Ô tô hiện nay có một vai trò quan trọng trong nhiều lĩnh vực của nền kinh tế quốc dân, nó được dùng để vận chuyển hành khách, hàng hóa và nhiều công việc khác...Nhờ sự phát triển của khoa học kỹ thuật và xu thế giao lưu, hội nhập quốc tế trong lĩnh vực sản xuất và đời sống, giao thông vận tải đã và đang là một ngành kinh tế kỹ thuật cần được ưu tiên của mỗi quốc gia. Với sự phát triển không ngừng của khoa học kỹ thuật và công nghệ, ngành ô tô đã có những tiến bộ vượt bậc về thành tựu kỹ thuật mới như: Điều khiển điện tử và kỹ thuật bán dẫn cũng như các phương pháp tính toán hiện đại…đều được áp dụng trong ngành ô tô. trong bài này ,nhóm mình ứng dụng vi điều khiển atmega vào điều khiển và mô phỏng trên protues với sự hỗ trợ của phần mềm code AVR
BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA CN Ô TÔ BÀI TẬP LỚN ĐỀ TÀI: ỨNG DỤNG VI ĐIỀU KHIỂN ATMEGA64 MÔ PHỎNG MẠCH ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA TRỰC TIẾP CỦA ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG TRÊN CÁC XE Ô TÔ ĐỜI MỚI Giáo viên hướng dẫn: TS Nguyễn Thành Bắc Sinh viên thực hiện: Phạm Việt Hoàng Lưu Mạnh Hùng Vũ Quốc Hữu Nguyễn Dũng Huy Nguyễn Hữu Huy Lớp: AT6006.1 – Mã lớp: 20211AT6006001 Hà Nội, tháng 12 năm 2021 BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA CN Ô TÔ BÀI TẬP LỚN ĐỀ TÀI: ỨNG DỤNG VI ĐIỀU KHIỂN ATMEGA16 MÔ PHỎNG MẠCH ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA TRỰC TIẾP CỦA ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG TRÊN CÁC XE Ô TÔ ĐỜI MỚI Giáo viên hướng dẫn: TS Nguyễn Thành Bắc Sinh viên thực hiện: Phạm Việt Hoàng Lưu Mạnh Hùng Vũ Quốc Hữu Nguyễn Dũng Huy Nguyễn Hữu Huy Lớp: AT6006.1 – Mã lớp: 20211AT6006001 Hà Nội, tháng 12 năm 2021 MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH ẢNH LỜI NĨI ĐẦU Ơ tơ có vai trị quan trọng nhiều lĩnh vực kinh tế quốc dân, dùng để vận chuyển hành khách, hàng hóa nhiều cơng việc khác Nhờ phát triển khoa học kỹ thuật xu giao lưu, hội nhập quốc tế lĩnh vực sản xuất đời sống, giao thông vận tải ngành kinh tế kỹ thuật cần ưu tiên quốc gia Với phát triển không ngừng khoa học kỹ thuật cơng nghệ, ngành tơ có tiến vượt bậc thành tựu kỹ thuật như: Điều khiển điện tử kỹ thuật bán dẫn phương pháp tính tốn đại…đều áp dụng ngành tơ Khả cải tiến, hồn thiện nâng cao để đáp ứng với mục tiêu chủ yếu tăng suất, vận tốc, tải trọng có ích, tăng tính kinh tế, nhiên liệu, giảm cường độ lao động cho người lái, tăng tiện nghi sử dụng cho hành khách Các loại xe ô tô có nước ta rấ đa dạng vể chủng loại, phong phú chất lượng nhiều nước chế tạo Trong thời gian học tập trường, chúng em trang bị kiến thức chuyên ngành để đánh giá trình học tập rèn luyện, chúng em chọn đề tài “NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA TRỰC TIẾP TRÊN Ô TÔ HIỆN ĐẠI NGÀY NAY “.Trong trình làm tập lớn, dù thân cố gắng, cộng với giúp đỡ nhiệt tình thầy bạn bè xong khả năng, tài liệu thời gian hạn chế nên khó tránh khỏi sai sót Vì chúng em mong bảo thầy góp ý bạn bè đề tập lớn nhóm em hồn thiện Qua em xin chân thành cảm ơn giúp đỡ, bảo tận tình thầy giáo