thi công mạch điều khiển, thu thập, hiển thị dữ liệu lên LCD hoạc LED và cổng kết nối máy tính trên mô hình hệ thống nhiên liệu DIESEL COMMON RAIL
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (6.97 MB, 141 trang )
TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT
TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
–––––––––––––––––––
CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc
–––––––––––––––––––
TP, Hồ Chí Minh, ngày 20 tháng 7 năm 2017
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ tên sinh viên: 1. TRẦN TIẾN ĐẠT.
MSSV: 13145069
2. ĐOÀN TRI PHƯƠNG. MSSV: 13145198
Chun ngành: Cơng Nghệ Kỹ Thuật Ơ Tô. Mã ngành đào tạo: 52510205
Hệ đào tạo: Đại học Chính quy
1. Tên đề tài
THI CƠNG MẠCH ĐIỀU KHIỂN, THU THẬP, HIỂN THỊ DỮ LIỆU LÊN LCD
HOẶC LED VÀ CỔNG KẾT NỐI MÁY TÍNH TRÊN MƠ HÌNH HỆ THỐNG
NHIÊN LIỆU DIESEL COMMON RAIL
2. Nhiệm vụ đề tài
-
Tìm hiểu, thu thập tài liệu về Hệ thống nhiên liệu Common Rail TOYOTA HILUX
2KD-FTV
-
Nghiên cứu nguyên lý hoạt động, cấu tạo của hệ thống nhiên liệu, cũng như cấu tạo và
nguyên lý hoạt động của hệ thống điều khiển điện tử.
-
Thi công mạch điều khiển động cơ.
-
Thiết kế, thi cơng và lập trình cho mạch điều khiển thu thập tín hiệu động cơ.
-
Thiết kế và thi công bảng mạch LED hiển thị các thông số cần thu thập của động cơ.
-
Thiết kế, thi công kết nối truyền dữ liệu từ động cơ về máy tính và hiển thị các thơng
số thơng qua phần mềm LabVEIW
3. Sản phẩm của đề tài
-
Mơ hình Hệ thống nhiên liệu Common Rail TOYOTA HILUX 2KD-FTV
-
1 mạch thu thập tín hiệu động cơ.
-
1 bảng LED hiển thị dữ liệu động cơ.
-
Cổng kết nối máy tính USB 2.0
-
1 tập thuyết minh.
4. Ngày giao nhiệm vụ đề tài: 27/3/2017
5. Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 25/7/2017
TRƯỞNG BỘ MÔN
GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN
Th.S Nguyễn Kim
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM
CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
Độc lập - Tự do – Hạnh phúc
Bộ môn động cơ
PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
(Dành cho giảng viên hướng dẫn)
Họ và tên sinh viên: TRẦN TIẾN ĐẠT
Họ và tên sinh viên: ĐỒN TRI PHƯƠNG
MSSV:13145069
Hội đồng:…………
MSSV:13145198
Tên đề tài:
Hội đồng:…………
THI CƠNG MẠCH ĐIỀU KHIỂN, THU THẬP, HIỂN THỊ DỮ LIỆU LÊN LCD
HOẶC LED VÀ CỔNG KẾT NỐI MÁY TÍNH TRÊN MƠ HÌNH HỆ THỐNG
NHIÊN LIỆU DIESEL COMMON RAIL
Ngành đào tạo: Cơng nghệ kỹ thuật ô tô
Họ và tên GV hướng dẫn: Th.S Nguyễn Kim
Ý KIẾN NHẬN XÉT
1. Nhận xét về tinh thần, thái độ làm việc của sinh viên (không đánh máy)
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................
2. Nhận xét về kết quả thực hiện của ĐATN(không đánh máy)
2.1.Kết cấu, cách thức trình bày ĐATN:
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................
2.2 Nội dung đồ án:
(Cơ sở lý luận, tính thực tiễn và khả năng ứng dụng của đồ án, các hướng nghiên cứu có thể tiếp tục phát triển)
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................
2.3.Kết quả đạt được:
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................
2.4. Những tồn tại (nếu có):
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................
3. Đánh giá:
1.
2.
Điểm
tối đa
Mục đánh giá
TT
Hình thức và kết cấu ĐATN
Điểm đạt
được
30
Đúng format với đầy đủ cả hình thức và nội dung của các mục
10
Mục tiêu, nhiệm vụ, tổng quan của đề tài
10
Tính cấp thiết của đề tài
10
Nội dung ĐATN
50
Khả năng ứng dụng kiến thức tốn học, khoa học và kỹ thuật, khoa
học xã hợi…
5
Khả năng thực hiện/phân tích/tổng hợp/đánh giá
10
Khả năng thiết kế chế tạo mợt hệ thống, thành phần, hoặc quy trình
đáp ứng yêu cầu đưa ra với những ràng buộc thực tế.
