Thiết Kế, Chế Tạo Thiết Bị Giao Tiếp Thông Tin Hỗ Trợ Thi Xe Eco.pdf

Untitled THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT Tp Hồ Chí Minh, tháng 20 SKL007898 NGÀNH CNKT Ô TÔ TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG[.]

Trang 1

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

Trang 2

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH

KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Đề tài:

Tp Hồ Chí Minh, tháng 01 năm 2018

THIẾT KẾ, CHẾ TẠO THIẾT BỊ GIAO TIẾP THÔNG TIN HỖ TRỢ THI XE ECO

GVHD: Th.S NGUYỄN TRỌNG THỨC

SVTH: LÊ BÌNH AN MSSV: 14145001

Trang 3

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Chun ngành: Cơng nghệ Kỹ thuật Ơ tơ Đề tài:

Trang 4

TP Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2018

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Họ và tên sinh viên: LÊ BÌNH AN - MSSV: 14145001

Họ và tên sinh viên: NGUYỄN PHÚ CƯỜNG - MSSV: 14145025

Chun ngành: Cơng nghệ Kỹ thuật Ơtơ - Mã ngành đào tạo: 52510205

Tên tiếng Anh: Automotive Engineering Technology

Hệ đào tạo: ĐẠI HỌC CHÍNH QUY - Mã hệ đào tạo: K14145

Khóa: 2014 Lớp: 141452A-141452B

1 Tên đề tài:

2 Nhiệm vụ đề tài:

1 Nghiên cứu về hệ thống điều khiển phun nhiên liệu, cách truyền tín hiệu từ xe ECO lên điện thoại

2 Nghiên cứu các module, các linh kiện điện tử sử dụng trong mạch 3 Nghiên cứu gia thức truyền nhận tín hiệu khơng dây Zigbee 4 Lập trình App Inventor2 hiển thị lên điện thoại Android 5 Viết thuyết minh cho đề tài

3.Sản phẩm đề tài:

4 Ngày giao nhiệm vụ đề tài: 18/10/2017 5 Ngày hồn thành nhiệm vụ: 12/01/2018

TRƯỞNG BỘ MƠN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc

TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM

Trang 5

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ

THUẬT TP HCM

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

Tên đề tài: THIẾT KẾ, CHẾ TẠO THIẾT BỊ GIAO TIẾP THÔNG TIN HỖ

TRỢ THI XE ECO

Họ và tên sinh viên: Lê Bình An MSSV: 14145001 Hội đồng:………… Họ và tên sinh viên: Nguyễn Phú Cường MSSV: 14145025 Hội đồng:………… Ngành đào tạo: Cơng nghệ Kỹ thuật Ơtơ

I NHẬNXÉT

1 Về hình thức trình bày & tính hợp lý của cấu trúc đề tài:

2 Về nội dung (đánh giá chất lượng đề tài, ưu/khuyết điểm và giá trị thực tiễn)

II NHỮNG NỘI DUNG CẦN ĐIỀU CHỈNH, BỔ SUNG

III ĐỀ NGHỊ VÀ ĐÁNH GIÁ

1 Đề nghị (cho phép bảo vệ hay không): 2 Điểm đánh giá (theo thang điểm 10):

Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng 01 năm 2018 Giảng viên hướng dẫn

Trang 6

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ

THUẬT TP HCM

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN

Tên đề tài: THIẾT KẾ, CHẾ TẠO THIẾT BỊ GIAO TIẾP THÔNG TIN HỖ

TRỢ THI XE ECO

Họ và tên sinh viên: Lê Bình An MSSV: 14145001 Họ và tên sinh viên: Nguyễn Phú Cường MSSV: 14145025 Ngành đào tạo: Công nghệ Kỹ thuật Ơtơ

I NHẬNXÉT

1 Về hình thức trình bày & tính hợp lý của cấu trúc đề tài:

2 Về nội dung (đánh giá chất lượng đề tài, ưu/khuyết điểm và giá trị thực tiễn)

II NHỮNG NỘI DUNG CẦN ĐIỀU CHỈNH, BỔ SUNG

III ĐỀ NGHỊ VÀ ĐÁNH GIÁ

1 Đề nghị (Cho phép bảo vệ hay không): 2 Điểm đánh giá (theo thang điểm 10): .

TP.HCM, ngày tháng 01 năm 2018 Giảng viên phản biện

Trang 7

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM

XÁC NHẬN HOÀN THÀNH ĐỒ ÁN

Tên đề tài: THIẾT KẾ, CHẾ TẠO THIẾT BỊ GIAO TIẾP THÔNG TIN HỖ TRỢ THI XE ECO

Họ và tên sinh viên: LÊ BÌNH AN MSSV: 14145001

Họ và tên sinh viên: NGUYỄN PHÚ CƯỜNG MSSV: 14145025

Ngành đào tạo: Công nghệ Kỹ thuật Ơtơ

Sau khi tiếp thu và điều chỉnh theo góp ý của Giảng viên hướng dẫn Đồ án tốt nghiệp đã được hoàn chỉnh đúng theo yêu cầu về nội dung và hình thức

Chủ tịch Hội đồng:

Giảng viên hướng dẫn:

Giảng viên phản biện:

Trang 8

i

LỜI CẢM ƠN



Qua những tháng năm được học tập dưới mái trường chúng em đã nhận được sự

dạy bảo, sự giúp đỡ tận tình của q thầy cơ Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.Hồ

