Nghiên cứu, thiết kế bộ điều khiển cho mô hình phun xăng điện tử động cơ ô tô luận văn thạc sĩ chuyên ngành kỹ thuật cơ khí động lực

i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu tơi Các phần nội dung, số liệu, kết nêu luận văn trung thực chƣa đƣợc công bố cơng trình khác Tp Hồ Chí Minh, ngày 20 tháng 11 năm 2015 Học viên thực Trần Dũng ii LỜI CẢM ƠN Sau thời gian dài thực nghiên cứu, luận văn “Nghiên cứu, thiết kế điều khiển cho mơ hình phun xăng điện tử động tơ” đƣợc hồn thành Ngồi nỗ lực làm việc thân, học viên cịn nhận đƣợc giúp đỡ nhiệt tình từ gia đình, thầy tập thể bạn bè trình nghiên cứu Xin gửi lời cảm ơn chân thành đến: + Các quý thầy cô Bộ mơn khí tơ tạo điều kiện học viên hồn thành khóa học + Thầy TS Nguyễn Thiết Lập hƣớng dẫn suốt trình thực đề tài + Thầy ThS Trần Văn Lợi tận tình hƣớng dẫn suốt trình nghiên cứu nhƣ hoàn thiện đề tài Qua tháng thực đề tài học viên cố gắng thực để đạt đƣợc kết tốt cho luận văn, đạt đƣợc thành định nhƣng chắn cịn nhiều thiếu sót Vì học viên mong nhận đƣợc góp ý quý thầy cô bạn bè để luận văn đƣợc hoàn thiện Trân trọng cám ơn! iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN I LỜI CẢM ƠN II MỤC LỤC III DANH MỤC BẢNG V DANH MỤC HÌNH VẼ V PHẦN MỞ ĐẦU CHƢƠNG TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Tổng quan hệ thống phun xăng điện tử 1.2 Một số mơ hình phun xăng điện tử xây dựng 16 CHƢƠNG NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ BỘ KẾT NỐI MÁY TÍNH VỚI MƠ HÌNH 25 2.1 Lựa chọn phƣơng pháp kết nối máy tính với mơ hình 25 2.2 Thiết kế thiết bị kết nối máy tính với mơ hình 26 2.3 Phần mềm cài đặt cho thiết bị 33 CHƢƠNG XÂY DỰNG PHẦN MỀM ĐIỀU KHIỂN MƠ HÌNH PHUN XĂNG ĐIỆN TỬ 38 3.1 Lựa chọn ngôn ngữ 38 3.1.1 Tổng quan phần mềm LabVIEW 38 3.1.2 Các công cụ 39 3.1.3 Các ứng dụng LabVIEW 42 3.2 Xây dựng phần mềm điều khiển 43 3.2.1 Mô mạch điều khiển bơm xăng: 43 iv 3.2.2 Mô cảm biến Ne, Ge: 44 3.2.3 Mô cảm biến đo lƣu lƣợng khí nạp: 46 3.2.4 Tín hiệu đánh lửa: 47 3.3 Lắp đặt, thực nghiệm điểu khiển mô hình 48 3.3.1 Thực nghiệm mơ hình phun xăng: 48 3.3.2 Thí nghiệm hiển thị tin hiệu đánh lửa: 55 3.3.3 Thí nghiệm giao tiếp hiển thị cảm biến: 60 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 73 Kết luận 73 Kiến nghị phát triển đề tài 73 TÀI LIỆU THAM KHẢO 74 v DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1 Thông số ký hiệu chân USB 28 Bảng 2.2 Mô tả chân kết nối chip FT232RL 29 Bảng 2.3 Thông số kỹ thuật card NI USB 6008/6009 31 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Sơ đồ ngun lý hệ thống phun