15
Khả năng cải tiến và phát triển
15
Khả năng sử dụng công cụ kỹ thuật, phần mềm chuyên ngành…
5
3.
Đánh giá về khả năng ứng dụng của đề tài
10
4.
Sản phẩm cụ thể của ĐATN
10
Tổng điểm
100
4. Kết luận:
Được phép bảo vệ ..................................................................................................................
Không được phép bảo vệ ........................................................................................................
TP.HCM, ngày
tháng 07 năm 2017
Giảng viên hướng dẫn
(Ký, ghi rõ họ tên)
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM
CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
Độc lập - Tự do – Hạnh phúc
Bộ môn động cơ
PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
(Dành cho giảng viên phản biện)
Họ và tên sinh viên: TRẦN TIẾN ĐẠT
Họ và tên sinh viên: ĐOÀN TRI PHƯƠNG
MSSV: 13145069
Hội đồng…………
MSSV: 13145198
Tên đề tài:
Hội đồng…………
THI CÔNG MẠCH ĐIỀU KHIỂN, THU THẬP, HIỂN THỊ DỮ LIỆU LÊN LCD
HOẶC LED VÀ CỔNG KẾT NỐI MÁY TÍNH TRÊN MƠ HÌNH HỆ THỐNG
NHIÊN LIỆU DIESEL COMMON RAIL
Ngành đào tạo: Công nghệ kỹ thuật ô tô
Họ và tên GV phản biện: (Mã GV): GV Nguyễn Tấn Lộc
Ý KIẾN NHẬN XÉT
1. Kết cấu, cách thức trình bày ĐATN:
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................
2. Nội dung đồ án:
(Cơ sở lý luận, tính thực tiễn và khả năng ứng dụng của đồ án, các hướng nghiên cứu có thể tiếp tục phát triển)
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................
3. Kết quả đạt được:
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................
4. Những thiếu sót và tồn tại của ĐATN:
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................
5. Câu hỏi:
.................................................................................................................................................................................
.................................................................................................................................................................................
.................................................................................................................................................................................
.................................................................................................................................................................................
6. Đánh giá:
1.
2.
Điểm
tối đa
Mục đánh giá
TT
Hình thức và kết cấu ĐATN
Điểm đạt
được
30
Đúng format với đầy đủ cả hình thức và nội dung của các mục
10
Mục tiêu, nhiệm vụ, tổng quan của đề tài
10
Tính cấp thiết của đề tài
10
Nội dung ĐATN
50
Khả năng ứng dụng kiến thức toán học, khoa học và kỹ thuật, khoa
học xã hợi…
5
Khả năng thực hiện/phân tích/tổng hợp/đánh giá
10
Khả năng thiết kế, chế tạo một hệ thống, thành phần, hoặc quy trình
đáp ứng yêu cầu đưa ra với những ràng buộc thực tế.
15
Khả năng cải tiến và phát triển
15
Khả năng sử dụng công cụ kỹ thuật, phần mềm chuyên ngành…
5
3.
Đánh giá về khả năng ứng dụng của đề tài
10
4.
Sản phẩm cụ thể của ĐATN
10
Tổng điểm
100
7. Kết luận: .......................................................................................................................................
Được phép bảo vệ ..................................................................................................................
Không được phép bảo vệ .......................................................................................................
TP.HCM, ngày
tháng 07 năm 2017
Giảng viên phản biện
(Ký, ghi rõ họ tên)
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
–––––––––––––––––––
Tp. Hồ Chí Minh, ngày….tháng….năm 2017
XÁC NHẬN HỒN THÀNH ĐỒ ÁN
Tên đề tài:
THI CƠNG MẠCH ĐIỀU KHIỂN, THU THẬP, HIỂN THỊ DỮ LIỆU LÊN LCD
HOẶC LED VÀ CỔNG KẾT NỐI MÁY TÍNH TRÊN MƠ HÌNH HỆ THỐNG
NHIÊN LIỆU DIESEL COMMON RAIL
TRẦN TIẾN ĐẠT.
ĐỒN TRI PHƯƠNG.
Ngành: Cơng nghệ Kỹ thuật Ơ tơ
Họ và tên Sinh viên:
MSSV: 13145069
MSSV: 13145198
Sau khi tiếp thu và điều chỉnh theo góp ý của Giảng viên hướng dẫn, Giảng viên phản
biện và các thành viên trong Hội đồng bảo vệ. Đồ án tốt nghiệp đã được hoàn chỉnh đúng theo
yêu cầu về nội dung và hình thức.