Chí Minh, chúng em tự tin có thể vượt qua được những chặng đường đầy khó khăn và thử thách để đạt được mục đích học tập cuối cùng Với lịng biết ơn chân thành và sâu sắc, chúng em xin được gởi lời cảm ơn đến:

Thầy Th.s Nguyễn Tro ̣ng Thức, thầy đã trực tiếp hướng dẫn đề tài, người tận tình chỉ dẫn, quan tâm theo dõi trong suốt thời gian thực hiện đề tài từ đó chúng em đã tích lũy cho mình những kiến thức bổ ích

Quý thầy trong bộ môn động cơ, bộ môn điện tử ơ tơ thuộc Khoa Cơ khí Động lực Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh đã giúp đỡ, hướng dẫn và chỉ bảo nhiệt tình cho chúng em trong suốt thời gian thực hiện nghiên cứu

Quý thầy cô Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh đã tận tình chỉ dạy, truyền đạt kiến thức cần thiết cũng như tạo điều kiện thuận lợi cho chúng em trong suốt thời gian học tập vừa qua

Các bạn sinh viên các khóa, đã cùng trao đổi kiến thức và giúp đỡ chúng tôi trong suốt thời gian học tập

Chân thành cảm ơn quý thầy cô, nhà trường đã quan tâm và tạo điều kiện cho chúng em hoàn thành đồ án tốt nghiệp này

Dù chúng em đã rất cố gắng nhưng chắc hẳn không tránh khỏi sự thiếu sót, rất mong những ý kiến đóng góp từ q thầy cơ để luận văn được hoàn thiện hơn Sau cùng,

chúng em xin kính chúc sức khỏe q thầy cơ trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành

Phố Hồ Chí Minh, chúc thầy cô luôn thành công trong công việc và cuộc sống

Tp Hồ Chí Minh, ngày 10 tháng 01 năm 2018

Sinh viên thực hiện

Trang 9

ii

TÓM TẮT



“Thiết kế, chế ta ̣o thiết bi ̣ giao tiếp thông tin hỗ trợ thi xe ECO” ta ̣o ra mô ̣t hê ̣

thống giao tiếp thông tin giữa lái xe, đội trưởng và các thành viên khác trong quá trình thi đấu xe ECO Với đề tài này, chúng em đã thiết kế được 3 ứng dụng trên điê ̣n thoa ̣i dùng để hiển thi ̣ thông tin cho tài xế, cho người đội trưởng và các thành viên khác Bên ca ̣nh đó chúng em còn truyền được các dữ liê ̣u của động cơ ở khoảng cách vào khoảng 1km với điều kiện tối ưu nhất Lưu được các dữ liê ̣u của từng vòng cha ̣y

Trang 10

iii

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN

TÓM TẮT ii

MỤC LỤC iii

MỤC LỤC TỪ VIẾT TẮT xii

MỤC LỤC HÌNH ẢNH vii

MỤC LỤC BẢNG BIỂU xi

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1

1.1.Đặt vấn đề 1

1.2.Lý do chọn đề tài 1

1.3.Mục tiêu đề tài 2

1.4.Phương pháp nghiên cứu 2

1.5.Ý nghĩa thực hiện 2

1.6.Giới hạn đề tài 2

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 3

2.1 Giới thiệu về Shell Eco Marathon 2017 và luật chơi 3

2.1.1.Kích thước 4 2.1.2.Khung Sườn 6 2.1.3.Bán kính quay vịng 7 2.1.4.Hệ thống khí xả 8 2.1.5.Lối thốt 9 2.1.6.Thơng gió 9 2.1.7.Vách ngăn động cơ 10 2.1.8.Hệ thống phanh 10

2.2 Nguyên lý làm việc động cơ xăng bốn kỳ 11

2.3 Hệ thống phun xăng điện tử PGM – FI trên xe Honda hiện nay 16

2.3.1 Mô tả hệ thống phun xăng điện tử (PGM – FI) 16

2.3.2 Cấu tạo và sơ đồ hoạt động của hệ thống phun xăng điện tử 17

2.3.3.Sơ đồ hệ thống và sơ đồ mạch điện 18

2.4 Đặc trưng kỹ thuật 22

Trang 11

iv

2.4.2 Vai trò của mỗi cảm biến 32

2.4.3 Bộ điều khiển điện tử ECU 40

CHƯƠNG 3: GIỚI THIỆU CÁC MODULE VÀ LINH KIỆN ĐIỆN TỬ 44

3.1 Giao thức Zigbee: 44

3.1.1 Giới thiệu: 44

3.1.2 Chuẩn truyền thông không dây IEEE 802.15.4: 44

3.1.3 Các phiên bản của Zigbee: 45

3.1.4 Truyền dữ liệu: 45

3.1.5 Cấu trúc của giao thức Zigbee: 46

3.1.6 Thành phần mạng Zigbee: 47

3.1.7 Mô hình mạng Zibee: 48

3.1.7.1.Mạng hình sao (Star Network): 48

3.1.7.2.Mạng hình lưới (Mesh Network): 48

3.1.7.3.Mạng hình cây (Cluster Tree Topology): 49

3.1.8 Tầng mạng của ZIGBEE/IEEE802.15.4: 49

3.1.9 Tầng ứng dụng của ZIGBEE/IEEE 802.15.4: 52

3.2 Mạch nguồn cho TestBoard: 52

3.2.2 Thông số kỹ thuật: 53

3.2.3 Cách sử dụng: 53

3.3 Module RF Zigbee UART DRF 1609H: 54

3.3.1 Giới thiệu: 54 3.3.2 Thông số kỹ thuật: 54 3.3.3 Cách sử dụng: 55 3.4 Module HC-06: 55 3.4.1 Giới thiệu 55 3.4.2 Thông số kỹ thuật 56 3.4.3 Cách sử dụng 56

