Nghiên cứu chuyển đổi đặc tuyến cảm biến đo lưu lượng khí nạp trên hệ thống điều khiển động cơ phun xăng điện tử

Đại Học Quốc Gia Tp Hồ Chí Minh TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KS ĐINH QUỐC TRÍ NGHIÊN CỨU CHUYỂN ĐỔI ĐẶC TUYẾN CẢM BIẾN ĐO LƯU LƯNG KHÍ NẠP TRÊN HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ PHUN XĂNG ĐIỆN TỬ Chuyên ngành: Kỹ thuật Ô tô-Máy kéo Mã số ngành: 60.52.35 LUẬN VĂN THẠC SĨ Tp.Hồ Chí Minh, tháng 09 năm 2005 CÔNG TRÌNH ĐƯC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học: PGS-TS ĐỖ VĂN DŨNG Cán chấm nhận xét 1: Cán chấm nhận xét 2: Luận văn thạc só bảo vệ HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày tháng năm 2005 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA PHÒNG ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM ĐỘC LẬP - TỰ ĐO - HẠNH PHÚC Tp.HCM, ngày tháng năm 2005 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: Đinh Quốc Trí Phái: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 26/11/1976 Nơi sinh: Tp.Hồ Chí Minh Chuyên ngành: Kỹ thuật Ô tô-Máy kéo MSHV: 01303301 I TÊN ĐỀ TÀI: Nghiên Cứu Chuyển Đổi Đặc Tuyến Cảm Biến Đo Lưu Lượng Khí Nạp Trên Hệ Thống Điều Khiển Động Cơ Phun Xăng Điện Tử II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: - Giới thiệu đề tài - Cơ sở lý thuyết điều khiển động lý thuyết xấp xỉ hàm số - Nghiên cứu xây dựng đường đặc tính chuyển đổi cảm biến đo lưu lượng khí nạp - Thiết kế chế tạo chuyển đổi đặc tuyến cảm biến đo lưu lượng khí nạp - Thực nghiệm chuyển đổi đặc tuyến cảm biến đo lưu lượng khí nạp động - Kết luận hướng phát triển đề tài III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: / / 2005 IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 30 / 09 / 2005 V HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PGS.TS ĐỖ VĂN DŨNG CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM KHOA KỸ THUẬT GIAO THÔNG BỘ MÔN KỸ THUẬT Ô TÔ MÁY KÉO PGS-TS.ĐỖ VĂN DŨNG PGS-TS.PHẠM XUÂN MAI KS-GVC.NGÔ XUÂN NGÁT Nội dung đề cương luận văn thạc só Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua Ngày tháng năm 2005 PHÒNG ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC KHOA KỸ THUẬT GIAO THÔNG LỜI CẢM ƠN Xin cảm ơn Đảng Ủy, Ban Giám Hiệu Trường Đại Học Bách Khoa TP Hồ Chí Minh, Khoa Kỹ Thuật Giao Thông, Bộ Môn Ô Tô-Máy Động Lực tạo điều kiện cho theo học lớp Cao học chuyên ngành Kỹ Thuật Ô Tô-Máy Kéo Xin cảm ơn quý Thầy, Cô giảng dạy lớp Cao học Kỹ thuật Ô tô-Máy kéo Khóa 14 tận tình giảng dạy cung cấp kiến thức tảng giúp hoàn thành luận văn Xin cảm ơn Thầy hướng dẫn PGS-TS Đỗ Văn Dũng nhiệt tình giảng dạy hướng dẫn thực tập luận văn Xin cảm ơn giáo sư phản biện bỏ thời gian công sức để đọc tập luận văn đóng góp ý kiến quý báu giúp hoàn thiện nội dung luận văn Xin cảm ơn đồng nghiệp giúp đỡ thời gian thực luận văn ĐINH QUỐC TRÍ TÓM TẮT Luận