Luận văn tốt nghiệp Khai thác hệ thống treo khí nén điện tử. Mô phỏng hệ thống treo điện tử sử dụng mạch Arduino

Luận Văn Tốt Nghiệp SVTH: Điền Huỳnh Đức Trọng PHIẾU GIAO ĐỀ TÀI i Luận Văn Tốt Nghiệp SVTH: Điền Huỳnh Đức Trọng PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2022 Giảng viên hướng dẫn ii Luận Văn Tốt Nghiệp SVTH: Điền Huỳnh Đức Trọng PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2022 Giảng viên phản biện iii Luận Văn Tốt Nghiệp SVTH: Điền Huỳnh Đức Trọng LỜI CẢM ƠN Đề tài “ Khai thác hệ thống treo khí nén điện tử Accuair Thiết kế mơ hình mô hệ thống treo điện tử sử dụng mạch Arduino” nội dung em chọn để nghiên cứu làm luận văn tốt nghiệp sau thời gian theo học chương trình đại học quy chun ngành Cơ khí ô tô Trường Đại học Giao thông Vận tải Thành phố Hồ Chí Minh Trong thời gian học tập, nghiên cứu làm đề tài luận văn tốt nghiệp, em tiếp nhận truyền đạt trao đổi phương pháp tư duy, lý luận quý thầy cô Nhà trường, quan tâm giúp đỡ tận tình q thầy Viện Cơ khí nói riêng q thầy cô Trường Đại học Giao thông Vận tải Thành phố Hồ Chí Minh nói chung Em xin chân thành gửi lời cảm ơn đến Ban giám hiệu Nhà trường, Viện khí, q thầy tham gia giảng dạy tận tình hướng dẫn tạo điều kiện để em hoàn hành luận văn Đặc biệt, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy giáo ThS Dương Minh Thái tận tình dẫn, theo dõi, định hướng đưa lời khuyên bổ ích giúp em giải vấn đề gặp phải q trình nghiên cứu hồn thành đề tài theo kế hoạch nội dung đề Mặc dù thân em cố gắng giới hạn kiến thức kinh nghiệm hạn chế nên luận không tránh khỏi thiếu sót q trình thực Vì vậy, em mong nhận thơng cảm đóng góp q báu q thầy để luận có giá trị mặt lý luận thực tiễn Cuối cùng, em xin kính chúc q thầy dồi sức khỏe thành công nghiệp cao quý! Em xin chân thành cảm ơn! Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2022 Sinh viên thực Điền Huỳnh Đức Trọng iv Luận Văn Tốt Nghiệp SVTH: Điền Huỳnh Đức Trọng TÓM TẮT LUẬN VĂN Như biết, ngày với tốc độ phát triển mạnh mẽ của khoa học công nghệ Các nhà sản xuất ô tô cho đời nhiều sản phẩm với tính đại đem lại trải nghiệm tối ưu cho người sử dụng Trên dịng tơ nay, khoảng sáng gầm xe thường cố định Xe chạy đường trường cần gầm thấp để tăng độ bám mặt đường giữ an toàn cho người lái hành khách xe Nhưng đoạn đường gồ ghề hay gặp chướng ngại khả va chạm gầm mặt đường lớn Nắp bắt tình trạng này, cơng nghệ nâng hạ gầm tự động đời cho phép gầm xe thay đổi độ cao theo mong muốn người sử dụng Luận văn tập trung nghiên cứu hệ thống treo khí nén điện tử cho phép thay đổi độ cao gầm xe Accuair Bố cục luận văn gồm chương sau: Chương 1: Tổng quan hệ thống treo khí nén điện tử, lịch sử, ưu điểm nguyên lý chung hệ thống Chương 2: Nghiên cứu hệ thống treo khí nén điện tử Accuair, cấu tạo hệ thống nguyên lý làm việc Chương 3: Khai thác hệ thống treo khí nén điện tử Accuair, hư hỏng cách khắc phục, phương pháp kiểm tra sơ hệ thống , quy trình lắp đặt hệ thống cho Audi B8 Chương 4: Thiết kế mơ hình mơ hệ thống treo điện tử mạch Arduino Chương 5: Kết luận v Luận Văn Tốt Nghiệp SVTH: Điền Huỳnh Đức Trọng MỤC LỤC Chương 1: Tổng quan hệ thống treo