Luận văn Nghiên cứu chế tạo băng thử các loại kim phun có giao tiếp máy tính (Phần 1)

Nội dung text: Luận văn Nghiên cứu chế tạo băng thử các loại kim phun có giao tiếp máy tính (Phần 1)

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN VĂN LẠC NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO BĂNG THỬ CÁC LOẠI KIM PHUN CÓ GIAO TIẾP MÁY TÍNH S K C 0 0 3 9 5 9 NGÀNH: KHAI THÁC VÀ BẢO TRÌ ÔTÔ MÁY KÉO – 605246 S KC 0 0 3 9 9 9 Tp. Hồ Chí Minh, 2013
2. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH  LUẬN VĂN THẠC SĨ KS. NGUYỄN VĂN LẠC NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO BĂNG THỬ CÁC LOẠI KIM PHUN CÓ GIAO TIẾP MÁY TÍNH NGÀNH: KHAI THÁC VÀ BẢO TRÌ ÔTÔ - MÁY KÉO – 605246 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 4 năm 2013
3. Ơ BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH  LUẬN VĂN THẠC SĨ KS. NGUYỄN VĂN LẠC NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO BĂNG THỬ CÁC LOẠI KIM PHUN CÓ GIAO TIẾP MÁY TÍNH NGÀNH: KHAI THÁC VÀ BẢO TRÌ ÔTÔ - MÁY KÉO – 605246 Hướng dẫn khoa học: PGS.TS ĐỖ VĂN DŨNG Tp. Hồ Chí Minh, tháng 4 năm 2013
4. LÝ LỊCH KHOA HỌC I. LÝ LỊCH SƠ LƢỢC: Họ & tên: Nguyễn Văn Lạc Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 10/10/1975 Nơi sinh: Bến Tre Quê quán: Bến Tre Dân tộc: Kinh Chỗ ở riêng hoặc địa chỉ liên lạc: 258C Khu phố 3, phƣờng 7–TP.Bến Tre Điện thoại cơ quan: Điện thoại nhà riêng: 075.3500058. DĐ: 01257787777 Fax: E-mail: vanlac36@gmail.com II. QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: 1. Đại học: Hệ đào tạo: Chính qui Thời gian đào tạo từ 09/1995 đến 03/2000 Nơi học (trƣờng, thành phố): Trƣờng Đại Học Sƣ Phạm Kỹ Thuật TPHCM Ngành học: Cơ Khí Động Lực Tên đồ án, luận án hoặc môn thi tốt nghiệp: Tính kinh tế nhiên liệu trên ô tô Ngày & nơi bảo vệ đồ án, luận án hoặc thi tốt nghiệp: Trƣờng Đại Học Sƣ Phạm Kỹ Thuật. TP Hồ Chí Minh. Ngƣời hƣớng dẫn: KS. Lê Anh Hùng III. QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC: Thời gian Nơi công tác Công việc đảm nhiệm 2001- Đến nay Trƣờng Cao Đẳng Bến Tre Giảng viên i
5. 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. TP. Hồ Chí Minh, ngày tháng 04 năm 2013 Học viên thực hiện Nguyễn Văn Lạc ii
6. 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. TP.Hồ Chí Minh, 4/2013 Học viên Nguyễn Văn Lạc iii
7. 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
8. 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
9. MỤC LỤC Trang tựa Quyết định giao đề tài Lý lịch cá nhân i Lời cam đoan ii Lời cảm tạ iii Tóm tắt iv Mục lục vi Danh sách các bảng vi Danh sách các hình xi CHƢƠNG 1 : TỔNG QUAN 1 1.1 Đặt vấn đề 1 1.2 Mục đích và nhiệm vụ nghiên cứu 2 1.2.1 Mục đích nghiên cứu 2 1.2.2 Nhiệm vụ nghiên cứu 3 1.3 Đối tƣợng nghiên cứu 3 1.4 Điểm mới của đề tài 3 1.5 Phƣơng pháp nghiên cứu 4 1.6 Phạm vi nghiên cứu 4 1.7 Tổng quan về lĩnh vực nghiên cứu 4 1.8 Các kết quả nghiên cứu 4 CHƢƠNG 2 : CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA ĐỀ TÀI 5 2.1 Khái quát về hệ thống điều khiển lập trình động cơ 6 2.1.1 Lịch sử phát triển 6 2.1.2 Phân loại và ƣu nhƣợc điểm 8 2.1.2.1 Phân loại 8 2.1.2.2 Ƣu điểm của hệ thống phun xăng 9 vi