văn thực với đề tài “Nghiên Cứu Chuyển Đổi Đặc Tuyến Cảm Biến Đo Lưu Lượng Khí Nạp Trên Hệ Thống Điều Khiển Động Cơ Phun Xăng Điện Tử” trình bày chương theo trình tự sau: Chương 1: Là chương dẫn nhập, chương trình bày lý chọn đề tài, mục đích nghiên cứu, đối tượng nghiên cứu, nội dung phương pháp nghiên cứu Chương 2: Trong chương 2, tác giả chủ yếu trình bày tóm tắt lý thuyết điều khiển động cơ, lý thuyết cảm biến đo lưu lượng khí nạp động sử dụng hệ thống phun xăng điện tử Đồng thời, sở lý thuyết xấp xỉ hàm số ứng dụng để xây dựng hàm xấp xỉ đường đặc tính cảm biến đo lưu lượng khí nạp đề cập Chương 3: Trình bày kết khảo sát đường đặc tính cảm biến đo lưu lượng khí nạp kiểu cánh trượt kiểu dây nhiệt Từ kết khảo sát đường đặc tính, ta xây dựng hàm xấp xỉ để biểu diễn đường đặc tính Từ đường biểu diễn đặc tính ta có mối quan hệ điện áp cảm biến lưu lượng khí nạp kiểu dây nhiệt kiểu cánh trượt vị trị lưu lượng khí nạp khác (động hoạt động từ tốc độ cầm chừng tối đa) Từ đây, ta thiết kế chế tạo chuyển đổi đặc tuyến hai cảm biến với giá trị vào điện áp cảm biến đo lưu lượng khí nạp kiểu dây nhiệt giá trị chuyển đổi điện áp cảm biến đo lưu lượng khí nạp kiểu cánh trượt Để chuyển đổi tín hiệu hai cảm biến ta dùng vi xử lý để thực Chương 4: Sau chế tạo chuyển đổi đặc tuyến hai cảm biến ta tiến hành thực nghiệm động Thực nghiệm hai trường hợp: Khi động sử dụng cảm biến đo lưu lượng khí nạp kiểu cánh trượt sử dụng cảm biến cảm biến đo lưu lượng khí nạp kiểu dây nhiệt sử dụng chuyển đổi đặc tuyến với hai thông số để đánh giá so sánh: khí thải động thời gian phun nhiên liệu động Chương 5: Qua trình thực đề tài, ta đánh giá lại mặt tích cực, ưu điểm đề tài mang lại, đồng thời nêu lên khuyết điểm hướng phát triển đề tài tương lai Nghiên Cứu Chuyển Đổi Cảm Biến Đo Lưu Lượng Khí Nạp Trên Hệ Thống Điều Khiển Động Cơ Phun Xăng Điện Tử Chương I: GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 Giới Thiệu Đề Tài Hiện nay, hầu hết ô tô du lịch sử dụng động xăng trang bị hệ thống phun xăng đánh lửa điện tử Trong hệ thống điều khiển động thường sử dụng nhiều cảm biến khác để nhận biết tình trạng hoạt động động cơ, từ đưa đến điều khiển động (ECU) để điều khiển phun xăng (kim phun), hệ thống đánh lửa nhiều hệ thống khác cách xác Xuất phát từ tính đa dạng chủng loại cảm biến sử dụng hệ thống điều khiển động xăng, xe sử dụng hệ thống phun xăng điện tử Toyota, Nissan, Mazda, Ford…, sử dụng nhiều cảm biến khác như: Cảm biến đo lưu lượng không khí nạp, cảm biến tốc độ động cơ, cảm biến vị trí điểm chết piston, cảm biến vị trí cánh bướm ga, cảm biến nhiệt độ nước làm mát, cảm biến nhiệt độ không khí nạp, cảm biến áp suất không khí nạp, v.v Trong trình sử dụng, số cảm biến điều khiển động quan trọng như: Cảm biến đo lưu lượng không khí nạp, cảm biến vị trí cánh bướm ga, cảm biến tốc độ động cơ,… bị hư hỏng