Ứng dụng labview điều khiển phun xăng xe gắn máy
ỨNG DỤNG LabVIEW ĐIỀU KHIỂN PHUN XĂNG XE GẮN MÁY
Kỹ sư. Nguyễn Hải Trân
Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật – Thành phố Hồ Chí Minh
Abstract: Electronic fuel injection helps fuel economy (fuel injection motorcycle
engines more economical engines use carburetor about 6%), contribution limits
environmental pollution .... However, the main difficulty is now handling the
incident damaged the motorcycle engine electronic fuel injection is limited and
almost at the repair facility not yet been overcome. That is the biggest drawback of
the motorcycle engine electronic fuel injection technology applied. On the other
hand, in the vocational training institutions in the country, model motorcycle fuel
injection that students can model the interaction between the engine and almost no
computer, making it difficult not only to the students in learning, but also affect the
teacher's teaching.
In the field of teaching, especially in the area of vocational training, the teaching
model plays an important role. The communication between the computer and
teaching model to help teachers actively in the process of promotion and impart
knowledge as well as skills training for the students to be more convenient.
In this subject, the author was only interested in the application of LabVIEW in
motorcycle engine fuel injection. Specifically, it is shown the sensor signal,
showing ignition angle, injection time, display the error and sensor fault injectors.
Since this is a teaching model, so the author has built a number of lessons that just
can exploit maximum application model has the ability LabVIEW software brings.
Keywords: interaction between the engine and the computer, model of
motorcycleengine fuel injection, display the sensors signal, build a number of
lessons, showing ignition angle, injection time, display the error and sensor fault
injector...
1
Tóm tắt: Động cơ phun xăng điện tử giúp tiết kiệm nhiên liệu (động cơ xe máy
phun xăng tiết kiệm hơn động cơ sử dụng bộ chế hòa khí khoảng 6%), góp phần
làm hạn chế ô nhiễm môi trường…. Tuy nhiên, khó khăn chủ yếu hiện nay là việc
xử lý các sự cố hư hỏng của động cơ xe gắn máy phun xăng điện tử còn hạn chế và
hầu như tại các cơ sở sửa chữa chưa khắc phục được. Đó là nhược điểm lớn nhất
của động cơ xe máy áp dụng công nghệ phun xăng điện tử. Mặc khác, tại các cơ sở
dạy nghề trong nước, mô hình về động cơ phun xăng xe gắn máy mà qua mô hình
học sinh có thể tương tác giữa động cơ và máy tính hầu như không có, gây khó
khăn không chỉ đối với học sinh – sinh viên trong việc học mà còn ảnh hưởng đến
việc giảng dạy của giáo viên.
Trong lĩnh vực dạy học và nhất là trong lãnh vực đào tạo nghề, mô hình
dạy học đóng vai trò quan trong. Việc giao tiếp giữa máy tính và mô hình giảng dạy
giúp giáo viên chủ động trong quá trình lên lớp và việc truyền thụ kiến thức cũng
như rèn luyện kỹ năng nghề cho các học viên được thuận tiện hơn.
Trong đề tài này, tác giả chỉ mơi quan tâm đến việc ứng dụng LabVIEW
trong động cơ xe máy phun xăng. Cụ thể đó là hiển thị các tín hiệu cảm biến, hiển
thị góc đánh lửa sớm, thời gian phun, hiển thị các lỗi cảm biến và lỗi kim phun. Vì
đây là mô hình dạy học, do đó tác giả đã xây dựng một số bài học mà vừa có thể
khai thác được tối đa mô hình vừa ứng dụng được những khả năng mà phần mềm
LabVIEW mang đến.
1. GIỚI THIỆU
Ứng dụng phần mềm LabVIEW trong việc điều khiển giữa máy tính và động
cơ phun xăng, giúp cho người học quan sát được sự thay đổi trạng thái họat động
của động cơ thực tế một các trực quan, hiển thị các thông số hoạt động của động cơ
trên máy tính, mặt khác học sinh có thể quan sát được sự thay đổi các thống số của
động cơ khi có tác động ngược lại điều chỉnh một số thông số của động cơ.
Đề tài có tính thực tiễn cao, sau khi hoàn thành đề tài có thể được ứng dụng
vào việc giảng dạy tại các cơ sở dạy nghề, các trường trung cấp nghề nhằm giúp
người học trực tiếp quan sát tình trạng hoạt động của động cơ, các tín hiệu cảm
2
biến, góc đánh lửa sớm, thời gian phun. Bên cạnh đó đề tài còn có có khả năng
phát triển sâu hơn trong khả năng phát hiện chính xác lỗi của cảm biến nào trên xe
mà không cần phải dựa vào đèn check.
