3.1.1. Bỡnh chứa LPG
Bỡnh chứa LPG cú nhiệm vụ dự trữ LPG để cung cấp cho động cơ, khi chạy với hỗn hợp lưỡng nhiờn liệu DO- LPG. Bỡnh chứa LPG phải đảm bảo an toàn, khụng cú hiện tượng rũ rỉ khi khụng làm việc và an toàn trong sử dụng. Do vậy ta sử dụng bỡnh chứa LPG cú bỏn sẵn trờn thị trường và đó được kiểm định an toàn. Đú là loại bỡnh dựng cho cỏc bếp LPG. Áp suất thiết kế: 17 kg/cm2 Áp suất làm việc lớn nhất: 7 kg/cm2 Nhà chế tạo: Sài gũn LPG Mó hiệu: SAIGONLPG 13.3 3.1.2. Bẫy lửa
Áp suất thiết kế: 20 kg/cm2,ỏp suất làm việc lớn nhất: 7 kg/cm2. Nhà chế tạo: Việt nam (Gia cụng), mó hiệu: TL-NTU1
Nguyờn lý làm việc :
Lỳc đầu ta chứa nước bờn trong bẫy lửa với lượng sao cho khụng ngập đường ra của LPG, khi dẫn dũng LPG đi vào trong bẫy lửa, do LPG nhẹ hơn nước lờn LPG đi ngược lờn chiếm phần khụng gian trờn, LPG này qua đườn ống dẫm tới vũi phun ỏp suất trong bẫy lửa được khống chế khoảng 3 kg/cm2.. tỏc dụng của chio tiết này dựng để lọc LPG và khống chế khụng cho LPG chỏy ngược trờn đường ống gõy nổ bỡnh chứa LPG.
Trờn bỡnh ta làm 3 đường ống: 1 đường dẫn LPG vào, 1 đường ra và 1 đường xả cặn trong bỡnh.
31
3.1.3. Van điều ỏp
Van điều ỏp cú chức năng điều chỉnh ỏp suất đầu ra theo yờu cầu sử dụng. Trong hệ thống ỏp suất đầu vào 7kg/cm2 ỏp suất đầu ra 3kg/cm2 Cỡ van: G 1/4
Áp suất thiết kế: 0.05ữ0.85Mpa
32
3.1.4. Van một chiều
Cú tỏc dụng ngăn khụng cho nước từ dưới bẫy lửa đi ngược lại hệ thống phớa trước nú khi ỏp suất trong hệ thống phớa sau lớn hơn phớa trước.
3.1.5. Cảm biến nhiệt độ
Khi bố trớ thực nghiệm ta tiến hành lắp thờm cỏc cảm biến nhiệt độ vỡ ngoài tốc độ quay của động cơ thỡ cỏc thụng số: nhiệt độ khớ xả, nhiệt độ nước làm mỏt gúp phần phản ỏnh chớnh xỏc quỏ trỡnh chỏy của động cơ giỳp ta kiểm soỏt một cỏch tốt nhất quỏ trỡnh chỏy của động cơ.
Cảm biến nhiệt độ cú nhiệm vụ lấy thụng số nhiệt của nước làm mỏt, khớ xả đưa về khối điều khiển trung tõm. Khối điều khiển trung tõm sẽ xử lý và xuất ra giỏ trị nhiệt độ nước làm mỏt, nhiệt độ khớ xả ra LCD. Do đú nhiệt độ nước làm mỏt, nhiệt độ khớ xả được cập nhật liờn tục khi động cơ hoạt động. Từ đú giỳp chỳng ta theo dừi được nhiệt độ của động cơ. Vi điều khiển sẽ căn cứ vào giỏ trị hiện tại so sỏnh với giỏ trị cho phộp và trường hợp nhiệt độ nước hoặc nhiệt độ khớ xả lớn hơn giỏ trị cho phộp thỡ nú sẽ đưa ra cảnh bỏo hiển thị lờn LCD.
Phõn loại cảm biến nhiệt độ: o Cặp nhiệt điện ( Thermocouple ).
o Nhiệt điện trở ( RTD-resitance temperature detector ). o Thermistor.
33
o Ngoài ra cũn cú cỏc loại đo nhiệt độ khụng tiếp xỳc ( hỏa kế- pyrometer). Dựng hồng ngoại hay lazer.
