Nghiên cứu chế tạo hệ thống start stop trên ô tô

Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trun thự và h a từn đ ợc ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác... LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận văn tốt nghiệp này, tác giả xin chân thàn

LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯƠNG TỬ QUỐC

NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO HỆ THỐNG START-STOP TRÊN Ô TÔ

NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC - 60520116

S K C0 0 4 4 7 7

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯƠNG TỬ QUỐC

NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO HỆ THỐNG START-STOP TRÊN

Ô TÔ

NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC - 60520116

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯƠNG TỬ QUỐC

NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO HỆ THỐNG START-STOP TRÊN

Ô TÔ

NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC - 60520116

Hướng dẫn khoa học:

TS LÝ VĨNH ĐẠT

LÝ LỊCH KHOA HỌC

I LÝ LỊCH SƠ LƯỢC:

Họ & tên: r n uố Giới tính: Nam

N ày, thán , năm sinh: 03/05/1983 N i sinh: nh ịnh

u quán: nh ịnh Dân tộc: Kinh

Chỗ ở riêng hoặ địa chỉ liên lạ : 56 n - P h ớ nh- Q.9 TP.HCM iện thoại quan: 08 38212360 iện thoại nhà riêng: Fax: E-mail: tuquoc635264@yahoo.com

II QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO:

Đại học:

Hệ đào tạo: H Chính quy Th i ian đào tạo từ 9/2003 đến 4/2008

N i họ (tr ng, thành phố): H S hạm Kỹ Thuật TPHCM

Ngành họ : C Khí ộng Lực

n đồ án, luận án hoặc môn thi tốt nghiệp:

Thiết ế, hế tạo hệ thốn ảnh áo hoản á h n ảm iến si u m

N ày & n i ảo vệ đồ án, luận án hoặc thi tốt nghiệp: tháng 12/2007

LỜI CAM ĐOAN

ôi am đoan đ y là ôn tr nh n hi n ứu của tôi

Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trun thự và h a từn đ ợc ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác

Tp Hồ Chí Minh, ngày 10 tháng 9 năm 2014

(Ký tên và ghi rõ họ tên)

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành luận văn tốt nghiệp này, tác giả xin chân thành cảm ơn quý Thầy

Cô khoa Cơ Khí Động Lực đã tận tình giúp đỡ và tạo mọi điều kiện thuận lợi để tác giả hoàn thành luận văn

Xin chân thành cảm ơn Thầy PGS.TS Đỗ Văn Dũng đã giúp đỡ, định hướng

nghiên cứu trong thời gian bắt đầu thực hiện luận văn tốt nghiệp

Xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn tận tình của Thầy TS V n Đ t đã giúp

em hoàn thành luận văn một cách thuận lợi Thầy đã luôn bên cạnh đóng góp và sửa chữa những thiếu sót, khuyết điểm em mắc phải và đề ra những hướng giải quyết tốt nhất

Xin chân thành cảm ơn Thầy phản biện đã dành thời gian và công sức để đọc và đóng góp ý kiến quý báu giúp em hoàn thiện nội dung luận văn

Tác giả cũng xin được gửi lời cảm ơn sâu sắc đến gia đình, bạn bè đã ủng hộ, động viên tinh thần giúp tác giả hoàn thành luận văn

Xin kính chúc quý thầy cô mạnh khoẻ, hạnh phúc và thành công trong sự nghiệp trồng người vinh quang

Xin trân trọng cám ơn !

TPHCM, ngày 10 tháng 09 năm 2014

Học viên thực hiện

T ng T ố

uận văn này tr nh ày về quá tr nh n hi n ứu, hế tạo hệ thốn Start-Stop Engine để lắp đặt trên các ô tô đ i , độn đ ợ tran ị hệ thốn phun ăn điện t ới mụ đí h ải tiến, n n ấp á đ i nh m th o ịp ôn n hệ ô tô hiện đại, tá iả đã ố ắn t m tòi n hi n ứu hoạt độn ủa hệ thốn Start-Stop

tr n á dòn hiện đại để đ a ra á ph n án hế tạo, lắp đặt hệ thốn Stop phù hợp với á ô tô đ i Sau hi lắp đặt, vận hành hệ thống, tá iả đã tiến hành thự n hiệm và đánh iá Kết quả ho thấy hệ thốn đã làm việ ổn định,

