Nghiên cứu thiết kế hệ thống tăng áp trên động cơ xe máy

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP NGÀNH CNKT Ô TÔ NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ HỆ THỐNG TĂNG ÁP TRÊN ĐỘNG CƠ XE MÁY GVHD: PGS TS LÝ VĨNH ĐẠT SVTH : NGUYỄN QUỐC BẢO VÕ MINH TIẾN SKL 08243 Tp Hồ Chí Minh, tháng 08/2021 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ HỆ THỐNG TĂNG ÁP TRÊN ĐỘNG CƠ XE MÁY GVHD: PGS TS LÝ VĨNH ĐẠT SVTH: VÕ MINH TIẾN MSSV: 17145371 SVTH: NGUYỄN QUỐC BẢO MSSV: 17145261 KHĨA: 2017 – 2021 NGÀNH: CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT Ơ TƠ Tp Hồ Chí Minh, tháng 08 năm 2021 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ HỆ THỐNG TĂNG ÁP TRÊN ĐỘNG CƠ XE MÁY GVHD: PGS TS LÝ VĨNH ĐẠT SVTH: VÕ MINH TIẾN MSSV: 17145371 SVTH: NGUYỄN QUỐC BẢO MSSV: 17145261 KHÓA: 2017 – 2021 NGÀNH: CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT Ơ TƠ Tp Hồ Chí Minh, tháng 08 năm 2021 TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc Lập – Tự Do - Hạnh Phúc TP HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC -TP Hồ Chí Minh, ngày 25 tháng 08 năm 2021 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Nguyễn Quốc Bảo MSSV: 17145261 (Email:17145261@student.hcmute.edu.vn Điện thoại:0886921925) Võ Minh Tiến MSSV: 17145371 (Email:17145371@student.hcmute.edu.vn Điện thoại:09737478419) Ngành: Công nghệ Kỹ thuật tơ Khóa: 2017 – 2021 Lớp: 171452A Tên đề tài: Nghiên cứu thiết kế hệ thống tăng áp động xe máy Nhiệm vụ đề tài  Nghiên cứu tổng quan đề tài  Cơ sở lý thuyết tăng áp  Đưa ý tưởng tăng áp điện  Nêu phương án thiết kế  Hồn thành mơ hình tăng áp điện  Nghiệm thu  Kết luận kiến nghị Sản phẩm đề tài Tập thuyết minh + mô hình hệ thống tăng áp Ngày giao nhiệm vụ đề tài: 30/03/2021 Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 24/08/2021 TRƯỞNG BỘ MƠN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN Họ tên Sinh viên: Nguyễn Quốc Bảo Võ Minh Tiến MSSV: 17145261 MSSV: 17145371 Tên đề tài: “Nghiên cứu thiết kế hệ thống tăng áp xe máy” Ngành: Công nghệ Kỹ thuật ô tô Họ tên GV hướng dẫn: PGS TS LÝ VĨNH ĐẠT Ý KIẾN NHẬN XÉT Nhận xét tinh thần, thái độ làm việc sinh viên Nhận xét kết thực ĐATN 1.1 Kết cấu, cách thức trình bày ĐATN: 1.2 Nội dung đồ án: 1.3 Kết đạt được: 1.4 Những tồn (Nếu có): Đánh giá: TT Mục đánh giá Điểm tối đa Hình thức kết cấu ĐATN 30 Đúng format với đầy đủ hình thức nội dung 10 Mục tiêu, nhiệm vụ, tổng quan đề tài 10 Tính cấp thiết đề tài 10 Nội dung ĐATN 50 Khả ứng dụng kiến thức toán học, khoa học kỹ thuật, khoa học xã hội, … Khả thực hiện/phân tích/tổng hợp/đánh giá 10 Khả thiết kế chế tạo hệ thống, thành phần, quy trình đáp ứng yêu cầu đưa với ràng buộc thực tế 15 Khả cải tiến phát triển 15 Khả sử dụng công cụ kỹ thuật, phần mềm chuyên ngành… Đánh giá khả ứng dụng đề tài 10 Sản phẩm cụ thể ĐATN 10 Tổng điểm Điểm đạt 100 Kết luận  Được phép bảo vệ  Khơng phép