Trong điều kiện sửa chữa nước ta khó khăn, phụ tùng thay không sản suất hay đắt, đặc biệt đời xe trước năm 2000 Để giải vấn đề trên, người thực đề tài muốn thay cảm biến loại xe với cảm biến bị hư hỏng cách dùng chuyển đổi đặc tuyến chúng cho phù hợp Trên hệ thống điều khiển động cơ, phun xăng đánh lửa điện tử có nhiều cảm biến dần thay đổi tính so với ban đầu qua thời gian sử dụng Do thời gian thực đề tài có hạn, nên người thực đề tài thực Giáo Viên Hướng Dẫn: PGS-TS Đỗ Văn Dũng Học Viên Thực Hiện: KS.Đinh Quốc Trí Nghiên Cứu Chuyển Đổi Cảm Biến Đo Lưu Lượng Khí Nạp Trên Hệ Thống Điều Khiển Động Cơ Phun Xăng Điện Tử số cảm biến quan trọng ảnh hưởng nhiều đến trình hoạt động động thường xảy hư hỏng như: cảm biến đo lưu lượng khí nạp Sau trình sử dụng, cảm biến đo lưu lượng không khí nạp kiểu cánh trượt phát sinh số vấn đề sau: - Độ mở cánh trượt lớn tiêu chuẩn (do lò xo đo tính đàn hồi) dẫn đến tiêu hao nhiên liệu nhiều hơn, thành phần khí xả tăng lên - Lớp than tiếp xúc bị mòn, tín hiệu lưu lượng gió gửi điều khiển không ổn định bị sai lệch, ảnh hưởng đến trình làm việc động -Điều kiện khắc phục hư hỏng khó khăn, phụ tùng thay không thị trường Ngoài cảm biến lưu lượng khí nạp kiểu cánh trượt có khuyết điểm lớn độ nhạy không cao Trên động phun xăng công suất cao cần tăng áp nạp cho dòng khí nạp sử dụng cảm biến đo lưu lượng khí nạp kiểu cánh trượt mà phải dùng cảm biến đo lưu lượng khí nạp kiểu dây nhiệt hay màng nhiệt Vì lý nêu trên, nên người nghiên cứu chọn đề tài: “Nghiên Cứu Chuyển Đổi Đặc Tuyến Cảm Biến Đo Lưu Lượng Khí Nạp Trên Hệ Thống Điều Khiển Động Cơ Phun Xăng Điện Tử” 1.2 Bối Cảnh Nghiên Cứu Ngày nay, công nghệ ô tô giới ngày phát triển mạnh Bằng chứng cho đời ô tô đại có độ tiện nghi an toàn cao, phục vụ công tác vận chuyển hành khách, vận tải hàng hoá công nghiệp Đặc biệt ô tô du lịch ứng dụng công nghệ như: điều khiển tự động, vi điều khiển, công nghệ thông tin nhằm cải tiến nâng cao tuổi thọ động cơ, tăng tính an toàn cho ô tô chuyển động tốc độ cao hay môi trường hoạt động ô tô không tốt Quan trọng hết tiết kiệm nhiên liệu, Giáo Viên Hướng Dẫn: PGS-TS Đỗ Văn Dũng Học Viên Thực Hiện: KS.Đinh Quốc Trí Nghiên Cứu Chuyển Đổi Cảm Biến Đo Lưu Lượng Khí Nạp Trên Hệ Thống Điều Khiển Động Cơ Phun Xăng Điện Tử giảm ô nhiễm môi trường mà giới kêu gọi nguồn dầu mỏ ngày cạn kiệt khí thải gây hại tới môi tường ngày tăng Bên cạnh đó, đất nước ta đường hội nhập phát triển kinh tế Công nghiệp ô tô nước ta năm gần phát triển nhanh chóng Lượng ô tô lưu hành ngày tăng vơi nhiều chủng loại ô tô khác sản xuất nước hay nhập Hầu hết loại ô tô du lịch trang bị hệ thống phun xăng đánh lửa điều khiển điện tử Trong hệ thống sử dụng nhiều cảm biến, điều khiển điện tử, chấp hành Tuy nhiên, sau thời gian sử dụng, phận bị hư hay giảm tính hoạt động làm ảnh hưởng tới hoạt động động Nhưng phụ tùng thay lại đắt tiền hay thị trường, đặc biệt ô tô có nguồn gốc nhập Từ đó, đề tài thực nhằm đáp ứng nhu cầu trên, đem lại lợi ích kinh tế cao Ngoài đề tài thực này, có đề tài thực trước nhằm mục đích như: Đề tài thạc só: Nghiên Cứu Chế Tạo Mạch Đánh Lửa Trên Động Cơ Ô Tô Theo Chương Trình Tác giả: KS.Nguyễn Văn Long Giang, Hướng dẫn:PGS-TS.