Nghiên cứu thi công hệ thống chống thủy kích trên xe máy

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CƠNG TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN NGHIÊN CỨU THI CƠNG HỆ THỐNG CHỐNG THỦY KÍCH TRÊN XE MÁY S K C 0 9 MÃ SỐ: SV2022-147 CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI: NGUYỄN CÔNG KHANH S KC 0 Tp Hồ Chí Minh, tháng 11/2022 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KĨ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN NGHIÊN CỨU THI CÔNG HỆ THỐNG CHỐNG THỦY KÍCH TRÊN XE MÁY SV2022-147 Chủ nhiệm đề tài: Nguyễn Cơng Khanh Tp Hồ Chí Minh, tháng 11 năm 2022 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KĨ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN NGHIÊN CỨU THI CÔNG HỆ THỐNG CHỐNG THỦY KÍCH TRÊN XE MÁY SV2022-147 Thuộc nhóm ngành khoa học: Kỹ thuật SVTH: Dân tộc: Lớp: Khoa: Ngành học: Số năm đào tạo: Người hướng dẫn Nguyễn Công Khanh Kinh 18145CL7B ĐT Chất lượng cao Công nghệ kĩ thuật ô tô GVC.ThS Châu Quang Hải Nam/Nữ: Nam Năm thứ: Tp Hồ Chí Minh, tháng 11 năm 2022 MỤC LỤC MỤC LỤC i DANH MỤC HÌNH ẢNH iv DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT vi THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI vii LỜI CẢM ƠN .x MỞ ĐẦU .1 Tổng quan đề tài 1.1 Các nghiên cứu việc chống thủy kích .1 1.2 Trong trình nghiên cứu đề tài 2 Lí chọn đề tài Tính cấp thiết đề tài Mục đích Mục tiêu đề tài .4 Ý nghĩa Phạm vi đối tượng nghiên cứu .4 Cách tiếp cận phương pháp nghiên cứu CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HIỆN TƯỢNG THỦY KÍCH .6 Tìm hiểu chung tượng thủy kích 1.1 Hydrolock .6 1.2 Thủy kích động (engine hydrolock) Các cấp độ thủy kích 2.1 Phân loại thủy kích .7 i 2.2 Các cấp độ ngập nước xe CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 10 Nguyên nhân dẫn đến xe bị chết máy bị ngập nước 10 Quy trình sửa chữa xe bị thủy kích .11 Cách xử lý xe máy bị ngập nước 11 3.1 Cách khắc phục xe số bị ngập nước 11 3.2 Cách khắc phục xe ga bị ngập nước 12 3.3 Cách khắc phục xe máy điện bị ngập nước 13 Cơ sở cho giải pháp thiết kế hệ thống chống thủy kích 13 4.1 Hệ thống chống thủy kích chủ động 14 4.2 Hệ thống chống thủy kích bị động .25 CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU - THỰC NGHIỆM GIẢI PHÁP CHỐNG THỦY KÍCH BẰNG KĨ THUẬT 36 Tính tốn thiết kế 36 1.1 Thủy kích chủ động 36 1.2 Thủy kích bị động 48 Quy trình thực nghiệm 52 2.1 Thực nghiệm biện pháp chống thủy kích chủ động 52 Kết luận trình thực nghiệm 57 Đánh giá mơ hình thực nghiệm 58 4.1 Thủy kích chủ động 58 Hướng phát triển mơ hình 59 CHƯƠNG 4: CÁCH PHÒNG TRÁNH VÀ KINH NGHIỆM ĐI XE QUA VÙNG NGẬP NƯỚC 60 ii Cách phịng trách xe bị thủy kích qua đoạn đường ngập 60 1.1 Dự đoán chiều sâu đoạn đường ngập 60 1.2 Từ tốn chạy qua vùng ngập 61 1.3 Xử lý xe bị chết máy 61 Kinh nghiệm điều khiển xe qua vùng ngập nước không bị chết máy .62 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 63 Kết luận .63 Kiến nghị 63 Ứng dụng tương lai 64 TÀI LIỆU THAM KHẢO 65 PHỤ LỤC – CHƯƠNG TRÌNH MÁY TÍNH .66 PHỤ LỤC – BẢN VẼ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG 70 iii DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1: Động không nén nước Hình 1.2: Xe