Ô tô (phương ngữ Bắc Bộ) hay xe hơi (phương ngữ Nam Bộ) hoặc car (tiếng Anh) là loại phương tiện giao thông chạy bằng 4 bánh có chở theo động cơ của chính nó. Tên gọi ôtô được nhập từ tiếng Pháp (automobile), tên tiếng Pháp xuất phát từ từ auto (tiếng Hy Lạp, nghĩa là tự thân) và từ mobilis (tiếng La Tinh, nghĩa là vận động). Từ automobile ban đầu chỉ những loại xe tự di chuyển được gồm xe không ngựa và xe có động cơ. Còn từ ô tô trong tiếng Việt chỉ dùng để chỉ các loại có 4 bánh. Chữ xe hơi bắt nguồn từ chữ Hoa 汽車, phát âm theo Hán Việt là khí xa. Còn người Nhật gọi xe hơi là 自動車 (Tự động xa) nghĩa là xe tự động. Các kiểu khác nhau của xe hơi gồm các loại xe: xe buýt, xe tải.Có khoảng 1,32 tỷ chiếc xe được sử dụng trên toàn thế giới vào năm 2016.2 Khi lần đầu tiên ra mắt, xe hơi được hoan nghênh như một (phương tiện) cải tiến về môi trường so với ngựa. Trước khi nó ra mắt ở thành phố New York; hơn 10,000 tấn phân hàng ngày được dọn khỏi các đường phố. Tuy nhiên, năm 2006, các xe hơi là một trong những nguồn gây ô nhiễm không khí và tiếng ồn cũng như ảnh hưởng tới sức khoẻ trên khắp thế giới.
MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG I ĐẶT VẤN ĐỀ VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU I ĐẶT VẤN ĐỀ .4 II PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .5 CHƯƠNG II THIẾT KẾ CẢM BIẾN VÀ BỘ THU THẬP DỮ LIỆU I CÁC SỐ LIỆU CẦN THU THẬP II PHƯƠNG ÁN THU THẬP SỐ LIỆU .8 2.1 Lượng tiêu thụ nhiên liệu .8 2.2 Số vòng quay động 11 2.3 Vận tốc .12 2.5 Độ mở bướm ga 14 2.6 Vị trí tay số tín hiệu phanh 14 III THIẾT KẾ MẠCH ĐIỆN TỬ 15 3.1 Mạch điều khiển trung tâm 15 3.1.1 Tổng quan 15 3.1.2 Cấu tạo mạch .16 3.2 Module đọc ghi thẻ nhớ MMC/SD .20 3.2.1 Sơ lược giao tiếp MMC/SD Card thông qua chuẩn truyền thông SPI 20 a Chuẩn truyền thông SPI 20 b Giao tiếp MMC/SD Card 23 3.2.2 Ghi đọc liệu thí nghiệm vào MMC/SD Card 25 a Ghi liệu 25 b Đọc liệu 29 3.3 Cảm biến vận tốc 31 3.4 Cảm biến gia tốc 34 3.5 Xác định tốc độ động .37 3.6 Cảm biến vị trí tay ga 39 CHƯƠNG III THÍ NGHIỆM VÀ PHÂN TÍCH THÍ NGHIỆM 43 I THIẾT KẾ KỊCH BẢN THÍ NGHIỆM 43 II PHÂN TÍCH KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM 47 2.1 Đánh giá quan hệ gia tốc lượng tiêu thụ nhiên liệu .48 2.2 Điều khiển chuyển số thích hợp 50 2.3 Số lần khởi động thời gian nổ máy không tải 53 CHƯƠNG IV NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN TỬ 54 I TÍNH TỐN HÀM TRUYỀN BẰNG PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM 54 II THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG MƠ HÌNH TAY GA ĐIỆN TỬ .58 2.1 Thiết kế mơ hình tay ga điện tử 58 2.2 Xây dựng hàm truyền từ tay ga đến động servo 62 III THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG TẮT MÁY XE KHI DỪNG ĐÈN ĐỎ 66 KẾT LUẬN 69 PHỤ LỤC .70 Phụ lục 1: Code chương trình .70 Phụ lục 2: Code chương trình đọc liệu từ thẻ nhớ máy tính .75 Phụ lục 3: Code chương trình điều khiển động Servo 76 TÀI LIỆU THAM KHẢO .79 LỜI NÓI ĐẦU Trong thời đại ngày nay, phương tiện di chuyển cá nhân ngày trở nên phổ biến Ở nước ta, số người sử dụng xe máy làm phương tiện di chuyển cá nhân nhiều vào loại hàng đầu giới Và tính trạng nhiễm mơi trường phát thải độc hại trở thành vấn đề nhức nhối Trong hệ thống luật pháp Nhà nước tiêu chuẩn khí thải phương tiện giao thông lưu