3.5 Mạch chuyển USB UART CP 2102: 57

Trang 12

v

CHƯƠNG 4: GIỚI THIỆU PHẦN MỀM APP INVENTOR2 59

4.1 Giới thiệu: 59

4.2 Cách sử dụng: 59

4.2.1 Khởi chạy App Inventor: 59

4.2.1.1 Sử dụng Online: 59

4.2.1.2 Sử dụng offline: 60

4.2.2 Tạo project mới 60

4.2.3 Giới thiệu các vùng làm việc 61

4.2.3.1 Palete 61 4.2.3.2.Viewer 62 4.2.3.3 Components 62 4.2.3.4 Properties 63 4.2.4 Sử dụng các đối tượng 63 4.2.4.1.Block 64

4.2.4.2 Xuất file APK 65

CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ MẠCH VÀ THI CÔNG 67

5.1 Sơ đồ khối: 67

5.1.1 Sơ đồ khối phát dữ liê ̣u của xe: 67

5.1.2 Sơ đồ khối nhâ ̣n dữ liê ̣u của xe: 68

5.2 nhiê ̣m vụ của từng khối: 68

5.2.1 khối điều khiển đô ̣ng cơ: 68

5.2.2 khối phát dữ liê ̣u của xe: 69

5.2.3 khối nhâ ̣n dữ liê ̣u của xe (vi ̣ trí người lái): 69

5.3 Thiết kế lưu đồ thuâ ̣t toán chương trình: 71

5.3.1 Lưu đồ khối phát dữ liê ̣u: 71

5.3.2 Lưu đồ khối nhâ ̣n dữ liê ̣u: 72

5.4 Thiết kế và thi công: 73

5.4.1 Thiết kế và thi công khối phát dữ liê ̣u của xe: 73

5.4.2 Thiết kế và thi công khối nhâ ̣n dữ liê ̣u của xe: 73

5.4.4 Mô hình thực tế khối phát dữ liê ̣u của xe: 74

Trang 13

vi

5.5 Thiết kế app hiển thi ̣ thông tin xe trên điê ̣n thoa ̣i: 75

5.5.1 kết nối HC-06 và điê ̣n thoa ̣i: 75

5.5.1.1.Phần Designer 75

5.5.1.2.Phần Blocks 76

5.5.2 Tách dữ liê ̣u và hiển thi ̣ dữ liê ̣u: 77

5.5.3 Ta ̣o đồng hồ đếm thời gian: 79

5.5.4 Ta ̣o đồng hồ báo vâ ̣n tốc và tua máy của xe: 82

CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 84

6.1 Kết luận: 84

6.2 Đề nghị: 84

Trang 14

vii MỤC LỤC TỪ VIẾT TẮT ĐCT ĐCD PGM - FI CPU IAT CKP TP A/D : : : : : : : : Điểm chết trên Điểm chết dưới

Programmed Fuel Injection Central Processing Unit Intake Air Temperature Crankcase Position Throttle Position

