Chương 1 TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. Dẫn nhập Ngày nay, phương tiện vận tải ô tô hiện đại từ các nước có nền công nghiệp tiên tiến được nhập vào Việt Nam ngày càng nhiều. Nền công nghiệp ô tô trong nước đã có những bước phát triển tốt. Xe ô tô ở Việt Nam được sử dụng rộng rãi, số lượng ô tô hiện đại sử dụng hệ thống phun xăng điện tử ngày càng phổ biến.
Các xe ô tô ngày càng hiện đại có công suất cao hơn, tốc độ chuyển động nhanh hơn, tiêu tốn nhiên liệu tiết kiệm hơn và bảo đảm môi trường khi làm việc.thì yêu cầu đặt ra đối với hệ thống phun xăng điện tử cũng ngày càng cao và nghiêm ngặt hơn. Vì vậy có thể nói, hệ thống phun xăng điện tử đã giữ một vai trò quan trọng không thể thiếu đối với các động cơ ô tô hiện đại sử dụng nhiên liệu xăng. Để sử dụng, khai thác có hiệu quả tính năng kỹ thuật của hệ thống phun xăng điện tử, việc nghiên cứu và nắm vững hệ thống này là rất cần thiết. Nội dung về hệ thống phun xăng điện tử đã được các trường đại học, cao đẳng chuyên ngành, các trung tâm đào tạo nghề đưa vào giảng dạy trong nhiều năm qua, tuy nhiên vẫn còn những khó khăn chung như tài liệu tham khảo; mô hình thiết bị hệ thống phun xăng điện tử để phục vụ công tác giảng dạy thực hành vẫn còn rất ít, giao tiếp máy tính, thực nghiệm sư phạm hạn chế, thiếu tình đồng bộ.
Đặc biệt là ở các đơn vị Quân đoàn 3, hằng năm đều phải tổ chức huấn luyện chuyên ngành trong đó có hệ thống phun xăng điện tử, nhưng chưa có nhiều tài liệu và mô hình hệ thống phun xăng điện tử, trong khi đó số lượng ô tô hiện đại và cán bộ, nhân viên chuyên môn kỹ thuật ngành xe - máy của đơn vị Quân đoàn 3 tương đối lớn; nhu cầu đào tạo, bổ túc hằng năm cao. Năm 2018 - 2019, được sự quan tâm của cơ quan nghiệp vụ cấp trên đầu tư nâng cấp phòng học chuyên ngành tại đơn vị 30 - Cục Kỹ thuật. Bản thân với cương vị là cán bộ quản lý đầu ngành kỹ thuật của Quân đoàn, với mong muốn góp phần đồng bộ phòng học chuyên ngành theo ý định của cấp trên, nâng cao chất lượng nghiên cứu, huấn luyện, thường xuyên bổ sung kiến thức cho đội ngũ cán bộ, nhân viên chuyên môn kỹ thuật trong Quân đoàn. Trang 1 Chính vì lẽ đó, tác giả chọn đề tài: “Thiết kế và chế tạo mô hình hệ thống phun xăng điện tử phục vụ huấn luyện tại đơn vị Quân đoàn 3”, với mong muốn đóng góp sản phẩm của mình cho ngành kỹ thuật Quân đoàn.
Các kết quả nghiên cứu trong và ngoài nước 1. Một số nghiên cứu trong nước Trong công tác nghiên cứu, những năm gần đây cũng đã có một số cán bộ khoa học công nghệ đi sâu nghiên cứu hệ thống phun xăng điện tử, mô hình hệ thống phun xăng điện tử cũng được nhiều trường và nhiều cơ sở sản xuất thiết bị dạy nghề thực hiện, nhiều sinh viên cũng chọn đề tài tốt nghiệp thiết kế chế tạo mô hình hệ thống phun xăng điện tử. Tuy nhiên, các đề tài này đều xoay quanh việc thiết kế, chế tạo và khai thác mô hình mà chưa ứng dụng công nghệ thông tin để giao tiếp với máy tính hoặc có giao tiếp chỉ đi sâu đọc mã lỗi, xóa mã lỗi, chưa kiểm tra so sánh các thông số giữa mô hình với thực tế trên xe, nội dung thực nghiệm sư phạm trên mô hình còn hạn chế. Đối với các trình độ thạc sĩ hiện nay, nhiều đề tài có giao tiếp máy tính nhưng chủ yếu đi sâu nghiên cứu chế tạo các mạch tạo pan động cơ, hệ thống điều hòa không khí, hệ thống lái.
