Điều khiển hộp số tự động bằng phần mềm LabVIEW

Nội dung text: Điều khiển hộp số tự động bằng phần mềm LabVIEW

1. ĐIỀU KHIỂN HỘP SỐ TỰ ĐỘNG BẰNG PHẦN MỀM LABVIEW USING LABVIEW SOLFTWARE TO CONTROL AUTOMATIC TRANSMISSION [1] TS. Lê Thanh Phúc, [2] Nguyễn Bình Trị [1] Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM, (2) Cao Đẳng Nghề Bà Rịa Vũng Tàu [1]phuclt@hcmute.edu.vn, [2]trinb@brtvc.edu.vn TÓM TẮT Báo cáo tóm tắt: Ngày nay xe ô tô trang bị hộp số tự động đã được sử dụng rộng rãi, nhưng để tiết kiệm nhiên liệu và tiện nghi lại phụ thuộc vào phương pháp điều khiển của hộp số tự động. Tuy nhiên hộp số tự động có nhiều chi tiết và nguyên lý điều khiển khá phức tạp nên việc nghiên cứu, sửa chữa về hộp số là rất cần thiết. Mục đích chính của bài viết là điều khiển hộp số tự động bằng phần mềm LabVIEW để hiển thị các thông số hoạt động của động cơ và hộp số trên máy tính như: Góc độ mở cánh bướm ga, tốc độ xe, thời điểm chuyển số, điều khiển mạch dầu, áp suất dầu và các hoạt động của hộp số trên máy tính. Mô hình thử nghiệm hoạt động tốt, chính xác, đạt được tính thẩm mỹ, trực quan dễ sử dụng. Mô hình là một công cụ thiết thực góp phần vào việc nghiên cứu chế tạo hộp số tự động nói chung và hệ thống điều khiển hộp số tự động nói riêng. Từ khóa: Hộp số tự động, LabVIEW, điều khiển, mô hình hộp số. ABSTRACT Today cars equipped with automatic transmission has been widely used, but in order to save fuel and facilities depends on the control method of the automatic transmission. But the automatic transmission are more detailed and control principle is quite complex, and research, repair of gearboxes are essential. The main purpose of the article is controlled automatic transmission with LabVIEW software to display the operating parameters of the engine and gearbox on the computer such as throttle opening angle, vehicle speed, time of transfer number, control oil circuit, oil pressure and transmission activities on the computer. Test model works well, exactly, to achieve aesthetic, intuitive and easy to use. Model is a practical tool to contribute to the research and manufacture of automatic transmission systems in general and drivers in particular an automatic transmission. Keywords: Automatic transmission, LabVIEW, Controller, Gearbox models.
2. 1. Giới thiệu giảng một cách sinh động, dễ hiểu và nâng cao kỹ năng nghề trong quá trình thực tập. Ngày nay, lĩnh vực khoa học kỹ thuật Tác giả bổ sung một số phương tiện hỗ trợ phát triển nhanh chóng và gần như chiếm như: đồng hồ áp suất báo thay đổi các tay số, lĩnh trong tất cả các mặt của đời sống xã hội. đèn báo van solenoid điều khiển mạch dầu Nhiều sản phẩm công nghệ ra đời với thiết được bố trí ngay trên mô hình đồng thời kết kế nhỏ, tích hợp nhiều chức năng như vi xử nối mạch giao tiếp giữa PC với mô hình lý, vi điều khiển đã được sử dụng hầu hết thông qua phần mềm LabVIEW, hiển thị trong các hệ thống điều khiển công nghiệp ngay các thông số hoạt động của động cơ và và các thiết bị dân dụng với nhiều ưu điểm hộp số trên PC như: Số vòng quay động cơ, mà chúng dần dần phát triển thay thế nhằm đồng hồ báo tốc độ, vị trí tay số, các cảm giảm bớt sức lao động của con người. biến và chức năng báo lỗi. Ý tưởng đề tài Cùng với sự