Trang 15

viii

MỤC LỤC HÌNH ẢNH

Hình 2.1: Kích thước giới hạn của xe 5

Hình 2.2: Bố trí các bộ phận trên xe 6

Hình 2.3: Điều kiện thiết kế khung sườn 7

Hình 2.4: Bán kính quay vịng 7

Hình 2.5: Tầm nhìn tài xế, Hình 2.6: Đặt lái bánh trước 8

Hình 2.7: Tiêu chuẩn khí thải và bố trí ống xả 8

Hình 2.8: Bố trí cơ cấu gài vỏ và lối thốt 9

Hình 2.9: Bố trí các lỗ thơng gió trên xe 10

Hình 2.10: Bố trí vách ngăn 10

Hình 2.11: Thử phanh với độ dốc 20% 11

Hình 2.12: Các hành trình làm việc của động cơ xăng 4 kì 12

Hình 2.13: Đồ thị cơng, Hình 2.14: Đồ thị phối khí của động cơ xăng 4 kì 13

Hình 2.18: Nguyên lý điều khiển chung 16

Hình 2.19: Sơ đồ khối 16

Hình 2.20: Vị trí các bộ phận của hệ thống PGM-FI xe Future Neo FI 17

Hình 2.21: Bộ cảm biến và thân bướm ga (Future Neo FI) 17

Hình 2.22: Vị trí các bộ phận hệ thống PGM – FI (Air Blade) 18

Hình 2.23: Sơ đồ hệ thống PGM – FI (Future Neo FI) 19

Hình 2.24: Sơ đồ mạch điện Future Neo FI 20

Hình 2.25: Sơ đồ mạch điện Air Blade 21

Hình 2.26: Sự vận hành của bộ chế hịa khí 22

Hình 2.27: Sự vận hành của hệ thống PGM-FI 23

Hình 2.28: Sơ đồ khởi động lạnh với bộ chế hịa khí 24

Hình 2.29: Sơ đồ khởi động lạnh với PGM-FI 24

Hình 2.30: Sơ đồ tăng tốc nhanh với bộ chế hòa khí 25

Hình 2.31: Sơ đồ tăng tốc nhanh với PGM-FI 25

Hình 2.32: Sơ đồ giảm tốc với bộ chế hịa khí 26

Hình 2.33: Sơ đồ giảm tốc với PGM-FI 27

Trang 16

ix

Hình 2.35: Đường đặc tính độ mở bướm ga (lớn) 28

Hình 2.36: Bản đồ thời gian phun theo từng chế độ 29

Hình 2.37: Những nhân tố xác định thời gian phun 30

Hình 2.38: Sơ đồ thể hiện thời điểm phun 32

Hình 2.39: Mạch cảm biến ECT và IAT 33

Hình 2.40: Sơ đồ bố trí một số cảm biến trên động cơ PGM-FI 33

Hình 2.41: Cấu tạo cảm biến vị trí trục khuỷu (dịng xe Honda) 34

Hình 2.42: Cấu tạo và đường đặc tuyến cảm biến vị trí cánh bướm ga 35

Hình 2.43: Cấu tạo và vị trí cảm biến MAP………………………………………… 36

Hình 2.44: Đường đặc tuyến cảm biến MAP 36

Hình 2.45: Cấu tạo và đường đặc tuyến cảm biến nhiệt độ nước làm mát 37

Hình 2.46: Đường đặc tuyến cảm biến nhiệt độ khí nạp 37

Hình 2.47: Cấu tạo cảm biến nhiệt độ khí nạp 38

Hình 2.48: Đường đặc tuyến cảm biến O2 39

Hình 2.49: Sự vận hành của cảm biến góc 40

Hình 2.50: Sơ đồ hoạt động của cảm biến góc 40

Hình 2.51: Bộ chuyển đổi A/D 41

Hình 2.52: Bộ đếm 42

Hình2.53: Bộ nhớ trung gian 42

Hình2.54: Bộ khuếch đại 42

Hình 2.55: Bộ ổn áp 43

Hình 3.1: Cấu trúc của zigbee 47

Hình 3.2: Mơ hình mạng hình sao zigbee 48

Hình 3.3: Mơ hình mạng hình lưới zigbee 49

Hình 3.4: Mơ hình mạng hình cây zigbee 49

Hình 3.5: Dịch vụ bảo mật của zigbee 51

Hình 3.6: Phần thêm vào để mã hóa khung tin 52

Hình 3.7: Mạch nguồn TestBoard 53

Hình 3.8: Thơng số kỹ thuật Module RF Zigbee UART DRF 1609H 55

Hình 3.9: Module HC-06 56

Trang 17

x

Hình 4.2: Giao diện của App Inventor 2 60

Hình 4.3: Cách tạo 1 project 60

Hình 4.4: Đặt tên cho project 61

Hình 4.5: Giao diện làm việc của App 61

Hình 4.6: Vùng làm việc Palete 62

Hình 4.7: Vùng làm việc Viewer 62

Hình 4.8: Vùng làm việc Components 63

Hình 4.9: Vùng làm việc Properties 63

Hình 4.10: Sử dụng đối tượng 64

Hình 4.11: Giao diện Blocks 64

Hình 4.12: Cách chọn để xuất file APK 65

Hình 4.13: Cách chọn kết nối khơng cần xuất file APK 65

Hình 4.14: Mã QR 65

Hình 4.15: Quét mã QR 66

Hình 5.1: Sơ đồ khối mạch tổng quát 67

Hình 5.2: Sơ đồ khối phát dữ liệu của xe 67

Hình 5.3: Sơ đồ khối nhận dữ liệu của xe 68

Hình 5.4: Sơ đồ mạch điện của hệ thống 69

Hình 5.5: Module Zigbee 69

Hình 5.6: Module HC-06 70

Hình 5.7: Module chuyển đổi mạch nguồn 70

Hình 5.8: Lưu đồ 71

khối phát dữ liệu 71

Hình 5.9: Lưu đồ khối nhận dữ liệu 72

Hình 5.10: Sơ đồ khối phát dữ liệu của xe 73

Hình 5.11: Sơ đồ khối nhận dữ liệu của xe 73

Hình 5.12: Mơ hình thực tế khối phát dữ liệu 74

Hình 5.13: Mơ hình thực tế khối nhận dữ liệu 74

Hình 5.14: Thiết kế các khối lệnh 75

Hình 5.15: Đối tượng ListPicker 75

Trang 18

xi

Hình 5.17: Khối lệnh kết nối với HC-06 76

Hình 5.18: Địa chỉ bluetooth của thiết bị kết nối 76

Hình 5.19: Khối lệnh hiển thị thông báo khi chưa bật bluetooth 77

Hình 5.20: Thơng báo khi bluetooth chưa bật 77

Hình 5.21: Đối tượng Clock 78

Hình 5.22: Khối lệnh thiết lập hiển thị các thơng số của xe 78

Hình 5.23: Khối lệnh tạo đồng hồ đếm thời gian 79

Hình 5.24: Hình ảnh biến số 79

Hình 5.25: Cách chèn file ảnh 80

Hình 5.26: Đồng hồ đếm thời gian 80

Hình 5.27: Khối lệnh thiết lập hiển thị thời gian 81

Hình 5.28: Khối lệnh thiết lập hiển thị thời gian 81