xăng điện tử hệ thống phun xăng Hình 1.4 Cảm biến vị trí trục cam Hình 1.5 Cảm biến vị trí trục khuỷu Hình 1.6 Sơ đồ mạch điện dạng xung G NE Hình 1.7 Cấu tạo cảm biến kích nổ Hình 1.8 Mạch điện cảm biến kích nổ Hình 1.9 Cảm biến nƣớc làm mát đặc tính Hình 1.10 Cấu tạo cảm biến oxy loại Ziconnium Hình 1.11 Sơ đồ mạch điện cảm biến vị trí bƣớm ga 10 Hình 1.12 Sơ đồ hệ thống cung cấp nhiên liệu 11 Hình 1.13 Kết cấu vịi phun nhiên liệu 12 Hình 1.14 Tín hiệu hiệu chỉnh lƣợng phun khởi động 13 Hình 1.15 Tín hiệu hiệu chỉnh lƣợng phun chế độ hồi tiếp 14 Hình 1.16 Tín hiệu hiệu chỉnh lƣợng phun cắt nhiên liệu 14 Hình 1.17 Tín hiệu hiệu chỉnh lƣợng phun cắt nhiên liệu 15 Hình 1.18 Sơ đồ mạch điện điều khiển vòi phun 15 Hình 1.19 Các thành phần mơ hình động xăng 17 Hình 1.20 Ngun lý cụm khí động phun xăng 18 Hình 1.21 Nguyên lý hệ thống phun xăng 18 Hình 1.22 Mạch nguyên lý hệ thống đánh lửa trực tiếp 20 vi Hình 1.23 Các mơ hình phun xăng điện tử trƣờng Trung cấp nghề 21 Hình 1.24 Các mơ hình hệ thống phun xăng trƣờng đại học Công nghiệp Thành Phố Hồ Chí Minh 22 Hình 1.25 Mơ hình hệ thống phun xăng, đánh lửa điện tử trƣờng đại học Giao thơng Vận tải (tại sở 2) 23 Hình 2.1 Biểu tƣợng thiết bị ghép nối với cổng USB 25 Hình 2.2 Ngun lý mơ hình hệ thống phun xăng giao tiếp máy tính 26 Hình 2.3 Sơ đồ mạch giao tiếp máy tính 27 Hình 2.4 Sơ đồ chân cổng USB kiểu A B 27 Hình 2.5 Sơ đồ mạch vi điều khiển PIC16F628A 29 Hình 2.6 Cấu trúc card giao tiếp máy tính 31 Hình 2.7 Card NI USB 6008/6009 31 Hình 2.8 Giao diện phần mềm bắt đầu cài đặt 33 Hình 2.9 Giao diện phần mềm cài đặt cài đặt NI – DAQmx drive 33 Hình 2.10 Giao diện phần mềm hồn tất cài đặt 34 Hình 2.11 Đấu dây kiểm tra kết nối 34 Hình 2.12 Giao diện phần mềm kiểm tra kết nối 35 Hình 2.13 Sơ đồ chân tín hiệu analog Card NI USB 6008/6009 35 Hình 2.14 Cách kết nối cảm biến có tín hiệu analog Card NI USB 6008/6009: Phƣơng pháp Diffential 35 Hình 2.15 Sơ đồ ghép nối chân Digital 36 Hình 2.16 Khai báo kết nối 37 Hình 2.17 Chọn chân làm việc card giao tiếp với máy tính 37 Hình 2.18 Chọn thơng số giải đo 37 Hình 2.19 Lập trình tạo giao diện 37 Hình 3.1 Mã nguồn viết LabVIEW 38 Hình 3.2 Front Panel chƣơng trình Labview 40 Hình 3.3 Block Diagram chƣơng trình LabVIEW 40 Hình 3.4 Controls palette 41 Hình 3.5 Sơ đồ mạch điện điều khiển bơm xăng 43 Hình 3.6 Mơ mạch bơm xăng LabVIEW 44 Hình 3.7 Sơ đồ mạch điện cảm biế Ne, Ge 45 Hình 3.8 Mơ tín hiệu Ne, LabVIEW 45 Hình 3.9 Mơ tín hiệu Ge LabVIEW 45 vii Hình 3.10 Sơ đồ mạch điện cảm biến đo gió kiểu dây nhiệt 46 Hình 3.11 Mơ tín hiệu cảm biến đo gió LabVIEW 46 Hình 3.12 Sơ đồ mạch điện đánh lửa 47 Hình 3.13 Mơ tín hiệu đánh lửa trênLabVIEW 48 Hình 3.14 Sơ đồ bố trí hệ thống phun xăng điện tử xe Vios 49 Hình 3.15 Bộ khung mơ hình 50 Hình 3.16 Bảng lắp thiết bị 50 Hình 3.17 Đấu nối thiết bị với mơ hình 51 Hình 3.18 Mơ hình hệ thống phun xăng giao tiếp máy tính 51 Hình 3.19 Giao diện giao tiếp hệ thống phun xăng với máy tính 52 Hình 3.20 Lập trình hiển thị tín hiệu đầu vào đầu 53 Hình 3.21 Góc đánh lửa sớm thực tế 57 Hình 3.22 Xung điều khiển đánh lửa IGT 57 Hình 3.23 Nguyên lý mơ hình kết nối với máy tính hiển thị tín hiệu đánh lửa 59 Hình 3.24 Sơ đồ kết nối tín hiệu đánh lửa mơ hình hiển thị máy tính 59 Hình 3.25 Giao diện hiển thị tín hiệu đánh lửa mơ hình giao tiếp với 60 Hình 3.26 Kết hiển thị xung đánh lửa 60 Hình 3.27 Ngun lý mơ hình kết nối với máy tính hiển thị tín hiệu NE 61 Hình 3.28 Sơ đồ kết nối tín hiệu cảm biến tốc độ mơ hình hiển thị máy tính 62 Hình 3.29 Giao diện hiển thị tín hiệu cảm biến tốc độ NE mơ hình giao tiếp với máy tính 62 Hình 3.30 Kết hiển thị xung tốc độ động NE 63 Hình 3.31 Ngun lý mơ hình kết nối với máy tính hiển thị tín hiệu vị trí trục cam 64 Hình 3.32 Sơ đồ kết nối tín hiệu G mơ hình hiển thị máy tính 64 Hình 3.33 Giao diện hiển thị tín hiệu vị trí trục cam G mơ hình giao tiếp với máy tính 65 Hình 3.34 Kết hiển thị xung vị trí trục cam G 65 Hình 3.35 Ngun lý mơ hình kết nối với máy tính hiển thị tín hiệu lƣu lƣợng khí nạp 66 Hình 3.36 Sơ đồ kết nối tín hiệu lƣu lƣợng khí nạp VG mơ hình hiển thị máy tính 66 Hình 3.37 Giao diện hiển thị tín hiệu VG mơ hình giao tiếp với máy tính 67 Hình 3.38 Kết hiển thị tín hiệu cảm biến lƣu lƣợng khí nạp kiểu dây nhiệt VG 67 Hình 3.39 Nguyên lý mơ hình kết nối với máy tính hiển thị tín hiệu điều khiển kim phun 70 Hình 3.40 Sơ đồ kết nối tín hiệu điều khiển kim phun mơ hình hiển thị máy tính 71 Hình 3.41 Giao diện hiển thị tín hiệu điều khiển kim phun mơ hình giao tiếp với máy tính 71 viii Hình 3.42 Kết hiển thị xung cảm biến điều khiển kim phun - hiệu điện kim phun 72 Hình 3.43 Kết hiển thị xung cảm biến điều khiển kim phun - điện áp 72 PHẦN MỞ ĐẦU Ngày nay, xu hƣớng tích hợp điều khiển tự động cho hệ thống khí xu hƣớng nhằm nâng cao hiệu sử dụng, độ xác nhƣ tạo cảm giác thoải mái trình sử dụng Một hƣớng đƣợc quan tâm nghiên cứu hệ thống phun xăng điện tử (Electronic Fuel Injection) Ở hệ thống EFI, chế hịa khí đƣợc thay dây dẫn, kim phun điện, cảm biến, hộp điều khiển Do có thay đổi nhƣ nên phát sinh số vấn đề cần phải đảm bảo tính tốn kỹ lƣỡng nhƣ: thời gian