ThS.Nguyễn Thành Bắc tạo điều kiện để nhóm em hồn thành nhiệm vụ giao Hà Nội, tháng 04 Năm 2021 Nhóm thực hiện: Nhóm 06 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CHUNG VỀ HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA 1.1 Nhiệm vụ, yêu cầu, phân loại hệ thống đánh lửa Nhiệm vụ: Hệ thống đánh lửa có nhiệm vụ biến điện áp từ 12v thành xung điện cao 18kv-50kv Các xung điện cao phân bổ tới bugi tạo tia lửa điện đốt cháy nhiên liệu Yêu cầu: Một hệ thống đánh lửa làm việc tốt cần đảm bảo yêu cầu sau: Hệ thống đánh lửa phải sinh sức điện động đủ lớn để phóng qua khe hở bugi tất chế độ làm việc đầu Tia lửa điện bugi phải đủ lượng thời gian để phóng cháy bắt - Góc đánh lửa phải chế độ hoạt động động Các phụ kiện Hệ Thống đánh lửa phải hoạt động tốt điều kiện nhiệt độ cao rung xóc lớn - Sự mài mòn điện cực bugi phải nằm khoảng cho phép Phân loại: Hệ thống đánh lửa ô tô sử dụng 75 năm qua không thay đổi chi thay đổi phương thức đánh lửa phương pháp phân phối tia lửa.Ta phân hoại hệ thống đánh lửa sau: Theo phương thức tích luỹ lượng có: - Hệ thống đánh lửa điện cảm - Hệ thống đánh lửa điện dung Phân loại theo kiểu ngắt mạch sơ cấp có: - Hệ thống đánh lửa truyền thống (đánh lửa má vít) - Hệ thống đánh lửa tranzistor(đánh lửa bán dẫn) gồm loại: + Hệ thống đánh lửa bán dẫn điều khiển trực tiếp + Hệ thống đánh lửa điếu khiển kỹ thuật số Trong HTDL bán dẫn điều khiển trực tiếp lại chia loại có vít điều khiển vít khơng có vít điều khiển Loại khơng có vít điều khiển có loại là: Hệ thống đánh lửa sử dụng cảm biến điện từ loại loại nam châm đứng yên loại nam châm quay Hệ thống đánh lửa sử dụng cảm biến biến Hall Hệ thống đánh lửa sử dụng cảm biến biến quang Trong HTDL điểu khiển băng kỹ thuật số có: Hệ thống đánh lửa theo chương trình Hệ thống đánh lửa sử dụng vi xử lý Hệ thống đánh lửa kết hợp với hệ thống phun xăng điện tử • Phân loại theo phân bố điện cao áp có: - Hệ thống đánh lửa có chia điện-delco - Hệ thống đánh lửa trực tiếp hay khơng có delco Phân loại theo phương pháp điều khiển góc đánh lửa sớm: - Hệ thống đánh lửa với cấu điều khiển góc đánh lửa sớm khí - Hệ thống đánh lửa với điều khiển góc đánh lửa sớm điện tử 1.2 Các giai đoạn cháy hịa khí - Giai đoạn cháy trễ Sự bốc cháy (nổ) hỗn hợp hịa khí khơng phải xuất sau đánh lửa Thoạt đầu, khu vực nhỏ (hạt nhân) sát tia lửa bắt đầu cháy, trình bắt cháy lan khu vực xung quanh Qng thời gian từ hỗn hợp hịa khí đánh lửa bốc cháy gọi giai đoạn cháy trễ (khoảng A đến B sơ đồ) Giai đoạn cháy trễ đo gần không thay đổi, khơng bị ảnh hưởng điều kiện làm việc động - Giai đoạn lan truyền lửa Sau hạt nhân lửa hình thành, lửa nhanh chóng lan truyền xung quanh Tốc độ lan truyền gọi tốc độ lan truyền lửa, thời kỳ gọi thời kỳ lan truyền lửa (B~C~D sơ đồ) Khi có lượng lớn hịa khí nạp vào, hỗn hợp hịa khí trở nên có mật độ cao Vì thế, khoảng cách hạt hỗn hợp hịa khí giảm xuống, nhờ thế, tốc độ lan truyền lửa tăng lên Ngoài ra, luồng hỗn hợp hịa khí xốy lốc mạnh tốc độ lan truyền lửa cao Khi tốc độ lan truyền lửa cao, cần phải định thời đánh lửa sớm Do cần phải điều khiển thời