Start-an toàn và tiện lợi ỉ lệ tiết iệm nhi n liệu đạt 2,9% với th i iStart-an dừn đèn đỏ trun nh ủa là 3 i y tr n đoạn đ n mật độ đèn iao thôn trạm tr n 2

km ỉ lệ tiết iệm nhi n liệu này òn ao h n với nhữn hoản th i ian dừn đèn

đỏ trun nh lớn h n

ABSTRACT

Start-Stop Engine System is an electronic system that is programmed to control start and stop engine quickly and conveniently via a button It is used to replace the tradition IG switch in car In addition, this system can automatically stop engine when the car stop over a certain time period in order to reduce the fuel consumption and emissions that cause the environmental pollution Currently, this system is widely used on luxury passenger car in the world

This paper presents research, manufacture and install the Start-Stop engine system in the older cars, of which engine has been equipped with the electronic fuel injection The purpose of study improvest and updates the older generation car in order to catch up to the modern automobile, and based on the research of Start-Stop system in modern vehicle, author has proposed the project for manufacturing and installing the system that is suitable to the older cars The experimental results show that the system operates stably, safety and conveniently A fuel economy about 2.9

% has been reached when the car stop red light with average stop time (about 30 seconds) The fuel consumption has trends to reduce when the stop time for the red light larger than the average stop time