bảo vệ Tp Hồ Chí Minh, ngày 25 tháng năm 2021 Giảng viên hướng dẫn KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN Họ tên Sinh viên: Nguyễn Quốc Bảo Võ Minh Tiến MSSV: 17145261 MSSV: 17145371 Tên đề tài: “Nghiên cứu thiết kế hệ thống tăng áp xe máy” Ngành: Công nghệ Kỹ thuật ô tô Họ tên GV phản biện: Đỗ Quốc Ấm Ý KIẾN NHẬN XÉT Nhận xét tinh thần, thái độ làm việc sinh viên Nhận xét kết thực ĐATN 1.1 Kết cấu, cách thức trình bày ĐATN: 1.2 Nội dung đồ án: 1.3 Kết đạt được: 1.4 Những tồn (Nếu có): Đánh giá: TT Mục đánh giá Điểm tối đa Hình thức kết cấu ĐATN 30 Đúng format với đầy đủ hình thức nội dung 10 Mục tiêu, nhiệm vụ, tổng quan đề tài 10 Tính cấp thiết đề tài 10 Nội dung ĐATN 50 Khả ứng dụng kiến thức toán học, khoa học kỹ thuật, khoa học xã hội, … Khả thực hiện/phân tích/tổng hợp/đánh giá 10 Khả thiết kế chế tạo hệ thống, thành phần, quy trình đáp ứng yêu cầu đưa với ràng buộc thực tế 15 Khả cải tiến phát triển 15 Khả sử dụng công cụ kỹ thuật, phần mềm chuyên ngành… Đánh giá khả ứng dụng đề tài 10 Sản phẩm cụ thể ĐATN 10 Tổng điểm Điểm đạt 100 Kết luận  Được phép bảo vệ  Không phép bảo vệ Tp Hồ Chí Minh, ngày 25 tháng năm 2021 Giảng viên phản biện TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC XÁC NHẬN HOÀN THÀNH ĐỒ ÁN Tên đề tài: Nghiên cứu thiết kế hệ thống tăng áp động xe máy Họ tên sinh viên: Nguyễn Quốc Bảo Võ Minh Tiến MSSV: 17145261 MSSV: 17145371 Ngành: Công nghệ kỹ thuật ô tô Sau tiếp thu điều chỉnh theo góp ý Giảng viên hướng dẫn, Giảng viên phản biện thành viên Hội đồng bảo vệ Đồ án tốt nghiệp hoàn chỉnh theo yêu cầu nội dung hình thức: Chủ tịch hội đồng: ………………………………………………………………… Giảng viên hướng dẫn: …………………………………………………………… Giảng viên phản biện: ……………………………………………………………… Tp Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 2021 LỜI CẢM ƠN Được phân công khoa Cơ Khí Động Lực – Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp HCM Cùng với hướng dẫn tận tình thầy PGS.TS Lý Vĩnh Đạt, nhóm thực đồ án tốt nghiệp thời hạn Đây hội tuyệt vời nhóm để có hội mở rộng kiến thức sâu chủ đề tăng áp, đặc biệt việc tìm hiểu vận dụng kiến thức học để thiết kế tăng áp chạy điện ứng dụng vào xe máy Trong suốt q trình thực đồ án, nhóm ln cố gắng để hồn thành sản phẩm tốt để mang lại kết xác để chứng minh thiết kế có hiệu thực dụng, nhóm nhận ủng hộ, ý kiến đóng góp từ thầy PGS.TS Lý Vĩnh Đạt, đồng thời nhóm ln nhận giúp đỡ nhiệt tình phía gia đình bạn bè Nhóm em xin cảm ơn Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật cảm ơn khoa Cơ khí Động lực thầy tạo điều kiện tốt cho tụi em trau dồi kiến thức, rèn luyện kỹ năng, tư tưởng đạo đức, với thái độ làm việc nghiêm túc, chững chạc trước bước mơi trường hồn tồn mới, Đồng thời nhóm xin chân thành cảm ơn Thầy PGS.TS Lý Vĩnh Đạt tận tâm chia sẻ kinh nghiệm, kiến thức, tài liệu quan trọng, đưa lời khuyên giúp chúng em hướng, Với cố gắng nhóm giúp đỡ nhiệt tình từ Thầy bạn bè, nhóm chúng em hoàn thành đồ án thời hạn đạt kết định, Tuy nhiên, vốn kiến thức nhiều hạn chế, với xuất đột ngột dịch covid-19, chúng em khơng thể hồn thành trọn vẹn phần quan trọng đề tài Mặc dù nhóm liên tục cố gắng bổ sung phần thiếu sót tìm kiếm nội dung mẻ, chắn khó tránh khỏi thiếu xót khơng xác, kính mong thầy/ xem xét góp ý đề đồ án nhóm em hồn thành hồn thiện Trân trọng Nhóm xin chân thành cảm ơn! Nguyễn Quốc Bảo – Võ Minh Tiến i CHƯƠNG THỰC NGHIỆM HỆ THỐNG TĂNG ÁP 4.1 Thử nghiệm điều khiển góc mở bướm ga Vì tình hình đại dịch covid-19 diễn phức tạp, nghiêm trọng thực thị 16 Thủ tướng Chính phủ nên ảnh hưởng đến việc thực nghiệm để có kết nghiệm thu cách thực tế Nhóm sinh viên giả lập trạng thái vặn ga để thay đổi vị trí bướm ga, thay vào nhóm sinh viên thay biến trở để thay đổi giá trị tín hiệu gửi bo mạch Arduino Hình 1: Mạch thực tế sau đấu dây Nguồn 12V xe máy thay nguồn tổ ông với mức điện áp 11V 5A 77 Hình 2: Nguồn tổ ơng 12V 5A Biến trở linh kiện dùng để thay đổi giá trị điện trở từ mức mức max Biến trở 10K điều có nghĩa biến trở chạy thay đổi giá trị điện trở từ - 10k ohm (kí lơ ohm) Các loại biến trở thơng dụng:  Biến trở tay quay  Biến trở chạy  Biến trở than  Biến trở dây quấn Ký hiệu biến trở gồm chân: chân hai bên chân chạy Biến trở chân  Chân chạy chân giữa, xoay biến trở giá trị biến trở chân chân còn lại thay đổi giá trị điện trở theo  Hai chân biên giá trị biến trở Dù có xoay biến trở hai chân giữ nguyên giá trị điện trở cố định 78 Biến trở volume hay biến trở núm xoay tên gọi dể nhớ sử dụng làm núm xoay điều khiển lớn nhỏ amply karaoke khuếch đại âm Hình 3: Biến trở chân Cảm biến vị trí bướm ga (TPS) thay biến trở chân Hình 4: Bộ cảm biến xe Honda Winner 150 Trên cảm biến xe Honda Winner 150 theo thứ tự chân từ – SG, THL, VCC, TA, PB 79 SG: chân âm (mass) THL: chân tín hiệu vị trí biến ga VCC: chân nguồn (5V) TA: chân tín hiệu nhiệt đọ khí nạp PB: chân áp suất khí nạp Thay vào đó, ta thay chân SG cảm biến chân GND biến trở chân Chân THL thay Signal biến trở chân để giả lập tín hiệu Hình 5: Mặt trước sau hình LCD 16x2 Thơng số kỹ thuật LCD 16×2  LCD 16×2 sử dụng để hiển thị trạng thái thông số  LCD 16×2 có 16 chân chân liệu (D0 – D7) chân điều khiển (RS, RW, EN)  Chân còn lại dùng để cấp nguồn đèn cho LCD 16×2  Các chân điều khiển giúp ta dễ dàng cấu hình LCD chế độ lệnh chế độ liệu  Chúng còn giúp ta cấu hình chế độ đọc ghi  LCD 16×2 sử dụng chế độ bit bit tùy theo ứng dụng ta làm Module I2C Arduino 80 Hình 6: Module I2C LCD có nhiều nhiều chân gây khó khăn trình đấu nối chiếm dụng nhiều chân vi điều khiển Module I2C LCD đời giải vấn để cho bạn Thay phải chân vi điều khiển để kết nối với LCD 16×2 (RS, EN, D7, D6, D5 D4) module IC2 bạn cần tốn chân (SCL, SDA) để kết nối Module I2C hỗ trợ loại LCD sử dụng driver HD44780 (LCD 16×2, LCD 20×4, …) tương thích với hầu hết vi điều khiển Ưu điểm  Tiết kiệm