10. 2.2 Cấu trúc hệ thống điều khiển lập trình và thuật toán điều khiển 10 2.2.1. Sơ đồ cấu trúc và các khối chức năng 10 2.2.2. Thuật toán điều khiển lập trình 12 2.2.2.1 Lý thuyết điều khiển 12 2.2.2.2. Điều khiển phun xăng 14 2.2.2.3. Chức năng chính của điều khiển phun xăng 15 2.2.2.4. Phun gián đoạn 16 2.2.2.5. Tính toán thời gian phun 17 2.2.2.6. Tính toán thời gian mở kim trong D – Jetronic: 19 2.3. Điều khiển kim phun 23 2.3.1 Nguyên tắc kết cấu kim phun 23 2.3.2 Kết cấu kim phun 23 2.3.3 Hoạt động của kim phun 24 2.3.3.1 Quá trình hoạt động 25 2.4 Những cải tiến của băng thử kim phun có giao tiếp máy tính 38 2.5 Những lợi ích kỹ thuật của băng thử kim phun 38 2.6 Yêu cầu của băng thử kim phun 39 2.7 Khảo sát các giải pháp hiện tại 39 2.8 Lý thuyết về xử lý ảnh với LabVIEW 42 2.8.1 Giới thiệu 42 2.8.2 Môi trƣờng làm việc của Vision Assistant 43 2.8.3 Thu nhận hình ảnh với Vision Assistant 43 2.8.4 Xử lý ảnh với Vision Assistant 45 2.8.4.1 Các bƣớc làm việc với Vision Assistant 45 2.8.4.2 Tạo file VI của LabView 46 2.8.4.3 Sử dụng chức năng định vị màu sắc để nhận biết vị trí và số lƣợng LED 46 vii
11. CHƢƠNG 3 : THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO VÀ XÂY DỰNG THUẬT TOÁN 48 3.1. Thiết kế phần cứng 48 3.1.1 Giới thiệu sơ đồ hệ thống băng thử kim phun có giao tiếp máy tính 48 3.1.2 Chế tạo cơ khí 49 3.1.3 Thiết kế hệ thống điện 52 3.1.3.1 Giới thiệu Card Hocdelam USB - 9090 52 3.1.3.2 Webcam sử dụng trên hệ thống băng thử kim phun 54 3.1.3.3 Cảm biến áp sử dụng trên hệ thống băng thử kim phun 55 3.1.3.4 Driver điều khiển bơm xăng 55 3.1.3.5 Sơ đồ mạch điện của hệ thống băng thử 56 3.2 Xử lý ảnh tia phun nhiên liệu và xây dựng thuật toán điều khiển 56 3.2.1 Quá trình xử lý hình ảnh tia phun để tính góc tia phun 56 3.2.2 Xác định độ nhuyễn của tia phun 62 3.3 Lập trình chƣơng trình điều khiển 65 3.3.1 Thuật toán điều khiển kiểm tra kim phun 66 3.3.2 Thuật toán điều khiển áp suất kim phun 66 3.3.3 Thuật toán xử lý góc tia phun 67 3.3.4 Thuật toán xử lý độ nhiễn tia phun (độ sƣơng) 68 3.4 Hoàn thiện mô hình thực tế 69 CHƢƠNG 4 : THÍ NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ 69 4.1 Mục tiêu thí nghiệm 71 4.2 Kết quả thí nghiệm 71 4.2.1 Kết quả demo kim phun 1 71 4.2.2 Kết quả demo kim phun 2 70 4.2.3 Kết quả demo kim phun 3 71 4.2.4 Kết quả demo kim phun 4 73 viii
12. CHƢƠNG 5 : KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN 73 5.1 Kết luận 75 5.2 Hạn chế 75 5.3 Hƣớng phát triển 75 Tài liệu tham khảo 76 ix
13. DANH SÁCH CÁC BẢNG Bảng Trang Bảng 3.1: Thông số kỹ thuật của Card HDL USB - 9090 . 53 Bảng 3.2: Cách kiểm tra Card HDL USB - 9090 54 Bảng 3.3: Đặc tuyến điện áp – áp suất dầu Denso 499000 -7150 . .55 x