MỤC LỤC

Quyết định iao đề tài

Lý lịch cá nhân i

L i am đoan ii

Cảm tạ iii

Tóm tắt iv

Mục lục vi

Danh sách các bảng x

Danh sách các hình xi

Ch n : TỔNG QUAN 1

1.1 Tính cấp thiết của đề tài 1

1.2 Mục tiêu, nhiệm vụ của đề tài 2

1.2.1 Mụ ti u đề tài: 2

1.2.2 Nhiệm vụ của đề tài 2

3 ối t ợng, phạm vi nghiên cứu đề tài 2

3 ối t ợng nghiên cứu 3

1.3.2 Phạm vi nghiên cứu 3

1.4 Ph n pháp n hi n ứu 3

1.4.1 h n pháp n hi n ứu l luận 3

1.4.2 h n pháp huy n ia phỏn vấn 3

1.4.3 h n pháp n hi n ứu thự tiễn 3

1.5 nh h nh n hi n ứu hệ thốn Start-Stop n in tron và n oài n ớ 4

1.5 nh h nh n hi n ứu tron n ớ 4

5 2 nh h nh n hi n ứu n oài n ớ 4

Ch n 2: C S H 8

2.1 Hệ thống Start-Stop Engine 8

2.1.1 Hệ thốn “Idlin Stop” tr n Honda SH 8

2.1.2 Hệ thốn “i-Stop” ủa Mazda 12

2.2 i điều hiển tm a 13

2.2.1 ổn quan về 13

2.2.1.1 iới thiệu tổn quan về 13

2.2.1.2 u thế ủa C 13

2.2.2 Atmega8 14

2.2.2.1 ính năn vi điều hiển tm a 14

2.2.2.2 S đồ và hứ năn h n ủa tm a 16

2.2.2.3 Các khối hính ủa tm a 19

Ch n 3: NH N HIỆU QUẢ VỀ TIÊU HAO NHIÊN LIỆU TRÊN Ô TÔ ỢC TRANG BỊ HỆ THỐNG START-STOP 21

3.1 C sở tính toán 21

3.2 hí n hiệm 22

3.2 hiết lập thí n hiệm 22

3.2.2 h n pháp đo l ợn ăn 23

3.2.3 X l số liệu thí n hiệm 24

3.3 Kết luận 26

Ch n 4: HI K CH Ắ HỆ HỐN S -STOP TRÊN Ô TÔ 27

4.1 C sở thiết ế hệ thống Start-Stop 27

4.2 Nghiên cứu lập trình điều hiển hệ thốn 34

4 2 u đồ thuật toán điều hiển hệ thốn 34

4.2 2 u đồ thuật toán điều hiển hởi độn 35

4.2 3 u đồ thuật toán điều hiển tự độn dừn độn hi dừn quá

giây 36

4.2 4 u đồ thuật toán hởi độn từ a 37

4.2 5 u đồ thuật toán điều hiển áo độn hốn trộm 38

4.3 hiết ế hế tạo oard điều hiển 39

4.3 ựa họn linh iện điện t 39

4.3.2 hiết ế mạ h điện 39

4.3 2 ạ h n uồn 39

4.3 2 2 ạ h l un tố độ độn độn 40

4.3 2 3 ạ h l un tố độ 41

4.3 2 4 ạ h l tín hiệu từ n t nhấn “Start-Stop” 42

4.3.2.5 ạ h l á tín hiệu từ àn đạp ly hợp, ần điều hiển số, r mot 43

4.3.2.6 ạ h điện điều hiển á r lay hấp hành 44

4.3 3 hi ôn oard mạ h điều hiển 45

4.4 ắp đặt tr n ô tô thự tế 47

4.5 Cá hế độ hoạt độn ủa hệ thốn Start-Stop 51

Ch n 5: H C N HIỆ NH I 56

5.1 hiết lập thự n hiệm 56

5.2 Thự n hiệm 56

5.2.1 h n pháp đo l ợn ăn ti u thụ 56

5.2.2 ản số liệu thự n hiệm 57

5.3 ánh iá 58

Ch n 6: K T LUẬN VÀ KI N NGHỊ 59

6.1 Kết luận 59

6.2 Kiến nghị 59

TÀI LIỆU THAM KHẢO 60

DANH SÁCH CÁC BẢNG

Trang

Bảng 2.1: Chứ năn á h n port 18

Bảng 2.2: Chứ năn á h n port C 18

Bảng 2.3: Chứ năn á h n port 19

Bảng 2.4: Thanh ghi trạng thái 20

Bảng 3.1: L ợn ăn ti u thụ khi khởi độn và hi độn hoạt động cầm chừng 24

Bảng 5.1: ợn ăn ti u thụ của ô tô có và không có hệ thống Start-Stop 57

DANH SÁCH CÁC HÌNH

Trang

Hình 1.1: Hệ thống Start-Stop của Honda 6

Hình 2.1: Crea Scoopy-I sản phẩm đầu tiên ứng dụng hệ thống Idling Stop 8

Hình 2.2: Mô phỏn s đồ bố trí cảm biến trên xe gắn máy Honda 9

Hình 2.3: 4 chế độ điều khiển của ECU 10

Hình 2.4: Hệ thống i-Stop của Mazda 12

Hình 2.5: Các dòng AVR 13

Hình 2.6: n i tm a 16

Hình 2.7: S đồ chân Atmega8 16

Hình 2.8: Mạch cấp điện áp cố định cho AREF 17

Hình 2.9: Cấu trúc bên trong AVR 19

Hình 3.1: C n điện t 23

