(Luận văn thạc sĩ) ứng dụng labview điều khiển phun xăng xe gắn máy

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN HẢI TRÂN ỨNG DỤNG LabVIEW ĐIỀU KHIỂN PHUN XĂNG XE GẮN MÁY NGÀNH : KHAI THÁC VÀ BẢO TRÌ ƠTƠ MÁY KÉO - 605246 SKC003716 Tp Hồ Chí Minh, tháng 03/2012 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN HẢI TRÂN ỨNG DỤNG LabVIEW ĐIỀU KHIỂN PHUN XĂNG XE GẮN MÁY NGÀNH : KHAI THÁC VÀ BẢO TRÌ ƠTƠ MÁY KÉO - 605246 Hướng dẫn khoa học: PGS TS Đỗ Văn Dũng Tp Hồ Chí Minh , tháng năm 2012 Chương TỔNG QUAN 1.1 Lý chọn đề tài Xe gắn máy phương tiện giao thông phổ biến nước ta, có khoảng 18 triệu xe gắn máy 86 triệu dân Hầu hết xe máy lưu hành Việt Nam điều sử dụng chế hịa khí gây nhiễm lớn khơng kinh tế Những năm trở lại đây, hãng xe chuyển sang xu hướng thiết kế động xe máy phun xăng điện tử (PGM- FI), tiên phong cho trào lưu hãng xe tiếng Honda Chiếc xe máy hãng áp dụng công nghệ SHi Động phun xăng điện tử giúp tiết kiệm nhiên liệu (động xe máy phun xăng tiết kiệm động sử dụng chế hòa khí khoảng 6%), góp phần làm hạn chế nhiễm mơi trường… Tuy nhiên, khó khăn chủ yếu việc xử lý cố hư hỏng động xe gắn máy phun xăng điện tử hạn chế sở sửa chữa chưa khắc phục Đó nhược điểm lớn động xe máy áp dụng công nghệ phun xăng điện tử Mặc khác, sở dạy nghề nước, mơ hình động phun xăng xe gắn máy mà qua mơ hình học sinh tương tác động máy tính khơng có, gây khó khăn khơng học sinh – sinh viên việc học mà ảnh hưởng đến việc giảng dạy giáo viên Trong lĩnh vực dạy học lãnh vực đào tạo nghề, mơ hình dạy học đóng vai trị quan Việc giao tiếp máy tính mơ hình giảng dạy giúp giáo viên chủ động trình lên lớp việc truyền thụ kiến thức rèn luyện kỹ nghề cho học viên thuận tiện Giao tiếp gữa máy tính thiết bị máy móc dùng sản xuất công nghiệp ứng dụng phổ biến dùng dạy học cịn hạn chế Vì vậy, luận văn “Ứng dụng LabVIEW điều khiển phun xăng xe gắn máy “ chọn làm đề tài nghiên cứu nhằm Trang áp dụng thành tựu mà phần mềm mang lại, giúp cho giáo viên học viên có thêm phương tiện để học tập nghiên cứu 1.2 Sự cần thiết triển khai nghiên cứu đề tài Giao tiếp gữa máy tính thiết bị máy móc dùng sản xuất công nghiệp ứng dụng phổ biến dùng dạy học cịn hạn chế Vì vậy, luận văn “Ứng dụng LabVIEW điều khiển phun xăng xe gắn máy“ chọn làm đề tài nghiên cứu nhằm áp dụng thành tựu mà phần mềm mang lại, giúp cho giáo viên học viên có thêm phương tiện để học tập nghiên cứu 1.3 Mục đích nghiên cứu Vận dụng lý thuyết điều khiển động cơ, nghiên cứu LabVIEW, thiết kế giắc nối giao tiếp, viết chương trình thu thập tín hiệu cảm biến viết chương trình điều khiển LabVIEW, từ tạo mơ hình dạy học giúp người học trực tiếp quan sát hoạt động hệ thống qua liệu hiển thị máy tính, đồng thời từ máy tính điều khiển động hoạt động 1.4 Nhiệm vụ nghiên cứu Tham khảo lý thuyết, cách thức phân tích tài liệu, nghiên cứu card giao tiếp thông qua công cụ LabVIEW để giao tiếp máy tính động nhằm đọc mơ tín hiệu từ hệ thống điều khiển động Nhiệm vụ đề tài từ máy tính thơng qua cơng cụ phần mềm LabVIEW, card giao tiếp USB HDL9090 thiết kế giắc giao tiếp để thu thập tín hiệu cảm biến điều khiển động xe thực tế Tác giả thực chương trình sở nghiên cứu phần mềm lập trình LabVIEW kiến thức học hệ thống điều khiển động 1.5 Đối tượng nghiên cứu + Động xe máy Honda Future Neo FI + Phần mềm LabVIEW Card USB HDL-9090 Trang 1.6 Điểm đề tài Ứng dụng phần mềm LabVIEW việc điều khiển máy tính động phun xăng, giúp cho người học quan sát thay đổi trạng thái họat động động thực tế trực quan, hiển thị thơng số hoạt động động máy tính, mặt khác học sinh quan sát thay đổi thống số động có tác động ngược lại điều chỉnh số thông số động 1.7 Phương pháp nghiên cứu + Để đề tài hoàn thành tác giả kết hợp nhiều phương pháp nghiên cứu, đặc biệt phương pháp tham khảo tài liệu, từ có sở tìm ý tưởng để hình thành đề cương cho đề tài + Phương pháp thực nghiệm xử lý số liệu thực nghiệm tín hiệu động tốc độ, tín hiệu thời điểm đánh lửa, tín hiệu độ dài xung phun nhiên liệu vv… + Viết chương trình hiển thị chương trình điều khiển 1.8 Phạm vi nghiên cứu Trong trình thực chương trình, tác giả cịn kết hợp phương pháp quan sát, thực nghiệm tham khảo ý kiến thầy bạn bè để hoàn thành tốt đề tài Đề tài nghiên cứu hiển thị đo thông số động cụ thể hoạt động tốt động HONDA Future Neo FI Từ làm sở lập trình điều khiển ngược lại động Trang Chương HỆ THỐNG PHUN XĂNG ĐIỆN TỬ TRÊN XE GẮN MÁY VÀ MƠ HÌNH GIẢNG DẠY 2.1 Thơng số kỹ thuật động xe máy HONDA Future neo FI Hình 2.1 Xe máy Future Neo FI Ngày 20/4/2007, cơng ty Honda Việt Nam thức giới thiệu sản phẩm xe máy mang tên Future Neo FI thị trường Việt Nam Future Neo FI phiên cải tiến từ mẫu xe Future Neo ứng dụng công nghệ phun xăng điện tử PGM-FI (Programmed Fuel Injection) Công nghệ trước ứng dụng cho ô tô, xe máy phân khối lớn hạn chế xe máy cỡ nhỏ đặc thù công nghệ giá thành Hệ thống phun xăng máy tính siêu nhỏ gọi ECM điều khiển tự động để đảm bảo cung cấp nhiên liệu/khí tối ưu vào buồng đốt Có cảm biến giám sát hoạt động thông số xe như: + Cảm biến vị trí trục khuỷu + Nhiệt độ động (cảm biến nhiệt độ dầu) Trang + Áp suất khơng khí (cảm biến MAP) + Nhiệt độ khơng khí nạp (cảm biến nhiệt độ) + Vị trí bướm ga (cảm biến vị trí bướm ga) Các cảm biến gởi tín hiệu đến ECM, ECM tiếp nhận, xử lý đưa tín hiệu đến chấp hành, để: + Quyết định lượng nhiên liệu theo khơng khí cần cung cấp cho động + Tính tốn xác thời điểm phun nhiên liệu đánh lửa Nhiên liệu đốt cháy hiệu dẫn đến tiết kiệm nhiên liệu giảm lượng khí thải độc hại Thơng số kỹ thuật động Honda Future Neo FI + Loại động cơ: Xăng, kỳ, làm mát không khí + Hãng sản xuất: Honda + Nhiên liệu: Xăng + Số xy lanh: xylanh + Dung tích xy lanh: 124cm3 + Đường kính X Hành trình piston: 52.4 mm X 57.9 mm + Tỷ số nén: 9.3:1 + Công suất cực đại (kW/rpm): 6.6/7500 + Momen cực đại (Nm/rmp): 9.9/5000 2.2 Lý thuyết điều khiển động phun xăng 2.2.1 Lý thuyết hệ thống phun xăng điện tử (PGM –FI - Programmed Fuel Injection) Về bản, tất hệ thống EFI dựa vào đo dịng chảy khơng khí nhiên liệu động điều chỉnh dòng chảy cho phù hợp Một số điều chỉnh thực để làm việc với thông số khác nhau, chẳng hạn tải khơng khí, nhiệt độ, nhiệt độ nước làm mát Lượng khơng khí đưa vào động đo cách sử dụng thể tích khối lượng khơng khí (MAP) Thay thế, lưu lượng khơng khí có Trang thể tính theo tốc độ động (N), áp suất tuyệt đối (MAP) nhiệt độ khơng khí tiêu thụ (IAT) Hình 2.2 EFI sử dụng cảm biến thể tích (hoặc khối lượng) khí nạp (MAF) Hình 2.3 EFI sử dụng cảm biến áp suất tuyệt đối (MAP) Trang Nguyên lý hoạt động PGM – FI Hình 2.4 Sơ đồ khối hệ thống phun xăng xe gắn máy + Từ tốc độ cầm chừng tới tốc độ cao, lượng nhiên liệu phun từ kim phun điều khiển ECM, ECM nhận tín hiệu điện áp từ cảm biến để điều chỉnh lượng xăng phù hợp với lượng khí nạp vào bướm ga + Kim phun phun xác lượng xăng vào cổ hút, phụ thuộc vào thể tích khí nạp, cách thêm thời gian phun xác đến thời gian phun + Thời gian phun xác định loại cảm biến MAP ghi nhớ ECM, ECM quan sát tốc độ động lượng khí nạp (được tính tốn cơng thức đặt trước, áp dụng cho: điện áp từ cảm biến MAP, CKP TP) + Thời gian phun xác xác định ECM, vào tín hiệu từ cảm biến tình trạng động Trang 2.2.2 Lý thuyết điều khiển phun xăng Như ta biết tỷ lệ hịa khí λ biến số quan trọng cho việc điều khiển nhiên liệu, sở cho tiếp cận điều khiển khác - Hợp hợp giàu nhiên liệu λ