phun, lƣu lƣợng phun thời gian trễ xảy phận điều khiển phận chấp hành, tính dự phịng tính an toàn xảy cố … Trên giới, hệ thống EFI trình phát triển hoàn thiện Hệ thống này, với nhiều ƣu điểm nhƣ loại bỏ cấu khí nên tránh trực tiếp tác động ảnh hƣởng việc thay đổi điều kiện hoạt động Việc điều khiển hệ thống EFI trở lên linh hoạt tích hợp với hệ thống khác đảm bảo hoạt động xe tối ƣu Có thể nói hệ thống nhƣng hệ thống quan trọng phổ biến tơ Do việc nghiên cứu tìm hiểu hệ thống đƣợc quan tâm nhiều nhà nghiên cứu nƣớc Hệ thống phun xăng điện tử bƣớc tiến lớn ứng dựng điều khiển điện tử công nghệ chế tạo ô tô, tạo đƣợc bƣớc đột phá hiệu sử dụng nhiên liệu nâng cao công suất, hệ số an tồn thân thiện với mơi trƣờng Kết cấu hệ thống phun xăng điện tử nằm lĩnh vực điện tử, nhằm tạo hệ thống điều khiển phun xăng đáp ứng đƣợc lƣu lƣợng phun, thời điểm phun, phù hợp với yêu cầu làm việc động Bao gồm vi xử lý điều khiển tạo tín hiệu điều khiển đến chấp hành, nhận thông số từ cảm biến.Trái tim hệ thống điều khiển trung tâm (ECU) Hiện nay, số sở đào tạo thiết kế, xây dựng mơ hình hệ thống phun xăng điện tử để phục vụ cho công tác học tập, nghiên cứu Tuy nhiên, việc điều khiển chế độ làm việc thông qua máy tính chƣa thực đƣợc Vì vậy, việc thiết kế giao tiếp để điều khiển hoạt động mơ hình phun xăng điện tử thơng qua máy tính cần thiết Mục tiêu nghiên cứu luận văn tiến hành nghiên cứu để thiết kế giao tiếp mơ hình với máy tính xây dựng phần mềm điều khiển cho mơ hình Đối tƣợng nghiên cứu bao gồm: - Hệ thống phun xăng điện tử (PXĐT) động ô tô - Các mơ hình PXĐT có - Các phƣơng pháp kết nối mơ hình với máy tính Phạm vi nghiên cứu luận văn thiết kế kết nối phần mềm điều khiển cho mơ hình có Phƣơng pháp nghiên cứu gồm lý thuyết kết hợp thực nghiệm mơ hình thực tế Kết cấu luận văn, phần mở đầu kết luận, gồm chƣơng: Chƣơng Tổng quan vấn đề nghiên cứu Chƣơng Nghiên cứu, thiết kế kết nối máy tính với mơ hình Chƣơng Xây dựng phần mềm điều khiển mơ hình PXĐT 60 Hình 3.25 Giao diện hiển thị tín hiệu đánh lửa mơ hình giao tiếp với máy tính Kết hiển thị xung đánh lửa số vòng quay động chạy ổn định mức 1500 vòng/phút, nhiệt độ nƣớc làm mát 90oC , áp suất bơm xăng đạt 2,7 Kgf, quan sát thơng số mơ hình ổn định Tiến hành kết nối thiết bị giao tiếp với Bobine đánh lửa Chạy chƣơng trình hiển thị xung đánh lửa mức điện áp điều khiển 5V, khoảng cách lần đánh lửa cách gần 40ms Hình 3.26 Kết hiển thị xung đánh lửa 3.3.3 Thí nghiệm giao tiếp hiển thị cảm biến: 3.3.3.1 Cảm biến vị trí trục cam GE (TDC) cảm biến tốc độ động NE: Cảm biến vị