14. DANH SÁCH CÁC HÌNH Hình Trang Hình 2.2: Sơ đồ cấu trúc của hệ thống điều khiển lập trình cho động cơ [1] 11 Hình 2.3: Sơ đồ các khối chức năng của hệ thống điều khiển phun xăng [1] 11 Hình 2.4a: Sơ đồ nguyên lý của hệ thống điều khiển động cơ với liên hệ ngƣợc [1] 12 Hình 2.5: Sơ đồ tổng quát hệ thống phun nhiên liệu [1] 23 Hình 2.10: Mạch điện điều khiển kim phun bằng áp [1] 28 Hình 2.11: Mạch điện kim phun có điện trở thấp [1] 28 Hình 2.12: Các cách mắc điện trở phụ cho kim phun có điện trở thấp [1] 29 Hình 2.13- Phƣơng pháp điều khiển kim phun bằng dòng [1] 30 Hình 2.14: Mạch điều khiển kim phun bằng dòng [1] 31 Hình 2.17: Điều khiển thời gian phun nhiên liệu [1] 33 Hình 2.18: Điều khiển kim phun khi khởi động [1] 34 Hình 2.19: Đặc tính hiệu chỉnh bởi nhiệt độ khí nạp [1] 35 Hình 2.20: Sự hiệu chỉnh làm giàu sau khi khởi động [1] 35 Hình 2.21: Sự làm giàu hâm nóng [1] 36 Hình 2.22: Đồ thị biểu diễn sự cắt nhiên liệu [1] 37 Hình 2.23: Hiệu chỉnh lƣợng phun theo điện áp [1] 37 Hình 2. 25: Máy kiểm tra & vệ sinh kim phun của hãng YAMAHA [7] 39 Hình 2.27: Thiết bị kiểm tra & làm sạch kim phun CRV – 66 [7] 41 Hình 2.29: Giao diện của Vision Assistant [6] 43 Hình 2.30: Cửa sổ thu nhận ảnh [6] 44 Hình 2.32: Chọn ảnh để xử lý [6] 46 Hình 2.33: Kết quả sau khi xử lý [6] 47 Hình 3.1: Sơ đồ hệ thống 48 Hình 3.2: Bản vẽ các chi tiết gia công 49 Hình 3.4: Bản vẽ chi tiết bình xăng 50 Hình 3.5: Bản vẽ chi tiết hộp đen 50 Hình 3.6: Bản vẽ cơ khí hoàn chỉnh băng thử kim phun 51 Hình 3.7: Mô hình băng thử kim phun 51 Hình 3.8: Card HDL USB - 9090 52 xi
15. Hình 3.9: Sơ đồ chân Card HDL USB - 9090 52 Hình 3.10: Sơ đồ đấu chân Card HDL USB - 9090 53 Hình 3.11: Webcam sử dụng trên băng thử 54 Hình 3.12: Driver điều khiển bơm xăng 55 Hình 3.13: Mạch điện trên mô hình băng thử kim phun 56 Hình 3.15: Sử dụng hàm Color Plane Extraction 1 57 Hình 3.16: Sử dụng hàm Gray Morphology 1 57 Hình 3.17: Sử dụng hàm Threshold 1 58 Hình 3.18: Sử dụng hàm Binary Image Inversion 58 Hình 3.19: Sử dụng hàm Adv. Morphology 1 59 Hình 3.20: Sử dụng hàm Basic Morphology 1 59 Hình 3.21: Sử dụng hàm FFT Filer 1 60 Hình 3.22: Sử dụng hàm Image Mask 1 60 Hình 3.23: Sử dụng hàm Cirde Detection 1 61 Hình 3.24: Sử dụng hàm Image Mask 1 61 Hình 3.25: Sử dụng hàm Original Image 62 Hình 3.27: Sử dụng hàm Gray Morphology1 63 Hình 3.28: Sử dụng hàm Threshold 1 63 Hình 3.29: Sử dụng hàm Binary Image Inversion 64 Hình 3.31: Thuật toán điều khiển cho nút điều khiển (Test) 66 Hình 3.32: Thuật toán điều khiển áp suất phun 67 Hình 3.33: Thuật toán xử lý góc tia phun 68 Hình 3.35: Cửa sổ front panel 69 Hình 3.36: Băng thử kim phun có giao tiếp máy tính 70 Hình 4.1: Hiển thị kết quả kiểm tra kim phun 1 71 Hình 4.2: Hiển thị kết quả kiểm tra kim phun 1 72 Hình 4.4: Hiển thị kết quả kiểm tra kim phun 3 73 Hình 4.5: Hiển thị kết quả kiểm tra kim phun 4 73 [1], [6], [7]: Danh mục tài liệu tham khảo. xii