Chủ tịch Hội đồng: _____________________________________
__________________
Giảng viên hướng dẫn:___________________________________
_________________
Giảng viên phản biện:____________________________________
_________________
PHẦN MỞ ĐẦU
i
LỜI CẢM ƠN
Chúng em xin chân thành cảm ơn Thầy hướng dẫn Th.S Nguyễn Kim, Th.S Lê Khánh
Tân đã tận tình hướng dẫn, cung cấp tài liệu, nêu ra những phương pháp cụ thể, truyền đạt
những kinh nghiệp thực tế và động viên chúng em trong suốt quá trình thực hiện đồ án tốt
nghiệp. Chúng em xin chân thành cảm ơn Thầy phản biện đã nhận xét thật cụ thể và đóng góp
những ý kiến quý báu giúp chúng em hồn thiện đồ án tốt nghiệp. Nhóm đã nhận được sự giúp
đỡ hỗ trợ nhiệt tình từ các giảng viên trong khoa và đặc biệt là nhờ sự cố vấn, định hướng,
giải đáp vấn đề khó của đề tài từ Thầy hướng dẫn. Từ sự giúp đỡ đó đã tạo điều kiện cho
chúng em thực hiện thành công đề tài.
Chúng em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến quý Thầy trong khoa Cơ Khí Động Lực Trường
Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM và đặt biệt là quý Thầy trong Bộ mơn động cơ đã tận
tình chỉ dẫn, trực tiếp giúp đỡ cũng như tạo mọi điều kiện tốt nhất cho chúng em hoàn thành
tốt đồ án tốt nghiệp.
Cuối cùng chúng em xin kính chúc q thầy cơ giáo dồi dào sức khỏe, thành công trong
công việc và cuộc sống để tiếp tục hướng dẫn dìu dắt thế hệ chúng em ngày càng trưởng thành
hơn trong ngành nghề của mình đã chọn lựa.
Nhóm sinh viên thực hiện:
Trần Tiến Đạt
Đồn Tri Phương
ii
MỤC LỤC
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN .................................................................................................... 2
1.1. Lý do chọn đề tài ............................................................................................................ 2
1.2. Mục tiêu của đề tài ......................................................................................................... 2
1.3. Phương pháp nghiên cứu ................................................................................................ 3
1.4. Kế hoạch nghiên cứu ...................................................................................................... 3
1.4.1. Giai đoạn 1 : Nghiên cứu tài liệu : ........................................................................... 3
1.4.2. Giai đoạn 2 : Tiến hành thiết kế, chế tạo phần cứng và lập trình phần mềm cho mơ
hình. .................................................................................................................................... 4
1.4.3. Giai đoạn 3: Tiến hành thử nghiệm thu thập dữ liệu và viết thuyết minh. .............. 4
CHƯƠNG 2. GIỚI THIỆU ....................................................................................................... 5
2.1. Sơ lược lịch sử hệ thống Common Rail ......................................................................... 5
2.2. Hệ thống nhiên liệu động cơ 2KD-FTV ......................................................................... 5
2.3. Ưu điểm hệ thống Common Rail ................................................................................... 6
2.4. Cấu tạo hệ thống Common Rail ..................................................................................... 7
2.5. Nguyên lý hoạt động ...................................................................................................... 8
2.6. Thông số kỹ thuật động cơ 2KD-FTV ........................................................................... 9
2.7. Hình ảnh mơ hình thực tế ............................................................................................. 10
CHƯƠNG 3. HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ........................................................... 11
3.1. Các cảm biến ................................................................................................................ 11
3.1.1. Cảm biến vị trí trục khuỷu (Tốc độ Ne) ................................................................ 11
3.1.2. Cảm biến vị trí trục cam ......................................................................................... 13
3.1.3. Cảm biến nhiệt độ nhiên liệu ................................................................................. 15
3.1.4. Cảm biến áp suất nhiên liệu ................................................................................... 17
iii
3.1.5. Cảm biến áp suất đường ống nạp ........................................................................... 20
3.1.6. Cảm biến vị trí bàn đạp ga ..................................................................................... 21
3.1.7. Cảm biến nhiệt độ nước làm mát ........................................................................... 24
3.1.8. Cảm biến vị trí van EGR ........................................................................................ 26
3.1.9. Bộ đo gió dây nhiệt ................................................................................................ 27
3.1.10. Cảm biến nhiệt độ khí nạp sau tăng áp. ............................................................... 29
3.2. Các cơ cấu chấp hành ................................................................................................... 31
3.2.1. Bướm ga diesel....................................................................................................... 31
3.2.2. EDU........................................................................................................................ 33
3.2.3. Van EGR ................................................................................................................ 36
3.2.4. Van EGR cut .......................................................................................................... 37
3.2.5. Bugi xông ............................................................................................................... 38