Hình 5.29: Đồng hồ hiển thị thời gian tổng và thời gian từng vòng đấu 82

Hình 5.30: Đồng hồ vận tốc và tua máy 82

Hình 5.31: Đối tượng dùng để thiết lập đồng hồ vận tốc và tua máy 82

Trang 19

xii

MỤC LỤC BẢNG BIỂU

Bảng 2.1: Các thông số cho phép 4

Bảng 2.2: Thông số động cơ Honda Wave S 110cc 15

Bảng 2.3: Bảng chú thích các bộ phận trên sơ đồ mạch PGM – FI (Future Neo FI) 18

Bảng 3.1: Cách sử dụng mạch nguồn TestBoard 53

Bảng 3.2: Cách sử dụng Module RF Zigbee UART DRF 1609H 55

Trang 20

1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1.1.Đặt vấn đề

Là sinh viên của trường đã từng tham gia cuộc thi cuộc thi lái xe sinh thái, tiết kiê ̣m nhiên liê ̣u của Honda và cuộc thi Shell Eco-marathon thì nhóm em đã thấy được những mă ̣t ha ̣n chế về viê ̣c liên la ̣c giữa lái xe, đội trưởng và các thành viên trong đội Khó khăn trong viê ̣c bấm tổng thời gian thi đấu và thời gian cha ̣y của từng vòng Mă ̣t khác, viê ̣c truyền thông số của động cơ từ lái xe ra cho đội trưởng là không thể Vì lý do

đó nhóm chúng em đã quyết đi ̣nh chọn đề tài “thiết kế, chế ta ̣o thiết bi ̣ giao tiếp thông

tin hỗ trợ thi xe ECO” để làm đề tài tốt nghiê ̣p với mong muốn ta ̣o ra một hê ̣ thống

truyền thông và quản lý thông tin, thông số động cơ một cách chă ̣t chẽ để đội trưởng và các thành viên có thể nắm rõ tình tra ̣ng hoa ̣t động của động cơ và liên la ̣c dễ dàng với lái xe để có một chiến thuâ ̣t thi đấu tốt nhất và tiết kiê ̣m nhiên liê ̣u nhất Đồng thời lưu la ̣i thời gian từng vòng cha ̣y vào các thông số như vâ ̣n tốc lớn nhất của từng vòng Để các thành viên đứng bên ngoài có thể canh thời gian thi đấu theo đúng quy đi ̣nh không bi ̣ quá giờ của ban tổ chức đưa ra

Smart Phone hay cịn gọi là điện thoại thơng minh, hiện nay nó dường như là vật không thể thiếu và không thể tách rời với mọi lĩnh vực hoạt động trong đời sống xã hội Với chiếc điện thoại thông minh, con người có thể kết nối nó với nhiều thứ xung quanh bởi sự tiện nghi của nó Sự tiê ̣n lợi của chiếc điện thoại thông minh sẽ giúp kết nối người lái xe, đồng đội và chiếc xe đang thi đấu, nó hiển thị những thơng số cần thiết lên điện thoại một cách rõ ràng, sinh động và chính xác nhất Từ đó người lái xe có thể đưa ra những điều chỉnh về số lần nổ máy và thời gian nổ máy sao cho hợp lý để đa ̣t được mức tiêu hao nhiên liê ̣u thấp nhất

1.2.Lý do chọn đề tài

Trang 21

2

Với những vấn đề trên thì đề tài tốt nghiệp của nhóm em sẽ giúp giải quyết được Đề tài này giúp các đô ̣i thi cuô ̣c thi Shell Eco-marathon theo dõi được những thông số cần thiết của chiếc xe dùng để thi đấu một cách chính xác và sinh động nhất

1.3.Mục tiêu đề tài

Mục tiêu của đề tài này là thiết kế ra thiết bị giao tiếp giữa con người và xe Mọi thơng số đo được, tính tốn được sẽ được hiển thị lên điện thoại sử dụng hệ điều hành Android nhờ lập trình App Inventor2 Từ các thông tin trên người dùng sẽ điều chỉnh các thông số cho hợp lý để đạt được thành tích mong muốn

1.4.Phương pháp nghiên cứu

Để đề tài hoàn thành nhóm đã sử dụng rất nhiều phương pháp để nghiên cứu, thông qua sự hướng dẫn của thầy Nguyễn Trọng Thức và tìm kiếm tài liệu trên mạng, trên

các diễn đàn, tìm đọc tài liệu… Từ đó, có cơ sở để tìm ra những ý tưởng mới để hoàn thành đề tài một cách tốt nhất

1.5.Ý nghĩa thực hiện

Đề tài đã giúp giải quyết được vấn đề theo dõi những thông số cần thiết, cụ thể là theo dõi được những thông số cần thiết của động cơ, thời gian thi đấu, thời gian từng vịng chạy Từ đó người thi đấu dễ theo dõi, đưa ra chiến thuật tốt cho quá trình thi đấu của toàn đội

Trang 22

3

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.1 Giới thiệu về Shell Eco Marathon 2017 và luật chơi

“ Shell Eco-Marathon là môt sân chơi cho sinh viên trên toàn thế giới để xây dựng, thiết kế và lái xe tiết kiệm năng lượng nhất Sự kiện này được diễn ra hàng năm tại ba khu vực Châu Á, Châu Mỹ và Châu Âu Các đội có nhiệm vụ làm sao để xe đi xa hơn nhưng ít nhiên liệu nhất

Sự dẫn động trong tương lai của xe

Các kỹ sư tương lai sẽ có một năm để chuẩn bị cho một cuộc chiến chính thức một vài ngày trên những cung đường đô thị với với chiếc xe tiết kiệm năng lượng nhất của mình

Địa điểm

Trong năm 2017, sự kiện Shell Eco-marathon chính diễn ra tại ba địa điểm trên toàn thế giới:

Shell Eco-marathon Châu Á: 16-ngày 19 Tháng Ba tại Singapore, SG

Shell Eco-marathon châu Mỹ: 27-ngày 29 Tháng Tư tại Detroit, Michigan, Mỹ

Shell Eco-marathon Châu Âu: Tháng 25-28, London, Vương quốc Anh Làm thế nào để nó hoạt động?