trí trục cam phát vị trí trục cam việc phát tín hiệu với hai vịng quay trục khuỷu (tín hiệu G) Cảm biến vị trí trục cam sử dụng loại cuộn dây điện từ, đƣợc lắp phía đầu động cơ, gần bơm cao áp, roto cảm biến có Cảm biến phát vị trí TDC xylanh để gửi tín hiệu ECM, vịng quay trục khuỷu động có xung tín hiệu xoay chiều phát gửi ECM Cảm biến vị trí trục khuỷu phát tín hiệu NE 61 động gửi đến ECU động Cảm biến vị trí trục khuỷu sử dụng loại cuộn dây điện từ, đƣợc lắp phía đầu động dùng để phát góc quay trục khuỷu số vòng quay động Roto cảm biến loại 34 đủ khuyết Khi khuyết ngang qua cảm biến piston máy số điểm chết Khi trục khuỷu động quay, đĩa roto cảm biến vị trí trục cam cảm biến vị trí trục khuỷu quay, cựa lồi roto cảm biến quét ngang qua cảm biến quay làm biến thiên từ trƣờng qua cuộn dây Từ trƣờng biến thiên qua cuộn dây cảm biến sinh dòng điện cảm ứng hình sin nhƣ hình bên dƣới Các tín hiệu đƣợc đƣa ECM để báo tốc độ động cơ, góc trục khuỷu, vị trí TDC Kết hợp tín hiệu cảm biến Ne cảm biến G Cảm biến lƣu lƣợng khí nạp kiểu dây sấy đƣợc sử dụng để phát lƣợng khơng khí nạp vào Cảm biến lƣu lƣợng khí nạp sử dụng loại cảm biến dây nhiệt, dùng đo lƣợng khí nạp thực tế vào động gửi tín hiệu lƣu lƣợng khí nạp ECM để làm sở tính tốn cho việc điều khiển tuần hồn khí xả Tín hiệu cảm biến tốc độ động Ne: đƣợc hiển thị mơ hình hệ thống điện động giao tiếp máy tính (Hình 3.27).Trên mơ hình tín hiệu Ne gửi đến cụm cảm biến tốc độ số 04 đƣợc gửi đến card NI 6009 Khi mơ hình hoạt động dải tốc độ khác tín hiệu cảm biến tốc độ hiển thị nên hình máy tính Hình 3.27 Ngun lý mơ hình kết nối với máy tính hiển thị tín hiệu NE 62 Kết nối mơ hình với Card NI 6008/6009 qua chân tín NE+ NE- ECU, từ Card đến máy tính thơng qua cáp USB, máy tính nhận đƣợc tín hiệu qua drive DAQ thể lên hình máy tính Hình 3.28 Sơ đồ kết nối tín hiệu cảm biến tốc độ mơ hình hiển thị máy tính Giao diện hiển thị đƣợc lập trình nhờ phần mềm LabVIEW với thông số đầu vào tốc độ động tín hiệu khởi động (Hình 3.29) Kết hiển thị tín hiệu cảm biến tốc độ động NE số vòng quay động mức 1500 vịng/phút nhƣ Hình 3.30 Hình 3.29 Giao diện hiển thị tín hiệu cảm biến tốc độ NE mơ hình giao tiếp với máy tính Kết hiển thị xung cảm biến NE số vòng quay động chạy ổn định mức 1500 vịng/phút sau tăng lên 1550 vòng/phút, nhiệt độ nƣớc làm mát 90oC , áp suất bơm xăng đạt 2,7 Kgf, quan sát thơng số mơ hình ổn định 63 Tiến hành kết nối thiết bị giao tiếp với cảm biến NE Chạy chƣơng trình hiển thị xung cảm biến NE Hình 3.30 Kết hiển thị xung tốc độ động NE Hiển thị tín hiệu vị