Hình 4.1: S đồ mạ h điện mở nguồn thay thế công tắc máy 27

Hình 4.2: S đồ mạ h điều khiển motor lock c a 28

Hình 4.3: S đồ mạch tín hiệu tố độ độn 29

Hình 4.4: S đồ mạch tín hiệu tố độ xe 30

Hình 4.5: S đồ mạch tín hiệu công tắ àn đạp ly hợp, tay số 30

Hình 4.6: S đồ mạch tín hiệu phanh 31

Hình 4.7: S đồ mạch tín hiệu nút nhấn Start-Stop 32

Hình 4.8: S đồ mạch tín hiệu remote 33

Hình 4.9: u đồ thuật toán điều khiển toàn bộ hệ thống 34

Hình 4.10: u đồ thuật toán điều khiển khởi động 35

Hình 4.11: u đồ thuật toán điều khiển tự động dừn độn 36

Hình 4.12: u đồ thuật toán điều khiển khởi động từ xa 37

Hình 4.13: u đồ thuật toán điều khiển áo động chống trộm 38

Hình 4.14: Mạch cấp nguồn 39

Hình 4.15: Mạch x lý xung tố độ độn 40

Hình 4.16: Mạch x lý xung tố độ xe 41

Hình 4.17: Mạch x lý tín hiệu Start-Stop 42

Hình 4.18: Mạch x lý tín hiệu công tắc 43

Hình 4.19: Mạ h điều khiển các relay chấp hành 44

Hình 4.20: Board điều khiển vẽ trên Eagle 6.1 45

Hình 4.21: Mặt tr ớc của oard điều khiển 45

Hình 4.22: Mặt sau của oard điều khiển 46

Hình 4.23: X đ ợc tiến hành lắp đặt 47

Hình 4.24: Cá r lay điều khiển mở nguồn và relay lock c a 47

Hình 4.25: Nút nhấn Start-Stop 48

Hình 4.26: Công tắ àn đạp ly hợp 49

Hình 4.27: Vị trí lắp đặt oard điều khiển trên xe 50

Hình 4.28: Thao tác mở nguồn hệ thống điện trên ô tô 51

Hình 4.29: Thao tác khởi độn độn 52

Hình 4.30: hao tá đạp àn đạp ly hợp để khởi động lại độn 53

Hình 4.31: Trạng thái phanh tay và cần điều khiển số 54

Hình 4.32: Remote điều khiển hệ thống Start-Stop 54

Chương 1

TỔNG QUAN

1.1 Tính cấp thiết của đề tài

Hiện nay, tại Việt Nam nói riêng và trên thế gi i nói chung, nguồn nhiên liệu h thạ h (xă g và dầu Diesel) hầu h u sử dụ g ho ộng

ơ trên ô tô và nhi u ph ơ g tiện giao thông h ê hú g t g bị ệ thuộc và chịu sức ép l n từ nguồn nhiên liệu này cả v nguồn cung cấp gi thà h Đi u này làm cho hi ph vận chuyển và chi phí sản xuất gày à g tă g o Đồng thời, nguồn h thải ph t ra từ các loại nhiên liệu ày g gày à g gây ô hiễm môi

tr ờng sống nghiêm trọng (gây ô nhiễm không khí, tiếng ồn, hiệu ứ g hà h,…)

Do , trong khi tiến hành việc nghiên cứu tìm nguồn nhiên liệu m i và sạ h ể thay thế một phần hay hoàn toàn các loại nhiên liệu truy n thống ày nhằm mục

h tă g hiệu suất, giảm suất tiêu hao nhiên liệu và khí thải trê ộ g ơ truy n thống Một trong số biệ ph p à tr g bị hệ thống Start-Stop dừ g ộ g ơ ể cắt giảm tiêu hao nhiên liệu, giảm khí thải trong những khu vực hay trong những khoảng thời gian không cần thiết

Chứ ă g ủ hệ thống Start-Stop Engine s à tự ộng dừng và khởi ộng lại

ộ g ơ ể giảm thời gian ộ g ơ hoạt cầm chừng, do àm giảm tiêu thụ nhiên liệu và khí thải khi xe phải chờ i ở iểm dừ g è ỏ hoặ th ờ g xuyê ến những iểm hay ùn tắc giao thông T h ă g ày c trang bị trên xe hybrid lai iện, h g ũ g ã xuất hiện trên các xe sử dụ g ộ g ơ ốt trong truy n thống Đối v i các xe sử dụng hệ thống này thì tiết kiệm c từ 5 dến 10% nhiên liệu theo công bố của hãng xe Mazda 2011 Công nghệ ày ũ g ã c sử dụng trên xe gắn máy Scooter Honda Motor tại thị tr ờng châu Á trong thập kỷ qua PCX 125cc ã c trang bị hệ thố g ày và vào sử dụ g tro g ăm 2010 Gầ ây,