Được chia theo loại xe và loại năng lượng Loại xe Prototype ( ba bánh) tập trung chủ yếu vào việc tiết kiệm năng lượng nhất, trong khi đó sự thoải mái hành khách bị mất đi Nhưng với loại xe UrbanConcept khuyến khích những thiết kế thực tế hơn Với những loại xe thiết kế theo loại năng lượng bao gồm nhiên liệu cho động cơ đốt trong: Xăng, dầu Diesel, nhiên liệu hóa lỏng từ khí tự nhiên và ethanol

Trong các loại xe điện, xe chạy bằng pin nhiên liệu hydro và pin lithium-based Cuộc thi về quãng đường

Trong những ngày cuộc thi chính thức diễn ra, các đội nổ lực thực hiện các vịng đua nhiều nhất có thể để đưa xe đi xa nhất với lượng nhiên liệu ít nhất

Các xe sẽ được lái với số vòng đua cố định và tốc độ giới hạn được quy định bỡi ban tổ chức Ban tổ chức cũng có các tính cho người chiến thắng ở mỗi hạng mục đối với từng loại xe từng loại nhiên liệu

Trang 23

4

Cuộc thi truyền cảm hứng cho các kỹ sư trẻ tương lai để biến tầm nhìn của họ về tính di động bền vững thành hiện thực, dù chỉ trong một vài ngày Nó cũng là những nổ lực chói sáng về tất cả những gì đã diễn ra trong cuộc thi để một ngày nào đó có thể chạy những chiếc xe này trên đường

Một chút về lịch sử cuộc thi

Trở về ngày cuộc thi năm 1939 khi mà những nhân viên của công ty dầu khí Shell

tại Mỹ đã tạo nên một cuộc cá cược vui xem ai có thể đi xa hơn với cùng lượng nhiên liệu với chiếc xe của mình Sau đó nó được mở rộng đến nhiều hơn hai châu lục, bao gồm

nhiều loại năng lượng hơn và sự tranh luận sôi nổi về xung quanh tương lai của nguồn

năng lượng và xe”

2.1.1.Kích thước

Bảng 2.1: Các thông số cho phép

Thông số Kí hiệu Giới hạn

Chiều cao giới hạn trên Ht < 100cm

Chiều rộng giới hạn trên Bt < 130cm

Chiều dài giới hạn trên Lt < 350cm

Chiều rộng giới hạn dưới Bd >50cm

Chiều dài giới hạn dưới Ld >100cm

Tỉ lệ chiều cao và rộng h/b <1.25

Trọng lượng tài xế Wt >50kg

Trang 24

5

Hình 2.1: Kích thước giới hạn của xe

Vỏ xe

• Vỏ tháo lắp dễ dàng cho việc kiểm tra, độ cứng phù hợp • Tất cả các bộ phận phải nằm trong vỏ

• Bố trí các chi tiết như ắc quy, hệ thống nhiên liệu, động cơ … 1 cách an toàn và gọn gàn chắc chắn

• Bánh xe khơng được chạm các bộ phận khác của xe • Sàn xe phải liền 1 khối không chắp nối

Trang 25

6

Hình 2.2: Bố trí các bộ phận trên xe

2.1.2.Khung Sườn

• Chọn vật liệu có độ cứng vững cao • Nhẹ là yếu tố ưu tiên

• Bao bọc tồn bộ xe để bảo vệ tài xế

• Khơng để nhơ ra các cạnh nhọn và bén kể cả trong và ngồi xe • Thanh rollbar:

o Cao hơn mũ 5cm

Trang 26

7

Hình 2.3: Điều kiện thiết kế khung sườn

2.1.3.Bán kính quay vịng

• Bán kính quay vịng < 8m • Chỉ đặt lái ở bánh trước • Tầm nhìn tài xế 1800

Trang 27

8

Hình 2.5: Tầm nhìn tài xế Hình 2.6: Đặt lái bánh trước

2.1.4.Hệ thống khí xả

Nên đưa dịng khí xả thốt ra khỏi thân xe, nhưng khơng đưa ra q xa khí thải phải hợp lý khơng xả khói đen

Trang 28

9

2.1.5.Lối thốt

• Tài xế có khả năng thốt khỏi xe trong 10 giây

• Khơng dùng bang keo băng dính để kết nối phần khung sườn và vỏ,

• Tuy nhiên phải có có cấu đơn giản nhưng vẫn chắc chắn dễ thốt lắp mà khơng cần đến dụng cụ chun dùng

• Chân để phía trước

Hình 2.8: Bố trí cơ cấu gài vỏ và lối thốt

2.1.6.Thơng gió

Trang 29

10

Hình 2.9: Bố trí các lỗ thơng gió trên xe

2.1.7.Vách ngăn động cơ

• Vách ngăn cố định tách được khoang động cơ và khoang tài • Được làm bằng vật liệu chống cháy