16. 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. Bộ ECU sẽ xử lý hay là ― tính toán‖ những dữ liệu nhập vào để thực hiện các quyết định và hoàn thành chức năng ở đầu ra, mà cụ thể là kim phun động cơ. Nó không những giúp động cơ ô tô điều khiển chính xác hơn và còn làm giảm ô nhiểm môi trƣờng, tiết kiệm nhiên liệu, tăng công suất động cơ. Song song với việc hiện đại hoá, chiếc ô tô ngày càng hoàn hảo hơn thì vấn đề bảo trì, chẩn đoán, sửa chữa ngày càng phức tạp hơn. Với những chiếc ô tô hiện đại hiện nay lƣợng dữ liệu điều khiển xe ngày càng nhiều. Vì vậy chẩn đoán sửa chữa theo phƣơng pháp thủ công đã trở nên hết sức khó khăn. Sự cố nghiêm trọng nhất ở động cơ là kim phun, đây là nơi bị nghi vấn nhiều nhất. Trong quá trình phun, nếu chất lƣợng nhiên liệu không tốt, bộ lọc làm việc không hiệu quả sẽ rất dễ dẫn tới việc kim phun bị tắc, đóng cặn. Khi kim bị tắc, lƣợng xăng cung cấp không đủ theo nhu cầu thực tế nên xe yếu và thƣờng xuyên chết máy. Những yếu tố khác ảnh hƣởng tới hoạt động của kim phun còn có thể do dòng điện không đáp ứng yêu cầu. Gần đây, việc chế tạo băng thử kim phun đã đƣợc nghiên cứu. Nhƣng việc ứng dụng kiểm tra kim phun có giao tiếp với máy tính chƣa đƣợc đề cập đến. 1
17. Việc ứng dụng phần mềm LabVIEW trong việc giao tiếp giữa máy tính và băng thử kim phun của hệ thống phun xăng điện tử đã đƣợc tác giả nghiên cứu. Đồng thời, băng thử kim phun có giao tiếp máy tính cũng dùng để thực hiện các thí nghiệm nhằm xây dựng một số đƣờng đặc tính làm việc của kim phun phục vụ việc giảng dạy, nghiên cứu và học tập cho các giáo viên và học sinh. Mặt khác, chƣơng trình giao tiếp còn cho phép ngƣời sử dụng thay đổi một số thông số làm việc của kim phun từ đó mô phỏng các chế độ hoạt động khác nhau của kim phun nhiên liệu nhƣ: áp suất phun, góc phun và độ nhuyễn của tia phun Bắt đầu từ động lực này, nghiên cứu của tác giả là tập trung vào nghiên cứu chế tạo băng thử kim phun có giao tiếp với máy tính với ứng dụng phần mềm LabVIEW. 1.2 Mục đích và nhiệm vụ nghiên cứu 1.2.1 Mục đích nghiên cứu Với sƣ ̣ phát tri ển của các ngành điện tử và công nghệ thông tin ngày nay các ngành tự động hóa, kỹ thuật điện tử đã có những bƣớc phát triển nhảy vọt, các ứng dụng của các ngành này vào các ngành khác ngày càng nhiều, trong đó có ngành công nghệ ô tô, dẫn đến sự thúc đẩy sự phát triển của các hệ thống kiểm tra thông minh , hiêṇ đaị các chi tiết trên ô tô ra đời. Những thiết kế ngày nay càng phục vụ cho con ngƣời nhiều hơn trong những công việc ở những môi trƣờng độc hại nguy hiểm mà con ngƣời không thể tiếp cận đƣợc. Ứng dụng lý thuyết về hê ̣thống phun xăng điện tử trên ôtô kết hợp lý thuyết xử lý ảnh, sử dụng card Hocdelam USB - 9090 và camera, viết chƣơng trình giao tiếp bằng LabVIEW nhằm chế tạo và thực nghiệm hê ̣thống băng thử kiểm tra kim phun trên động cơ ô tô, từ đó hoàn thiện và phát triển hệ thống kiểm tra kim phun trực tiếp trên động cơ ô tô, đó cũng chính là là tiền đề quan trọng trong các bƣớc tiến cho các thiết bị kiểm tra ô tô trong tƣơng lai. Chế tạo đƣợc băng thử kiểm tra kim phun có giao tiếp với máy tính. Băng thử phải gọn, bền chắc dễ điều khiển, dễ bảo dƣỡng, kiểm tra sửa chữa. 2
