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 chƣa từng đƣợc ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Hồ Chí Minh, ngày … tháng 04 năm 2013 Học viên thực hiện Nguyễn Văn Lạc ii LỜI CẢM ƠN Trong suốt quá trình học tập và làm luận văn đã giúp em học hỏi thêm rất nhiều đƣợc rất nhiều kiến thức bổ ích từ thầy cô, bạn bè. Những kiến thức này giúp em vững vàng hơn về chuyên môn nghiệp vụ cũng nhƣ thái độ trong công việc sau này.
Có đƣợc kết quả nhƣ ngày hôm nay, em xin chân thành gởi lời cảm ơn đến Thầy Đỗ Văn Dũng, Thầy Nguyễn Bá Hải đã truyền đạt những kiến thức, tận tình hƣớng dẫn, giúp em xác định hƣớng đi để em có thể hoàn thành luận văn này. Tôi cũng xin chân thành gởi lời cảm ơn đến các thầy cô trong khoa Cơ khí Động Lực của trƣờng Đại học Sƣ Phạm Kỹ Thuật TP.HCM, đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt quá trình học tập cũng nhƣ trong quá trình làm luận văn. Các bậc sinh thành, ngƣời thân trong gia đình là nguồn động viên cho tôi trong suốt quá trình học tập, phấn đấu. Một lần nữa tôi xin chân thành cảm ơn với tất cả tấm lòng của mình.Hồ Chí Minh, 4/2013 Học viên Nguyễn Văn Lạc iii TÓM TẮT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU Băng thử kim phun có giao tiếp máy tính với ứng dụng phần mềm LabVIEW còn rất mới ở Việt Nam.
Vì vậy, tác giả đã thiết kế và chế tạo một mô hình băng thử kim phun có khả năng kiểm tra các loại kim phun xăng trên các động cơ ô tô sử dụng hệ thống phun xăng đa điểm, nhằm giúp ngƣời sửa chữa ô tô, học sinh chuyên ngành có khả năng kiểm tra đánh chất lƣợng của kim phun, đó cũng là lý do tác giả chọn đề tài: ―Nghiên cứu chế tạo băng thử các loại kim phun có giao tiếp máy tính‖ Các vấn đề cần nghiên cứu đã đƣợc thực hiện trong đề tài này gồm: - Thiết kế một hệ thống băng thử kim phun giao tiếp với máy tính. - Sử dụng chức năng xử lý ảnh trong LabVIEW để xử lý tia phun nhiên liệu từ kim phun. - Kiểm tra và đánh giá kim phun qua việc xử lý ảnh nhƣ: góc phun, áp suất phun, độ sƣơng của tia phun. - Đây là một trong những hƣớng nghiên cứu mới mẻ (có thể nói là duy nhất về kiểm tra kim phun trên động cơ ô tô tại Việt Nam tính tới thời điểm thực hiện đề tài này).
Đề tài thực hiện thành công sẽ là nguồn tài liệu tham khảo rất tốt cho ngành công nghiệp sửa chữa ô tô, trong học tập và giảng dạy. iv THE RESEARCH ABSTRACT Injector’s test bench with LabVIEW software applications is relatively new in Vietnam. Thus, the author has designed and built an Injector’s test bench that has the ability to check quanlity and quantity of injection. The test bench could be used for injector’s repair and troubleshooting.
This is the reason to choose the thesis: "Researching and manufacturing injector’s test bench with PC communication" The research has focus in some aspects: + Designing an injector’s test bench with PC communication. + Using image processing functions in LabVIEW to evaluate fuel jet from injectors. + Testing and evaluating by using image processing through the injector’s jet: spray angle, pressure spray, mist spray. This is a new research (on this topic).