3.2.6. Kim phun ................................................................................................................ 40
3.2.7. Van SCV ................................................................................................................ 43
3.2.8. Van xả áp................................................................................................................ 47
3.2.9. Bộ giới hạn áp suất ................................................................................................. 48
3.2.10. Van xả áp ............................................................................................................. 49
CHƯƠNG 4. THIẾT KẾ CHẾ TẠO VÀ LẬP TRÌNH BOARD MẠCH THU THẬP DỮ
LIỆU ....................................................................................................................................... 52
4.1. Khái qt mơ hình cần thu thập dữ liệu. ...................................................................... 52
4.2. Các tín hiệu cần thu thập : ............................................................................................ 54
4.2.1. Tín hiệu cảm biến nhiệt độ nước làm mát : THW ................................................. 54
4.2.2. Tín hiệu cảm biến nhiệt độ khí nạp : THA ............................................................ 55
4.2.3. Tín hiệu cảm biến nhiệt độ nhiên liệu : THF ......................................................... 56
iv
4.2.4. Tín hiệu áp suất trong ống phân phối : PCR .......................................................... 57
4.2.5. Tín hiệu điều khiển kim phun ở máy số 4 : #4 ...................................................... 57
4.3. Phương pháp thực hiện. ................................................................................................ 58
4.4. Nguyên lý thực hiện . ................................................................................................... 58
4.5. Khối mạch điều khiển thu nhận tín hiệu phần cứng : ................................................... 59
4.5.1. Mạch Arduino UNO SMD R3 ............................................................................... 59
4.5.2. Mạch Arduino NANO: ........................................................................................... 59
4.5.3. Nguyên nhân lựa chọn: .......................................................................................... 59
4.6. Chương trình dưới Vi điều khiển : ............................................................................... 60
4.6.1. Đối với KIT Arduino UNO R3 .............................................................................. 60
4.6.2. Đối với KIT Arduino NANO. ................................................................................ 60
4.7. Lưu đồ , thuật toán........................................................................................................ 61
4.7.1. Lưu đồ đọc cảm biến từ các chân Analog. ............................................................. 61
4.7.2. Lưu đồ đọc tín hiệu đọc xung từ chân #4............................................................... 61
4.7.3. Lưu đồ tín hiệu giao tiếp với máy tính:.................................................................. 61
4.7.4. Chương trình trong Vi điều khiển: ......................................................................... 62
4.8. Thiết kế phần cứng. ...................................................................................................... 63
4.8.1. Arduino UNO SMD R3 ......................................................................................... 63
4.8.2. Arduino NANO. ..................................................................................................... 65
4.8.3. Mạch tổng hợp 2 Arduino: ..................................................................................... 65
CHƯƠNG 5. THIẾT KẾ - CHẾ TẠO MẠCH HIỂN THỊ .................................................... 67
5.1. Nguyên lý: .................................................................................................................... 67
5.1.1. LED 7 đoạn Anode chung. ..................................................................................... 67
5.1.2. IC 74HC595 ........................................................................................................... 68
v
5.2. Cụm 2 LED................................................................................................................... 70
5.3. Cụm 3 LED................................................................................................................... 70
5.4. Cụm 4 LED................................................................................................................... 71
5.5. Bảng LED hiển thị khi thiết kế : ................................................................................... 71
CHƯƠNG 6. LẬP TRÌNH VỚI ARDUINO .......................................................................... 72
6.1. Arduino là gì ? .............................................................................................................. 72
6.2. Tổng quan về mạch Arduino đã sử dụng : ................................................................... 72
6.2.1. Phần cứng của Arduino UNO SMD R3 và Arduino NANO ................................. 72
6.2.2. Cấu tạo Arduino UNO SMD R3 ............................................................................ 73
6.2.3. Cấu tạo Arduino NANO. ....................................................................................... 73
6.2.4. Các thơng số chính của Arduino UNO SMD R3và Arduino NANO. ................... 73
6.3. Phần mềm Arduino IDE. .............................................................................................. 75