ũ g p dụ g trê Ho d ir d , Ho d i …

Ở Việt Nam, số g ô tô gày à g gi tă g, ặc biệt các thành phố l h Hà Nội, Đà Nẵng, Hồ h Mi h à ơi tập trung số ng ô tô rất l , h g hạ tầng giao thông kém phát triển, d ến tình trạng kẹt xe và ô nhiễm môi tr ờng rất

nặ g, ồng thời chi phí nhiên liệu ũ g rất l Điểm bất cập là ở chỗ mặc dù chúng

t g xuất khẩu dầu thô, h g phải nhập gầ h toà bộ ng nhiên liệu xă g

và dầu Diesel thành phẩm, phải lệ thuộc vào nguồn cung cấp và giá cả rất bấp bênh,

ắt ỏ của thị tr ờng thế gi i

Từ các lý do trên, cho thấy việc nghiên cứu ứng dụng hệ thố g St rt-Stop trê ô

tô hằm tiết iệm hiê iệu và giảm ô hiễm môi tr ờ g là một nhu cầu mang tính cấp thiết cần phải giải quyết, là công việc mang tính cấp b h g ặt r ối v i các nhà hoạ h ị h h h s h, ơ qu hứ ă g, doanh nghiệp, các nhà khoa

họ tro g c và sự ồng thuận của cả cộ g ồng xã hội

1.2 Mục tiêu, nhiệm vụ của đề tài

1.2.1 Mục tiêu ủa đề tài

- Nghiên cứu thiết kế hệ thống Start-Stop lắp ặt trên ô tô nhằm mụ h tiết kiệm nhiên liệu và giảm ô nhiễm môi tr ờng bằng việc dừng ộ g ơ một cách tự

ộng khi ô tô dừng tại chỗ trong khoảng thời gi x ịnh

- huyể i h thứ bật tắt guồ và hởi ộ g ộ g ơ ô tô v i ô g tắ

m y Ig itio Swit h truy thố g bằ g việ th o t ơn giản là nhấn nhả út

hấ St rt-Stop E gi

- Bên cạ h , tài còn nghiên cứu thiết kế hệ thống an toàn khi sử dụng xe

Hệ thống chống trộm c tích h p trong hệ thố g i u khiển Start-Stop

1.2.2 Nhiệm vụ của đề tài

- Nghiên cứu hệ thống ngắt ộng ơ tự ộng (Start-Stop)

- Nghiên cứu thiết kế, chế tạo board mạ h i u khiển St rt-Stop E gi tr g

bị trên xe Honda Accord 1990

- Thử ghiệm h gi t h hiệu quả và t h tiết iệm hiê iệu ủ hệ thố g

1.3 Đối tượng, phạm vi nghiên cứu đề tài

1.3.1 Đối tượng nghiên cứu

- Sử dụng các phần m m thiết ế v mạ h E g 6.1, phầ m m mô phỏ g mạ h

iệ Protus v7.5…

1.3.2 Phạm vi nghiên cứu

Do i u kiệ trì h ộ và thời gian hạn chế ê t giả hỉ tập trung nghiên cứu

i u khiển khởi ộng và dừ g ộ g ơ bằ g cách th o t v i út hấ Start-Stop

E gi và tự ộng dừng ộ g ơ hi ô tô dừ g qu âu (St d y) Hệ thố g

ắp ặt trê x Honda Accord 1990 ộ g ơ 2.0

1.4 Phương pháp nghiên ứu

1.4.1 Phương pháp nghiên ứu lý luận

Mục đích: Tìm hiểu ơ sở lý luận v hệ thống Start-Stop Engine

Cách tiến hành: Tham khảo, phân tích tài liệu chuyên ngành, các công trình

nghiên cứu ã c công nhận

1.4.2 Phương pháp chuyên gia, phỏng vấn

Mục đích: Tă g ờng tính tiện ích và tính an toàn cho Ô tô

Cách tiến hành: Tiếp xú trự tiếp v i huyê gi m t ờ g v vấ

iê qu ể tr o i, tìm hiểu và xử t iệu

1.4.3 Phương pháp nghiên cứu thực tiễn

Mục đích: Thiết kế sản phẩm có thể lắp ặt trên ô tô

Cách tiến hành: Tiến hành thiết kế bo rd i u khiển khởi ộ g ộ g ơ