Nguyờn tắc chung của chỳng là nhiệt độ từ mụi trường sẽ được cảm biến hấp thu, tại đõy tựy theo cơ cấu của cảm biến sẽ biến đại lượng nhiệt này thành một đại lượng điện nào đú. Như thế một yếu tố hết sức quan trọng đú là “ nhiệt độ mụi trường cần đo” và “nhiệt độ cảm nhận của cảm biến”.
Cảm biến nhiệt độ mà ta sử dụng là cặp nhiệt điện ( Thermocouples ). Đõy là một loại cảm biến dựng rất rộng rói và cú thang đo nhiệt độ khỏ cao.
o Cấu tạo: Gồm 2 chất liệu kim loại khỏc nhau, hàn dớnh một đầu. o Nguyờn lý: Nhiệt độ thay đổi cho ra sức điện động thay đổi ( mV). o Ưu điểm: Bền, đo nhiệt độ cao.
o Khuyết điểm: Nhiều yếu tố ảnh hưởng làm sai số. Độ nhạy khụng cao. o Thường dựng: Lũ nhiệt, mụi trường khắt nghiệt, đo nhiệt nhớt mỏy
nộn,…
o Tầm đo: -100 D.C <1400 D.C
Cặp nhiệt điện gồm 2 dõy kim loại khỏc nhau được hàn dớnh 1 đầu gọi là đầu núng ( hay đầu đo), hai đầu cũn lại gọi là đầu lạnh ( hay là đầu chuẩn ). Khi cú sự chờnh lệch nhiệt độ giữa đầu núng và đầu lạnh thỡ sẽ phỏt sinh 1 sức điện động V tại đầu lạnh. Một vấn đề đặt ra là phải ổn định và đo được nhiệt độ ở đầu lạnh, điều này tựy thuộc rất lớn vào chất liệu. Do vậy mới cho ra cỏc chủng loại cặp nhiệt độ, mỗi loại cho ra 1 sức điện động khỏc nhau: E, J, K, R, S, T.
34
Dõy của cặp nhiệt điện thỡ khụng dài để nối đến bộ điều khiển, yếu tố dẫn đến khụng chớnh xỏc là chổ này, để giải quyết điều này chỳng ta phải bự trừ cho nú ( offset trờn bộ điều khiển ).
Hỡnh 3.3 Cặp nhiệt điện
Hỡnh 3.4 lắp đặt cỏc cảm biến trờn động cơ (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
3.1.6. Cảm biến thời điểm đúng mở của xupỏp nạp
Phương phỏp phun LPG là phun giỏn đoạn trờn đường nạp, vỡ vậy ta cần xỏc định được chớnh xỏc thời điểm mở của xupỏp nạp của động cơ để phun chớnh xỏc.
Cú nhiều phương phỏp để xỏc định thời điểm đúng mở của cỏc xuppỏp, như ta đỏnh dấu trờn cam hay trờn bỏnh đà, tuy nhiờn cỏc phương phỏp này khú thực hiện do:
Nếu xỏc định dựa vào bỏnh đà thỡ khi bỏnh đà quay 2 vũng mới thực hiện xong một hành trỡnh, như vậy khi đú mắt cảm biến sẽ nhận tớn hiệu 2 lần dễ xảy ra
Cảm biến nhiệt độ khớ xả
Cảm biến nhiệt độ nước
35
nhầm lẫn giữa thời kỳ nạp và thời kỳ sinh cụng, do đú ta khụng lựa chọn phương ỏn này.
Nếu xỏc định dựa vào cam thỡ ta phải đục lỗ trờn thõn mỏy,và hơn nữa ta khụng thể xỏc định chớnh xỏc gúc quay nếu như gúc quay đú khụng trựng khớp với sự ăn khớp của bỏnh răng.
Giải phỏp được đưa ra ở đõy là đỏnh dấu trực tiếp trờn xupỏp hỳt bằng cỏch ta khoan trực tiếp trờn lắp quy lỏt (của cylinder số 1) 1 lỗ d=14 tại vị trớ của xupỏp hỳt và đặt cảm biến vào đú.