Một số đề tài tiêu biểu liên quan đến mô hình có giao tiếp với máy tính như: * Thạc sĩ Nguyễn Hoàng Luân.[1] Nghiên cứu chế tạo các mạch tạo pan động cơ ô tô có giao tiếp với máy tính phục vụ giảng dạy (tháng 4/2017): Nội dung chủ yếu của đề tài là thiết kế chế tạo các mạch tạo pan động cơ, giao diện mô phỏng trên máy tính được thực hiện bởi phần mềm LabVIEW. Đề tài này thành công trong việc tạo ra các pan trên động cơ thông qua giao tiếp với máy tính, nhờ đó giúp cho học viên có thể quan sát các thông số hoạt động của động cơ qua đó nâng cao chất lượng giảng dạy. * Thạc sĩ Trịnh Thái Luân.[2] Mô hình hệ thống lái trợ lực điện có giao tiếp máy tính thông qua LabVIEW (tháng 10/2012): Nội dung chủ yếu của đề tài này là Thiết kế chế tạo mô hình hệ thống trợ lực điện, giao diện mô phỏng trên máy tính được thực hiện bởi phần mềm LabVIEW, chủ yếu thể hiện các thông số như: Điện áp thay đổi của cảm biến mô men; khả năng trợ lực của motor; màn hình hiển thị Trang 2 xung khi hệ thống làm việc ở nhiều chế độ khác nhau và núm điều chỉnh thay đổi tốc độ ô tô. Ngoài ra, để giúp cho việc sử dụng mô hình đạt hiệu quả tốt trong giảng dạy và học tập, tác giả đã biên soạn bộ tài liệu giảng dạy theo chương trình đào tạo hệ cao đẳng, ngành công nghệ ô tô kèm theo mô hình.
* Thạc sĩ Trần Văn Lợi.[3] Nghiên cứu thiết kế mô hình hệ thống lái không trục lái (tháng 10/2010): Nội dung chủ yếu của đề tài là ứng dụng phần mềm LabVIEW để điều khiển cơ cấu lái không thông qua trục lái, tạo cảm giác lái của mô hình xác thực với cảm giác lái của hệ thống lái thực tế trên ô tô, thiết kế mô hình với bánh xe dẫn hướng không tiếp xúc với mặt đường. Ba đề tài trên có nhiều tính năng mới nổi bật về ứng dụng phần mềm LabVIEW để điều khiển, thông qua giao tiếp với máy tính để tạo các tình huống trên mô hình. Một số nghiên cứu trên thế giới Qua nghiên cứu, các nước phát triển đã chế tạo nhiều mô hình, đơn cử như mô hình: Thiết bị do DAESUNG G-3 Co.Ltd, Hàn Quốc sản xuất. Đây là mô hình tương đối đầy đủ tính năng, có thể ứng dụng vào quá trình khai thác giảng dạy.
Song vẫn còn nhiều điểm hạn chế sau: - Giá thành cao. - Mô hình chỉ trình bày nguyên lý, cấu tạo, chẩn đoán. - Đối với chức năng giao tiếp chủ yếu truy xuất dữ liệu từ bộ điều khiển điện tử ECU qua cổng OBDII. Chưa thiết kế thiết bị thu thập tín hiệu để tiến hành các thực nghiệm và các bài tập thực hành về kiểm tra và chẩn đoán trên mô hình.
