp thực nghiệm

• Phương pháp tính toán, phân tích, lập trình

Arduino cho hoạt động trên mô hình và so sánh kết quả

1.4 Kế hoạch thực hiện

• Tuần 1: Tìm hiểu về tổng quan hệ thống đánh lửa

• Tuần 2: Tìm hiểu cơ sở lý thuyết áp dụng cho đề tài

• Tuần 3: Tính toán, lắp đặt mô hình

• Tuần 4: Thử nghiệm, đánh giá mô hình• Tuần 5: Viết báo cáo bài nghiên cứu

chính hãng điều khiển

Có khả năng ứng dụng vào thực tiễn

Chương 2: Cơ sở lý

- Tia lửa phải mạnh

- Thời điểm đánh lửa chính xác- Có đủ độ bền

Chương 2: Cơ sở lý

2.1.3 Phân loại

- Loại đánh lửa dùng má vít- Loại đánh lửa dùng bán dẫn- Loại đánh lửa điện tử

Chương 2: Cơ sở lý

Chương 2: Cơ sở lý

Nguồn điện cao áp được phân chia tới các bộ phận khác như roto quay, tiếp điểm, bugi,… tạo nên tia lửa điện và bắt đầu quá trình đốt cháy nhiên liệu

2.4 Góc đánh lửa sớm của hệ thống đánh lửa

2.4.1 Khái niệm về góc đánh lửa sớm

- Góc đánh lửa sớm là góc quay của trục khuỷu động cơ ô tô tính từ khi xuất hiện tia lửa ở hai điện cực của bugi cho đến khi píttông lên đến điểm chết trên (ĐCT) ở cuối chu kỳ nén

Chương 2: Cơ sở lý

 2.4.2 Khái quát về việc

điều khiển thời điểm đánh lửa

2.4.3 Xác định góc thời điểm đánh lửa ban đầu

• Điều khiển đánh lửa khi khởi động:

• Khi khởi động, tốc độ của động cơ thấp và khối lượng không khí nạp chưa ổn định, nên không thể sử dụng tín hiệu VG hoặc PIM làm các tín hiệu điều chỉnh

• Góc thời điểm đánh lửa ban đầu được điều chỉnh trong IC dự trữ ở ECU động cơ.

• Ngoài ra, tín hiệu NE được dùng để xác định tốc độ động cơ cho biết rằng việc khởi động đang xảy ra.

• Điều khiển đánh lửa sau khi khởi động:

• Là việc điều chỉnh được thực hiện trong khi động cơ đang chạy sau khi khởi động.

• Việc điều chỉnh này được thực hiện bằng cách tiến hành các hiệu chỉnh khác nhau đối với góc thời điểm đánh lửa ban đầu và góc đánh lửa sớm cơ bản.

=>Thời điểm đánh lửa = góc thời điểm đánh lửa ban đầu + góc đánh lửa sớm cơ bản + góc đánh lửa sớm hiệu chỉnh

Chương 2: Cơ sở lý thuyết

 2.4.4 Góc đánh lửa sớm cơ bản

• Góc đánh lửa sớm cơ bản được xác định bằng cách dùng tín hiệu NE, tín hiệu VG hoặc tín hiệu PIM Tín hiệu NE và VG được dùng để xác định góc đánh lửa sớm cơ bản và được lưu giữ trong bộ nhớ của ECU động cơ.

 2.4.5 Góc đánh lửa sớm hiệu chỉnh

• Hiệu chỉnh để hâm nóng: • Hiệu chỉnh khi quá nhiệt độ:

• Hiệu chỉnh để tốc độ không tải ổn định:.• Hiệu chỉnh tiếng gõ:

2.5 Mạch đánh lửa

2.5.1.Tín hiệu IGT

• ECU động cơ tính toán thời điểm đánh lửa tối ưu theo các tín hiệu từ các cảm biến khác nhau và truyền tín hiệu IGT đến IC đánh lửa.

Tín hiệu IGT được bật ON ngay trước khi thời

điểm đánh lửa được bộ vi xử lý trong ECU động cơ tính toán, và sau đó tắt đi Khi tín hiệu IGT bị ngắt, các bugi sẽ đánh lửa.

2.5.2 Tín hiệu IGF

• IC đánh lửa gửi một tín hiệu IGF đến ECU động cơ Khi ECU động cơ nhận được tín hiệu IGF nó xác định rằng việc đánh lửa đã xảy ra

Nếu ECU động cơ không nhận được tín hiệu IGF, chức năng chẩn đoán sẽ vận hành và một DTC được lưu

trong ECU động cơ và chức năng an toàn sẽ hoạt động và làm ngừng phun nhiên liệu.

•

2.6 Giới thiệu về Arduino

 2.6.1 Khái niệm về Arduino

Arduino là nền tảng mã nguồn mở giúp con người xây dựng các ứng dụng điện tử có khả năng liên kết, tương tác với nhau tốt hơn.Arduino có thể xem như một chiếc máy tính thu nhỏ giúp người dùng lập trình, thực hiện các dự án điện tử không cần tới công cụ chuyên biệt phục cho quá trình nạp code

 2.6.2 Phân loại

• Arduino UNO R3• Arduino Mega• Arduino Nano

2.6.3 Ứng dụng của Arduino

• Arduino làm Robot với khả năng đọc những cảm biến, điều khiển động cơ, giúp bộ xử lý trung tâm hoạt động nhiệm vụ của mình qua nhiều loại Robot; chế tạo máy bay không người lái; điều khiển đèn giao thông; hiệu ứng led nhấp nháy; làm máy in 3D.