Với mục tiêu của đề tài là thiết kế mô hình dạy học thì từ cơ sở lý thuyết về
điều khiển động cơ, lý thuyết phun xăng, các nguyên lý hoạt động của một số cảm
biến trên xe máy tác giả đã xây dựng được thuật toán thu thập tín hiệu các cảm biến
và đề xuất thuật toán điều khiển động cơ bằng LabVIEW.
Trong quá trình nghiên cứu đề tài, tác giả đã thiết kế chế tạo mô hình thực
nghiệm gồm các thiết bị sử dụng như: động cơ Future Neo FI, các cảm biến bố trí
trên động cơ: cảm biến vị trí bướm ga, nhiệt độ không khí nạp, cảm biến áp suất
tuyệt đối không khí nạp, cảm biến nhiệt độ dầu động cơ, bình xăng và bơm xăng...
Tất cả các chi tiết trên điều được tháo từ xe Future Neo FI. Mô hình được kết nối
với máy tính thông qua card giao tiếp HDL-USB 9090, máy tính sư duṇ g chương
̉
̉
trinh labVIEW đê hiển thị các tín hiệu cảm biến, thời gian phun, tốc độ động cơ,
̀
góc đánh lửa sớm. Bên cạnh đó, đề tài còn xây dựng các bài học vừa có thể tận
dụng được hết khả năng của mô hình và khả năng ứng dụng của phần mềm
LabVIEW.
Hình 1: Mô hinh giao tiếp giưa may tinh va mô hinh thưc̣ nghiêṃ qua Card
̃
́
̀
̀
́
̀
USB HDL- 9090
2. THIẾT KẾ, CHẾ TẠO THỬ NGHIỆM MÔ HÌNH GIẢNG DẠY HỆ
THỐNG PHUN XĂNG XE MÁY CÓ GIAO TIẾP QUA MÁY VI TÍNH - SỬ
DỤNG CARD USB 9090 VÀ PHẦN MỀM LabVIEW ĐIỀU KHIỂN
2.1. Thiết kế thành công một mô hình dạy học hệ thống phun xăng xe gắn máy
có giao tiếp qua máy vi tính.
3
Mô hình được tính toán thiết kế bằng khung sắt, sa bàn được thiết kế bằng
sốp dẻo có nẹp Nhôm
Hình 2. Sơ đồ bố trí và kích thước mô hình thử nghiệm
Chú thích:
1: Công tắc máy; 2: Tiết chế; 3: Card USB HDL-9090; 4: Transistor công suất
5: Đèn check
Từ những thiết kế ban đầu, đề tài đã thi công xong mô hình thực nghiệm, các hình
ảnh mô hình:
4
Hình 3. Sa bàn thực tế và mô hình thực tế
2.2. Xây dựng thuật toán thu thập tín hiệu các cảm biến
Hình 4. Thuật toán thu thập tín hiệu cảm biến
Dựa trên những giá trị số liệu mà hãng Honda đã đưa ra và các đường đặc
tuyến của các cảm biến được trình bày trong chương cơ sở lý thuyết tác giả đã
xây dựng được các phương trình sau:
+ Phương trình cảm biến Map
5
y = 33.33x + 6.334
Trong đó :
X : điện áp (V)
Y: nhiệt độ (0c)
+ Phương trình cảm biến vị trí bướm ga
Y = 22.37x – 6.49
Trong đó :
X : điện áp (V)
Y: nhiệt độ (%)
+ Phương trình cảm biến nhiệt độ không khí nạp
Y = -29.1x + 104.44
Trong đó :
X : điện áp (V)
Y: nhiệt độ (0c)
+ Phương trình cảm biến nhiệt độ dầu: có 1 đoạn tuyến tính và 1 đoạn là
phương trình bậc hai
Y1 = -5.2x2 + 79.22
Y2 = -50x + 150
Trong đó :
X : điện áp (V)
Y: nhiệt độ (0c)
Từ các phương trình trên, tác giả viết các chương trình thu thập tín hiệu bằng
phần mềm LabVIEW
Hình 5. Lập trình thu nhận và hiển thị tín hiệu các cảm biến
6
Và tính toán hiển thị tốc độ động cơ, góc đánh lửa sớm và thời gian phun
Hình 6. Lập trình thu nhận và hiển thị tốc độ động cơ, góc đánh lửa sớm và thời
gian phun
Hình 7. Chương trình hiển thị thu thập tín hiệu bằng LabVIEW
2.3. Thuật toán điều khiển động cơ bằng LabVIEW qua card USB HDL-9090
Để có thể điều khiển động cơ bằng LabVIEW qua card USB HDL-9090, tác giả
đưa ra thuật toán sau:
Hình 8. Sơ đồ thuật toán sử dụng LabVIEW để điều khiển động cơ
7
Từ lưu đồ thuật toán qua chương trình LabVIEW, tác giả lập trình điều khiển
kim phun và điều khiển đánh lửa như sau:
2.3.1.Điều khiển kim phun
Để điều khiển kim phun, tác giả đã tác động vào chân INJ của kim phun
(kích mass chân INJ của kim phun bằng Tip 122. Khi đó, trong chương trình dùng
LabVIEW tác giả lập trình như sau:
Hình 9. Tính toán điều khiển kim phun và giao diện hiển thị
2.3.2.Điều khiển đánh lửa
Dùng transitor công suất để đóng ngắt cuộn dây sơ cấp của bobine. Việc điều
khiển transitor công suất được lập trình như sau:
Hình 10. Tính toán điều khiển đánh lửa và giao diện hiển thị
8
Sau khi lập trình trên LabVIEW, tác giả đã thực hiện kết nối như sau để điều
khiển phần cứng
Hình 11. Sơ đồ kết nối phần cứng để điều khiển
Khi chạy chương trình điều khiển động cơ, vẫn điều khiển kim phun và tạo
lửa tại bugi. Tuy nhiên, tốc độ của card USB HDL-9090 không đáp ứng kịp tần
số đánh lửa và tốc độ xử lý của máy vi tính không đáp ứng được. Đây chính là
hạn chế rất lớn của đề tài, hy vọng sẽ là tiền đề cho các khóa sau tiếp tục
nghiên cứu.