điểm đánh lửa theo điều kiện làm việc động 1.3.1 Giới thiệu sơ lược về loại hệ thống đánh lửa 1.3.1 Hệ thống đánh lửa thường 1.3.1.1 Sơ đồ cấu tạo phân tử a, Sơ đồ chung hệ thống CI Những thiết bị chủ yếu hệ thống đánh lửa biến áp đánh lửa (bôbin), điện trở phụ, chia điện, bugi đánh lửa, khóa điện nguồn điện chiều (ắc quy máy phát) Sơ đồ hệ thống đánh lửa trình bày hình 1.1 Hình 1 Sơ đồ hệ thống đánh lửa • Hình Sơ đồ cấu tạo bô bin Cấu tạo phần tử - Biến áp đánh lửa (bôbin): Đây loại biên áp cao đặc biệt nhằm biến xung điện có hiệu điện the thấp (6, 12 24 V) thành xung điện co hiệu điện thể cao (12000+40000V) để phục vụ cho vấn đề đánh lửa ơto Trên hình 1.2 thê mặt cat dọc bôbin: Cục trung tâm; Cách điện; Nắp; Lò xo; Vò; Tai bắt vào giá đỡ, Đệm cách; Cuộn sơ cấp; Cuộn thứ cấp; 10 Sáp cách điện: 11 Đế đỡ; 12 Trụ đỡ; 13,15 Các cực bắt dây; 14 Cực với dây cao áp trung tâm Lõi thép từ ghép thép biến dầy 0,35 mm có lớp cách mặt để giảm ảnh hưởng dịng điện xốy (dòng Fuco) Lõi thép chèn chặt ống carton cách điện mà người ta quấn cuộn dây thứ cấp, gồm nhiều vịng dây (W2 = 19.000÷26.000 vịng) đường kính 0,07÷0,1 mm Giữa lớp dây cuộn W2 có hai lớp giấy cách điện mỏng mà chiều rộng lớp giấy lớn so với khoảng quấn dây để tránh trùng chéo lớp dây tránh bị đánh điện qua phần mặt bên cuộn dây Lớp dây kể từ ống carton bốn lớp dây người ta khơng quấn vịng dây sát mà quấn cách khoảng 1+1,5 mm Đầu vòng dây hàn với lõi thép thơng qua lò xo dẫn lên điện cực trung tâm (cực cao thế) nắp cách điện Cuộn thứ cấp sau quân xong cổ định ống carton cách điện, có quấn cuộn dây sơ cấp với số vịng dây khơng lớn (W1 = 250÷400 vịng), cỡ dây 0,69÷0,8 mm Một đầu cuộn sơ cấp hàn vào vít bắt dây khác nắp Hai vít bắt dây rỗng to vít thứ (lá vít gá hộp điện trở phụ) Tồn khối gồm cuộn dây lõi thép đặt ống thép từ, ghép thép biến uốn cong mặt trụ hở khe hở thép đặt chệch Hiện nay, việc điều khiển thời gian ngậm điện điện từ giúp bơbin it nóng Đồng thời, để đàm bảo lưrợng đánh lửa lớn tốc độ cao, người ta tăng cường độ dòng ngắt giảm độ tự cảm cuộn dây sơ cấp Chính vậy, bơbin ngày có kích thuớc nhỏ, có mạch từ kin không cần dầu biến áp để giải nhiệt Các bôbin loại goi bôbin khô *Bộ chia điện Bộ chia điện mot thiết bị quan trọng hệ thống đánh lửa Nó có nhiệm vụ tạo nên xung điện mạch sơ cấp hệ thống đánh lửa phân phối điện cao đến xylanh theo thứ tự nổ động thời điểm quy định Bộ chia điện chia làm phận: phận tạo xung điện, phận chia điện cao cấu điều chỉnh góc đánh lửa Hình Cấu tạo chia điện * Bộ phận tạo xung điện Hình Cấu tạo tạo xung 10 Bước : Tùy chỉnh nơi cài đặt phần mềm Bước : Chọn ổ đĩa mà cài đặt 52 Bước : Tùy chọn Shortcut Bước 10 : Install Đợi trình setup khoảng vài phút ! 