chân cho vi điều khiển  Dễ dàng kết nối với LCD Thông số kĩ thuật  Điện áp hoạt động: 2.5-6V DC  Hỗ trợ hình: LCD1602, 1604, 2004 (driver HD44780)  Giao tiếp: I2C  Địa mặc định: 0X27 (có thể điều chỉnh ngắn mạch chân A0/A1/A2)  Tích hợp Jump chốt để cung cấp đèn cho LCD ngắt  Tích hợp biến trở xoay điều chỉnh độ tương phản cho LCD 81 Hình 7: Màn hình hiển thị giá trị góc mở bướm ga Kết nối sơ đồ mạch hồn chỉnh, giá trị góc mở bướm ga hiển thị lên hình LCD 16x2 Khi chưa vặn biến trở giá trị góc mở bướm ga hiển thị mức 0%, motor chưa hoạt động tín hiệu nên điện áp chưa xuất 82 Hình 8: Góc bướm ga mở mức 25% Khi ta vặn biến trở lên ứng với mức giá trị góc mở bướm ga 25%, motor hoạt động ứng với % góc bướm ga mở 83 Hình 9: Góc bướm ga mở mức 100% Khi ta vặn hết biến trở tương ứng góc mở bướm ga hiển thị mức 100% motor hoạt động mức cao Việc giả lập tín hiệu cảm biến vị trí bướm ga xe biến trở chân 10K gần trạng thái Sau giả lập tín hiệu từ biến trở thay cho tín hiệu từ cảm biến vị trí bướm ga xe phần điều khiển động DC hoạt động ổn định, motor hoạt động trơn tru không bị áp tụt áp, tín hiệu IC xử lý nhanh, không gián đoạn Suy ra, từ giả lập cho thấy kết tốt, motor hoạt động ổn định tính tốn Mơ hình tăng áp chạy motor điện có tính khả thi ứng dụng lên động xe máy 84 4.2 Thử nghiệm xe máy 4.2.1 Vận hành chế độ đường trường Sau lắp hệ thống tăng áp trực tiếp vào động xe Honda Winner 150 Ta tiến hành vận hành xe đường thẳng phẳng, vắng xe tốc độ ổn định 60km/h, hạn chế việc thay đổi vị trí bướm ga Quãng đường ước lượng tính tốn sẵn trước đó, đoạn đường dài khoảng 10km Ở lần nghiệm thu này, ta chủ yếu tập trung vào suất tiêu hao nhiên liệu nhiệt độ khí nạp Suất tiêu hao nhiên liệu nói lên hiệu suất cháy có hiệu hay khơng, nhiệt độ khí nạp quan trọng vượt ngưỡng cho phép dễ gây tượng kích nổ ảnh hưởng gây hại trực tiếp đến động xe Theo nhà sản xuất cơng bố bình chứa nhiên liệu Honda Winner 150 4,5L nhiên liệu, trước nghiệm thu ta cần đổ nhiên liệu vào đầy bình chứa tiến hành thử nghiệm Hình 10: Hình ảnh minh họa vận hành xe đường trường 85 Sau hoàn thành qng đường 10km ước lượng tính tốn sẵn, ta tiến hành châm thêm nhiên liệu vào bình chứa đầy bình chứa Lượng nhiên liệu châm thêm vào bình ứng với lượng nhiên liệu tiêu hao ta vận hành đường 10km, theo nhà sản xuất công bố xe Honda Winner 150 tiêu tốn 2,5L/100km Từ đó, ta nhân lượng nhiên liệu lên 10 lần số ứng với 100km, ta so sánh kết với Nếu suất tiêu hao nhiên liệu trường hợp có ứng dụng tăng áp thấp suất tiêu hao nhiên liệu trường hợp nguyên ta kết luận việc ứng dụng hệ thống tăng áp động xe máy có hiệu có tính khả thi Ngược lại, suất tiêu hao nhiên ứng dụng hệ thống tăng áp lại cao so với nguyên hệ thống tăng áp ứng dụng lên động xe máy chưa hiệu chưa có tính khả thi Cịn nhiệt độ khí nạp, ta kết nối cảm biến nhiệt độ khí nạp với hình hiển thị ta theo dõi suốt quãng đường thử nghiệm Nếu nhiệt