Đỗ Văn Dũng, Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật, Năm -2004 Đề tài thạc só: Nghiên Cứu Chế Tạo Mạch Điều Khiển Phun Xăng Dùng Vi Điều Khiển Tác giả: KS.Trần Quốc Cường, Người hướng dẫn: PGS-TS Đỗ Văn Dũng, Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ thuật, Năm -2004 Đề tài thạc só: Chế Tạo Thiết Bị Đọc Mã Lỗi Hiển Thị Tiếng Việt Cho Một Số Loại Xe Thông Dụng Ở Điều Kiện Việt Nam Giáo Viên Hướng Dẫn: PGS-TS Đỗ Văn Dũng Học Viên Thực Hiện: KS.Đinh Quốc Trí Nghiên Cứu Chuyển Đổi Cảm Biến Đo Lưu Lượng Khí Nạp Trên Hệ Thống Điều Khiển Động Cơ Phun Xăng Điện Tử Tác giả: KS.Nguyễn Chí Hùng, Người hướng dẫn: PGS-TS.Đỗ Văn Dũng, Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ thuật, Năm -2004 Ngoài ra, có đề tài nhằm mục đích thực trường Đại học Bách khoa Hà Nội,.v.v 1.3 Đối Tượng Và Phạm Vi Nghiên Cứu Hệ thống phun xăng điện tử (Electronic Fuel Injection-EFI) hệ thống mà lượng xăng phun vào xi lanh tính toán điều khiển điều khiển điện tử Electronic Coltrol Unit-ECU), việc tính toán điều khiển dựa vào tín hiệu từ cảm biến lắp đặt động Hệ thống phun xăng điện tử có nhiều cách phân loại khác như: Phân loại theo kiểu điều khiển ta có loại: • Loại mạch tương tự • Loại điều khiển vi xử lý Phân loại theo cách bố trí kim phun có loại: • Phun đơn điểm (Central Injection-CI): Gồm kim phun cho tất xilanh bố trí đường ống nạp • Phun đa điểm (Multipoint Injection-MPI): Mỗi xilanh có kim phun bố trí gần xupáp hút Ngoài ra, loại phun xăng đa điểm có hệ thống phun xăng trực tiếp (GDI-Gasoline Direct Injection) Phân loại theo kiểu cảm biến đo lưu lượng không khí nạp ta có: • Loại L-Jetronic: Loại bao gồm hệ thống sử dụng cảm biến đo trực tiếp thể tích không khí khối lượng không khí cảm biến đo lưu lượng khí nạp kiểu cánh trượt, dây nhiệt, cảm biến kiểu siêu âm Giáo Viên Hướng Dẫn: PGS-TS Đỗ Văn Dũng Học Viên Thực Hiện: KS.Đinh Quốc Trí ... 92 Nghiên Cứu Chuyển Đổi Đặc Tuyến Cảm Biến Đo Lưu Lượng Khí Nạp Trên Hệ Thống Điều Khiển Động Cơ Phun Xăng Điện Tử Trên Động Cơ 3.3.2.Chức Năng Và Cấu Tạo Bộ Chuyển Đổi Đặc Tuyến Cảm 94 Biến Đo. .. 162 Nghiên Cứu Chuyển Đổi Đặc Tuyến Cảm Biến Đo Lưu Lượng Khí Nạp Trên Hệ Thống Điều Khiển Động Cơ Phun Xăng Điện Tử Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Hệ Thống Điều Khiển Động Cơ 2.1.1 Giới Thiệu Hệ. .. Nghiên cứu xây dựng đường đặc tính chuyển đổi cảm biến đo lưu lượng khí nạp - Thiết kế chế tạo chuyển đổi đặc tuyến cảm biến đo lưu lượng khí nạp - Thực nghiệm chuyển đổi đặc tuyến cảm biến đo