Nghiên cứu chế tạo hệ thống Start-Stop trên ô tô

Nội dung text: Nghiên cứu chế tạo hệ thống Start-Stop trên ô tô

1. NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO HỆ THỐNG START STOP TRÊN Ô TÔ KS. Trương Tử Quốc1, TS. Lý Vĩnh Đạt2 1Học viên cao học, Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM 2Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM Tóm tắt Hệ thống Start-Stop Engine là hệ thống điện tử được lập trình để điều khiển khởi động và dừng động cơ một cách nhanh chóng thông qua một nút nhấn thay cho việc sử dụng công tắc máy IG truyền thống. Ngoài ra, hệ thống này còn có khả năng tự động dừng động cơ khi ô tô dừng quá một khoảng thời gian nhất định nhằm mục đích giảm tiêu hao nhiên liệu và giảm khí thải gây ô nhiễm môi trường. Hiện nay, hệ thống này được ứng dụng rộng rãi trên các dòng xe du lịch hạng sang của hầu hết các hãng xe lớn trên thế giới. Bài báo này trình ày về quá trình nghiên cứu, chế tạo hệ thống Start-Stop Engine để lắp đ t trên các ô tô đời c , có động cơ được trang ị hệ thống phun xăng điện tử. ới mục đích cải tiến, nâng cấp các xe đời c nhằm theo kịp công nghệ ô tô hiện đại, tác giả đã cố gắng tìm tòi nghiên cứu hoạt động của hệ thống Start-Stop trên các dòng xe hiện đại để đưa ra các phương án chế tạo, lắp đ t hệ thống Start- Stop phù hợp với các xe ô tô đời c . Sau khi lắp đ t, vận hành hệ thống, tác giả đã tiến hành thực nghiệm và đánh giá. Kết quả cho thấy hệ thống đã làm việc ổn định, an toàn và tiện lợi. Tỉ lệ tiết kiệm nhiên liệu đạt 2,9% với thời gian dừng đèn đỏ trung ình của xe là 30 giây trên đoạn đường có mật độ đèn giao thông 1 trạm trên 2 km. Tỉ lệ tiết kiệm nhiên liệu này còn cao hơn với những khoảng thời gian dừng đèn đỏ trung ình lớn hơn. Abtract Start-Stop Engine System is an electronic system that is programmed to control start and stop engine quickly and conveniently via a button. It is used to replace the tradition IG switch in car. In addition, this system can automatically stop engine when the car stop over a certain time period in order to reduce the fuel consumption and emissions that cause the environmental pollution. Currently, this system is widely used on luxury passenger car in the world. This paper presents research, manufacture and install the Start-Stop engine system in the older cars, of which engine has been equipped with the electronic fuel injection. The purpose of study improvest and updates the older generation car in order to catch up to the modern automobile, and based on the research of Start-Stop system in modern vehicle, author has proposed the project for manufacturing and installing the system that is suitable to the older cars. The experimental results show that the system operates stably, safety and conveniently. A fuel economy about 2.9 % has been reached when the car stop red light with average stop time (about 30 seconds). The fuel consumption has trends to reduce when the stop time for the red light larger than the average stop time. Từ khóa: Khí xả, Khởi động, Start Stop, Suất tiêu hao nhiên liệu.
2. 1.Giới thiệu 2. Các thiết kế phần cứng của hệ thống Bài báo này nghiên cứu chế tạo hệ thống Start Stop Start Stop để lắp đ t trên các xe ô tô tay số sàn có động cơ được trang ị hệ thống phun 2.1 Mạch điện thay thế công tắc máy IG xăng điện tử. Đây là một công trình ý nghĩa Công tắc máy IG là cách thức truyền vì: thống để mở nguồn trên xe và thực hiện việc - Hệ thống làm tăng tính tiện lợi cho người khởi động động cơ. Vì vậy, để thay thế công điều khiển xe khi khởi động động cơ chỉ với thao tác đơn giản là nhấn nhả nút “Start tắc máy, cần thiết phải có một mạch điện Stop”. chuyển đổi. - Hệ thống làm tăng tính tiện ích khi người ACC điều khiển có thể ật điều hòa không khí Accu ACC IG2 IG2 IG1 trong xe nhờ vào khả năng khởi động động ST cơ từ xa của hệ thống. Accu IG1 - Hệ thống làm giảm tiêu hao nhiên liệu Ignition_SW đồng thời làm giảm lượng khí thải nhờ khả ST năng tự động dừng động cơ khi ô tô dừng quá lâu ở những nơi ùn tắc giao thông. START_STOP BOARD Những sản phẩm tương tự với nghiên Hình2. Mạch điện thay thế công tắc máy cứu này là: - Hệ thống “Idling Stop” trên xe dòng xe Trong hình 2, 4 relay thường hở được Scooter của Honda như PCX, SH, Air Blade dùng để cấp nguồn cho 4 chân công tắc máy. v.v 4 relay này sẽ được điều khiển ởi một oard điều khiển. 2.2 Các mạch tín hiệu của hệ thống 2.2.1 Mạch tín hiệu nút nhấn Start Stop Hầu hết các chế độ điều khiển của hệ thống đều phải thực hiện thông qua nút nhấn này. Cụ thể như sau: để khởi động động cơ người điều khiển thực hiện đạp àn đạp ly Hình1. Crea Scoopy-I - Sản phẩm đầu tiên hợp sau đó nhấn nhả nút nhấn Start Stop, hệ ứng dụng hệ thống Idling Stop [1] thống sẽ khởi động và dừng khởi động ngay - Hệ thống “i-Stop” của hãng Mazda [2]. khi động cơ đạt tốc độ 400 vòng/phút; việc ới hệ thống i-Stop, Mazda đã tuyên ố tiết tắt động cơ c ng hoàn toàn tương tự; còn để kiệm được 8% tiêu hao nhiên liệu. ật nguồn trên xe chỉ việc nhấn giữ 1 giây và để tắt nguồn chỉ cần nhấn nhả nút nhấn.