Product of thesis could be used for automotive repair industry and teaching. The thesis could be a good reference for students. v MỤC LỤC Trang tựa Quyết định giao đề tài Lý lịch cá nhân. i Lời cam đoan.
ii Lời cảm tạ. iv Mục lục. vi Danh sách các bảng. vi Danh sách các hình.
xi CHƢƠNG 1 : TỔNG QUAN .2 Mục đích và nhiệm vụ nghiên cứu .1 Mục đích nghiên cứu .2 Nhiệm vụ nghiên cứu .3 Đối tƣợng nghiên cứu.4 Điểm mới của đề tài .5 Phƣơng pháp nghiên cứu.6 Phạm vi nghiên cứu .7 Tổng quan về lĩnh vực nghiên cứu .8 Các kết quả nghiên cứu. 4 CHƢƠNG 2 : CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA ĐỀ TÀI .1 Khái quát về hệ thống điều khiển lập trình động cơ .1 Lịch sử phát triển .2 Phân loại và ƣu nhƣợc điểm .2 Ƣu điểm của hệ thống phun xăng .2 Cấu trúc hệ thống điều khiển lập trình và thuật toán điều khiển. Sơ đồ cấu trúc và các khối chức năng. Thuật toán điều khiển lập trình .1 Lý thuyết điều khiển.
Điều khiển phun xăng. Chức năng chính của điều khiển phun xăng. Phun gián đoạn. Tính toán thời gian phun.
Tính toán thời gian mở kim trong D – Jetronic:. Điều khiển kim phun .1 Nguyên tắc kết cấu kim phun .2 Kết cấu kim phun .3 Hoạt động của kim phun .1 Quá trình hoạt động .4 Những cải tiến của băng thử kim phun có giao tiếp máy tính .5 Những lợi ích kỹ thuật của băng thử kim phun.6 Yêu cầu của băng thử kim phun .7 Khảo sát các giải pháp hiện tại .8 Lý thuyết về xử lý ảnh với LabVIEW.2 Môi trƣờng làm việc của Vision Assistant .3 Thu nhận hình ảnh với Vision Assistant .4 Xử lý ảnh với Vision Assistant .1 Các bƣớc làm việc với Vision Assistant .2 Tạo file VI của LabView.3 Sử dụng chức năng định vị màu sắc để nhận biết vị trí và số lƣợng LED. 46 vii CHƢƠNG 3 : THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO VÀ XÂY DỰNG THUẬT TOÁN. Thiết kế phần cứng .1 Giới thiệu sơ đồ hệ thống băng thử kim phun có giao tiếp máy tính .2 Chế tạo cơ khí .3 Thiết kế hệ thống điện .1 Giới thiệu Card Hocdelam USB - 9090 .2 Webcam sử dụng trên hệ thống băng thử kim phun .3 Cảm biến áp sử dụng trên hệ thống băng thử kim phun .4 Driver điều khiển bơm xăng .5 Sơ đồ mạch điện của hệ thống băng thử .2 Xử lý ảnh tia phun nhiên liệu và xây dựng thuật toán điều khiển .1 Quá trình xử lý hình ảnh tia phun để tính góc tia phun .2 Xác định độ nhuyễn của tia phun .3 Lập trình chƣơng trình điều khiển.1 Thuật toán điều khiển kiểm tra kim phun .2 Thuật toán điều khiển áp suất kim phun .3 Thuật toán xử lý góc tia phun .4 Thuật toán xử lý độ nhiễn tia phun (độ sƣơng) .4 Hoàn thiện mô hình thực tế.
69 CHƢƠNG 4 : THÍ NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ .1 Mục tiêu thí nghiệm .2 Kết quả thí nghiệm .1 Kết quả demo kim phun 1 .2 Kết quả demo kim phun 2 .3 Kết quả demo kim phun 3 .4 Kết quả demo kim phun 4. 73 viii CHƢƠNG 5 : KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN .3 Hƣớng phát triển. 75 Tài liệu tham khảo. 76 ix DANH SÁCH CÁC BẢNG Bảng Trang Bảng 3.1: Thông số kỹ thuật của Card HDL USB - 9090……………………….2: Cách kiểm tra Card HDL USB - 9090………………………………….3: Đặc tuyến điện áp – áp suất dầu Denso 499000 -7150………………….55 x DANH SÁCH CÁC HÌNH Hình Trang Hình 2.2: Sơ đồ cấu trúc của hệ thống điều khiển lập trình cho động cơ [1] .3: Sơ đồ các khối chức năng của hệ thống điều khiển phun xăng [1] .4a: Sơ đồ nguyên lý của hệ thống điều khiển động cơ với liên hệ ngƣợc [1].5: Sơ đồ tổng quát hệ thống phun nhiên liệu [1] .10: Mạch điện điều khiển kim phun bằng áp [1] .11: Mạch điện kim phun có điện trở thấp [1].12: Các cách mắc điện trở phụ cho kim phun có điện trở thấp [1] .13- Phƣơng pháp điều khiển kim phun bằng dòng [1].14: Mạch điều khiển kim phun bằng dòng [1] .17: Điều khiển thời gian phun nhiên liệu [1] .18: Điều khiển kim phun khi khởi động [1] .19: Đặc tính hiệu chỉnh bởi nhiệt độ khí nạp [1] .20: Sự hiệu chỉnh làm giàu sau khi khởi động [1] .21: Sự làm giàu hâm nóng [1] .22: Đồ thị biểu diễn sự cắt nhiên liệu [1] .23: Hiệu chỉnh lƣợng phun theo điện áp [1].
