BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ ĐINH TẤN NGỌC NGHIÊN CỨU, ĐÁNH GIÁ CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ - 605246 S K C0 0 4 4 8 6 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 11/2014 Luan van BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ ĐINH TẤN NGỌC NGHIÊN CỨU, ĐÁNH GIÁ CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC - 605246 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 11 năm 2014 Luan van BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ ĐINH TẤN NGỌC NGHIÊN CỨU, ĐÁNH GIÁ CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC - 605246 Hướng dẫn khoa học: PGS.TS ĐỖ VĂN DŨNG Tp. Hồ Chí Minh, tháng 11 năm 2014 Luan van ĐH Sư phạm Kỹ thuật TPHCM Luận văn tốt nghiệp LÝ LỊCH KHOA HỌC I.
LÝ LỊCH SƠ LƢỢC: Họ & tên: Đinh Tấn Ngọc Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 16-06-1985 Nơi sinh: Quảng Ngãi Quê quán: Tịnh Thọ - Sơn Tịnh - Quảng Ngãi Dân tộc: Kinh Điện thoại cơ quan: Điện thoại nhà riêng:01679035536 Fax: E-mail:ngocdt@hcmute. QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: 1. Đại học: Hệ đào tạo: Chính Qui Thời gian đào tạo từ 9/2007 đến 1/2011 Nơi học (trường, thành phố): Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp Hồ Chí Minh Ngành học:Cơ Khí Động Lực Tên đề tài, luận án hoặc môn thi tốt nghiệp: Nghiên cứu xăng E5 sử dụng trên ô tô. Ngày & nơi bảo vệ đề tài, luận án hoặc thi tốt nghiệp: tháng 1/2011 Người hướng dẫn: GVC.ThS Đỗ Quốc Ấm III.
QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC: Công việc Thời gian Nơi công tác đảm nhiệm 1/2011 – 5/2011 Công Ty Thiết Kế Hệ Thống Lạnh TP.HCM Nhân viên 5/2011 – Nay Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM Giảng viên GVHD: PGS.TS Đỗ Văn Dũng ii HVTH: Đinh Tấn Ngọc Luan van ĐH Sư phạm Kỹ thuật TPHCM Luận văn tốt nghiệp LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 2014 Học viên thực hiện GVHD: PGS.TS Đỗ Văn Dũng iii HVTH: Đinh Tấn Ngọc Luan van ĐH Sư phạm Kỹ thuật TPHCM Luận văn tốt nghiệp LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, em xin cảm ơn Nhà trường, Khoa Cơ Khí Động Lực, Bộ môn động cơ và các thầy cô trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp Hồ Chí Minh đã tận tình giảng dạy và truyền đạt kiến thức, kinh nghiệm quý báu cho em trong suốt khóa học cũng như tạo điều kiện thuận lợi cho em thực hiện đề tài. Đặc biệt em xin chân thành cảm ơn thầy PGS.TS Đỗ Văn Dũng đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ em trong suốt quá trình thực hiện đề tài.
Em cũng xin chân thành cảm ơn giảng viên phản biện và các thầy (cô) trong hội đồng bảo vệ luận án tốt nghiệp đã dành thời gian để đọc luận văn và đánh giá kết quả mà em đã hoàn thành trong suốt khoá học này. Cuối cùng là lời cảm ơn sâu sắc đến gia đình, người thân và bạn bè đã động viên khích lệ để em hoàn thành nhiệm vụ đề tài được giao. Hồ Chí Minh, tháng 8 năm 2014. Học viên thực hiện Đinh Tấn Ngọc GVHD: PGS.TS Đỗ Văn Dũng iv HVTH: Đinh Tấn Ngọc Luan van ĐH Sư phạm Kỹ thuật TPHCM Luận văn tốt nghiệp TÓM TẮT ĐỀ TÀI Đề tài “Nghiên cứu, đánh giá một số phương pháp mới đo tốc độ động cơ” tìm hiểu mối liên hệ của tốc độ động cơ lên các tín hiệu thu được từ các cảm biến, hệ thống.