2.4. Xây dựng thành công chương trình pan các cảm biến và pan kim
phun
Do các tín hiệu cảm biến gửi về ECM là các tín hiệu điện áp và ECM điều
khiển đóng ngắt điện áp kim phun. Tác giả đã viết chương trình tạo pan từ ý
tưởng nếu có điện áp cảm biến lớn hơn 0V và tối đa là 5V thì có tín hiệu cảm
biến gửi về ECM và ngược lại sẽ báo lỗi.
Hình 12. Chương trình hiển thị lỗi cảm biến, kim phun
9
2.5. Mô hình có thể giảng dạy được các bài học:
+ Thu thập tín hiệu các cảm biến
+ Kiểm tra hoạt động của kim phun
+ Kiểm tra hoạt động của bobine
+ Tìm pan các cảm biến và pan kim phun nhanh.
+ Xác định góc đánh lửa sớm, thời gian phun.
2.6. Phương pháp thực nghiệm và kết quả thực nghiệm
Đề tài sử dụng phương pháp đo kiểm trực tiếp sau khi cho mô hình chạy thử,
hiển thị thông số các tín hiệu cảm biến đầu vào, xung điều khiển phun xăng, góc
đánh lửa sớm.
Để hiển thị các thông số của các cảm biến, sau khi đã kết nối các chân của
cảm biến với các chân ADC của card USB HDL-90990 và chạy chương trình thu tín
hiệu các cảm biến trên LabVIEW. Sau khi chạy chương trình có giao diện như sau:
Hình 13. Giao diện chương trình thu tín hiệu
Và thuật toán của chương trình thu tín hiệu các cảm biến
Hình 14. Thuật toán chương trình thu tín hiệu
10
Kết quả thực nghiệm
ITA (V) MAP (V) EOT (V) THR (V)
Ne
Thời gian Góc đánh
(vòng/phút) phun(ms)
lửa
sớm(0)
15
2.59
2.53
2.51
2.39
2.38
2.29
1.02
1.29
1.52
1.61
2.63
2.82
2.58
1.23
1.2
0.51
0.59
0.69
0.72
0.79
0.81
1500
2000
2500
3000
3500
4270
4.75
5.23
5.92
6.34
6.75
7.58
18
25
1.12
1.11
0.96
27
30
35
3. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
3.1. Kết luận
Qua quá trình nghiên cứu và thực hiện đề tài tác giả đã có đươc̣ những kiến
thức cơ bản về lập trình bằng ngôn ngữ LabVIEW và hiểu biết trong việc ứng dụng
LabVIEW trong giao tiếp giữa máy tính và động cơ thông qua card giao tiếp USB
HDL-9090.
Từ những kiến thức trên kết hợp với những kiến thức đã học về động cơ đốt
trong, các thiết bị điện tử hiện đại được trang bị trên động cơ xe máy hiện nay tác
giả đã hoàn thành một thiết bị dạy học như yêu cầu đề tài đưa ra:
+ Hiển thị thông tin từ các cảm biến và các bộ chấp hành của mô hình động
cơ xe máy phun xăng điện tử.
+ Hiển thị pan của các cảm biến và kim phun
+ Mô hình có thể giảng dạy được các bài học: thu thập tín hiệu cảm biến,
kiểm tra điện áp cảm biến, kiểm tra hoạt động của kim phun, kiểm tra hoạt động của
bobine, xác định góc đánh lửa sớm, thời gian phun…
Dù vậy, đề tài vẫn còn nhiều điều cần đầu tư nghiên cứu và nâng cấp để
hoàn thiện hơn nhằm ứng dụng thực tế trong việc chẩn đoán và sửa chữa động cơ.