• Ngăn chặn những can thiệp vào khoang động cơ khi xe chuyển động

• Ngăn chặn sức nóng, khói xe cũng như những rủi ro từ khoang động cơ để bảo vệ tài xế

Hình 2.10: Bố trí vách ngăn

2.1.8.Hệ thống phanh

Trang 30

11

• Độ dốc 20% (20:100)

Hình 2.11: Thử phanh với độ dốc 20%

2.2 Nguyên lý làm việc động cơ xăng bốn kỳ

Trang 31

12

Mỗi chu trình làm việc của động cơ xăng bốn kỳ bao gồm 4 hành trình là: nạp, nén,

cháy- giãn nở, thải, thực hiện một lần sinh cơng (trong hành trình cháy- giãn nở) Để thực hiện được như vậy thì piston phải dịch chuyển lên xuống bốn lần tương ứng với hai vòng quay của trục khuỷu động cơ (từ 00 đến 7200) Quá trình diễn ra khi piston đi từ ĐCD lên ĐCT hoặc ngược lại được gọi là một kỳ Chu kỳ làm việc của động cơ xăng bốn kỳ như sau:

1.Trục khuỷu 2.Xilanh 3.Piston 4.Ống nạp

5.Bộ chế hòa khí 6.Xupap nạp 7.Bugi 8.Xupap thải

9.Ống thải 10.Thanh truyền

Hình 2.12: Các hành trình làm việc của động cơ xăng 4 kì

Hành trình nạp: trong hành trình này (hình 2.12), khi trục khuỷu 1 quay, piston 3 sẽ

dịch chuyển từ ĐCT xuống ĐCD, xupáp nạp 6 mở, xupáp thải 8 đóng, làm cho áp suất trong xylanh 2 giảm và do đó hồ khí ở bộ chế hồ khí 5 qua ống nạp 4 được hút vào xylanh

Trên đồ thị cơng (hình 2.13) : đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa áp suất và thể tích làm việc của xylanh ứng với mỗi vị trí khác nhau của piston, hành trình nạp được thể hiện bằng đường ra (r-a)

Trang 32

13

đã được mở tương đối lớn làm cho tiết diện lưu thơng lớn bảo đảm hồ khí đi vào xylanh nhiều hơn Góc ứng 1 với đoạn d1r đó được gọi là góc mở sớm của xupáp nạp

Hình 2.13: Đồ thị cơng Hình 2.14: Đồ thị phối khí của động cơ xăng 4 kì

Đồng thời xupáp nạp cũng được đóng muộn hơn một chút so với vị trí piston ở ĐCD (điểm d2) để lợi dụng độ chân khơng cịn lại trong xylanh và lực qn tính của

dịng khí nạp, làm tăng thêm lượng hồ khí nạp vào xylanh (giai đoạn nạp thêm) Góc

ứng 2 với đoạn ad2 đó được gọi là góc đóng muộn của xupáp nạp Vì vậy, q trình nạp khơng phải kết thúc tại ĐCD mà muộn hơn một chút, nghĩa là sang cả hành trình

nén Tuy nhiên trong một số chế độ tốc độ thấp do qn tính của dịng khí nạp cịn nhỏ,

(do pd2>p0) một phần mơi chất đã được nạp vào trong xylanh bị lọt ra ngoài trong giai đoạn góc đóng muộn xupáp nạp khi đó người ta gọi là "hiện tượng thoái lui“

Vì vậy, góc quay trục khuỷu tương ứng của q trình nạp là (1 +180 + 2) lớn hơn góc trong hành trình nạp 1800

Cuối quá trình nạp, áp suất và nhiệt độ của hồ khí trong xylanh là: pa = 0,8  0,9 kG/cm2

Trang 33

14

Hành trình nén: trong hành trình này (hình 2.12), xupáp nạp và xupáp thải đều đóng Piston dịch chuyển từ ĐCD lên ĐCT, hồ khí trong xylanh bị nén, áp suất và nhiệt độ của nó tăng lên

Hành trình nén được biểu thị bằng đường ac” (hình 2.13), nhưng quá trình nén thực tế chỉ bắt đầu khi các xupáp nạp và thải đóng kín hồn tồn, tức là lúc mà hồ khí trong xylanh đã cách ly với mơi trường bên ngồi Do đó thời gian thực tế của q trình nén (1800 - 2) nhỏ hơn thời gian hành trình nén lý thuyết (1800 )

Cuối hành trình nén (điểm c’ hình 2.13) bu-gi 7 của hệ thống đánh lửa phóng tia lửa điện để đốt cháy hồ khí Góc ứng với đoạn cc’ (hình 1-3) hay góc s (hình 2.14) được gọi là góc đánh lửa sớm của động cơ

Cuối hành trình nén, áp suất và nhiệt độ của hồ khí trong xylanh là:

pc = 11,0  15,0 kG/cm2 ; Tc = 500  7000oK

Hành trình cháy giãn nở sinh cơng: trong hành trình này (hình 2.12), xupáp nạp và thải