53 4.1.2 Sử dụng phần mềm Giao diện chung phần mềm 54 Muốn sử dụng cần phải tạo Project Bằng cách nhấn New Project khung cửa sổ Start Sau lên khung cửa sổ Name: Tên project mà muốn tạo để sử dụng Path: Đường dẫn nơi mà Project lưu trữ 55 4.2 Giới thiệu về phần mền codevision AVR 4.2.1 Cài đặt phần mềm Bước 1: Chạy Setup phần mềm tải máy Bước 2: Chọn Next Bước : Chọn I accept -> Next 56 Bước : Chọn ổ đĩa lưu Bước : Chạy Install 57 4.2.2 Sử dụng phần mềm Giao diện bên phần mềm Muốn sử dụng cần Project Cách tạo : Chọn File -> New -> Project 58 4.3 Các khối chức điều khiển 4.3.1 Khối điều khiển a.Vi điều khiển Atmega64 Trong điều khiển tự động nói chung sử dụng nhiều loại vi điều khiển khác như: Atmega8, Atmega16, Atmega32, Atmega64, Atmega128, Atmega1280, MSP430C1101, MSP430C1111, Pic16f1516, Pic16f1517 Mỗi loại vi điều khiển có ưu nhược điểm riêng, tùy theo ứng dụng điều khiển mà lựa chọn cho phù hợp Trong nghiên cứu vi điều khiển chọn Atmega16, dòng vi điều khiển bit, thơng số vi điều khiển Atmega16 thể Bảng [1] Đây loại vi điều điều khiển có tần số làm việc tối đa 16 MHz, có tích hợp cổng ADC dùng để đọc tín hiệu từ cảm biến nhiệt độ LM35 gửi về, đồng thời vi điều khiển có sẵn thị trường Việt Nam, giá thành phù hợp cho bước nghiên cứu thiết kế chế tạo điều khiển quạt làm mát động tơ dùng ECU với chi phí nhỏ mà đảm báo tính xác q trình điều khiển Bảng Các thơng số vi điều khiển Atmega64 59 Thông số Điện áp làm việc Tần số làm việc Số chân loại PDIP Bộ nhớ chương trình flash Bộ nhớ EEPROM Bộ nhớ SRAM Giá trị 4,5 ÷ 5,5 ÷ 16 MHz 64 64 KBytes KBytes 4320 Byte b Transistor Để điều khiển cấp dịng cho động điện chiều dùng nhiều loại Transistor công suất khác như: 2N6547, 2N3390, 2N6609, 2N1711, 2N1893, 2N2219, 2SA1085, 2SA715 Tùy theo yêu cầu cơng suất chi phí mà lựa chọn cho phù hợp Trong nghiên cứu lựa chọn Transistor T1 loại 2N6547 [10] có cơng suất, điện áp chi phí phù hợp đồng thời có sẵn thị trường Việt Nam Transistor T1 dùng để điều khiển cấp dòng cho động điện dẫn động quạt làm mát Các thông số transistor 2N3390 thể Bảng… Bảng Các thông số Transistor 2N3390 Thơng số Giá trị Cơng suất lớn 175W Dòng điện lớn cực C 30A Dòng điện lớn cực B 20A Dải nhiệt độ làm việc -65÷ 200oC 4.3.2 Khối hiển thị LCD hình nhiều điểm ảnh, coi Led ma trận dạng lớn, nhiên không cần vào điều khiển Pixel chấm nhỏ Phần mà điều khiển qua lệnh, trỏ… để hiển thị thơng tin cách dễ dàng Có nhiều loại LCD, dùng loại đơn giản 16×2 Trước tiên tìm hiểu cầu tạo Bảng Các thơng số hình hiển thị LCD 16x2 Thơng số Giá trị Kích thước 16x2 Số chân điều khiển Số chân bus liệu Chân VSS Nguồn 0V Chân VDD Nguồn 5V 60 Chân VEE Độ tương phản 4.3.3 Khối giả lập cảm biến trục cam trục khuỷu Đối với động kỳ hai vịng quay trục khuỷu chu kỳ, xupap nạp xả đóng mở 01 lần Vậy cần thiết kế trục cam quay vòng trục khuỷu quay hai vòng ( tỉ số truyền = ½) Khi ta giải lập tín hiệu cảm biến trục cam trục khuỷu có tỷ số ½ Giả lập cảm biến trục khủy trục cam hai chân INT0 INT1 atmega64 4.4 Chương trình điều khiển Chương trình điều khiển thực phần mềm CodeVisionAVR viết ngơn ngữ C++, với hàm điều khiển sau: - Hàm điều khiển đánh lửa: void DKdanhlua1(void) { if (xungTK==0) { PORTF=0b00000001; DDRF =0b00000001; delay_ms(5); } 61 else { PORTF=0b00000000; DDRF =0b00000000; } } void DKdanhlua3(void) { if (xungTK==24) { PORTF=0b00000100; DDRF =0b00000100; delay_ms(5); } else { PORTF=0b00000000; DDRF =0b00000000; } } void DKdanhlua4(void) { if (xungTK==48) { PORTF=0b00001000; DDRF =0b00001000; delay_ms(5); } else 62 { PORTF=0b00000000; DDRF =0b00000000; } } void DKdanhlua2(void) { if (xungTK==72) { PORTF=0b00000010; DDRF =0b00000010; delay_ms(5); } else { PORTF=0b00000000; DDRF =0b00000000; } } Chương trình biên dịch nạp vào ECU để điều khiển thời điểm đánh lửa cho động 63 4.5 Kết mô điều khiển đánh lửa xe Innova 2010 môi trường Proteus Kết mô proteus 64 KẾT LUẬN Qua thời gian tìm tịi thảo luận để hoàn thành tập lớn với cố gắng nhóm, đặc biệt hướng dẫn tận tình thầy giáo TS Nguyễn Thành Bắc toàn thể thầy giáo khoa CN ô tô, chúng em hoàn thành công việc Cũng tinh thần chung nhằm làm quen với việc nghiên cứu thiết kế khai thác kỹ thuật chúng em hoàn thành tập lớn: Nghiên cứu thiết kế hệ thống đánh lửa ô tô đại ngày Trong tập lớn chúng em làm rõ vấn đề cụ thể sau: - TỔNG QUAN CHUNG VỀ HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA - KẾT CẤU VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA TRÊN ĐỘNG CƠ CỦA XE TOYOTA INNOVA - HƯ HỎNG, NGUYÊN NHÂN, PHƯƠNG PHÁP KIỂM TRA SỬA CHỮA VÀ BẢO DƯỠNG HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA ĐỘNG CƠ Ô TÔ - MÔ PHỎNG ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA TRÊN Ơ TƠ Do điều kiện thời gian cịn có hạn , trình độ, kinh nghiệm cịn hạn chế nên chất lượng tập lớn cịn nhiều thiếu sót Rất momg đóng góp ý kiến thầy mơn để tập lớn chúng em hồn thiện Nhóm 06 xin chân thành cảm ơn thầy cô giành thời gian ! 65 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Thành Bắc, Chu Đức Hùng, Thân Quốc Việt, Phạm Việt Thành, Nguyễn Tiến Hán - Giáo trình hệ thống điện điện tử tơ - NXB Khoa học kỹ thuật – Hà Nội (2017) [2] Nguyễn Mạnh Giang (2007), Cấu trúc-Lập trình-Ghép nối ứng dụng vi điều khiển (Tập Cấu trúc lập trình vi điều khiển 8051/8052), Nhà xuất giáo dục [3] Nguyễn Mạnh Giang (2007), Cấu trúc-Lập trình-Ghép nối ứng dụng vi điều khiển (Tập Ghép nối ứng dụng vi điều khiển 8051/8052), Nhà xuất giáo dục [4] Kiều Xuân Thực; Vũ Thị Thu Hương; Vũ Trung Kiên (2008), Vi điều khiển cấu trúc-Lập trình ứng dụng, Nhà xuất giáo dục [5] PGS.TS Đỗ Văn Dũng - Giáo trình hệ thống điện điện tử ô tô đại – Hệ thống điện động – 2012 [6] Nguyễn Mạnh Dũng, Nguyễn Văn Tồn, Ngơ Quang Tạo – Giáo Trình Thực hành điện ô tô, NXB Khoa học kỹ thuật – Hà Nội 2015 [7] Steven F Barrett (2010), Embedded Systems Design with the Atmel AVR Microcontroller Part I, Morgan & Claypool [8] Steven F Barrett (2010), Embedded Systems Design with the Atmel AVR Microcontroller Part II, Morgan & Claypool [9] J david Irwin Bogdan M Wilamowski (2011), Power electronics and motor drives, CRC Press - Taylor and Francis Group, LLC 66 ...KHOA CN Ô TÔ BÀI TẬP LỚN ĐỀ TÀI: ỨNG DỤNG VI ĐIỀU KHIỂN ATMEGA16 MÔ PHỎNG MẠCH ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA TRỰC TIẾP CỦA ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG TRÊN CÁC XE Ô... - Đến năm 2016, hệ Toyota Innova thực đời đem đến lột xác hoàn toàn Ở hệ mới, hệ thống động lực TMV nhấn mạnh thay đổi vượt bậc Xe trang bị động xăng VVT-i 2.0L, công suất 102 kW 5.600 vịng/phút,