Vị trớ tõm ta khoan cỏch thành bờn của nắp quy lỏt cỏc khoảng cỏch lần lượt là 25 và 25mm, khoảng cỏch từ đỉnh của cũ mổ xuppap nạp (khi đúng) đến đầu cảm biến là 4mm khi đú cảm biến sẽ hoạt động tốt nhất.khoảng cỏch này chỳng ta dễ dàng thực hiện được nhờ 2 đai ốc hóm trờn sensor
A B
Hỡnh 3.5 cảm biến thời điểm đúng mở xuppap nạp.
A. Xuppap nạp mở. B. Vị trớ khoan lỗ lắp cảm biến. Đai ốc trờn Đai ốc dưới Cảm biến
36
Hỡnh 3.6 vị trớ cảm biến thực tế.
Cảm biến mà ta chọn là loại cảm biến tiệm cận điện từ (inductive proximity sensor) mó hiệu PM12-O4N-S.
\
37
Hỡnh 3.8 Cấu tạo cảm biến tiệm cận điện từ
Đặc điểm:
Phỏt hiện vật khụng cần tiếp xỳc. Tốc độ đỏp ứng cao.
Đầu sensor nhỏ cú thể lắp ở nhiều nơi.
38
3.2. Bộ điều khiển điện tử điều khiển phun LPG cho động cơ 3.2.1. Sơ đồ khối mạch điều khiển cung cấp LPG và dầu DO 3.2.1. Sơ đồ khối mạch điều khiển cung cấp LPG và dầu DO
3.2.2. Bộ xử lý trung tõm( ECU )
Bộ xử lý trung tõm cú nhiệm vụ biến đổi cỏc thụng số đầu vào như tớn hiệu từ cảm biến nhiệt độ nước làm mỏt, cảm biến nhiệt độ khớ xả, cảm biến tốc độ động cơ, đưa về để xuất giỏ trị của chỳng ra LCD. Từ cỏc giỏ trị của tốc độ động cơ ta điều khiển cơ cấu chấp hành điều khiển tay ga động cơ, van tiết lưu và đúng mở van điện từ.
Hiện nay cú rất nhiều loại vi điều khiển trờn thị trường đang được sử dụng như 8051, pic, AVR... nhưng loại vi điều khiển AVR hiện nõy đang được sử dụng rất rộng rói vỡ chỳng cú tớnh năng ưu việt hơn cỏc loại vi điều khiển khỏc. Bằng việc kết hợp 1 bộ 8-bit RISC CPU với In-System Self-Programmable Flash trong chỉ nguyờn vẹn 1 chip Atmel Atmega16L là một bộ vi điều khiển mạnh cú thể cung cấp giải phỏp cú tớnh linh động cao, giỏ thành rẻ cho nhiều ứng dụng điều
Cảm biến nhiệt độ khớ xả Bộ phớm điều khiển Cảm biến nhiệt độ nước làm mỏt Cảm biến vị trớ xupỏp hỳt cylinder số 1 Hiển thị LCD Solenoid Valve Cấp LPG Cho cylinder số 1 Solenoid Valve Cấp LPG Cho cylinder số 2 Solenoid Valve Cấp LPG Cho cylinder số 3 ECU (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
39
khiển nhỳng. Hệ thống nhỳng là một hệ tớnh toỏn nằm trong sản phẩm, tạo thành một phần của hệ thống lớn hơn và thực hiện một số chức năng của hệ thống Atmega16L AVR được hỗ trợ bởi bộ chương trỡnh đầy đủ và cỏc tool (tiện ớch) để phỏt triển hệ thống, bỏo gồm: Bộ biờn dịch C,macro assemblers, program debugger/simulators (chương trỡnh mụ phỏng) in-circuit emulators (mạch mụ phỏng) và evaluation kits (kit phỏt triển). Do đú ta lựa chọn vi điều khiển Atmega16 làm bộ xử lý trung tõm trong mạch điều khiển.