đóng Do hồ khí được bugi đốt cháy ở cuối hành trình nén, nên khi piston vừa đến ĐCT thì tốc độ cháy của hồ khí càng nhanh, làm cho áp suất của khí cháy tăng lên rất lớn trong xylanh và được biểu thị bằng đường c’z trên đồ thị cơng Tiếp theo q trình cháy là q trình giãn nở của khí cháy (đường zb) piston bị đẩy từ ĐCT xuống ĐCD và phát sinh công Áp suất và nhiệt độ của khí cháy lớn nhất trong xylanh là:

pz = 40 70 kG/cm2 Tz = 2300  28000oK

Hành trình thải: trong hành trình này (hình 1-2b), xupáp nạp vẫn đóng còn xupáp thải

mở Piston dịch chuyển từ ĐCD lên ĐCT đẩy khí đã cháy qua ống thải 9 ra ngoài

Trước khi kết thúc hành trình cháy – giãn nở sinh công, xupáp thải được mở sớm một chút trước khi piston tới ĐCD (điểm b’) để giảm bớt áp suất trong xylanh ở giai đoạn giãn nở, do đó giảm được cơng tiêu hao để đẩy khí ra khỏi xylanh Ngồi ra khi

giảm áp suất này thì lượng sản phẩm cháy cịn lại trong xylanh cũng giảm, do đó giảm

Trang 34

15

Đồng thời để thải sạch khí cháy ra khỏi xylanh, xupáp thải cũng được đóng muộn hơn một chút so với thời điểm piston ở ĐCT (điểm r’) Góc ứng với đoạn rr’ là góc 4 gọi là góc đóng muộn của xupáp thải

Do xupáp thải mở sớm và đóng muộn nên góc quay trục khuỷu dành cho quá trình thải (3 +180 + 4 ) lớn hơn góc của hành trình thải (180 ) Áp suất và nhiệt độ của khí thải là:

pr = 1,0 1,20 kG/cm2 ; Tr = 900  12000oK

Trên đồ thị công đoạn d1r biểu thị thời kỳ trùng điệp của xupáp nạp và xupáp thải, tức là thời kỳ mà hai xupáp cùng mở, góc ứng với đoạn d1r’ là góc (1 + 4 ) (hình2.14) gọi là góc trùng điệp của hai xupáp

Sau khi hành trình thải kết thúc, thì động cơ xăng 4 kỳ một xylanh đã hồn thành một chu kỳ làm việc và chuyển sang chu trình tiếp theo

Bảng 2.2: Thơng số động cơ Honda Wave S 110cc

Dung tích xilanh * hành trình piston 50,0 * 55,6 mm

Dung tích xylanh 109,1 cm3

Tỉ số nén 9,0:1

Truyền động xupap Hai xupap truyền động xích đơn SOHC

Xupap hút: mở khi nâng 1 mm Đóng khi nâng 1 mm

50 trước điểm chết trên 300sau điểm chết dưới Xupap xả: mở khi nâng 1 mm

Đóng khi nâng 1 mm

340 trước điểm chết dưới 00sau điểm chết trên

Hệ thống bôi trơn Bôi trơn cưỡng bức cacte dưới

Kiểu bơm dầu Bơm bánh răng

Hệ thống làm mát Làm mát bằng khơng khí

Lọc gió Lọc giấy nhờn

Loại trục cơ Loại lắp ráp

Động cơ khô 22,6kg

Trang 35

16

2.3 Hệ thống phun xăng điện tử PGM – FI trên xe Honda hiện nay 2.3.1 Mô tả hệ thống phun xăng điện tử (PGM – FI)

• Sơ đồ khối

Hệ thống phun xăng điện tử (PGM-FI – Programmed Fuel Injection) chia làm 3 nhóm chính: Các cảm biến (Đưa tín hiệu vào), ECM động cơ (Bộ xử lý trung tâm) và các cơ cấu chấp hành (Tín hiệu ra)

Các cảm biến và cơ cấu chấp hành tạo nền tảng cho hệ thống phun xăng điện tử, sự điều khiển đó được mô tả như sau:

ECM nhận tín hiệu từ các cảm biến đặt trên động cơ để biết chế độ hoạt động của động cơ Sau đó đưa tín hiệu điện áp đến điều khiển các cơ cấu chấp hành và nhận tín hiệu phản hồi từ các cơ cấu chấp hành

Nguyên lý điều khiển chung của hệ thống

Hình 2.18: Nguyên lý điều khiển chung

Trang 36

17

2.3.2 Cấu tạo và sơ đồ hoạt động của hệ thống phun xăng điện tử

❖ Vị trí các bộ phận hệ thống phun xăng điện tử

Hình 2.20: Vị trí các bộ phận của hệ thống PGM-FI xe Future Neo FI

Trang 37

18

Hình 2.22: Vị trí các bộ phận hệ thống PGM – FI (Air Blade)

2.3.3.Sơ đồ hệ thống và sơ đồ mạch điện

Bảng 2.3: Bảng chú thích các bộ phận trên sơ đồ mạch PGM – FI (Future Neo FI)

(1)Công tắc máy (2)Cầu chì nhánh (15A) (3)Cầu chì phụ (10A) (4)Bình điện (5)Tiết chế / Chỉnh lưu (6)Đồng hồ báo xăng (7)Đèn báo sự cố (8)Đèn báo vị trí số Neutral (9)Cảm biến góc

(10)Đầu nối dữ liệu (DLC) (11)Bơm xăng

(12)Cuộn đánh lửa

(13)Cảm biến nhiệt độ khí nạp (IAT) (14)Cảm biến vị trí bướm ga (TP)

(15)Cảm biến áp suất đường ống nạp (MAP) (16)Kim phun

(17)Bugi

(18)Công tắc vị trí số (19)Cuộn phát xung

Trang 38

19

Trang 39

20

Trang 40

21

Định dạng
Số trang	105
Dung lượng	5,02 MB