trí trục cam: Sơ đồ kết nối để thu nhận đƣợc thể Hình 3.31 Trên mơ hình, tín hiệu cảm biến G gửi đến cụm cảm biến số 07 đƣợc gửi đến card NI 6009 Khi mơ hình hoạt động dải tốc độ khác tín hiệu vị trí trục cam hiển thị nên hình máy tính ( Hình 3.32) Giao diện hiển thị đƣợc lập trình nhờ phần mềm LabVIEW với thông số đầu vào tốc độ động tín hiệu khởi động (Hình 3.33) Kết hiển thị tín hiệu cảm biến vị trí trục cam số vòng quay động mức 800 vịng/phút nhƣ (Hình 3.34) 64 Hình 3.31 Ngun lý mơ hình kết nối với máy tính hiển thị tín hiệu vị trí trục cam Kết nối cảm biến với card USB, khởi động chƣơng trình máy tính: Hình 3.32 Sơ đồ kết nối tín hiệu G mơ hình hiển thị máy tính Giao diện giao tiếp hệ thống phun xăng điện tử đƣợc xây dựng ngơn ngữ lập trình LabView Kết nối mơ hình với Card NI 6008/6009 qua chân tín hiệu cảm biến G mass ECU, từ Card đến máy tính thơng qua cáp USB, máy tính nhận đƣợc tín hiệu qua drive DAQ thể lên hình máy tính 65 Hình 3.33 Giao diện hiển thị tín hiệu vị trí trục cam G mơ hình giao tiếp với máy tính Kết hiển thị xung cảm biến GE số vòng quay động chạy ổn định mức 1500 vòng/phút, nhiệt độ nƣớc làm mát 90 oC , áp suất bơm xăng đạt 2,7 Kgf, quan sát thơng số mơ hình ổn định Tiến hành kết nối thiết bị giao tiếp với cảm biến GE Chạy chƣơng trình hiển thị xung cảm biến GE có tín hiệu dạng Sin Hình 3.34 Kết hiển thị xung vị trí trục cam G 3.3.3.2 Tín hiệu cảm biến lƣu lƣợng khí nạp: Tín hiệu cảm biến lƣu lƣợng khí nạp kiểu dây nhiệt đƣợc hiển thị mơ hình hệ thống điện động giao tiếp máy tính (Hình 3.35) Trên mơ hình tín hiệu VG gửi đến cụm cảm biến số 01 đƣợc gửi đến card NI 6009 Khi mơ hình hoạt động dải tốc độ khác tín hiệu VG hiển thị nên hình máy tính (Hình 3.38) 66 Hình 3.35 Ngun lý mơ hình kết nối với máy tính hiển thị tín hiệu lƣu lƣợng khí nạp Kết nối cảm biến với card USB, khởi động chƣơng trình máy tính: Hình 3.36 Sơ đồ kết nối tín hiệu lƣu lƣợng khí nạp VG mơ hình hiển thị máy tính Giao diện giao tiếp hệ thống phun xăng điện tử đƣợc xây dựng ngôn ngữ lập trình LabView Kết nối mơ hình với Card NI 6008/6009 qua chân tín cảm biến lƣu lƣợng khí nạp ECU, từ Card đến máy tính thơng qua cáp USB, máy tính nhận đƣợc tín hiệu qua drive DAQ thể lên hình máy tính 67 Hình 3.37 Giao diện hiển thị tín hiệu VG mơ hình giao tiếp với máy tính Kết hiển thị xung cảm biến VG số vòng quay động chạy ổn định mức 1500 vòng/phút, nhiệt độ nƣớc làm mát 90oC , áp suất bơm xăng đạt 2,7 Kgf, quan sát thơng số mơ hình ổn định Tiến hành kết nối thiết bị giao tiếp với cảm biến VG Chạy chƣơng trình hiển thị xung