Thiết kế hệ thống điều khiển tự động cung cấp nhiên liêu cho động cơ ô tô

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRẦN HƯNG THƯ THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG CUNG CẤP NHIÊN LIỆU CHO ĐỘNG CƠ Ô TÔ Chuyên ngành : Tự ñộng hóa Mã số: 60.52.60 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT Đà Nẵng – năm 2012 Công trình ñược hoàn thành ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Lê Thành Bắc Phản biện 1: Phản biện 2: Luận văn ñược bảo vệ Hội ñồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ Tự ñộng hóa họp Đại học Đà Nẵng vào ngày tháng 06 năm 2012 Có thể tìm hiều luận văn tại: - Trung tâm Thông tin-Học liệu, Đại học Đà Nẵng - Trung tâm Học liệu, Đại học Đà Nẵng 1 MỞ ĐẦU MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU Thiết kế hệ thống ñiều khiển tự ñộng cung cấp nhiên liệu cho ñộng ô tô nhằm mục ñích: - Loại bỏ tượng kẹt bó hay xảy với cấu bướm ga ñiều khiển khí lò xo bướm ga hồi Điều ngăn cản bướm ga ñóng lại (gây hiệu ứng chạy ñộng cơ) - Bướm ga ñiều khiển ñiện tử giúp giảm khí thải cải thiện mức ñộ tiêu hao nhiên liệu ñộng - Ưu ñiểm bướm ga ñiều khiển ñiện tử cho phép ñộng kết hợp ñiều khiển momen với ñiều khiển hành trình chạy xe, ñiều khiển lực kéo ñiều khiển ổn ñịnh ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU Đối tượng nghiên cứu ñề tài ñiều khiển mô tơ ñiện chiều quay bướm ga ñộng xe Toyota ñời 5A-FE Nghiên cứu sở lý thuyết hệ thống ñiều khiển cấp nhiên liệu, ảnh hưởng thông số, góc mở bướm ga ñến hệ thống Nghiên cứu sở lý thuyết phương pháp ñiều khiển ñộng chiều thiết kế hệ thống ñiều khiển tự ñộng cung cấp nhiên liệu cho ñộng ô tô Thiết kế hệ thống ñiều khiển vị trí bướm ga mô kết phần mềm Matlab Sinmulink 2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Nghiên cứu tổng quan hệ thống ñiều khiển bướm ga ñiện tử, hệ thống cấp nhiên liệu cho ñộng ô tô, cảm biến sử dụng ô tô khối cấp gió ñộng Nguyên cứu kỹ thuật ñiều khiển vị trí cho ñộng DC: ñiều khiển mờ, thích nghi, neural, PID lựa chọn phương án thiết kế hệ thống Mô hình hóa mô hệ thống ñiều khiển vị trí bướm ga dùng ñộng DC phần mềm Matlab Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN ĐỀ TÀI Tối ưu hóa trình cung cấp nhiên liệu, giảm thiểu ô nhiễm môi trường vấn ñề khác liên quan ñến kỹ thuật ñiều khiển hệ thống tự ñộng Có thể kết hợp với số ñiều khiển khác tích hợp thêm số cảm biến ô tô nhằm tăng ñộ an toàn cho người ñiều khiển xe, mở phương pháp ñiều khiển tối ưu BỐ CỤC CỦA LUẬN VĂN Chương 1: Tổng quan hệ thống cung cấp nhiên liệu ñiện tử ô tô Chương 2: Động ñiện chiều phương pháp ñiều khiển vị trí ñộng ñiện chiều Chương 3: Thiết kế hệ thống tự ñộng cung cấp nhiên liệu dùng ñộng ñiện chiều Chương 4: Điều khiển hệ thống cung cấp nhiên liệu ñộng ô tô ứng dụng ñiều khiển mờ 3 CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CUNG CẤP NHIÊN LIỆU ĐIỆN TỬ TRÊN Ô TÔ 1.1 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ SỬ DỤNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG CUNG CẤP NHIÊN LIỆU 1.1.1 Hệ thống cung cấp nhiên liệu ñã ñang sử dụng 1.1.2 Hệ thống cung cấp nhiên