phát triển đó thì ngành công tích hợp nhiều chức năng và thuận tiện cho nghiệp ô tô đã có những thay đổi về mặt kỹ việc giảng dạy nhiều Moldul trên cùng một thuật, điển hình là thay đổi về hộp số tự mô hình. động trên xe, nó giảm mệt mỏi cho người lái xe và tính an toàn hơn.Với mục đích đóthì lĩnh vực điện điện tử đã được ứng dụng trên ô tô rất thành công, nó gồm một bộ xử lý trung tâm (hay còn gọi là ECU) với những thông tin thu thập được từ các cảm biến gửi về ECU và ECU sẽ tín toán những dữ liệu nhập vào để điều khiển các chức năng chấp hành. Giúp ô tô hoạt động tốt, tiết kiệm nhiên liệu và giảm thiểu khí thải độc hại. Hình 1.8. Tổng thể mô hình Chúng ta biết ngày nay hộp số tự động 2. Thiết kế, khảo sát thực nghiệm mô hình được sử dụng hầu hết trên các xe du lịch, bán tải và cả xe tải nặng. Vì hộp số tự động 2.1.Thiết kế phần điều khiển mô hình có thể cung cấp các tỷ số truyền thích hợp 2.1.1. Giới thiệu hộp số tự động U340E là với điều kiện tải trọng của ô tô dựa trên hai hộp số super ECT sử dụng 4 cấp tốc độ tín hiệu đầu vào cơ bản là: Tốc độ động cơ và tải động cơ. ECU động cơ sẽ dựa trên cơ sở hai cảm biến này và các cảm biến khác để điều khiển hộp số tự động tự chọn tỷ số truyền thích hợp và điều khiển chuyển số êm dịu.Tuy nhiên với kết cấu phức tạp của hộp số tự động nên việc học, nghiên cứu và sửa chữa là rất khó khăn. Để hiểu rõ bản chất cũng như nguyên lý hoạt động của hộp số từ đó giải thích nguyên nhân hư hỏng tìm ra hướng khắc phục sửa chữa nó, tác giả quyết định thực hiện đề tài “Điều khiển hộp số tự Hình 1.1. Hộp số tự động U340E [1] động bằng phần mềm LabVIEW”, với ý tưởng dùng phần mềm LabVIEW để truy xuất các tín hiệu hoạt động của động cơ và hộp số trên máy tính để học sinh tiếp thu bài
3. 2.1.2.Cụm thân van: 2.2. Thiết kế LabVIEW: Tất cả các van điện từ được lắp trong thân 2.2.1. Sơ đồ khối mô hình điều khiển hộp van dưới số tự động Hình 1.5. Sơ đồ khối chức năng Hình 1.2. Cụm thân van [1] Sơ đồ khối mô hình gồm các phần: Van điện từ chuyển số S1: chuyển số bằng  Mô hình động cơ và hộp số cách mở van để chuyển số 2 – 3  ECU – ECT  Card giao tiếp giữa cụm động cơ Van điện từ chuyển số S2: chuyển số bằng hộp số và PC cách mở van để chuyển số 1 – 2 và 3 – 4  Máy tính (PC) Van điện từ chuyển số ST: chuyển số bằng  Chức năng điều khiển cách mở van để chuyển số 3 – 4 và 4 – 3 2.2.2.Giao diện LabVIEW 2.1.3.Trên mô hình bố trí các đèn báo chỉ thị tương ứng cho các van điện từ tuyến tính S1, S2, ST Các đèn báo hiển thị giúp chúng ta nhận biết các van điện từ chuyển số hoạt động. Hình 1.6. Giao diện sử dụng Giao diện cho người sử dụng được mặc Hình 1.3. Đèn báo van điện từ mở mạch dầu định sẽ mở ra đầu tiên khi chương trình 2.1.4.Trên mô hình bố trí dạng đồng hồ đo chạy. Trên cửa sổ Front Panel này được chia áp suất chất lỏng, mục đích theo dỏi hoạt làm 2 phần: phần điều khiển và phần hiển động của các tay số thị. * Phần điều khiển gồm các nút điều khiển như: - Chọn cổng Com: Người sử dụng sẽ chọn cổng Com thích hợp cho việc kết nối. Hình 1.4. Đồng hồ báo thay đổi tay số - Stop dùng để dừng hẳn chương trình. Đồng hồ báo thay đổi áp suất, tương ứng cho các vị trí tay số