cảm biến VG có tín hiệu dạng tƣơng tự Hình 3.38 Kết hiển thị tín hiệu cảm biến lƣu lƣợng khí nạp kiểu dây nhiệt VG 3.3.3.3 Thí nghiệm giao tiếp máy tính hiển thị tín hiệu phun xăng Chức điều khiển phun xăng: ■ Kiểm sóat lƣợng xăng phun theo thời gian theo lƣợng khí nap để đạt tỷ lệ mong muốn 68 ■ Tăng lƣợng nhiện liệu chế độ làm nóng sau khởi động lạnh ■ Tăng lƣợng khí nạp lẫn nhiện liệu (tăng hỗn hợp) cho động nguội ma sát lớn ■ Bù lƣợng nhiện liệu bám ống nap ■ Cắt nhiện liệu giảm tốc tốc độ qúa cao ■ Hiệu chỉnh tho nhiệt độ khí nạp áp suất khí trời L-jetronic ■ Điều chỉnh tốc độ cầm chừng ■ Điều chỉnh λ ■ Điều chỉnh lƣu hồi khí thải Phun gián đoạn: So với kiểu phun liên tục (K-jetronic), phun gián đoạn tiết kiệm nhiện liệu nhờ độ xác cao Công suất động thay đổi khỏang lớn Tỷ lệ cơng suất động tồn tải cầm chừng là: Trong tốc độ thay đối khỏang hẹp Ở chế độ họat động cố định, lƣợng xăng phun theo thời gian m’f tỷ lệ với công suất hiệu dụng Pe động Nếu phun gián đọan, chu kỳ, lƣợng nhiện liệu đƣợc phun Số lần phun giây tỷ lệ thuận với tốc độ động Lƣợng xăng phun cho xylanh chu kỳ cháy là: 69 Số hỗn hợp đốt lần vòng quay trục khuỷu Nếu m’f không đổi chế độ làm việc động cơ, ta có: Do tỷ lệ lƣợng xăng phun cao va thấp là: Tính tốn thời gian phun: Lƣợng nhiên liệu cung cấp cho động đƣợc kiểm soát thời gian phun t j thời gian kim phun mở Nhƣ vậy, lƣợng nhiên liệu phun vào xylanh in phụ thuộc vào lƣợng khơng khí: Trong đó: m – khối lƣợng khơng khí a m’ -lƣalƣợng khơngkhí a Lst = 14.66 Lƣợng nhiên liệu phun mf tỷ lệ với thời gian mở kim t j độ chênh lệch in áp suất ΔP kim dƣới kim (áp suất đƣờng ống nạp) Trong trƣờng hợp phun trực tiếp áp suất dƣới kim áp suất buồng cháy m ≈ pt Aeff f Trong đó: pt - tỷ trọng nhiên liệu Aeff - tiết diện lỗ kim Ở kiểu phun đƣờng ống nạp ΔP =5 bar Trong động phun trực tiếp ΔP =400 bar động xăng ΔP =2000 bar động diesel 70 Thời gian phun chế độ hoạt động động cơ: Ở chế độ mà động hoạt động với tỷ lệ hịa khí lựa chọn λ0, lƣợng xăng phun: Ở chế độ khác với λ ≠ λ0, thời gian phun là: Hình 3.39 Ngun lý mơ hình kết nối với máy tính hiển thị tín hiệu điều khiển kim phun Tín hiệu điều khiển kim phun đƣợc hiển thị mơ hình hệ thống điện động giao tiếp máy tính (Hình 3.39) Trên mơ hình tín hiệu điều khiển gửi đến cụm kim phun số 02 đƣợc gửi đến card NI 6009 (Hình 3.40) Khi mơ hình hoạt động dải tốc độ khác tín hiệu điều khiển phun hiển thị nên hình máy tính Ta thay đổi tốc độ động để thu thập đƣợc dãi xung khác kim phun Kết ta thu đƣợc chƣơng trình hồn chỉnh thu thập tín hiệu điều khiển