qua đường ngập cục .7 Hình 1.3: Xe bị ngập nước tồn cục Hình 2.1: Bộ lọc gió 15 Hình 2.2: Ống dẫn khí từ lọc 16 Hình 2.3: Bướm ga điện tử 17 Hình 2.4: Ống nạp .18 Hình 2.5: Cảm biến mức nước quang học 20 Hình 2.6: Cảm biến mức chất lỏng điện dung (Công tắc cảm biến mức ES-RF-ALS (RF Admittance Level Switch) 21 Hình 2.7: Cảm biến mức nước dạng phao 22 Hình 2.8: Cảm biến đo mức nước radar 23 Hình 2.9: Transitor NPN PNP 24 Hình 2.10: Vị trí lắp đặt cảm biến .25 Hình 2.11: Cấu tạo động kỳ 26 Hình 2.12: Nguyên lý hoạt động động kỳ 28 Hình 2.13: Chu trình hoạt động động kỳ 29 Hình 2.14: Đồ thị P-V .30 Hình 2.15: Sơ đồ hoạt động xupap 31 Hình 2.16: Đường đặc tính thay đổi điện trở 33 Hình 2.17: Đường đặc tính thay đổi điện áp phần ứng .34 Hình 2.18: Đồ thị phương pháp điều chỉnh độ rộng xung để thay đổi điện áp 34 iv Hình 3.1: Hình ảnh cảm biến mức nước sử dụng mơ hình .37 Hình 3.2: Vị trí cảm biến mơ hình 39 Hình 3.3: Vị trí cảm biến mơ hình 40 Hình 3.4: Sơ đồ mơ tín hiệu cảm biến .41 Hình 3.5: Hình hộp điều khiển hoạt động cấp độ .42 Hình 3.6: Hộp điều khiển hoạt động cấp độ .43 Hình 3.7: Cấu tạo van chống thủy kích .44 Hình 3.8: Van chống thủy kích 45 Hình 3.9: Van chống thủy kích lắp đường ống nạp 46 Hình 3.10: Hoạt động van chống thủy kích 47 Hình 3.11: Sơ đồ minh họa điều khiển ngắt tín hiệu máy khởi động .48 Hình 3.12: Sơ đồ phân phối khí động 49 Hình 3.13: Hình minh họa sơ đồ phân phối khí trục cam 50 Hình 3.14: Van chống thủy kích nối với ống nạp 53 Hình 3.15: Mức nước cấp độ 54 Hình 3.16: Mức nước cấp độ .55 Hình 3.17: Mức nước cấp độ 56 Hình 4.1: Khơng nên di chuyển qua đoạn đường ngập sâu 60 Hình 4.2: Khi chết máy thủy kích khơng nên khởi động xe lại 62 v DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT Thuật ngữ ABS ĐCD ĐCT DOHC DTC ECM ECU EGR PWC SOHC Ý nghĩa Anti-locking Brake System Điểm chết Điểm chết Double Overhead Camshaft Diagnostic Troube Code Engine Control Module Electronic Control Unit Exhaust gas recirculation Personal Watercraft Single Overhead Camshaft vi Chú thích Hệ thống chống bó cứng phanh Hai trục cam đặt phía xi lanh Mã lỗi chẩn đoán Hệ thống điều khiển động Bộ điều khiển động Hệ thống tuần hồn khí xả Mơ tơ nước Một trục cam đặt phía xi lanh BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KĨ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH THƠNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI Thông tin chung - Tên đề tài: Nghiên Cứu Thi Công Hệ Thống Chống Thủy Kích Trên Xe Máy - Chủ nhiệm đề tài: Nguyễn Công Khanh MSSV:18145155 - Lớp: 18145CL7B Khoa: ĐT Chất lượng cao - Thành viên đề tài: STT Họ tên Phạm Cơng Hồnh Lớp 18145CL7B MSSV 18145123 Khoa ĐT Chất lượng cao - Người hướng dẫn: GVC.ThS Châu Quang Hải Mục tiêu đề tài ❖ Tìm hiểu tình trạng, nguyên nhân, hậu quả, cách phịng tránh cho vấn đề thủy kích động đốt trong, từ tìm giải pháp cho vấn đề ❖ Thiết kế thi công hệ thống chống thủy kích đường ống nạp khí xe máy ❖ Tìm phương án chống thủy kích đỗ mà xe bị ngập nước hoàn toàn, đưa động cuối kỳ nén xe tắt máy ❖ Thực nghiệm mơ hình động xe wave 110cc Tính sáng tạo Câu chuyện thủy kích khơng cịn xa lạ Việt Nam, đến chưa có nghiên cứu rõ ràng khoa học cho vấn đề Đề tài