hành, đặc biệt với xe máy cịn chưa phát huy hết hiệu lực, thực trạng tiếp diễn lượng khí thải độc hại phát tán môi trường phương tiện giao thông ngày gia tăng không ngừng Để có giải pháp ngăn chặn tình trạng phát thải độc hại môi trường, bên cạnh biện pháp cải tiến kỹ thuật biện pháp cách thức vận hành xe môi trường giao thông phức tạp nước ta vấn đề đáng quan tâm Cách thức vận hành hợp lý nâng cao tính kinh tế nhiên liệu, đồng nghĩa với việc giảm lượng phát thải độc hại mơi trường Hai đề tài chúng em lựa chọn “Nghiên cứu yếu tố vận hành ảnh hưởng đến tính kinh tế nhiên liệu xe máy” “Thiết kế hệ thống tay ga điện tử cho xe máy nhằm cải thiện tính kinh tế nhiên liệu” Mục tiêu hai đề tài là: nghiên cứu yếu tố vận hành môi trường giao thông nước ta, từ thiết kế hệ thống giúp cải thiện kỹ điều khiển xe người tham gia giao thông phù hợp với môi trường giao thông Việt Nam, hướng tới lượng tiêu thụ nhiên liệu tối ưu trình vận hành Chúng em xin chân thành cảm ơn TS Đàm Hoàng Phúc, ThS Nguyễn Thanh Tùng tồn thể Thầy Bộ mơn Ơ tơ Xe chun dụng – Viện Cơ khí động lực – Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội tạo điều kiện giúp đỡ chúng em hoàn thành đề tài tốt nghiệp này! CHƯƠNG I ĐẶT VẤN ĐỀ VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU I ĐẶT VẤN ĐỀ Xe máy loại phương tiện di chuyển cá nhân phổ biến nhiều quốc gia giới đặc biệt Việt Nam Bên cạnh đó, giao thơng Việt Nam có đặc thù riêng: vòng năm trở lại đây, số lượng xe mô tô, xe gắn máy tăng nhanh với tốc độ 10%/năm Hệ tất yếu việc gia tăng số lượng phương tiện di chuyển cá nhân q nhanh tình trạng phát thải độc hại mơi trường Theo kết thí nghiêm Thụy Sỹ để so sánh hệ số phát thải xe mô tô, gắn máy không lắp thiết bị xử lý khí thải với tơ đạt tiêu chuẩn Euro cho thấy: phát thải trung bình quãng đường (g/km) xe mô tô, xe gắn máy cao ô tô gấp 18 39 lần CO, 23 74 222 lần HC; 1,7 hoặc 7,8 lần NOx tùy theo điều kiện giao thông đường đô thị đường đồng đường cao tốc Theo kết nghiên cứu Tổng cục Môi trường, hệ số phát thải CO, HC xe môtô gấp 6,4 lần xe ôtô hạng nhẹ Việt Nam nước có lượng xe mô tô, xe gắn máy lưu hành đứng thứ giới sau hai quốc gia đông dân Trung Quốc Ấn Độ Phần lớn xe lưu thông sử dụng hệ thống chế hịa khí khơng có điều khiển xe sử dụng hệ thống phun xăng điện tử đại FI Bên cạnh đó, mơi trường giao thơng nước ta mơi trường chưa hồn thiện cịn tồn nhiền vấn đề phức tạp Ngồi việc hệ thống giao thơng cơng chưa hồn chỉnh, tình trạng tắc đường thành phố lớn phổ biến, yếu tố người tham gia giao thơng yếu tố khó kiểm sốt Một phận lớn người tham gia giao thơng có kỹ điều khiển phương tiện tham gia giao thơng cịn Những yếu tố ngun nhân trực tiếp dẫn đến việc giảm tính kinh tế nhiên liệu tăng lượng phát thải độc hại môi trường, không riêng với xe sử dụng hệ thống chế hịa khí truyền thống mà xe sử dụng hệ thống phun xăng điện tử có điều khiển Vì hệ thống phun xăng điện tử có ưu điểm cải thiện tính kinh tế nhiên liệu giảm phát thải độc hại, can thiệp vào kết cấu cách điều khiển động Trong đó, mơi trường giao thơng Việt Nam đề cập phức tạp hệ thống phun xăng điện tử chưa thể đáp ứng hết yêu cầu tính kinh tế nhiên liệu phát thải độc hại Do vậy, yêu cầu cần có hệ thống đáp ứng hai yêu cầu: “tăng tính kinh tế nhiên liệu giảm phát thải độc hại môi trường” điều kiện