Cụ thể, ở đây người nghiên cứu quan tâm tới 3 tín hiệu: tín hiệu của cảm biến đo áp suất tuyệt đối đường ống nạp của cảm biến MAP, tín hiệu cảm biến vị trí trục cam và tín hiệu từ điện áp ắc quy khi động cơ hoạt động. Dựa vào các tín hiệu này để xác định tốc độ động cơ. So sánh độ chính xác và khả năng ứng dụng thực tiển của các phương pháp đo sử dụng các tín hiệu trên. Phương án được đưa ra để giải quyết yêu cầu đề tài là dùng mạch điện tử để chuyển đổi tín hiệu gốc thành tín hiệu điện áp dạng xung, sau đó đưa vào vi điều khiển.
Vi điều khiển sẽ thực hiện các tính toán và hiển thị kết quả ra màn hình LCD. Kết quả cuối cùng đã hoàn thành thiết bị đo tốc độ động cơ dựa vào ba tín hiệu trên. Thực nghiệm kết quả đo cho thấy thiết bị đo cho kết quả với sai số khá nhỏ và thể hiện được khả năng đáp ứng của từng tín hiệu.TS Đỗ Văn Dũng v HVTH: Đinh Tấn Ngọc Luan van ĐH Sư phạm Kỹ thuật TPHCM Luận văn tốt nghiệp ABSTRACT Thesis "Researching, evaluating some new methods to measure engine speed" presents the relationship between engine speed and signals which are obtained from sensors and system of engine. Specifically, Researcher are only interested three signals: the signal of MAP sensor, signal from camshaft position sensor and the battery voltage when the engine is operating.
Based on these signals, engine speed has been calculated. Comparison of accuracy and ability to apply of each method which used to definate from these signals. To solve this problem, the researcher used electronic circuits to convert the original signal into pulse signal and then send it to the microcontroller. Microcontroller will calculate and display results on LCD.
The end, the researcher manufactured the measuring equipment based on three signals: signal of the MAP sensor, signal camshaft position sensor, battery voltage signal. Experimental results show that this equipment measures with small error.TS Đỗ Văn Dũng vi HVTH: Đinh Tấn Ngọc Luan van ĐH Sư phạm Kỹ thuật TPHCM Luận văn tốt nghiệp MỤC LỤC Danh mục các hình. x Danh mục từ viết tắt .xiii Chƣơng 1: TỔNG QUAN………………………………………………………….1 Tổng quan chung về lĩnh vực nghiên cứu, các kết quả nghiên cứu trong và ngoài nƣớc .1 Tổng quan chung về lĩnh vực nghiên cứu .2 Các kết quả nghiên cứu trong và ngoài nước .2 Tính cấp thiết của đề tài .3 Mục đích của đề tài.4 Nhiệm vụ và giới hạn của đề tài .1 Nhiệm vụ của đề tài .2 Giới hạn của đề tài .5 Phƣơng pháp nghiên cứu. 4 Chƣơng 2: LÝ THUYẾT ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG VÀ ĐO TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ .1 Nguyên lý hoạt động của động cơ đốt trong 4 kỳ loại piston.2 Tầm quan trọng của giá trị tốc độ động cơ .1 Trong điều khiển động cơ .2 Trong việc kiểm tra, chẩn đoán.3 Các phương pháp đo tốc độ động cơ hiện nay trên ô tô .1 Dùng cảm biến điện từ .2 Dùng cảm biến quang .3 Dùng cảm biến Hall.