Chương 3: Tính toán thiết kế hệ thống đánh lửa

• 3.1 Tính toán góc đánh lửa sớm

• Góc đánh lửa sớm được điều khiển bởi thời gian ngậm điện và thời điểm ngắt dòng điện qua cuộn sơ cấp (thời điểm đánh lửa) và được xác định dựa vào các tín hiệu sau:

- Tín hiệu cảm biến CKP

- Tín hiệu đánh lửa IGT với tín hiệu CKP

3.1.1 Tín hiệu cảm biến CKP

• Do sử dụng cảm biến điện từ nên tín hiệu ở dạng xung sin Sau khi qua bộ ADC sẽ cắt tín hiệu 5 volt bằng xung dương của tín hiệu để thành tín hiệu digital 0-5

Hình 3.2 Tín hiệu cảm biến CKP sau khi qua mạch lọcHình 3.1 Tín hiệu cảm biến CKP chưa được xử lý

3.1.2 Tín hiệu cảm biến CKP với tín hiệu IGT

• Khảo sát tín hiệu CKP với tín hiệu IGT ở từ 1200 vòng/phút đến 6000 vòng/phút) nhằm cho thấy sự khác nhau giữa mối quan hệ của tín hiệu CKP và tín hiệu IGT Qua đó cho thấy sự thay đổi góc đánh lửa sớm của

động cơ theo tốc độ.

 Thấy có sự thay đổi chu kì xung của

tín hiệu cảm biến CKP, càng nhỏ khi

tốc độ càng cao và ngược lại • Hình 3.3 Đồ thị mối quan hệ giữa cảm biến CKP

và tín hiệu IGT ở tốc độ 1200,2100, 2400, 3600, 6000 vòng/phút

3.2 Thiết kế phần mềm điều khiển đánh lửa

• 3.2.1 Chương trình ngắt ngoài đếm xung từ cảm biến CKP

• Trong chương trình ngắt ngoài này, sẽ có 2 biến dùng để đếm xung Một biến đếm dùng để tính tốc độ động cơ, một biến khác dùng để xác định thời điểm phun xăng và đánh lửa.• Chu kỳ của 2 xung liền kề nhau cũng được gán vào 2 biến trong chương trình ngắt này,

chu kỳ này được cập nhật liên tục mỗi khi chương trình ngắt xảy ra nên có thể dùng nó để tính toán góc đánh lửa sớm.

Hình 3.4 Lưu đồ chương trình ngắt đếm xung CKP

- Ưu điểm: có thể hiển thị tương đối chính xác cho người dùng dễ dàng đọc được

Hình 3.5 Lưu đồ tính tốc độ động cơ

3.2.2 Điều khiển tín hiệu đánh lửa (IGT)

• Góc đánh lửa sớm < 30o nên thời gian cần để điều chỉnh góc đánh lửa sớm không lớn hơn chu kỳ 1 xung ( chu kỳ của 1 xung khi trục khuỷu quay 30o )

• Thời gian trục khuỷu quay 1 độ là (chu kỳ xung)/30

Hình 3.6 Lưu đồ điều khiển đánh lửa phù hợp theo góc đánh lửa sớm

3.3 Thiết kế mạch mô phỏng hệ thống đánh lửa

Mạch mô phỏng hệ thống đánh lửa bao gồm:• Arduino Uno R3

• 2 động cơ giảm tốc

• 2 mạch cảm biến tốc độ (thay thế cảm biến G và Ne trong thực tế)

Hình 3.7 Mạch mô phỏng hệ thống đánh lửa bằng phần mềm Fritzing

Chương 4: Thực nghiệm và đánh giá mô hình

• 4.1 Kết quả mô hình hệ thống đánh lửa• 4.2 Đánh giá mô hình hệ thống đánh lửa

• Mạch cảm biến tốc độ động cơ thứ nhất thu thập tín hiệu xung qua chương trình lập trình Arduino cho biết tốc độ động cơ Điều chỉnh biến trở để điều chỉnh tốc độ động cơ, khi tốc độ càng tăng, thời điểm đánh lửa càng sớm • Mạch cảm biến tốc độ động cơ thứ hai thu thập tín hiệu

xung qua chương trình lập trình Arduino cho biết điểm chết trên của mỗi máy để đánh lửa đúng thời điểm, đúng theo thứ tự 1-3-4-2

• Dựa vào kết quả thực nghiệm trên, nhóm nghiên cứu thấy rằng thời điểm đánh lửa trên Arduino gần giống với thời điểm đánh lửa trên ECM.

•

Chương 5: Kết luận

5.1 Kết luận

• Trải qua quá trình làm việc, nhóm nghiên cứu đã thiết kế thành công mô hình hệ thống đánh lửa dùng Arduino Nhóm đã điều khiển hệ thống đánh lửa trên bô bin thật, mỗi vòng quay của trục cảm biến đánh lửa 4 lần cho động cơ 4 máy và hiệu chỉnh thay đổi góc đánh lửa sớm theo tốc độ, theo tải.

• Đối với quá trình mô phỏng, nhóm đã thiết kế được mô hình mô phỏng Simulink dựa trên mô hình thực tế Bên cạnh đó, nhóm đã mô phỏng được các

trường hợp tương tự như quá trình điều khiển thực tế trên Arduino Việc ứng dụng Matlab và Arduino trong mô phỏng, thiết kế là tiền đề để phục vụ cho các chương trình phức tạp và khối lượng lớn hơn.

5.2 Hướng phát triển đề tài

Điều chỉnh thời điểm đánh lửa cho động cơ khi khởi

động và sau khi khởi động.Thiết kế thêm cảm biến đo nhiệt độ nước làm mát,

cảm biến tiếng gõ.

Video quá trình thực nghiệm mô hình hệ thống đánh lửa.