nghiên cứu nhóm đưa giải pháp kĩ thuật, thực nghiệm hệ thống chống thủy kích chủ động Dựa nguyên lí hoạt động bướm ga điện tử sáng tạo van chống thủy kích giúp ngăn chặn nước vào buống đốt thông qua cảm biến mức nước vii Kết luận trình thực nghiệm Qua trình thực nghiệm trường hợp hệ thống, thấy việc đặt cảm biến vị trí phù hợp: ▪ Việc thêm tín hiệu thiết bị không làm ảnh hưởng đến hoạt động xe ▪ Thiết bị hoạt động nhiệm vụ yêu cầu ▪ Thiết bảo vệ động cơ, giúp người điều khiển xe an tâm qua vùng nước sâu Trong trường hợp xe qua vùng nước sâu cục Động bị tắt (do hệ thống có tính đóng van có nguy bị thủy kích) nhờ lực quán tính xe qua vùng nước sâu Bên cạnh đó, nước đường ống nạp rút, khơng cịn làm nguy hiểm đến xe Vì hệ thống hồn tồn bảo vệ xe khỏi tình trạng thủy kích cục bộ, giúp xe hoạt động tiếp 57 Đánh giá mơ hình thực nghiệm 4.1 Thủy kích chủ động 4.1.1 Hạn chế ❖ Hộp điều khiển: Kết nối tín hiệu mạch cịn sử dụng dây điện ngồi, dẫn đến chập chờn xử lý ❖ Cảm biến: ▪ Tốc độ xử lí cịn chậm ▪ Vị trí đặt cảm biến cịn chưa phù hợp hồn tồn tất loại xe ❖ Van: ▪ Sử dụng bướm gas động thay cho van điều khiển ▪ Việc thực đóng mở van cịn chậm ▪ Kích thước van lớn 4.1.2 Hướng cải thiện ❖ Hộp điều khiển ▪ Thiết kế mạch cho hộp điều khiển để khắc phục cố chập chờn hộp điều khiển gọn gàng ▪ Thiết kế mạch nhúng để tích hợp với điều khiển xe ❖ Cảm biến ▪ Tối ưu hóa việc đặt vị trí cảm biến ▪ Sử dụng cảm biến có tốc độ xử lí nhanh ❖ Van ▪ Cải tiến tốc độ đóng mở van: Nhằm đảm bảo an tồn tối đa động tốc độ cao Vì tốc độ đóng van cịn chậm, xe chạy tốc độ cao khơng kịp thời đóng dịng khí nạp có lẫn nước vào buồng đốt ▪ Cải tiến phần xử lý tín hiệu: Bộ xử lý tín hiệu cịn phụ thuộc vào van điều khiển Khi van thiết kế riêng xử lý tối ưu nhất, khơng cần điều khiển tín hiệu bướm gas 58 Hướng phát triển mơ hình ▪ Thực tích hợp điều khiển vào bướm ga xe (trên dòng xe sử dụng điều khiển bướm ga điện tử), trường hợp xe bị thủy kích bướm ga đóng vai trị van đóng mở theo tín hiệu cảm biến mực nước Do hai hoạt động không thực nên ta tích hợp để điều khiển, điều khiển đưa vào hộp điều khiển động ▪ Trở thành hệ thống an toàn xe, nhằm mục đích giảm thiểu tối đa thiệt hại thủy kích gây ▪ Hệ thống phát triển bảo vệ tồn động khỏi thủy kích hồn tồn 59 CHƯƠNG 4: CÁCH PHÒNG TRÁNH VÀ KINH NGHIỆM ĐI XE QUA VÙNG NGẬP NƯỚC Cách phòng trách xe bị thủy kích qua đoạn đường ngập 1.1 Dự đoán chiều sâu đoạn đường ngập Bạn cần dự đoán chiều sâu đoạn đường bị ngập khả lội nước xe Độ cao họng hút gió có khác biệt mẫu xe Chiều cao họng hút gió tính từ mặt đất thường hãng xe chọn làm thông số lội nước cho xe Bạn cần xem qua bảng thông số kỹ thuật, sách hướng dẫn sử dụng trực tiếp đo xe để biết rõ thông số Theo lý thuyết cần đảm bảo nước không ngập cao bô xe tràn vào họng gió động an tồn Nhưng theo kinh nghiệm nước ngập nửa bánh xe không nên cho xe lội nước Khi chuẩn bị chạy đoạn đường ngập nước, bạn cần quan sát xe tơ, xe máy trước để ước đốn độ sâu đoạn ngập Hãy tỉnh táo suy nghĩ kĩ trước đưa định Để đảm bảo an tồn bạn nên chờ nước rút chuyển sang đường khác khơ Hình 4.1: Không nên di chuyển qua đoạn đường ngập sâu 60 1.2 Từ tốn chạy qua vùng ngập Khi cho xe băng qua đoạn