9 Chƣơng 3: ÁP SUẤT CHÂN KHÔNG TRONG ĐƢỜNG ỐNG NẠP VÀ CẢM BIẾN ĐO ÁP SUẤT TUYỆT ĐỐI TRÊN ĐƢỜNG ỐNG NẠP .1 Đặc điểm, kết cấu của hệ thống nạp trên động cơ đốt trong .1 Đặc điểm của hệ thống nạp .2 Kết cấu của hệ thống nạp trên động cơ xăng .3 Kết cấu của hệ thống nạp trên động cơ diesel .2 Đặc điểm của áp suất khí nạp trên đƣờng nạp .TS Đỗ Văn Dũng vii HVTH: Đinh Tấn Ngọc Luan van ĐH Sư phạm Kỹ thuật TPHCM Luận văn tốt nghiệp 3.1 Hiệu ứng dao động của áp suất trong quá trình thay đổi môi chất .2 Mối liên hệ giữa áp suất chân không trên đường ống nạp .3 Hiện tƣợng áp điện .1 Hiện tượng áp điện thuận .2 Hiện tượng áp điện nghịch .4 Cấu tạo, nguyên lý hoạt động của cảm biến áp điện .2 Nguyên lý đo của cảm biến áp điện .3 Đôi nét về hệ thống L-Jetronic và D-Jetronic .5 Cấu tạo, nguyên lý hoạt động của cảm biến MAP .1 Giới thiệu về cảm biến MAP .2 Cấu tạo của cảm biến MAP .3 Nguyên lý hoạt động của cảm biến MAP .4 Đặc tuyến hoạt động của cảm biến MAP.6 Đặc điểm của tín hiệu ra ở chân PIM của cảm biến MAP trong quá trình hoạt động của động cơ (Toyota) .1 Ở tốc độ cố định .2 Khi tăng giảm tốc độ .3 Mối liên hệ giữa tín hiệu ra ở chân PIM cảm biến MAP và tốc độ động cơ. 27 Chƣơng 4: HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN TRÊN Ô TÔ .1 Nhiệm vụ của ắc quy trên ô tô .2 Các quá trình điện hóa của ắc quy chì axit .3 Đặc tuyến làm việc của ắc quy trên ô tô .1 Nhiệm vụ, yêu cầu của máy phát điện .2 Chế độ làm việc giữa accu - máy phát và sự phân bố tải.3 Máy phát điện xoay chiều kích thích bằng điện từ có vòng tiếp điện 33 4.3 Mối liên hệ giữa tốc độ động cơ và các tín hiệu điện áp đo đƣợc trong hệ thống cung cấp điện .1 Mối liên hệ giữa tốc độ động cơ và điện áp pha của máy phát .TS Đỗ Văn Dũng viii HVTH: Đinh Tấn Ngọc Luan van ĐH Sư phạm Kỹ thuật TPHCM Luận văn tốt nghiệp 4.2 Mối liên hệ giữa tốc độ động cơ và điện áp máy phát sau chỉnh lưu .3 Mối liên hệ giữa tốc độ động cơ và điện áp 2 đầu ắc quy. 40 Chƣơng 5: THIẾT KẾ, CHẾ TẠO THIẾT BỊ ĐO TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ .1 Giới thiệu vi điều khiển AVR .3 Ngắt ngoài AVR.4 Giao tiếp AVR và Text LCD .2 Sơ đồ nguyên lý mạch thiết kế .1 Sơ đồ nguyên lý mạch nguồn .2 Sơ đồ nguyên lý mạch nguồn 5V .3 Sơ đồ nguyên lý mạch xử lý tín hiệu PIM, G và BATT (Toyota) .4 Sơ đồ mạch vi điều khiển ATMEGA 16.5 Sơ đồ mạch hiển thị LCD .3 Thuật toán xử lý .1 Thuật đoán tính tốc độ động cơ .2 Chương trình tính tốc độ tốc động cơ cho vi điều khiển .4 Chế tạo mạch đo. 56 Chƣơng 6: THỰC NGHIỆM THIẾT BỊ ĐO TỐC ĐỘNG CƠ .2 Qui trình đo .1 Tín hiệu sau khi được xử lý .2 Kết quả hiển thị LCD .4 Thiết bị đo tốc độ động cơ .5 Đánh giá, nhận xét.
68 Chƣơng 7: KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN .2 Hƣớng phát triển của đề tài. 70 Tài liệu tham khảo .TS Đỗ Văn Dũng ix HVTH: Đinh Tấn Ngọc Luan van ĐH Sư phạm Kỹ thuật TPHCM Luận văn tốt nghiệp DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 2.1: Sơ đồ nguyên lý làm việc của động cơ xăng 4 kỳ .2: Bản đồ góc đánh lửa sớm lý tưởng và góc ngậm điện .3: Vị trí thực tế của cảm biến điện từ trong bộ chia điện .4: Khi không chắn từ .5: Khi chắn từ .1: Sơ đồ tổng quan hệ thống nạp thải .