6.3.1. Ngơn ngữ lập trình trên Arduino ............................................................................ 76
6.3.2. Giá trị : ................................................................................................................... 78
6.4. Chương trình dưới Arduino. ......................................................................................... 80
6.4.1. Arduino UNO SMD R3. ........................................................................................ 80
6.4.2. Giải thích code. ...................................................................................................... 85
6.4.3. Chương trình dưới Arduino NANO. ...................................................................... 87
6.4.4. Giải thích chương trình dưới Arduino NANO. ...................................................... 91
CHƯƠNG 7. THIẾT KẾ GIAO DIỆN VÀ GIAO TIẾP VỚI MÁY TÍNH BẰNG PHẦN
MỀM LABVEIW.................................................................................................................... 93
7.1. Giới thiệu phần mềm LabVEIW. ................................................................................. 93
7.1.1. LabVEIW là gì? ..................................................................................................... 93
7.1.2. Ứng dụng của phần mềm LabVEIW...................................................................... 94
vi
7.2. Những khái niệm cơ bản của LabVeiw. ....................................................................... 96
7.2.1. VI (Vitual Instrument) - Thiết bị ảo. ...................................................................... 96
7.2.2. Các thành phần chính của LabVEIW ..................................................................... 96
7.2.3. Các kỹ thuật lập trình trên LabVEIW .................................................................... 98
7.3. Lập trình kết nối và hiển thị trên LabVeiw ................................................................ 108
7.3.1. Xây dựng chương trình và giao diện trên phần mêm LabVEIW. ........................ 108
7.3.2. Xây dựng biểu đồ khối trên phần mềm LabVEIW .............................................. 108
7.3.3. Xây dựng giao diện người sử dụng trên phần mềm LabVEIW: .......................... 110
7.3.4. Giao diện sơ đồ khối của chương trình. ............................................................... 111
CHƯƠNG 8. KẾT QUẢ THỰC HIỆN ................................................................................ 112
8.1. Hoạt động ở tốc độ cầm chừng , nhiệt độ nước làm mát động cơ ở nhiệt độ thường:
........................................................................................................................................... 112
8.1.1. Tín hiệu thu thập trên Labveiw ............................................................................ 112
8.1.2. Tín hiệu thu thập với phần mềm Techstream : .................................................... 113
8.1.3. Tín hiệu xuất ra bảng LED ................................................................................... 113
8.2. Hoạt động ở tốc độ tối đa, nhiệt độ nước làm mát động cơ ở nhiệt độ thường. ......... 114
8.2.1. Tín hiệu thu thập trên Labveiw ............................................................................ 114
8.2.2. Tín hiệu thu thập với phần mềm Techstream : .................................................... 115
8.2.3. Tín hiệu xuất ra bảng LED. .................................................................................. 115
CHƯƠNG 9. KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI .............................. 116
9.1. Kết quả đạt được ......................................................................................................... 116
9.2. Kết luận ...................................................................................................................... 116
9.3. Hướng phát triển của đề tài ........................................................................................ 117
TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................................... 118
vii
DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 2.1 Động cơ 2KD-FTV .................................................................................................... 6
Hình 2.2 Cấu tạo của hệ thống Common Rail .......................................................................... 7
Hình 2.3 Mơ hình hệ thống nhiên liệu diesel Common Rail .................................................. 10
Hình 3.1 Cảm biến vị trí trục khuỷu ....................................................................................... 11
Hình 3.2 Cấu tạo chi tiết của trục khuỷu ................................................................................ 11
Hình 3.3 Cảm biến vị trí trục cam .......................................................................................... 13
Hình 3.4 Cảm biến nhiệt độ nhiên liệu .................................................................................. 15
Hình 3.5 Cấu tạo cảm biến nhiệt độ nhiên liệu ....................................................................... 15
Hình 3.6 Mạch điện của cảm biến nhiệt độ nhiên liệu ........................................................... 16
Hình 3.7 Cảm biến áp suất nhiên liệu ..................................................................................... 17
Hình 3.8 Cấu tạo cảm biến áp suất nhiên liệu ........................................................................ 17
Hình 3.9 Cảm biến áp suất nhiên liệu và đường đặc tuyến. .................................................. 19
Hình 3.10 Cảm biến áp suất đường ống nạp ......................................................................... 20
Hình 3.11 Cảm biến vị trí bàn đạp ga ................................................................................... 22