đường ngập nước, bạn cần thật bình tĩnh, giữ ga trì tua máy phù hợp Bạn cần ý xe chiều ngược chiều xe di chuyển xảy tượng tạo sóng, khiến nước dâng cao tràn vào họng hút gió lọc gió động cơ, gây thủy kích Vì vậy, lái xe bán tải hay SUV nương chân ga để tránh gây thêm khó khăn cho xe khác Cần tránh đạp ga mạnh để lao qua đoạn đường ngập Việc tăng tốc đột ngột dễ làm nước tràn qua lưới tản nhiệt, đổ vào họng hút gió lọt vào động 1.3 Xử lý xe bị chết máy Không nên cố khởi động lại xe bị chết máy, có nước bị hút vào buồng đốt may mắn chưa hẳn bị hư hỏng trầm trọng Do đó, bạn cố tình đề nổ xe làm nước lọt vào động cơ, gây thủy kích nặng nề Lúc này, bạn cần dắt xe qua vùng ngập nước gọi cứu hộ đến kéo xe tiệm sửa xe Nếu xe để hầm đỗ nơi nước ngập cao họng hút gió, sau nước rút bạn khơng nên đề nổ lúc nước lọt vào đường khí nạp, việc khởi động làm động bị thủy kích Để đảm bảo an toàn, bạn cần kéo xe đến đại lý để kiểm tra Sau thoát khỏi vùng ngập nước, bạn cần di chuyển đoạn tìm nơi dừng lại để kiểm tra nhanh xe Bạn cần quan sát cẩn thận chi tiết, kiểm tra xem hệ thống điện có bị ảnh hưởng hay khơng 61 Hình 4.2: Khi chết máy thủy kích khơng nên khởi động xe lại Kinh nghiệm điều khiển xe qua vùng ngập nước không bị chết máy Khi di chuyển xe máy đường ngập lụt, người điều khiển xe tham khảo kinh nghiệm sau để xe không bị chết máy ▪ Với xe số: Nên sang số xe mức thấp số để đi, ý giữ ga, nắm chặt tay lái chạy chậm qua khu vực bị ngập Lưu ý, người điều khiển phương tiện khơng nên vít ga hết cỡ, phanh gấp khiến xe dễ tắt máy ▪ Với xe ga: Điều khiển xe từ từ ga, không để ga thấp sau vít ga mạnh Người điều khiển xe tuyệt đối khơng giảm ga suốt q trình di chuyển việc gây chết máy Nếu gặp nơi nước ngập sâu qua ống pô xe khơng nên tiếp tục điều khiển xe qua đoạn đường ▪ Với xe máy điện: Nếu xe máy điện không trang bị hệ thống chống nước cho pin động người dùng khơng nên điều khiển xe qua đoạn đường bị ngập, đặc biệt khu vực ngập sâu đoạn đường dài 62 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Qua nội dung kết nghiên cứu trình bày, đề tài nghiên cứu khoa học đáp ứng mục tiêu nghiên cứu đặt ra: ▪ Tổng hợp nguyên nhân hậu thủy kích xe máy ▪ Cách xử lí sửa chữa xe bị ngập nước ▪ Thiết kế thi cơng hệ thống chống thủy kích đường ống nạp khí xe máy ▪ Tìm phương án chống thủy kích bị động, đưa động cuối kỳ nén xe tắt máy ▪ Thực nghiệm thành cơng giải pháp chống thủy kích chủ động mơ hình động xe wave 110cc Hiểu rõ tình trạng, nguyên nhân, hậu thủy kích cách xử lý xe qua vùng ngập lụt Kết mơ hình thực nhiệm nhận nhờ việc loại bỏ dần giả thuyết, tiến hành thực nghiệm sở kết tính tốn thiết kế Tiến hành tính tốn khả chống thủy kích bị động phương pháp kiểm sốt kì, tương lai tiếp tục thực nghiệm phương pháp mô hình Tuy nhiên, tài liệu dùng để nghiên cứu cịn giới hạn điều kiện nghiên cứu nhiều hạn chế, nên đề tài nhiều vấn đề chưa đề cập đến Chẳng hạn, chưa khảo sát nhu cầu thị trường tính cấp thiết nhu cầu sản phẩm, chưa tính tốn độ trễ việc đóng mở van tính nhỏ gọn hệ thống tốc độ đóng dịng khí nạp ngăn chặn nước sâm nhập vào bên động cần quan tâm Kiến nghị Kết nghiên cứu ứng dụng lĩnh vực giao thông đường Bằng cách áp dụng kết nghiên