4. - Công tắc ON/OFF ở 2 chế độ : Bật chế độ - Bảng hiển thị cần số tự động nếu chuyển ON điều khiển động cơ trên máy tính, chế độ chế độ Switch control từ OFF sang ON. OFF điều khiển trực tiếp trên mô hình. Người sử dụng điều khiển trực tiếp thay đổi các tay số trên máy tính. - Công tắc máy Start điều khiển động cơ trên máy tính ở vị trị Start - Chức năng báo lỗi: Để thay thế máy chẩn đoán cũng như báo lỗi bằng đèn Check - Cần số người sử dụng điều khiển trực tiếp engine thì phần hiển thị báo lỗi, chỉ cần chọn thay đổi tay số ngay trên máy tính. chế độ Test là thực hiện được. Sau khi sửa - Test mã lỗi chọn chức năng: No test code, chữa xong thực hiện xóa lỗi ta chọn chế độ Test, Erase. Khi chọn chức năng Test mã lỗi Erase. nếu tình trạng động cơ có vấn đề chức năng 2.2.4. Giao diện hiển thị dạng Graph báo lỗi hiển thị ngay trên máy tính. Như vậy giúp học sinh trong khi thực tập dễ phát hiện ra sai hỏng. 2.2.3. Giao diện hiển thị dạng đồng hồ và đèn chỉ thị Hình 1.8. Giao diện hiển thị dạng Graph - Hiển thị đồ thị đường đặc tính thay đổi góc mở cánh bướm ga - Hiển thị đồ thị thay đổi cảm biến đo gió - Hiển thị đồ thị nhiệt độ khí nạp Hình 1.7. Giao diện hiển thị dạng đồng hồ - Hiển thị đồ thị nhiệt độ nước làm mát động cơ - Đồng hồ tốc độ: đồng hồ hiển thị tốc độ - Hiển thị đồ thị tốc độ động cơ thực tế của động cơ với đơn vị (v/p)x1000 - Hiển thị đồ thị tốc độ xe - Đồng hồ tốc độ xe: đồng hồ hiển thị tốc độ 2.3.Khảo sát trạng thái chuyển số bằng thực tế của xe theo tín hiệu cảm biến tốc độ thực nghiệm trên mô hình đơn vị km/h Sau khi lắp ráp mô hình hoàn chỉnh cho - Đồng hồ nhiệt độ nước làm mát: hiển thị hoạt động kết quả thu được đồ thị chuyển số, nhiệt độ nước làm mát của động cơ đường đặc tính độ góc mở cánh bướm ga và - Đồng hồ nhiệt độ khí nạp: hiển thị nhiệt độ đường đặc tính tốc độ xe khí nạp vào động cơ - Đồng hồ hiển thị góc mở cánh bướm ga ( % ) thang số - Đồng hồ hiển thị gía trị điện áp của cảm biến đo gió
5. 2.3.1. Khảo sát thực nghiệm đồ thị chuyển chuyển lên số 1. Như vậy tăng dần tốc độ số theo góc mở bướm ga động cơ trong khoảng 1000 (v/p) đến 2000 (v/p) thì việc chuyển số từ số 1 lên số 2 xảy ra, từ số 2 lên 3 xảy ra tại 2500 v/p và từ số 3 lên số 4 (chọn chế độ O/D) xảy ra tại 4000 v/p. 4.4.3. Khảo sát đồ thị chuyển số theo tốc độ xe Đường màu xanh đặc trưng cho tốc độ xe (km/h), còn đường màu vàng đặc trưng cho Hình 1.9. Đồ thị chuyển số theo góc mở vị trí tay số. Từ đồ thị ta nhận thấy khi tốc cánh bướm ga độ xe ở 10 đến 20 (km/h) thì ECU – ECT điều khiển việc chuyển số từ số 1 lên số 2 Đường màu xanh đặc trưng cho góc mở xảy ra, tốc độ xe từ 20 (km/h) đến 30 (km/h) cánh bướm ga, đường màu đỏ đặc trưng cho việc chuyển số 2 lên số 3 xảy ra và tại 30 vị trí chuyển số theo tốc độ xe (km/h). (km/h) đến 40 (km/h) chuyển số từ số 3 lên ECU –ECT căn cứ vào cảm biến ga và số 4 (chọn chế độ O/D) xảy ra. tốc độ xe để điều khiển thời điểm chuyển số và khóa biến mô. Trên đồ thị đường đặc tính góc mở cánh bướm ga tăng dần khi bướm ga mở lớn. Tùy theo chế độ bình thường hay tải nặng mà ECU – ECT điều khiển chuyển số thích hợp tương ứng với tốc độ xe. Tuy nhiên do việc thiết kế mô hình thiếu băng tải nên khi buông cánh bướm ga, không có đường đồ thị trả số tương ứng khi tốc độ Hình 1.11.