không can thiệp kết cấu động nhà sản xuất, áp dụng hai hệ thống chế hịa khí truyền thống phun xăng điện tử có điều khiển II PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Trên thực tế, yếu tố vận hành xe máy tác động nhiều đến tính kinh tế nhiên liệu xe Do vậy, việc thiết kế hệ thống điều khiển xe tự động có quan tâm đến yếu tố vận hành giải pháp làm tăng tính kinh tế nhiên liệu xe đồng thời giải pháp mang tính thực thi cao khơng can thiệp vào kết cấu động nhà sản xuất Để thực việc điều khiển xe tự động trước hết phải tìm hiểu yếu tố vận hành có ảnh hưởng trực tiếp đến tính kinh tế nhiên liệu Các yếu tố bao gồm: + Chế độ khởi hành: Khởi hành tay số khác từ thấp đến cao có ảnh hưởng đến lượng tiêu thụ nhiên liệu + Gia tốc xe: Kỹ tăng tốc người lái tốt hay không tốt + Vận tốc xe: Khi xe vận hành vận tốc khác nhau: nhanh ổn định hay chậm không ổn định, ứng với tay số khác lượng tiêu hao nhiên liệu giá trị vận tốc tay số tốt + Kỹ chuyển số: Người vận hành nên chuyển số giá trị vận tốc số vòng quay động nâng cao tính kinh tế nhiên liệu + Thời gian chạy không tải: Khi dừng xe (dừng đèn đỏ) trường hợp nên tắt máy trường hợp khơng nên tắt Có thể mơ hình hóa q trình điều khiển loại xe mô tô, xe gắn máy sau: Hình 1.1: Sơ đồ mạch điều khiên hệ thống người - xe Với xe sử dụng hệ thống phun xăng điện tử (FI) hệ thống chế hòa khí (CHK) truyền thống, người lái có tác động điều khiển tay ga (Ph) điều khiển lượng nhiên liệu cấp đến động (ĐC) tạo mômen qua hệ thống truyền lực (HTTL) đến bánh xe để sinh vận tốc xe (V) Việc vận hành tác động trực tiếp đến tính kinh tế nhiên liệu xe Để loại bỏ tác động xấu việc vận hành đến tính kinh tế nhiên liệu, điều khiển đặt sau tác động tay ga người lái để hiệu chỉnh tối ưu chế độ vận hành tay ga Phương án thiết kế mạch điều khiển nối tiếp độc lập với hệ thống điều khiển có sẵn xe khơng can thiệp vào kết cấu xe nên ứng dụng xe sử dụng chế hịa khí xe phun xăng điện tử Hình 1.2: Sơ đồ mạch điều khiển tay ga điện tử Trong sơ đồ trên, “Bộ điều khiển tay ga điện tử” (BĐK) đặt vị trí sau tác động người lái trước tác động vào hệ thống chế hòa khí phun xăng điện tử Giải pháp cho phép điều khiển xe giảm phụ thuộc vào yếu tố điều khiển người vận hành, cải thiện chế độ điều khiển với người có kỹ điều khiển xe không tốt CHƯƠNG II THIẾT KẾ CẢM BIẾN VÀ BỘ THU THẬP DỮ LIỆU I CÁC SỐ LIỆU CẦN THU THẬP Dữ liệu cần thu thập phải phản ánh hết trạng thái hoạt động hệ thống người-xe bao gồm thông tin sau: + Lượng tiêu thụ nhiên liệu + Số vòng quay động + Độ mở bướm ga + Vận tốc + Vị trí tay số + Tín hiệu phanh II PHƯƠNG ÁN THU THẬP SỐ LIỆU Với số liệu yêu cầu cần thu thập trên, cần đề phương án để thu thập Với loại tín hiệu cần có phương án thu thập cụ thể với yêu cầu: tín hiệu thu nhận xác khơng ảnh hưởng đến kết cấu q trình vận hành xe 2.1 Lượng tiêu thụ nhiên liệu Để đo lượng tiêu thụ nhiên liệu, ta lựa chọn biện pháp lắp thêm bình xăng phụ cho phép đo lượng nhiên liệu tiêu thụ Hệ thống nhiên liệu phụ bao gồm: Phễu chiết Hình 2.1: Phễu chiết - Phễu chiết lê khoá thủy tinh: thủy tinh borosilicate chịu nhiệt - Thể tích: 100 ml - Đường kính lỗ khố: mm Với phễu chiết thủy tinh trên: - Hoàn toàn chịu xăng khơng bị ăn mịn, phá hủy xăng - Phễu chiết có khóa thủy tinh chịu xăng Phễu có khóa cho phép việc đo lượng nhiên