khí nén điện tử 1.1 Tổng quan độ êm dịu chuyển động ô tô tiêu đánh giá .1 1.1.1 Khái niệm độ êm dịu chuyển động ô tô .1 1.1.2 Các tiêu đánh giá độ êm dịu chuyển động 1.2 Tổng quan hệ thống treo khí nén điện tử 1.2.1 Lịch sử hệ thống treo khí nén điện tử 1.2.2 Ưu điểm hệ thống treo khí nén điện tử .7 1.2.3 Các dòng xe lắp đặt hệ thống treo khí nén điện tử 1.2.4 Nguyên lý chung hệ thống treo khí nén điện tử 11 1.3 Tổng quan Accuair Control Systems, LLC 12 1.4 Tổng quan đề tài 15 1.4.1 Mục tiêu nhiệm vụ nghiên cứu 15 1.4.2 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 15 1.4.3 Phương pháp nghiên cứu 15 Chương 2: Nghiên cứu hệ thống treo khí nén điện tử 16 2.1 Cấu tạo hệ thống 16 2.1.1 Sơ đồ bố trí 16 2.1.2 Cấu tạo hoạt động phần tử 17 2.2 Nguyên lý làm việc hệ thống 29 2.2.1 Sơ đồ nguyên lý hệ thống 29 2.2.2 Sơ đồ mạch điện điều khiển .30 2.2.3 Tự động điều khiển độ cao xe 32 2.2.4 Điều khiển độ cao xe tay 32 vi Luận Văn Tốt Nghiệp SVTH: Điền Huỳnh Đức Trọng Chương 3: Khai thác hệ thống treo khí nén điện tử Accuair 34 3.1 Hư hỏng cách khắc phục 34 3.2 Kiểm tra sơ 36 3.2.1 Kiểm tra sơ chức điều khiển độ cao xe 36 3.2.3 Kiểm tra phận .38 3.3 Kiểm tra ECU hệ thống 41 3.4 Quy trình lắp đặt Accuair cho Audi B8 43 3.4.1 Lắp đặt hệ thống treo trước Audi B8 43 3.4.2 Lắp đặt hệ thống treo sau Audi B8 47 3.4.3 Lắp đặt cảm biến chiều cao phía trước 51 3.4.4 Lắp đặt cảm biến chiều cao phía sau 53 3.4.5 Lắp bình chứa khí nén .54 3.4.6 Lắp máy nén khí .57 3.4.7 Lắp remote điều khiển 60 3.4.8 Lắp đường ống khí nén dây điện 62 Chương 4: Thiết kế mơ hình mơ hệ thống treo điện tử .66 4.1 Ý tưởng thiết kế 66 4.2 Chuẩn bị tài nguyên thiết kế 67 4.3 Triển khai mơ hình 68 4.3.1 Các phần mềm thiết kế .68 4.3.2 Nguyên lý hoạt động 70 4.3.3 Lưu đồ giải thuật .72 4.3.4 Chương trình điều khiển 73 4.4 Đánh giá mơ hình hướng phát triển đề tài .88 4.4.1 Đánh giá kết đạt .88 vii Luận Văn Tốt Nghiệp SVTH: Điền Huỳnh Đức Trọng 4.4.2 Hướng phát triển đề tài .88 Chương 5: Kết luận 89 Tài liệu tham khảo 90 viii Luận Văn Tốt Nghiệp SVTH: Điền Huỳnh Đức Trọng DANH SÁCH HÌNH VẼ Hình 1: Mơ ý tưởng Mary Magès .4 Hình 2: Messier 1920 Hình 3: Nguyên mẫu Stout Scarab .5 Hình 4: Cadillac Eldorado Brougham 1957 .5 Hình 5: Borgward P100 .6 Hình 6: Toyota Soarer .6 Hình 7: 93MY Land Rover Range Rover Hình 8: Ưu điểm hệ thống treo khí nén điện tử Hình 9: Toyota Supra Mark IV Hình 10: Rolls – Royce Phantom Hình 11: Vinfast President V8 Hình 12: Hệ thống treo khí nén Air Lift .10 Hình 13: Nguyên lý chung hệ thống treo khí nén điện tử 11 Hình 14: Các phận hệ thống treo khí nén điện tử 11 Hình 15: Dustin B Heon Reno N Heon, người sáng lập Accuair 12 Hình 16: (A) : AccuAir hệ thứ ; (B) : AccuAir e – Level 13 Hình 17: ENDO - CVT 14 Hình 18: Cơ sở AccuAir San Luis Obispo, Hoa Kỳ 14 Hình 1: Bố trí chung hệ thống Accuair .16 Hình 2: ECU hệ thống treo .17 Hình 3: Sơ đồ khối ECU hệ thống treo .18 Hình 4: Bo mạch ECU Accuair e – Level 18 Hình 5: Cụm van điện từ VU4 19 ix Luận Văn Tốt Nghiệp SVTH: Điền Huỳnh Đức Trọng Hình 6: Kích thước van điện từ VU4 (Inch) .19 Hình 7: Nguyên lý van điện từ 2/2 20 Hình 8: Cấu tạo