Đồ thị chuyển số theo tốc độ xe giảm. Đường màu xanh đặc trưng cho tốc độ xe 4.4.2. Khảo sát đồ thị chuyển số theo tốc (km/h), còn đường màu vàng đặc trưng cho độ động cơ vị trí tay số. Từ đồ thị ta nhận thấy khi tốc độ xe ở 10 đến 20 (km/h) thì ECU – ECT điều khiển việc chuyển số từ số 1 lên số 2 xảy ra, tốc độ xe từ 20 (km/h) đến 30 (km/h) việc chuyển số 2 lên số 3 xảy ra và tại 30 (km/h) đến 40 (km/h) chuyển số từ số 3 lên số 4 (chọn chế độ O/D) xảy ra. 5.Kết luận: Đề tài “Điều khiển hộp số tự động bằng phần mềm LabVIEW”. Kết quả Hình 1.10. Đồ thị chuyển số theo tốc độ đạt được và đóng góp của đề tài như sau: động cơ Dùng động cơ và hộp số tự động của xe Đường màu xanh đặc trưng cho số vòng Toyota Yaris đời 2001 động cơ 1SZ –FE và quay động cơ theo (v/p), đường màu vàng hộp số tự động U340E gá lắp lên khung giá, đặc trưng cho vị trí tay số.Từ đồ thị ta nhận vận hành được mọi chế độ làm việc của hộp thấy khi tốc độ động cơ ở 700 đến 800 (v/p) số. tương ứng với chế độ không tải, khi tốc độ Thiết kế chế tạo trên mô hình các mạch động cơ đạt 1000 (v/p) thì hộp số tự động điện, đèn tín hiệu mạch dầu, đồng hồ áp
6. suất thay đổi tay số, ứng dụng Card giao thời mô hình cũng có thể sử dụng để tiếp kết nối giữa máy tính với ECU –ECT nghiên cứu đặc tính sang số hộp số tự động của động cơ và hộp số. Thiết kế giao diện từ đó làm cơ sở cho các nghiên cứu cải tiến cho người sử dụng và lập trình phần mềm hoạt động hộp số tự động. labVIEW trên máy tính, hiển thị sự hoạt động cũng như các thông số cơ bản của hộp số tự động điều khiển điện tử. Ý tưởng với mục đích đáp ứng nhu cầu truyền đạt những kiến thức về nguyên lý cũng như những kỹ năng tìm ra những hư hỏng và phương pháp sửa chữa cho người học một cách nhanh chóng hiệu quả có . khoa học, có tính chuyên môn cao. Đồng TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Toyota Yaris 2007 Repair Manuals – TOYOTA motor Corproration, 2007 [2] Tài liệu đào tạo “TCCS” giai đoạn 2 - Hãng TOYOTA tháng 7 năm 1998 [3] Tài liệu đào tạo “EFI” giai đoạn 3 - Hãng TOYOTA tháng 7 năm 1998 [4] 1NZ-FE ENGINE CONTROL SYSTEM - TOYOTA motor Corproration, 2003 [5] Đỗ Văn Dũng, “Điện động cơ và điều khiển động cơ”, Nxb Đại học quốc gia Tp.HCM, năm 2013. [6] Nguyễn Bá Hải, “Lập trình LabVIEW trình độ cơ bản”, Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM, 2011. [7] Lê Đắc Đại - Hồ Trường Thạnh, “Ứng dụng LabVIEW trong giao tiếp PC và hệ thống điều khiển động cơ”, năm 2009. THÔNG TIN LIÊN HỆ TÁC GIẢ 1/ Họ và tên: Nguyễn Bình Trị Đơn vị: Trường Cao Đẳng Nghề Tĩnh Bà Rịa- Vũng Tàu Điện Thoại: 0932.656.535 Email: trinb@brtvc.edu.vn XÁC NHẬN CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN TS. Lê Thanh Phúc
7. 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 B n ti ng Vi t ©, T NG I H C S PH M K THU T TP. H CHÍ MINH và TÁC GI Bản quếy n táệc ph mRƯ ãỜ cĐ bẠ o hỌ b Ưi Lu tẠ xu t Ỹb n vàẬ Lu t S hỒ u trí tu Vi t Nam. NgẢhiêm c m m i hình th c xu t b n, sao ch p, phát tán n i dung khi c a có s ng ý c a tác gi và ả ng ề i h ẩ pđh đưm ợK thuả tộ TP.ở H ậChí Mấinh.ả ậ ở ữ ệ ệ ấ ọ ứ ấ ả ụ ộ hư ự đồ ủ ả Trườ Đạ ọCcÓ Sư BÀI BạÁO KHỹ OA ậH C T ồT, C N CHUNG TAY B O V TÁC QUY N! ĐỂ Ọ Ố Ầ Ả Ệ Ề Th c hi n theo MTCL & KHTHMTCL h c 2017-2018 c a T vi n ng i h c S ph m K thu t Tp. H Chí Minh. ự ệ Năm ọ ủ hư ệ Trườ Đạ ọ ư ạ ỹ ậ ồ