3.2.3. Tổng quan về vi điều khiển ATMEGA 16
Vi điều khiển AVR (Atmel Norway design) thuộc họ vi điều khiển Atmel, nú là họ Vi điều khiển mới trờn thị trường cũng như đối với người sử dụng. Đõy là họ Vi Điều Khiển được chế tạo theo kiến trỳc RISC (Reduced Intruction Set Computer) cú cấu trỳc khỏ phức tạp. Ngoài cỏc tớnh năng như cỏc họ vi điều khiển khỏc, nú cũn tớch hợp nhiều tớnh năng mới rất tiện lợi cho người thiết kế và lập trỡnh. Sự ra đời của AVR bắt nguồn từ yờu cầu thực tế là hầu hết khi cần lập trỡnh cho vi điều khiển, chỳng ta thường dựng những ngụn ngữ bậc cao HLL (Hight Level Language) để lập trỡnh ngay cả với loại chip xử lớ 8 bit trong đú ngụn ngữ C là ngụn ngữ phổ biến nhất. Tuy nhiờn khi biờn dịch thỡ kớch thước đoạn mó sẽ tăng nhiều so với dựng ngụn ngữ Assembly. Hóng Atmel nhận thấy rằng cần phải phỏt triển một cấu trỳc đặc biệt cho ngụn ngữ C để giảm thiểu sự chờnh lệch kớch thước mó đó núi trờn. Và kết quả là họ vi điều khiển AVR ra đời với việc làm giảm kớch thước đoạn m. khi biờn dịch và thờm vào đú là thực hiện lệnh đỳng đơn chu kỳ mỏy với 32 thanh ghi tớch lũy và đạt tốc độ nhanh hơn cỏc họ vi điều khiển khỏc từ 4 đến 12 lần. Vỡ thế nghiờn cứu AVR là một đề tài khỏ lý thỳ và giỳp cho học sinh, sinh viờn biết thờm một họ vi điều khiển vào loại mạnh hiện nay.
PHÂN LOẠI AVR
+ AT90S8535: Khụng cú lệnh nhõn hoặc chia trờn thanh ghi.
+ ATMEGA 8, 16, 32 (AVR loại 8 bit, 16 bit, 32 bit): Là loại AVR tốc độ cao, tớch hợp sẵn ADC 10 bit.
40
+ AVR cú tớch hợp SC (power stage controller): AT90PWM thường dựng trong cỏc ứng dụng điều khiển động cơ hay chiếu sỏng nờn chỳng gọi là lighting AVRIS
+ Attiny11, 12, 15: AVR loại nhỏ. Cỏc đặc điểm chớnh
1- Kiến trỳc RISC ( cú nghĩa là mỏy tớnh dựng tập lệnh rỳt gọn, bộ vi xử lý kiểu này thực hiện ớt lệnh hơn những bộ vi xử lý khỏc ) với hầu hết cỏc lệnh cú chiều dài cố định, truy nhập bộ nhớ nạp – lưu trữ và 32 thanh ghi đa năng.
2- Cú nhiều bộ phận ngoại vi ngay trờn chip, bao gồm: Cổng vào/ra số, bộ biến đổi ADC, bộ nhớ EEFROM, bộ định thời, bộ điều chế độ rộng xung (PWM), …
3- Hầu hết cỏc lệnh đều thực hiện trong một chu kỳ xung nhịp.
4- Hoạt động với chu kỳ xung nhịp cao, cú thể lờn đến 20 MHz tuỳ thuộc từng loại chip cụ thể.
5- Bộ nhớ chương trỡnh và bộ nhớ dữ liệu được tớch hợp ngay trờn chip. 6- Khả năng lập trỡnh được trong hệ thống, cú thể lập trỡnh được ngay khi đang được cấp nguồn trờn bản mạch khụng cần phải nhấc chip ra khỏi bản mạch.
41
Hỡnh 3.9 Sơ đồ kiến trỳc AVR
Để tối đa hoỏ hiệu năng tớnh năng và song song, AVR sử dụng kiến trỳc Harvard với bộ nhớ riờng biệt và cỏc BUS cho chương trỡnh và dữ liệu. Cỏc cõu lệnh trong bộ nhớ chương trỡnh được hoạt với một đường ống lệnh mức đơn. Trong khi một lờnh đang thực hiện, lệnh tiếp theo sẽ được nạp trước vào từ bộ nhớ chương trỡnh. Điều này làm cho cỏc lệnh được thực hiện trong mọi chu kỳ đồng hồ. Bộ nhớ chương trỡnh là bộ nhớ In-System Reprogrammable Flash. Tập thanh ghi truy cập nhanh bao gồm 32 thanh ghi đa năng 8 bit với thời gian truy cập là 1 chu kỳ đơn. Điều này cho phộp ALU hoạt động trong một chu kỳ đơn. Một thao tỏc điển hỡnh với 2 toỏn hạng được của ALU, 2 toỏn hạng được lấy ra từ tệp thanh ghi để thực hiện, và là kết quả được lưu trữ lại trong tệp thanh ghi trong một chu kỳ đồng hồ. 6 trong số 32 thanh ghi cú thể sử dụng như là 3 thanh ghi con trỏ địa chỉ giỏn tiếp 16 bit để chỉ vào vựng dữ liệu phục vụ cho tớnh toỏn địa chỉ hiệu dụng.