liệu dễ dàng - Phễu chiết có nắp nên giảm ảnh hưởng việc nhiên liệu bị bay - Phễu có đầu ống thủy tinh cho phép đấu nối dễ dàng - Phễu thủy tinh mỏng nên dễ bị vỡ nên cần có vỏ bảo vệ Ống đong nhiên liệu Hình 2.2: Ống đong nhiên liệu -Ống đong làm thủy tinh - Thể tích : 100 ml - Đường kính ống : 31 mm -Chiều cao : 250 mm -Vạch chia :1 ml Khóa xăng đường ống dẫn Với đường ống dẫn xăng yêu cầu phải chịu xăng chịu nhiệt 10 Hình 4.13: Sự phù hợp mơ thực tế Sự phù hợp mơ hình mơ thực tế đạt: 90.65% Với hàm truyền trên, ta khảo sát tính điều khiển xe đáp ứng bước (Step reponse) Đáp ứng bước hệ thống thể hình sau: Hình 4.14: Step Response 66 Theo đồ thị, với đáp ứng bước thời gian độ (setting time) 1.2s Vậy hàm truyền sử dụng để thiết kế hệ thống tay ga điện tử III THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG TẮT MÁY XE KHI DỪNG ĐÈN ĐỎ Với kết phân tích lượng tiêu thụ nhiên liệu xe chạy không tải lúc dừng đèn đỏ khởi động lại xe rút nhận xét: trường hợp dừng xe lớn 4s việc tắt máy khởi động lại tiết kiện nhiên liệu việc không tắt máy Bộ điều khiển tự động tắt máy xe dừng đèn đỏ hoạt động dựa theo nguyên tắc: Khi điều khiển trung tâm phát xe dừng chạy khơng tải điều khiển đo thời gian xe dừng đèn đỏ, thời gian vượt 4s hệ thống lệnh để tắt động Sau động tắt, để khởi động lại xe, người lái cần bóp phanh để đảm bảo an toàn thực tăng ga tới mức phù hợp hệ thống tự động đề nổ khởi động xe 67 Hình 4.15: Sơ đồ thuật tốn điều khiển tắt máy khởi động xe tự động 68 Hình 4.16: Sơ đồ mạch điều khiển tự động tắt khởi động xe 69 KẾT LUẬN Sau thời gian làm việc nghiêm túc với tập chung cố gắng cao nhất, với giúp đỡ bảo tận tình hai Thầy hướng dẫn TS Đàm Hoàng Phúc ThS Nguyễn Thanh Tùng, chúng em hoàn thành đồ án tốt nghiệp với hai đề tài: “Nghiên cứu yếu tố vận hành ảnh hưởng đến tính kinh tế nhiên liệu xe máy” “Thiết kế hệ thống tay ga điện tử cho xe máy nhằm cải thiện tính kinh tế nhiên liệu” Đề tài hướng tới việc điều chỉnh hợp lý kỹ vận hành người điều khiển xe máy nhằm hướng tới lượng tiêu thụ nhiên liệu tối ưu Trong hai đề tài này, chúng em thiết kế hoàn chỉnh thu thập liệu, tiến hành thí nghiệm lưu trữ liệu đủ để tiến hành phân tích xử lý Sau xử lý số liệu này, chúng em xây dựng thuật toán điều khiển mơ hình điều khiển tay ga điện tử Song hạn chế thời gian kiến thức mới, cần xây dựng trải qua trình thử nghiệm lâu dài đạt kết nên chúng em chưa thể ứng dụng xe máy thực tế Mục tiêu chúng em thiết kế hoàn chỉnh ứng dụng điều khiển tay ga điện tử thi “Lái xe sinh thải – Tiết kiệm nhiên liệu” Honda tổ chức thời gian tới Bên cạnh tiếp tục phát triển hoàn chỉnh thu thập liệu, để ứng dụng “hộp đen” xe máy Cuối cùng, chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới tập thể Thầy Bộ mơn Ơ tơ Xe chun dụng – Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, đặc biệt TS Đàm Hoàng Phúc ThS Nguyễn Thanh Tùng giúp đỡ tạo điều kiện tốt để chúng em hồn thành đồ án tốt nghiệp Chúng em xin chân thành cảm ơn! 70 PHỤ LỤC Phụ lục 1: Code chương trình //****************Dinh nghia cac thu vien**************** #define F_CPU 8000000 #include #include #include #include "myMMC.c" #include #include #include //****************Dinh nghia ADC**************** #define AREF_MODE 0//Dien ap tham chieu tu ngoai cap vao chan VREF #define AVCC_MODE (1