Thiết bị do Coolife Industry Co.Ltd, Trung Quốc sản xuất đầy đủ các hệ thống, sử dụng chủ yếu dùng cho thực hành về chẩn đoán, nguyên lý, cấu tạo, hạn chế của các thiết bị là giá thành cao (khoảng $ 2.500), không giao tiếp được với máy tính.1: Mô hình động cơ phun xăng của Coolife Industry và DAESUNG 1. Tính cấp thiết của đề tài Như vậy cho đến nay chưa có đề tài nào đầy đủ nội dung nghiên cứu, chế tạo mô hình hệ thống phun xăng điện tử, có giao tiếp với máy tính, thực hiện các bài giảng thực hành và thực nghiệm sư phạm trên mô hình. Các mô hình được bày bán trên mạng của một số công ty như: Công ty cổ phần thiết bị Tân Phát, Công ty cổ phần VintesGroup, Công ty cổ phần sản xuất thiết bị Vinh Quang, Công ty cổ phần điện tử chuyên dụng Hanel.còn thiếu một số chức năng cần thiết để học tập và nghiên cứu trên mô hình như không quan sát được các chế độ hoạt động của hệ thống, không đo được một số thông số cơ bản, không giả lập được các tình huống hư hỏng, không truy xuất các thông số động cơ dưới dạng đồ thị. Vì vậy, đề tài “Thiết kế và chế tạo mô hình hệ thống phun xăng điện tử phục vụ huấn luyện tại Quân đoàn 3” thật sự cần thiết trong quá trình đào tạo ngành công nghệ ô tô nói chung và huấn luyện, bổ túc cho cán bộ, nhân viên chuyên môn kỹ thuật của Quân đoàn 3 nói riêng do những lợi ích sau: - Thiết kế, chế tạo nên sản phẩm mô hình hoạt động của hệ thống phun xăng điện tử dưới hình thức thu gọn một hệ thống phun xăng điện tử thật trên xe, thành một mô hình dạng đơn giản hơn, hoạt động được, phù hợp yêu cầu học tập nghiên Trang 4 cứu, nhưng vẫn bảo đảm thực tế, thể hiện được đầy đủ các chức năng của hệ thống.
Với các ưu điểm như tính trực quan, sinh động, cơ động và sát với thực tiễn sẽ giúp cho công việc học tập và nghiên cứu chẩn đoán hệ thống điều khiển động cơ được thuận lợi và đạt hiệu quả cao. - Trên mô hình có giao tiếp với máy tính giúp cho người học quan sát quá trình điều khiển và hoạt động của hệ thống được rõ hơn, dễ hiểu hơn. Mặt khác, người học trực tiếp điều khiển và kiểm nghiệm các hoạt động cũng như các pan của hệ thống thông qua các thiết bị ngoại vi và máy tính, điều này sẽ giúp cho người học phân tích được nguyên lý vận hành và các nguyên nhân hư hỏng của hệ thống. Luận văn đáp ứng được ba yêu cầu chính yếu trong nghiên cứu khoa học: Tính mới, tính cần thiết và tính quan trọng.
Mục tiêu và đối tượng nghiên cứu 1. Mục tiêu nghiên cứu [15] Vận dụng các kiến thức lý thuyết về hệ thống điều khiển phun xăng điện tử trên ô tô, lý thuyết về vi điều khiển, thiết kế mạch giao tiếp, mạch tạo pan hệ thống phun xăng điện tử trên động cơ 1NZ-FE nhằm giúp cho quá trình huấn luyện được tốt hơn, giúp cho giáo viên và người học có thể trực tiếp quan sát sự hoạt động của hệ thống qua dữ liệu hiển thị trên máy tính. Đồng thời mô hình có thể tạo các pan của hệ thống phun xăng điện tử. Đối tượng nghiên cứu - Hệ thống phun xăng điện tử trên động cơ 1NZ-FE.
- Các mạch tạo pan trên động cơ 1NZ-FE. - Nghiên cứu ứng dụng Arduino và phần mềm LabVIEW. - Các loại card giao tiếp. Nhiệm vụ và phạm vi nghiên cứu của luận văn 1.