Hình 3.12 Cấu tạo cảm biến vị trí bàn đạp ga........................................................................ 22
Hình 3.13 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát ........................................................................... 24
Hình 3.14 : Cảm biến nhiệt độ nước làm mát ......................................................................... 24
Hình 3.15: Cảm biến vị trí van EGR ..................................................................................... 26
Hình 3.16 : Bộ đo gió dây nhiệt .............................................................................................. 27
Hình 3.17. Mạch điện và cấu tạo bộ đo gió. .......................................................................... 28
Hình 3.18 Mạch điện cảm biến nhiệt độ khí nạp sau tăng áp ................................................ 29
Hình 3.19 Bướm ga diesel ..................................................................................................... 31
Hình 3.20 Mạch điện của bướm ga ......................................................................................... 32
Hình 3.21 EDU ....................................................................................................................... 33
Hình 3.22 Cấu tạo EDU .......................................................................................................... 33
Hình 3.23 Mạch cấp nguồn cho EDU ..................................................................................... 35
Hình 3.24 Van EGR ................................................................................................................ 36
viii
Hình 3.25 Van EGR cut ......................................................................................................... 37
Hình 3.26 Sơ đồ giắc cơng tắc cắt EGR ................................................................................ 38
Hình 3.27 Bugi xơng ............................................................................................................. 38
Hình 3.28 Cấu tạo bugi xơng ................................................................................................. 39
Hình 3.29 Mạch điều khiển bugi xơng ................................................................................... 39
Hình 3.30 Kim phun ............................................................................................................... 40
Hình 3.31 Cấu tạo kim phun ................................................................................................... 41
Hình 3.32 Chưa có tín hiệu phun .......................................................................................... 41
Hình 3.33 Khi có tín hiệu điều khiển phun ........................................................................... 42
Hình 3.34 Khi dứt phun .......................................................................................................... 43
Hình 3.35 Van điều khiển hút SCV ....................................................................................... 43
Hình 3.36 Mạch điện của van SCV ....................................................................................... 44
Hình 3.37 Cấu tạo van SCV .................................................................................................... 44
Hình 3.38 Trạng thái đóng và mở của van SCV ..................................................................... 45
Hình 3.39 Hoạt động của van SCV khi van mở lớn ............................................................... 45
Hình 3.40 Hoạt động của van SCV khi van mở nhỏ .............................................................. 46
Hình 3.41 Ống phân phối ........................................................................................................ 47
Hình 3.42 Hai trạng thái hoạt động của van xả áp................................................................. 48
Hình 3.43 Hoạt động của bộ giới hạn áp suất ......................................................................... 48
Hình 3.44 Van xả áp ............................................................................................................... 49
Hình 3.45 Mạch điện van xả áp .............................................................................................. 49
Hình 3.46 Van xả áp khi khơng hoạt động ............................................................................ 50
Hình 3.47 Van xả áp khi hoạt động ........................................................................................ 50
Hình 3.48 Sơ đồ chân van xả áp ............................................................................................. 51
Hình 4.1 Hình dạng xung tín hiệu kim phun. ......................................................................... 57
Hình 4.2 Arduino UNO SMD R3 ........................................................................................... 59
Hình 4.3 Arduino NANO ....................................................................................................... 59
Hình 4.4 Nguyên lý hoạt động của Arduino UNO SMD . ..................................................... 64
Hình 4.5
Mạch nguyên lý hoạt động của Arduino NANO . ................................................ 65
ix
Hình 4.6 Mạch nguyên lý hoạt động kết hợp của Arduino UNO SMD R3 và Arduino
NANO ..................................................................................................................................... 65
Hình 4.7 Mạch thực tế kết hợp của Arduino UNO SMD R3 và Arduino NANO. ............... 66
Hình 5.1 LED 7 đoạn .............................................................................................................. 67
Hình 5.2 IC 74HC595 ............................................................................................................. 68