42
3.2.3.1. Đặc điểm của ATMEGA 16
Hiệu năng cao, tiờu thụ năng lượng ớt
Kiến trỳc RISC - Reduce Instruction Set Computer (cú nghĩa là mỏy tớnh dựng tập lệnh rỳt gọn, bộ vi xử lý kiểu này thực hiện ớt lệnh hơn những bộ vi xử lý khỏc )
131 lệnh mạnh, hầu hết cỏc lệnh thực hiện trong một chu kỳ.
32 Thanh ghi 8-bit đa năng.
Tốc độc thực hiện lờn tới 16 triệu lệnh trong 1 giõy với tần số 16MHz
Cú 2 bộ nhõn, mỗi bộ thực hiện trong thời gian 2 chu kỳ
Cỏc bộ nhớ chương trỡnh và dữ liệu cố định.
16 Kb bộ nhớ flash cỳ khả năng tự lập trỡnh trong hệ thống.
Cú thể thực hiện được 10.000 lần ghi/xúa.
Vựng mà Boot tuỳ chọn với những bit khỏc độc lập. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Lập trỡnh trờn trong hệ thống bởi chương trỡnh on-chip Boot.
Thao tỏc đọc trong khi ghi thực sự.
512 bytes EEFROM.
1Kb SRAM bờn trong.
Lập trỡnh khúa an ninh phần mềm.
Giao diện nối tiếp đồng bộ ( chuẩn IEEE stđ.1149.1). Khi thực hiện trao đổi với cỏc dữ liệu tương thớch thỡ khung dữ liệu 8 bit giữa hai thiết bị được truyền đồng bộ ( cựng xung nhịp đồng hồ).
Lập trỡnh bộ nhớ Flash, EPROM, ngắt, khúa, bit thụng qua giao diện JTAG.
43
44
Ghộp nối ngoại vi:
2 bộ định thời/ bộ đếm 8 bit với cỏc chế độ tỷ lệ định trước và chế độ so sỏnh.
1 bộ định thời/ bộ đếm 16 bit với cỏc chế độ tỷ lệ định trước riờng biệt, chế độ so sỏnh và chế độ bắt giữ.
Bộ thời gian thực với bộ tạo dao động riờng biệt.
4 kờnh PWM.
8 kờnh, ADC 10 bit.
Giao điện nối tiếp 2 dõy hướng tới byte.
Bộ truyền tin nối tiếp USART khả trỡnh.
Giao diện SPI chủ / tớ.
Watchdog Timer khả trỡnh với bộ tạo dao động bờn trong riờng biệt.
Mỏy so mẫu tương tự bờn trong. Cỏc đặc điểm đặc biệt khỏc.
Power-on Reset và d. Brown-out khả trỡnh.
Bộ tạo dao động được định cỡ bờn trong.
Cỏc nguồn ngắt bờn trong và bờn ngoài.
6 chế độ ngủ: Nhàn rỗi, giảm ồn ADC, tiết kiệm năng lượng, giảm năng lượng tiờu thụ, giảm năng lượng tiờu thụ, chờ, đúng băng trạng thỏi.
I/O và cỏc loại.
32 đường I/O khả trỡnh.
Điện ỏp hoạt động: 2.7 - 5.5 V.
Nhiệt độ hoạt động: -40oC - 85oC Cỏc tốc độ:
0-8 MHz khi điện ỏp 2.7 - 5.5 V, 0 – 16 MHz khi điện ỏp 4.5 - 5 V.
Tiờu thụ năng lượng tại 1 MHz, 3V, 25oC đối với ATmega16L. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Hoạt động tớch cực: 1.1mA.