kim phun #10 #20 #30 #40 (Hình 3.42;Hình 3.43), tín hiệu đầu vào cảm biến vị trí trục cam, vị trí trục khuỷu hiển thị lên 71 hình Hình 3.40 Sơ đồ kết nối tín hiệu điều khiển kim phun mơ hình hiển thị máy tính Giao diện giao tiếp hệ thống phun xăng điện tử đƣợc xây dựng ngơn ngữ lập trình LabView Kết nối mơ hình với Card NI 6008/6009 qua chân tín hiệu đánh lửa mass ECU, từ Card đến máy tính thơng qua cáp USB, máy tính nhận đƣợc tín hiệu qua drive DAQ thể lên hình máy tính Hình 3.41 Giao diện hiển thị tín hiệu điều khiển kim phun mơ hình giao tiếp với máy tính Kết hiển thị xung điều khiển kim phun số vòng quay động chạy ổn định mức 1500 vòng/phút, nhiệt độ nƣớc làm mát 90 oC , áp suất bơm xăng đạt 2,7 Kgf, quan sát thơng số mơ hình ổn định Tiến hành kết nối thiết bị giao tiếp với kim phun Chạy chƣơng trình hiển thị xung điều khiển kim phun 72 Hình 3.42 Kết hiển thị xung cảm biến điều khiển kim phun - hiệu điện kim phun Hình 3.43 Kết hiển thị xung cảm biến điều khiển kim phun - điện áp kim phun 73 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Trong việc nghiên cứu, thiết kế điều khiển cho mơ hình phun xăng điện tử động ô tô, học viên thực đƣợc nội dung nhƣ sau: - Phân tích cách tổng thể hệ thống phun xăng điện tử động ô tô hệ thống điện tử ứng dụng hệ thống phun xăng điện tử - Phân tích cơng nghệ điều khiển tự động hệ thống phun xăng nhƣ cấu tạo, nguyên lý hoạt động số sở lý thuyết cụ thể hệ thống phun xăng điện tử - Phân tích mơ hình hệ thống phun xăng điện tử có để lựa chọn giải pháp điều khiển phù hợp - Thiết kế, lắp đặt kết nối xây dựng phần mềm điều khiển để hồn thiện mơ hình hệ thống phun xăng đánh lửa điện tử động ô tô Các kết nghiên cứu bƣớc đầu cho việc thực nghiệm mơ hình Kiến nghị phát triển đề tài - Mơ thơng số cảm biến khác (khí thải, kích nổ, ) - Điều khiển tối ƣu làm việc hệ thống phun xăng đánh lửa điện tử 74 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Nguyễn Đắc Lộc (2002), “Điều khiển số & công nghệ máy điều khiển số”, Nxb Khoa học kỹ thuật Đỗ Văn Dũng (2012), “Hệ thống điện thân xe điều khiển tự động ô tô”, ĐH Sƣ phạm kỹ thuật TP.HCM Đỗ Văn Dũng (2013), “Hệ thống điện điện tử ô tô đại”, ĐH Sƣ phạm kỹ thuật TP.HCM Đỗ Văn Dũng (2013), “Điện động điều khiển động cơ”, Nxb Đại học Quốc gia TP.HCM Tiếng Anh Riccardo de Asmundis (2011), LabVIEW - Modeling, Programming and Simulations, InTec Silviu Folea (2011), LabVIEW - Practical Applications and Solutions, InTec Nasser Kehtarnavaz and Namjin Kim(2005), Digital Signal Processing System-Level Design Using LabVIEW, Elsevier Inc