25: Máy kiểm tra & vệ sinh kim phun của hãng YAMAHA [7] .27: Thiết bị kiểm tra & làm sạch kim phun CRV – 66 [7] .29: Giao diện của Vision Assistant [6] .30: Cửa sổ thu nhận ảnh [6] .32: Chọn ảnh để xử lý [6] .33: Kết quả sau khi xử lý [6] .2: Bản vẽ các chi tiết gia công .4: Bản vẽ chi tiết bình xăng .5: Bản vẽ chi tiết hộp đen .6: Bản vẽ cơ khí hoàn chỉnh băng thử kim phun .7: Mô hình băng thử kim phun .8: Card HDL USB - 9090 .9: Sơ đồ chân Card HDL USB - 9090.10: Sơ đồ đấu chân Card HDL USB - 9090 .11: Webcam sử dụng trên băng thử .12: Driver điều khiển bơm xăng .13: Mạch điện trên mô hình băng thử kim phun .15: Sử dụng hàm Color Plane Extraction 1.16: Sử dụng hàm Gray Morphology 1 .17: Sử dụng hàm Threshold 1 .18: Sử dụng hàm Binary Image Inversion .19: Sử dụng hàm Adv.20: Sử dụng hàm Basic Morphology 1 .21: Sử dụng hàm FFT Filer 1 .22: Sử dụng hàm Image Mask 1 .23: Sử dụng hàm Cirde Detection 1 .24: Sử dụng hàm Image Mask 1 .25: Sử dụng hàm Original Image .27: Sử dụng hàm Gray Morphology1 .28: Sử dụng hàm Threshold 1 .29: Sử dụng hàm Binary Image Inversion .31: Thuật toán điều khiển cho nút điều khiển (Test) .32: Thuật toán điều khiển áp suất phun .33: Thuật toán xử lý góc tia phun .35: Cửa sổ front panel .36: Băng thử kim phun có giao tiếp máy tính .1: Hiển thị kết quả kiểm tra kim phun 1 .2: Hiển thị kết quả kiểm tra kim phun 1 .4: Hiển thị kết quả kiểm tra kim phun 3 .5: Hiển thị kết quả kiểm tra kim phun 4. 73 [1], [6], [7]: Danh mục tài liệu tham khảo. xii CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN 1.1 Đặt vấn đề Từ khi chiếc ô tô đầu tiên trên thế giới ra đời cho đến nay, ô tô đã trở thành một phƣơng tiện vận chuyển cần thiết khó có gì thay thế đƣợc trong cuộc sống. Hiện nay, so với các phƣơng tiện giao thông khác ô tô có vị trí vô cùng quan trọng và tỷ lệ hành khách tham gia giao thông đƣờng bộ cao hơn so với các loại phƣơng tiện giao thông khác.
Cùng với xu hƣớng phát triển về khoa học kỹ thuật công nghệ, nền công nghiệp ô tô cũng phát triển không ngừng. Từ những năm 80 của thế kỷ XX, công nghệ điện tử đã đƣợc ứng dụng trên ô tô dần dần thay thế các cơ cấu điều khiển bằng cơ khí. Qua nhiều thập niên, điện tử trở thành một trong những nhân tố quan trọng không thể thiếu đƣợc trên ô tô. Để đạt đƣợc những tính năng ấy, trên động cơ đƣợc trang bị rất nhiều cảm biến để thu thập những thông tin ở dạng điện áp và chuyển về bộ ECU.