độ khí nạp rơi vào khoảng từ 40 độ đến 140 độ C động hoạt động bình thường ổn định Nếu nhiệt độ khí nạp cao thêm 140 độ C ta cần trang bị thêm tản nhiệt khí nạp để động hoạt động ổn định 4.2.2 Vận hành chế độ đường đô thị Lần tiến hành thử nghiệm ta vận hành xe đường đô thị dân cư, mật độ người tham gia giao thông nhiều Khi quãng đường thử nghiệm không đặt trước mà dự kiến thời gian vận hành 30 phút Trong trường hợp đường có mật độ người tham gia giao thơng nhiều việc thay đổi vị trí bướm ga liên tục nên suất tiêu hao nhiên liệu lần thử nghiệm không cần phải đo đạc mà ta tập trung quan tâm đến nhiệt độ khí nạp, nhiệt độ động tính linh hoạt động 86 Hình 11: Hình ảnh minh họa vận hành xe đường thị Nếu q trình vận hành nhiệt độ khí khơng vượt q 140 oC nhiệt độ động không vượt 110 độ C tốt nhiệt độ động nên rơi vào 80oC - 90 0C Ngược lại, nhiệt độ động tăng cao ta nên kiểm tra lại hệ thống làm mát động xe Còn tính linh hoạt xe nói lên thông số: Công suất momen xoắn động Về vấn đề khơng thể cảm nhận xác mà kết luận Ta để xe chạy băng thử để đưa kết cách xác 87 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 5.1 Kết luận Sau thời gian tìm hiểu nghiên cứu, bị ảnh hưởng lớn từ đại dịch covid19 thị 16 Thủ tướng Chính phủ hỗ trợ tận tâm thầy PGS TS Lý Vĩnh Đạt, nhóm sinh viên cố gắng hoàn thành nội dung đồ án tốt nghiệp cách tốt với mục tiêu ban đầu đặt thời gian cho phép mà khoa quy định Sau trình nghiên cứu đề tài “Nghiên cứu thiết kế hệ thống tăng áp động xe máy” Nhóm sinh viên hồn nội dung sau:  Tìm hiểu tổng quan động tăng áp  Hiểu rõ loại tăng áp Từ đưa mục tiêu nghiên cứu, đối tượng, phạm vi phương pháp nghiên cứu  Phân tích ưu nhược điểm loại động tăng áp  Tìm hiểu phân tích cấu tạo, nguyên lý hoạt động động tăng áp Đặc biệt động tăng áp chạy điện  Đưa phương án thiết kế tăng áp chạy motor điện để ứng dụng lên động xe máy  Tiến hành nghiệm thu kết thực tế, so sánh thông số với thông số nguyên từ nhà sản xuất  Từ đưa kết luận tính ổn định, độ tin cậy tính kinh tế 88 5.2 Kiến nghị Qua thời gian nghiên cứu thực đề tài: “Nghiên cứu thiết kế hệ thống tăng áp động xe máy” nhóm sinh viên có kiến nghị sau:  Để giúp đề tài trở thành tài liệu tham khảo cho bạn sinh viên ngành, cần nghiên cứu thêm cách tính tốn để kiếm sốt tốc độ quay tua bin phù hợp động  Xây dựng mơ hình thực tế để hiểu sau cấu tạo, nguyên lý hoạt động tăng áp chạy motor điện 89 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tham khảo từ Sách tham khảo như: - Võ nghĩa, Lê Anh Tuấn, Cơ sở tăng áp động đốt - Nhà xuất khoa học kĩ thuật 2005 Tham khảo từ kênh Youtube như: - Driving answers - Technical & general knowledge Solution Siliguri Tham khảo từ trang tài liệu sau: - https://www.arduino.vn - https://vi.wikipedia.org - https://www.procarmanuals.com - https://www.motorauthority.com - https://www.autocar.co.uk - https://www.oto-hui.com - http://turbobygarrett.com 90