18. 1.2.2 Nhiệm vụ nghiên cứu Do đề tài về băng thử kim phun có giao tiếp máy tính còn mới mẻ ở Việt nam và cho tới thời điểm này chƣa có một công trình nghiên cứu nào về băng thử này nên tác giả đã nghiên cứu thu thập tài liệu về băng thử kim phun có giao tiếp máy tính đặc biệt là kiến thức và một số tài liệu về phun xăng điện tử của thầy: PGS.TS Đỗ Văn Dũng và các luận văn thạc sỹ của các khoá trƣớc để dựa vào đó phát triển hệ thống băng thử kim phun có giao tiếp máy tính. - Nghiên cứu, thử nghiệm và tìm giải pháp thích hợp từ đó đề ra phƣơng pháp thiết kế cơ khí tối ƣu và mạch điều khiển phù hợp với thực tế để thuận tiện cho việc lắp đặt hệ thống. - Tìm hiểu phần mềm LabVIEW để lập trình điều khiển cho hệ thống. - Đề xuất đƣợc thuật toán điều khiển hệ thống băng thử kim phun. - Tìm đƣợc giải pháp thử nghiệm kết cấu & chƣơng trình đã lập trình. - Đánh giá đƣợc kết quả đã nghiên cứu. 1.3 Đối tƣợng nghiên cứu - Các loại kim phun trên động cơ phun xăng. - Phần mềm LabVIEW. - Card giao tiếp Hocdelam USB-9090. - Camera chuyên dụng trong thu thập hình ảnh tia nhiên liệu. - Các thiết bị thu nhận tín hiệu, các cảm biến. 1.4 Điểm mới của đề tài - Chế tạo và thực nghiệm băng thử các loại kim phun trên động cơ phun xăng có giao tiếp máy tính. - Ứng dụng phần mềm LabVIEW để lập trình và điều khiển hệ thống. - Băng thử hoạt động ở các chế độ: + Xác định áp suất phun. + Xác định góc phun. + Xác định độ tơi (sƣơng) của tia phun. Thông qua việc xử lý hình ảnh của tia phun. 3
19. 1.5 Phƣơng pháp nghiên cứu Trong quá trình thực hiện đề tài ― Nghiên cứu chế tạo băng thử kim phun có giao tiếp máy tính‖ tác giả đã sử dụng các phƣơng pháp nghiên cứu. - Phƣơng pháp nghiên cứu tài liệu. - Phƣơng pháp thiết kế và chế tạo băng thử các loại kim phun có giao tiếp máy tính. - Phƣơng pháp lập trình điều khiển. - Phƣơng pháp thực nghiệm trên băng thử thông qua giao tiếp giữa máy tính, card giao tiếp và camera chuyên dụng. - Phƣơng pháp xử lý số liệu thực nghiệm. 1.6 Phạm vi nghiên cứu - Đề tài chỉ giới hạn nghiên cứu chế tạo băng thử kim phun cho động cơ phun xăng trên ô tô. - Thu thập tín hiệu qua card giao tiếp Hocdelam USB – 9090. - Phần mềm LabVIEW. - Cơ sở lý thuyết về xử lý ảnh trong LabVIEW. 1.7 Tổng quan về lĩnh vực nghiên cứu Để thực hiện đề tài nghiên cứu này, tác giả tập trung chế tạo hệ thống băng thử kim phun có giao tiếp máy tính. - Trƣớc tiên, ngƣời nghiên cứu khảo sát các hệ thống băng thử kim phun từ trƣớc đến nay. - Sau đó, dựa trên những tài liệu đã đƣợc nghiên cứu, tác giả đề xuất một giải pháp mới để thay thế cho hệ thống băng thử kim phun hiện tại. - Cuối cùng , thu thâp̣ các tín hiêụ qua máy tính thông qua phần mềm LabVIEW, quan sát tín hiêụ điều khiển để phân tích , đánh giá hiêụ quả của việc kiểm tra kim phun. 1.8 Các kết quả nghiên cứu Cho tới thời điểm này, vẫn chƣa có một công trình nghiên cứu nào đƣợc công bố về hệ thống này. Tuy nhiên tác giả đã tập hợp nhiều nguồn thông tin cũng nhƣ các công trình nghiên cứu có liên quan để phục vụ cho việc nghiên cứu và phát triển đề tài. 4