Hình 5.3 Cụm hiển thị 2 LED 7 đoạn. .................................................................................... 70
Hình 5.4
Cụm hiển thị 3 LED 7 đoạn. ................................................................................. 70
Hình 5.5 Cụm hiển thị 4 LED 7 đoạn. ................................................................................. 71
Hình 5.6 Bảng Led hiển thị ..................................................................................................... 71
Hình 6.1 Cấu tạo Arduino UNO SMD R3 ............................................................................. 73
Hình 6.2 Cấu tạo Arduino NANO ........................................................................................ 73
Hình 6.3 Giao diện phần mềm Arduino IDE. ........................................................................ 75
Hình 6.4 LED 7 đoạn .............................................................................................................. 86
Hình 7.1 Thu thập dữ liệu tại cơ quan hàng khơng và vũ trụ- NASA .................................. 95
Hình 7.2 Thu thập dữ liệu từ cảm biến đo gió trong ơ tơ và thí nghiệm thuật tốn chuyển
đổi cảm biến ............................................................................................................................ 95
Hình 7.3 Giao diện LabVEIW ............................................................................................... 96
Hình 7.4 Sơ đồ khối của Labveiw ......................................................................................... 97
Hình 7.5 Tool panel ................................................................................................................ 98
Hình 7.6 Bảng điều khiển – Controls palatte ......................................................................... 99
Hình 7.7 Các Numeric Control/ Indicator ........................................................................... 100
Hình 7.8 Các dạng đồ thị, biểu đồ hiển thị ......................................................................... 100
Hình 7.9 Các đồ thị 3D ....................................................................................................... 101
Hình 7.10 Hàm cấu trúc – Structures ................................................................................... 102
Hình 7.11 Vịng lặp While loop trong BD ........................................................................... 103
Hình 7.12
Mảng-Array...................................................................................................... 103
Hình 7.13 Hàm chuỗi- String function ................................................................................ 104
Hình 7.14 Hàm Numberic Functions .................................................................................. 106
Hình 7.15 Hàm thời gian – Time function .......................................................................... 107
x
Hình 7.16 Giao diện người sử dụng trên phần mềm LabVEIW. ........................................ 110
Hình 7.17 Giao diện sơ đồ khối của chương trình .............................................................. 111
Hình 8.1 Tín hiệu thu thập trên Labveiw ở tốc độ cầm chừng ............................................. 112
Hình 8.2 Tín hiệu thu thập với phần mềm Techstream ở tốc độ cầm chừng........................ 113
Hình 8.3 Tín hiệu xuất ra bảng LED ở tốc độ cầm chừng .................................................... 113
Hình 8.4 Tín hiệu thu thập trên Labveiw ở tốc độ tối đa ...................................................... 114
Hình 8.5 Tín hiệu thu thập với phần mềm Techstream ở tốc độ tối đa ................................ 115
Hình 8.6 Tín hiệu xuất ra bảng LED ở tốc độ tối đa ............................................................ 115
xi
DANH MỤC SƠ ĐỒ
Sơ đồ 2.1 Nguyên lý hoạt động của hệ thống Common Rail .................................................. 9
Sơ đồ 3.1 Mạch điện của cảm biến vị trí trục khuỷu .............................................................. 12
Sơ đồ 3.2 Tín hiệu NE và G .................................................................................................. 13
Sơ đồ 3.3 Sơ đồ mạch điện và tín hiệu G ( cảm biến vị trí trục cam)..................................... 14
Sơ đồ 3.4 Sơ đồ mạch điện của cảm biến áp suất nhiên liệu ................................................. 18
Sơ đồ 3.5 Mạch điện và đường đặc tính áp suất đường ống nạp. .......................................... 21
Sơ đồ 3.6 Sơ đồ mạch điện cảm biến vị trí bàn đạp ga.......................................................... 23
Sơ đồ 3.7 Sơ đồ mạch điện cảm biến nhiệt độ nước làm mát................................................. 25
Sơ đồ 3.8 Sơ đồ mạch điện van EGR .................................................................................... 27
Sơ đồ 3.9 Sơ đồ chân EDU ..................................................................................................... 34
Sơ đồ 4.1 Hình dạng xung tín hiệu cảm biến vị trí trục cam ( G) .......................................... 52
Sơ đồ 4.2 Hình dạng xung tín hiệu cảm biến vị trí trục khuỷu ( Ne) ..................................... 53
Sơ đồ 4.3 Hình dạng xung tín đều khiển kim phun ở máy số 4 ( #4) ..................................... 53
Sơ đồ 4.4 Phương thức xử lí các tín hiệu Analog ................................................................... 61
Sơ đồ 4.5 Phương thức xử lí các tín hiệu Digital................................................................... 61
Sơ đồ 4.6 Phương thức Arduino truyền dữ liệu thu thập từ động cơ lên máy tính. ............... 62
Sơ đồ 4.7 Chương trình vòng điều khiển ................................................................................ 63