van điện từ VU4 .20 Hình 9: Cảm biến chiều cao 22 Hình 10: Vị trí lắp đặt cảm biến chiều cao .22 Hình 11: Bo mạch cảm biến chiều cao .23 Hình 12: Nguyên lý làm việc cảm biến chiều cao 23 Hình 13: Bình chứa tích hợp van máy nén (ENDO – CVT) .24 Hình 14: Các đường ray để cố định máy nén 24 Hình 15: Máy nén Wabco van điện từ tích hợp nắp bình ENDO – CVT 25 Hình 16: Bo mạch Q – Aires .25 Hình 17: Máy nén ENDO – CVT 26 Hình 18: Vị trí van nắp bình .26 Hình 19: Cấu tạo bầu 28 Hình 20: Cấu tạo lớp vỏ cao su 28 Hình 21: Sơ đồ nguyên lý hệ thống 29 Hình 22: Sơ đồ nguyên lý hệ thống Accuair 30 Hình 23: Sơ đồ nguyên lý hệ thống Accuair sử dụng ENDO – CVT 31 Hình 24: Sơ đồ mạch điện tự động điều khiển độ cao 32 Hình 1: Quy trình khắc phục hư hỏng hệ thống .34 Hình 2: Chênh lệch độ cao nâng hạ 37 Hình 3: Remote điều khiển .37 Hình 4: Kiểm tra hoạt động máy nén 40 Hình 5: Kiểm tra hoạt động rơ le máy nén .40 x Luận Văn Tốt Nghiệp SVTH: Điền Huỳnh Đức Trọng Serial.begin(9600); } //============================================================ =================== // Main //============================================================ =================== void loop() { if (Serial.available()>0) { bluetooth = Serial.read(); Serial.println(bluetooth); } // mode selection if (bluetooth == 'X') suspension_mode = true; else if (bluetooth == 'x') suspension_mode = false; if (suspension_mode) { switch (bluetooth) { Trang 76 Luận Văn Tốt Nghiệp SVTH: Điền Huỳnh Đức Trọng case 'F': // set preference using bluetooth input setDirAndSpeed('F', susp_curr_direction_right, susp_curr_speed_right); setDirAndSpeed('F', susp_curr_direction_left, susp_curr_speed_left); break; case 'B': // set preference using bluetooth input setDirAndSpeed('B', susp_curr_direction_right, susp_curr_speed_right); setDirAndSpeed('B', susp_curr_direction_left, susp_curr_speed_left); break; // forward-right & back-right respectively case 'I': setDirAndSpeed('F', susp_curr_direction_right, susp_curr_speed_right); break; case 'J': setDirAndSpeed('B', susp_curr_direction_right, susp_curr_speed_right); break; // forward-left & back-left respectively case 'G': setDirAndSpeed('F', susp_curr_direction_left, susp_curr_speed_left); break; case 'H': setDirAndSpeed('B', susp_curr_direction_left, susp_curr_speed_left); Trang 77 Luận Văn Tốt Nghiệp SVTH: Điền Huỳnh Đức Trọng break; // stop case 'W': case 'w': susp_curr_direction_right = 'F'; // forward susp_curr_speed_right = 0; // stop susp_curr_direction_left = 'F'; // forward susp_curr_speed_left = 0; // stop break; default: break; } // apply selected state DriverMotor('A', susp_curr_direction_right, susp_curr_speed_right); DriverMotor('B', susp_curr_direction_left, susp_curr_speed_left); } else { // wheel speed selection switch (bluetooth) { case '0': Trang 78 Luận Văn Tốt Nghiệp SVTH: Điền Huỳnh Đức Trọng wheel_speed = 0; break; case '1': wheel_speed = 10; break; case '2': wheel_speed = 20; break; case '3': wheel_speed = 30; break; case '4': wheel_speed = 40; break; case '5': wheel_speed = 50; break; case '6': wheel_speed = 60; break; case '7': wheel_speed = 70; break; case '8': wheel_speed = 80; Trang 79 Luận Văn Tốt Nghiệp SVTH: Điền Huỳnh Đức Trọng break; case '9': wheel_speed = 90; break; case 'q': wheel_speed = 100; break; default: break; } switch (bluetooth) { case 'S': ShieldMotor('C', 'F', 0); break; case 'F': ShieldMotor('C', 'F', wheel_speed); break; case 'B': ShieldMotor('C', 'R', wheel_speed); break; // right, forward-right & back-right respectively case 'R': Trang 80 Luận Văn Tốt Nghiệp SVTH: Điền Huỳnh Đức Trọng case 'I': ShieldMotor('B', 'F', wheel_speed); break; case 'J': ShieldMotor('B', 'R', wheel_speed * / 10); break; // left, forward-left & back-left respectively case 'L': case 'G': ShieldMotor('A', 'F', wheel_speed); break; case 'H': ShieldMotor('A', 'R', wheel_speed); break; default: break; } } delay(10); } void DriverMotor(char mot, char dir, int speed) { Trang 81 Luận Văn Tốt Nghiệp SVTH: Điền Huỳnh Đức Trọng // remap the speed from range 0-100 to 0-255 int newspeed; if (speed == 0) newspeed = 0; else newspeed = map(speed, 1, 100, MIN_SPEED, 255); switch (mot) { case 'A': // Controlling Motor A if (dir == 'F') { digitalWrite(IN1, HIGH); digitalWrite(IN2, LOW); } else if (dir == 'R') { digitalWrite(IN1, LOW); digitalWrite(IN2, HIGH); } analogWrite(ENA_SUSP, newspeed); break; case 'B': // Controlling Motor B if (dir == 'F') Trang 82 Luận Văn Tốt Nghiệp SVTH: Điền Huỳnh Đức Trọng { digitalWrite(IN3, HIGH); digitalWrite(IN4, LOW); } else if (dir == 'R') { digitalWrite(IN3, LOW); digitalWrite(IN4, HIGH); } analogWrite(ENB_SUSP, newspeed); break; case 'C': // Controlling Both Motors if (dir == 'F') { digitalWrite(IN1, HIGH); digitalWrite(IN2, LOW); digitalWrite(IN3, HIGH); digitalWrite(IN4, LOW); } else if (dir == 'R') { digitalWrite(IN1, LOW); digitalWrite(IN2, HIGH); digitalWrite(IN3, LOW); Trang 83 Luận Văn Tốt Nghiệp SVTH: Điền Huỳnh Đức Trọng digitalWrite(IN4, HIGH); } analogWrite(ENA_SUSP, newspeed); analogWrite(ENB_SUSP, newspeed); break; } } void ShieldMotor(char mot, char dir, int speed) { // remap the speed from range 0-100 to 0-255 int newspeed; if (speed == 0) newspeed = 0; else newspeed = map(speed, 1, 100, MIN_SPEED, 255); switch (mot) { case 'A': // Controlling Motor A if (dir == 'F') { digitalWrite(INA_WHEEL, HIGH); } else if (dir == 'R') Trang 84 Luận Văn Tốt Nghiệp SVTH: Điền Huỳnh Đức Trọng { digitalWrite(INB_WHEEL, LOW); } analogWrite(ENA_WHEEL, newspeed); break; case 'B': // Controlling Motor B if (dir == 'F') { digitalWrite(INB_WHEEL, HIGH); } else if (dir == 'R') { digitalWrite(INA_WHEEL, LOW); } analogWrite(ENB_WHEEL, newspeed); break; case 'C': // Controlling Both Motors if (dir == 'F') { digitalWrite(INA_WHEEL, HIGH); digitalWrite(INB_WHEEL, HIGH); } else if (dir == 'R') Trang 85 Luận Văn Tốt Nghiệp SVTH: Điền Huỳnh Đức Trọng { digitalWrite(INA_WHEEL, LOW); digitalWrite(INB_WHEEL, LOW); } analogWrite(ENA_WHEEL, newspeed); analogWrite(ENB_WHEEL, newspeed); break; } } void setDirAndSpeed(char requested_dir, char &curr_direction, int &curr_speed) { switch (requested_dir) { case 'F': if (curr_direction == 'F' && 100 - inc_dec_amount < curr_speed) curr_speed = 100; else if (curr_direction == 'F' &&