20. Một số băng thử đã đƣợc nghiên cứu chế tạo nhƣ: băng thử kim phun của hãng YAMAHA, thiết bị này đƣợc thiết kế để so sánh sự hoạt động của kim phun với một kim phun tốt. Thiết bị có thể đo lƣợng nhiên liệu phun, góc phun và đồng thời vệ sinh kim phun. Thiết bị BI6 xuất xứ từ Italy, có chức năng kiểm tra kim phun xăng điện tử và thông rửa hệ thống nhiên liệu, kết hợp thiết bị làm sạch bằng sóng siêu âm tích hợp bên trong máy. Thiết bị CRV – 66 của hãng Auto-Tech, có chức năng kiểm tra kim phun xăng điện tử và thông rửa hệ thống nhiên liệu, kết hợp thiết bị làm sạch bằng sóng siêu âm tích hợp bên trong máy. 5
21. CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA ĐỀ TÀI 2.1 Khái quát về hệ thống điều khiển lập trình động cơ 2.1.1 Lịch sử phát triển Vào thế kỷ 19, một kỹ sƣ ngƣời Pháp ông Stevan đã nghĩ ra cách phun nhiên liệu cho một máy nén khí. Sau đó một thời gian, một ngƣời Đức đã cho phun nhiên liệu vào buồng cháy nhƣng không mang lại hiệu quả. Đầu thế kỷ 20, ngƣời Đức áp dụng hệ thống phun nhiên liệu trong động cơ 4 thì tĩnh tại (nhiên liệu dùng trên động cơ này là dầu hỏa nên hay bị kích nổ và hiệu suất rất thấp). Tuy nhiên, sau đó sáng kiến này đã đƣợc ứng dụng thành công trong việc chế tạo hệ thống cung cấp nhiên liệu cho máy bay ở Đức. Đến năm 1966, hãng BOSCH đã thành công trong việc chế tạo hệ thống phun xăng kiểu cơ khí. Trong hệ thống phun xăng này, nhiên liệu đƣợc phun liên tục vào trƣớc supap hút nên có tên gọi là K – Jetronic (K – Konstant – liên tục, Jetronic - phun). K – Jetronic đƣợc đƣa vào sản xuất và ứng dụng trên các xe của hãng Mercedes và một số xe khác, là nền tảng cho việc phát triển hệ thống phun xăng thế hệ sau nhƣ KE – Jetronic, Mono – Jetronic, L- Jetronic, Motronic Tên tiếng Anh của K – Jetronic là CIS (continuous injection sydtem) đặc trƣng cho các hãng xe Châu Âu và có 4 loại cơ bản cho CIS là: K – Jetronic (K – Jetronic – với cảm biến oxy và KE – Jetronic (có kết hợp điều khiển bằng điện tử) hoặc KE – Motronic ( kèm điều khiển góc đánh lửa sớm). Do hệ thống phun cơ khí có nhiều nhƣợc điểm nên đầu những năm 80, BOSCH đã cho ra đời hệ thống phun sử dụng kim phun điều khiển bằng điện. Có hai loại: hệ thống L – Jetronic (lƣợng nhiên liệu đƣợc xác định nhờ cảm biến đo lƣu lƣợng khí nạp) và D – Jetronic (lƣợng nhiên liệu đƣợc xác định dựa vào áp suất trên đƣờng ống nạp). Đến năm 1984, ngƣời Nhật (mua bản quyền của BOSCH) đã ứng dụng hệ thống phun xăng L- Jetronic và D – Jetronic trên các xe của hãng Toyota (dùng với động cơ A – ELU). Đến năm 1987, hãng Nissan dùng L- Jetronic thay cho bộ chế hòa khí của xe Nissan Sunny. Song song, với sự phát triển của hệ thống phun xăng, hệ thống điều khiển đánh lửa theo chƣơng trình (ESA – electronic spark advance) cũng đƣợc đƣa vào sử dụng 6