Sơ đồ 7.1 Lưu đồ thuật tốn truyền nhận tín hiệu giữa LabVEIW và thiết bị ngoại vi........ 108
Sơ đồ 7.2 Sơ đồ các biểu tượng xây dựng trong biểu đồ khối. ............................................ 109
Sơ đồ 7.3 Biểu tượng vịng lặp While và lưu đồ thuật tốn. ............................................... 109
xii
DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 2.1 Thông số kỹ thuật động cơ 2KD-FTV ................................................................... 10
Bảng 3.1 Thông số tiêu chuẩn của cảm biến NE .................................................................... 13
Bảng 3.2 Thông số kiểm tra của cảm biến vị trí trục cam ..................................................... 14
Bảng 3.3 Thông số kiểm tra của cảm biến nhiệt độ nhiên liệu ............................................... 17
Bảng 3.4 Thông số kiểm tra điện trở cảm biến áp suất ống phân phối................................... 19
Bảng 3.5 Thông số kiểm tra cảm biến áp suất đường ống nạp ............................................... 21
Bảng 3.6 Thông số kiểm tra cảm biến bàn đạp ga .................................................................. 23
Bảng 3.7 Giá trị nhiệt độ nước làm mát ứng với điện áp và điện trở tương ứng .................... 26
Bảng 3.8 Điều kiện kiểm tra cảm biến nhiệt độ khí nạp sau tăng .......................................... 30
Bảng 3.9 Bảng ký hiệu tên và chức năng các chân của EDU ................................................. 34
Bảng 3.10 Bảng thông số kiểm tra điện trở van SCV............................................................. 47
Bảng 3.11 Bảng giá trị kiểm tra điện trở của van xả áp ........................................................ 51
Bảng 4.1 Giá trị nhiệt độ nước làm mát ứng với điện áp và điện trở tương ứng .................... 54
Bảng 4.2 Giá trị nhiệt độ khí nạp ứng với điện áp và điện trở tương ứng .............................. 55
Bảng 4.3 Giá trị nhiệt độ nhiên liệu ứng với điện áp và điện trở tương ứng .......................... 56
Bảng 6.1 Các thơng số chính của Arduino UNO R3 SMD và Arduino NANO. ................... 74
xiii
DANH MỤC ĐỒ THỊ
Đồ thị 3.1 Đường đặc tuyến cảm biến nhiệt độ nhiên liệu. .................................................... 16
Đồ thị 3.2 Đường đặc tuyến cảm biến nhiệt độ nước làm mát. .............................................. 25
Đồ thị 3.3 Đường đặc tính của cảm biến nhiệt độ khí nạp sau tăng áp .................................. 30
Đồ thị 4.1 Đồ thị liên hệ nhiệt độ nước làm mát và điện áp. .................................................. 55
Đồ thị 4.2 Đồ thị liên hệ giữa nhiệt độ khí nạp và điện áp ..................................................... 56
Đồ thị 4.3 Mối liên hệ nhiệt độ nhiên liệu với điện áp. ......................................................... 57
Đồ thị 4.4 Đồ thị mối liên hệ áp suất ống phân phối với điện áp. .......................................... 57
xiv
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
Ký hiệu
Diễn giải
ECU
Bộ điều khiển động cơ
USB
Chuẩn kết nối tuần tự đa dụng trong máy tính
(Universal Serial Bus)
LabVEIW
Phần mềm máy tính (Laboratory Virtual Instrumentation
Engineering Workbench)
ADC
Chuyển đổi tín hiệu tương tự sang tín hiệu số ( Analog Digital
Converter)
THW
Tín hiệu nhiệt độ nước làm mát
THA
Tín hiệu nhiệt độ khí nạp
VLU
Tín hiệu góc mở bướm ga
PCR1
Tín hiệu áp suất ống phân phối chính
SCV
Tín hiệu van điều khiển
PCV+
Nguồn dương cấp cho van SCV
NE+
Tín hiệu số vịng quay động cơ
VC
Nguồn dương 5V
E1
Mass thân xe
EP1
Nối mass cảm biến vị trí bàn đạp ga
PCV -
Nguồn âm SCV
xv
TACH
Tốc độ động cơ
rpm
Số vòng quay động cơ
E01
Mass kim phun
E02
Mass kim phun
SPD
Tín hiệu tốc độ xe từ bảng đồng hồ táp lô
CG
Mát thân xe( chân trên giắc OBD)
SG
Mát cảm biến( chân trên giắc OBD)
THF
Tín hiệu nhiệt độ nhiên liệu
THIA
Tín hiệu nhiệt độ khí nạp sau tăng áp
CA
Crankshaft angle( góc quay trục khuỷu)
E2
Mass cảm biến
xvi
NỘI DUNG
1
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1. Lý do chọn đề tài
Ngành công nghệ kỹ thuật ô tô là một ngành phát triển nhanh chóng trên thế giới. Sự
tiến bộ trong thiết kế, vật liệu và kỹ thuật sản xuất đã góp phần tạo ra những chiếc xe ô tô hiện
đại với đầy đủ tiện nghi, tính an tồn cao, và đáp ứng được các yêu cầu về tiêu chuẩn môi
trường. Trong xu thế phát triển ấy, nhiều hệ thống và trang thiết bị trên ô tô ngày nay được
điều khiển bằng điện tử, đặc biệt là các hệ thống an toàn như hệ thống phanh, hệ thống điều
khiển ổn định ô tô… Ngoài ra , để đảm bảo đạt tiêu chuẩn về ô nhiễm môi trường, về tính
năng hoạt động, các cải tiến liên quan đến động cơ bằng điện tử cho cả động cơ xăng và động
cơ diesel đang được ứng dụng rộng rãi trên toàn thế giới. Một trong những hệ thống rất mới
liên quan đến điều khiển động cơ đó là Hệ thống nhiên liệu Common Rail. Đây là hệ thống
tương đối mới với thị trường Việt Nam, tài liệu phục vụ cho học tập còn hạn chế, gây ra một
số trở ngại cho việc nắm bắt kịp thời các cơng nghệ mới của thế giới.
Vì thế, đề tài: “ Thi công mạch điều khiển, thu thập, hiển thị dữ liệu lên LCD hoặc LED và
cổng kết nối máy tính trên mơ hình Hệ thống nhiên liệu diesel Common Rail” được thực hiện
nhằm phần nào bổ sung thêm nguồn tài liệu tham khảo, giúp sinh viên thấy được bức tranh
tổng quát về hệ thống này, đồng thời cũng phần nào giúp các kỹ thuật viên hiểu được cơ bản
nguyên lý hoạt động và một số lưu ý trong khi bảo dưỡng, chẩn đoán, sửa chữa hệ thống mới
này.
1.2. Mục tiêu của đề tài
Với yêu cầu nội dung của đề tài, mục tiêu cần đạt được sau khi hoàn thành đề tài như
sau:
-
Củng cố kiến thức về Hệ thống nhiên liệu Common Rail diesel
-
Ứng dụng các phần mềm lập trình để lập trình hiển thị và giao tiếp với máy tính.
-
Thiết kế, thi cơng được mạch điều khiển thu thập tín hiệu từ động cơ
-
Thiết kế, thi cơng mạch đèn LED 7 đoạn dùng để hiển thị các thông số động cơ.
2