11
3.2. Kiến nghị
Từ những kết quả trên sẽ mở ra những hướng mới trong việc phát triển đề tài
mà trong thời gian qua tác giả chưa thể thực hiện được do nhiều yếu tố khách quan,
đó là:
+ Đề tài chưa điều khiển được động cơ khi không dùng ECM, do tốc độ của
card USB HDL-9090 đáp ứng không kịp tần số đánh lửa và tốc độ của máy vi tính
chậm.
+ Đề tài chỉ áp dụng đối với động cơ xe máy HONDA Future Neo FI.
Do đó kiến nghị đề tài khóa tiếp theo:
Nghiên cứu nâng cấp card USB HDL-9090 để động cơ có thể hoạt động
khi giao tiếp với máy tính không dùng ECM.
Nghiên cứu áp dụng trên nhiều động cơ của các hãng khác nhau để từ đó
có được dữ liệu thực tế của các tín hiệu cảm biến, sau đó sẽ xây dựng
phương trình thực nghiệm dạng tổng quát và khi điều khiển động cơ từ
máy tính, người học chỉ cần nhập số liệu của từng xe của hãng xe tương
ứng.
12
TÀI LIỆU THAM KHẢO
TIẾNG VIỆT
[1]. PGS. TS Đỗ Văn Dũng, Lý thuyết điều khiển động cơ đốt trong, Trường Đại
học Sư phạm kỹ thuật, Tp HCM 2004, 121 trang.
[2]. PGS. TS Đỗ Văn Dũng, Hệ thống điện và điện tử trên ô tô hiện đại, , Trường
Đại học Sư phạm kỹ thuật, Tp HCM 2007, 283 trang.
[3]. TS. Nguyễn Bá Hải, Lập trình LabVIEW, NXB Đại học Quốc gia Tp HCM
2012, 199 trang.
[4]. Dương Thành Long – Đoàn Quan Mô hình giảng dạy hệ thống phun xăng xe
gắn máy, Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh, Tháng
7/2007, 63 trang.
[5]. Hướng dẫn bảo trì Future Neo FI, Công ty Honda Việt Nam, 2009.
[6]. Trần Thế Liên Ứng dụng LabVIEW giao tiếp giữa PC và mô hình giảng dạy
động cơ phun xăng điện tử, Tháng 9/2009, 165 trang.
TIẾNG NƯỚC NGOÀI
[1]. Vannebula Eka Indraguna Electronic fuel injection controller for natural gas
vehicle motorcycle, SEPTEMBER 2006, 135 trang.
[2]. Badih A. Jawad and Thomas V. Kuzak Motorcycle Electronic Fuel Injection
Retrofit, October 16-19, 2000, 9 trang.
[3]. Carla S. da C. Gonçalves, Bruno A. F. Neves, António E. V. Espírito Santo,
Francisco M. P. Brójo, Maria do Rosário A. Calado Electronic Control of a Four
Stroke Internal Combustion Engine, Lisbon, Portugal, September 22-24, 2006, 267-
272 trang.
[4]. Advanced Engine Performance Special Test, ASE-2010, 24 trang.
[5]. TEKA Kom. Mot. Energ. Roln. – OL PAN Computer simulation possibilities in
modelling of ignition advance angle control in motor, 2008, 231–240 trang.
13
[6]. Trang web http://www. Ni.com
[7]. Trang web http://www.megamanual.com/index.html
[8]. Trang Web http://www.wikipedia.org
14
BÀI BÁO KHOA HỌC
THỰC HIỆN CÔNG BỐ THEO QUY CHẾ ĐÀO TẠO THẠC SỸ
Bài báo khoa học của học viên
có xác nhận và đề xuất cho đăng của Giảng viên hướng dẫn
Bản tiếng Việt ©, TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH và TÁC GIẢ
Bản quyền tác phẩm đã được bảo hộ bởi Luật xuất bản và Luật Sở hữu trí tuệ Việt Nam.
Nghiêm cấm mọi hình thức xuất bản, sao chụp, phát tán nội dung khi chưa có sự đồng ý
của tác giả và Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh.
ĐỂ CÓ BÀI BÁO KHOA HỌC TỐT, CẦN CHUNG TAY BẢO VỆ TÁC QUYỀN!
Thực hiện theo MTCL & KHTHMTCL Năm học 2017-2018 của Thư viện Trường Đại học
Sư phạm Kỹ thuật Tp. Hồ Chí Minh.
15 trang
10/01/2024
15020
Free
Bạn đang xem tài liệu "Ứng dụng labview điều khiển phun xăng xe gắn máy", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- ung_dung_labview_dieu_khien_phun_xang_xe_gan_may.pdf