liệu ñộng xăng 1.2 HỆ THỐNG ETCS-I 1.2.1 Mô tả Góc mở bướm ga thông thường ñược ñiều khiển trực tiếp dây cáp nối từ bàn ñạp ga ñến bướm ga ñể mở ñóng Trong hệ thống này, dây cáp ñược loại bỏ, ECU ñộng dùng môtơ ñiều khiển bướm ga ñể ñiều khiển góc mở bướm ga ñến giá trị tối ưu tương ứng với mức ñộ ñạp bàn ñạp ga Ngoài ra, góc mở bàn ñạp ga ñược nhận biết cảm biến vị trí bàn ñạp ga, góc mở bướm ga ñược nhận biết cảm biến vị trí bướm ga Hệ thống ECTS-i bao gồm cảm biến vị trí bướm ga, ECU ñộng cổ họng gió Cổ họng gió bao gồm bướm ga, môtơ ñiều khiển bướm ga, cảm biến vị trí bướm ga phận khác Trong ñó ECM(Engine Control Unit) modul ECU 1.2.2 Cấu tạo hoạt ñộng Góc mở bướm ga thông thường ñược ñiều khiển trực tiếp dây cáp nối từ bàn ñạp ga ñến bướm ga ñể mở ñóng Trong hệ thống này, dây cáp ñược loại bỏ, ECU ñộng dùng môtơ ñiều khiển bướm ga ñể ñiều khiển góc mở bướm ga ñến 23 4.4.1 Chế ñộ bình thường (Normal Mode) Chế ñộ bình thường chế ñộ làm việc thường xuyên bảo ñảm ñộng vận hành tốt chuyển ñộng êm dịu 4.4.2 Chế ñộ ñường tuyết (Snow Mode) Khi góc bàn ñạp ga không ñổi so với chế ñộ bình thường, có can thiệp hệ thống chống trượt (Skid Control ECU), ECU ñiều khiển bướm ga mở nhỏ bình thường cách thay ñổi tín hiệu ñiều khiển ñầu vào ñể ñảm bảo ôtô làm việc ổn ñịnh 4.4.3 Chế ñộ công suất (Power Mode) Trên ôtô có trang bị contact Power Khi contact on, ECU ñiều khiển tăng tỉ số từ bàn ñạp ga ñến góc mở bướm ga làm tăng công suất ñộng cách tăng tín hiệu ñiều khiển ñầu vào mạch 4.5 KẾT LUẬN CHƯƠNG Trong chương tác giả ñã giải ñược vấn ñề liên quan tới chế ñộ vận hành ô tô Với kết mô ta nhận thấy với ñiều khiển bù mờ ñã thiết kế chất lượng hệ thống luôn ñược ñảm bảo ta thay ñổi vị trí ñặt tín hiệu ñầu vào, giảm ñược thời gian ñộ hệ thống Kết mô thu ñược hoàn toàn phù hợp với kết nghiên cứu lý thuyết, ñiều chứng tỏ thuật toán cách thức xây dựng ñiều khiển bù mờ ñúng ñắn xác Độ ñiều chỉnh, thời gian ñộ, số lần dao ñộng hệ truyền ñộng ñều tốt, ñộ ñiều chỉnh thời gian ñộ nhỏ 24 Kết mô lần ñã minh chứng khẳng ñịnh lý thuyết ñiều khiển mờ hoàn toàn ñảm ứng ñược yêu cầu chất lượng ñiều khiển hệ ñiều khiển tự ñộng cung cấp nhiên liệu ô tô KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI Luận văn ñã thành công việc ứng dụng ñiều khiển mờ ñể ñiều khiển vị trí bướm ga ô tô sử dụng ñộng DC Động DC ñược sử dụng rộng rãi kỹ thuật ñiều khiển làm sở ñể thiết kế nên hệ thống tối ưu cách kết hợp cảm biến nhằm ñiều khiển ô tô hoạt ñộng hiệu Việc ứng dụng mô hình bù mờ có khả kết hợp nhiều cảm biến cảm biến ôxy, cảm biến áp suất ñường ống nạp cảm biến khác nhằm giảm tiêu hao nhiên liệu cho ñộng cơ, giảm lượng khí thải Đồng thời hệ thống ñã thiết kế ñược lắp ñặt ECU ñộng kết hợp với hệ thống khác hệ thống phanh ABS, hệ thống lái tự ñộng nhằm tối ưu hóa trình cung cấp nhiên liệu Luận văn này, tác giả ñã giải ñược vấn ñề ñã ñặt nhiên ñề tài dừng lại việc ñiều khiển vị trí bướm ga cho ñộng cơ, chưa kết hợp với hệ thống ñiều khiển ô tô ñể vận hành nhiều chế ñộ khác chế ñộ ñường trường, ñường tuyết, ñường trơn trượt, ñường dốc Đây hướng phát triển ñề tài