cứu vào phương tiện giao thông đường giảm thiểu nhiều rủi ro trình tham gia giao thông hao hụt tải sản người điều khiển phương tiện 63 Ứng dụng tương lai Biến đổi khí hậu ngày tác động đến mơi trường mua lũ diễn thường xuyên dẫn đến tình trạng ngập lụt dài hạn Cần nhanh chóng triển khai phát triển để dự án hình thành sản phẩm thử nghiệm xe máy, nhờ người sử dụng thấy tính hiệu hệ thống Xe máy sử dụng rộng rãi Việt Nam, nên lí thuyết, sản phẩm thành cơng có tính ứng dụng cao Mặt khác, việc sử dụng hệ thống góp phần giảm thiệt hại gây động cơ, từ giảm thiệt hại cải tài sản cho người điều khiển phương tiện Trong xu hướng phát triển chung ngành giao thông đường bộ, việc sử dụng hệ thống dảm bảo an toàn việc hạn chế tai nạn giao thông mua mưa bão, ngập lụt 64 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] PGS.TS Nguyễn Duy Tiến (2007), “Nguyên lý động đốt trong”, Nhà xuất giao thông vận tải, 255 trang [2] Nguyễn Thanh Tùng (2010), “Kết cấu – Tính tốn động đốt trong”, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, 400 trang [3] Nguyễn Văn Phước, Phạm Quang Huy (2021), “Giáo trình điện tử - Linh kiện điện tử Transistor”, Nhà xuất Thanh Niên, 455 trang Tiếng Anh [1] Steven Danley, Christopher Egan, Christopher Lyons (2007), “Engine Hydrostaticlock Mitigation”, WORCESTER POLYTECHNIC INSTITUTE, pp.2-34 65 PHỤ LỤC – CHƯƠNG TRÌNH MÁY TÍNH Code tín hiệu điều khiển #include void setup() { pinMode (13, OUTPUT); pinMode (12, OUTPUT); pinMode (2, INPUT); pinMode (3, INPUT); attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(3), myISR3, RISING); wdt_disable(); wdt_enable(WDTO_2S); } void loop() { while (1) { digitalWrite(13, LOW); digitalWrite(12, LOW); } } void myISR3() { digitalWrite(12, HIGH); digitalWrite(13, LOW); wdt_enable(WDTO_2S); while (digitalRead(3) == 1); wdt_disable(); 66 Code hiển thị LCD int timecho = 2000; int timecho1 = 500; unsigned long hientai = 0; unsigned long thoigian; unsigned long hientai1 = 0; unsigned long thoigian1; #include #include #include //LiquidCrystal_I2C lcd(0x27,16,2); LiquidCrystal_I2C lcd(0x27,20,4); void setup() { lcd.init(); lcd.backlight(); pinMode (13, OUTPUT); pinMode (12, OUTPUT); digitalWrite(12, LOW); pinMode (11, OUTPUT); pinMode (10, OUTPUT); digitalWrite(10, LOW); pinMode (3, INPUT); pinMode (2, INPUT); } void hienlcd1() 67 { lcd.setCursor(0, 0); //Chọn vị trí đặt trỏ đầu chọn cột (từ - 16), kế chọn hàng (có hàng 1) lcd.print("XE DANG DI VAO"); //in lên lcd chữ tỏng dấu "" lcd.setCursor(0, 1); lcd.print("VUNG NUOC SAU"); } void hienlcd2() { lcd.setCursor(0, 0); lcd.print("DONG CO NGAP NUOC"); //in lên lcd chữ tỏng dấu "" lcd.setCursor(0, 1); lcd.print("KHONG KHOI DONG DC"); } void loop() { if ((digitalRead(2) == HIGH)&&(digitalRead(3) == LOW) ) { hienlcd1(); digitalWrite(11,LOW); digitalWrite(13,HIGH); delay(1000); digitalWrite(13,LOW); delay(1000); } if ((digitalRead(2) == HIGH) &&(digitalRead(3) == HIGH) ) 68 { hienlcd2(); digitalWrite(13,LOW); digitalWrite(11,HIGH); delay(200); digitalWrite(11,LOW); delay(200); } else { lcd.clear(); digitalWrite(13,LOW); digitalWrite(11,LOW); } } 69 PHỤ LỤC – BẢN VẼ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG 70 S K L 0