3. TAPLO DONG_HO 5V 5V ATMEGA_8 ATMEGA_8 VSS NUT START_STOP VSS SENSOR START_STOP BOARD START_STOP BOARD Hình5. Mạch tốc độ xe [4] Hình3. Mạch nút nhấn Start Stop 2.2.4 Mạch tín hiệu công tắc bàn đạp ly hợp, các công tắc tay số và tín hiệu remote 2.2.2 Mạch tín hiệu tốc độ động cơ Các công tắc được ố trí ở nhiều vị trí Tín hiệu tốc độ động cơ là tín hiệu quan giúp hệ thống nhận iết các trạng thái của trọng để hệ thống phát hiện động cơ đã hoạt àn đạp ly hợp, các tay số. Các tín hiệu này động hay chưa giúp dừng khởi động nhanh đảm ảo sự an toàn trong quá trình điều chóng khi động cơ khởi động thành công. IC DANH LUA khiển khởi động. 5V Remote được sử dụng có 4 kênh điều ATMEGA_8 khiển. Board remote gồm 4 công tắc được IGT điều khiển từ xa ởi một remote. Các công tắc này giao tiếp với Board điều khiển tương tự như mạch nút nhấn Start Stop. ECM START_STOP BOARD Hình4. Mạch tốc độ động cơ 5V Board điều khiển sẽ đo chu kỳ xung điều khiển đánh lửa IGT [3] từ ECM của ô tô để CONG TAC LY HOP biết được tốc độ động cơ. ATMEGA_8 2.2.3 Mạch tín hiệu tốc độ xe Tín hiệu này giúp cho hệ thống nhận biết CONG TAC TAY SO xe đang dừng hay đang di chuyển, từ đó hệ START_STOP BOARD thống sẽ điều khiển dừng động cơ nếu biết ô tô dừng quá lâu tại một vị trí. Tín hiệu được Hình6. Mạch các công tắc vị trí lấy từ chính cảm biết tốc độ xe của ô tô.
4. ACCU LM 7805 REMOTE ATMEGA_8 REMOTE BOARD START_STOP BOARD Hình7. Mạch remote 3. Lập trình điều khiển hệ thống 3.1 Thuật toán điều khiển khởi động Hình9. Lưu đồ thuật toán điều khiển tự động dừng động cơ 3.3 Thuật toán điều khiển khởi động từ xa Hình8. Lưu đồ thuật toán khởi động 3.2 Thuật toán điều khiển tự động dừng Hình10. Lưu đồ thuật toán khởi động từ xa động cơ
5. Chế độ điều khiển khởi động từ xa sẽ bị Bảng 1. Lượng xăng tiêu thụ của ô tô có và vô hiệu khi cần điều khiển số ở vị trí khác vị không có hệ thống Start stop trí trung gian. 4. Thực nghiệm Để đánh giá chính xác lượng tiêu hao nhiên liệu của hai loại xe có và không có hệ thống Start-Stop tác giả chọn đoạn đường bằng phẳng, không có phương tiện giao thông để tiến hành thực nghiệm nhằm tránh các yếu tố ảnh hưởng đến kết quả đánh giá thực nghiệm như tốc độ xe di chuyển, số lần và thời gian ô tô dừng thay đổi theo tình hình giao thông. - Hành trình di chuyển 30 km với 15 vị trí dừng đèn đỏ cố định trung ình 2 km dừng đèn đỏ 1 lần). Từ ảng 1 tác giả có những kết luận sau: - Tốc độ xe di chuyển tối đa là 50 km/h. - Hệ thống Start-Stop đã làm giảm được - Mỗi lần thực nghiệm xe thực hiện 2 lượng tiêu hao nhiên liệu đáng kể. Cụ thể, hành trình có hệ thống Start-Stop và không với mật độ đèn giao thông là 1 trạm trên 2 có Start-Stop. km với thời gian xe dừng đèn đỏ trung bình - Tiến hành 5 lần thực nghiệm ứng với 5 30 giây thì tỉ lệ tiết kiệm nhiên liệu là 2,9% khoảng thời gian dừng đèn đỏ khác nhau lần và đạt được 7,7% với thời gian dừng đèn đỏ lượt là 20, 30, 40, 50, 60 giây. trung bình là 60 giây.  Kết quả thực nghiệm: - Xe có trang bị hệ thống Start-Stop có lượng tiêu hao nhiên liệu tương đối ổn định, không phụ thuộc vào khoảng thời gian dừng xe. - Thời gian xe dừng đèn đỏ càng dài ho c mật độ đèn giao thông càng cao thì hệ thống Start-Stop càng thể hiện r được tính tiết kiệm nhiên liệu của nó.
6. - Tỉ lệ tiết kiệm nhiên liệu đạt được - iệc lấy tín hiệu tốc độ động cơ còn 0,9% với thời gian xe dừng đèn đỏ trung phức tạp, đòi hỏi người lắp đ t phải có bình 20 giây là quá thấp. Tác giả đã khắc chuyên môn về hệ thống phun xăng điện tử. phục vấn đề này bằng việc lập trình điều - Việc hệ thống Start-Stop tự động dừng khiển bỏ qua chế độ tự động dừng động cơ động cơ khi ô tô dừng với thời gian dưới 20 này thông qua thao tác nhấn nhả nút Start- giây là không hiệu quả. Hệ thống chưa thể tự Stop, giúp người điều khiển chủ động hơn nhận iết được thời gian dừng đèn đỏ. khi không muốn dừng động cơ. Tài liệu tham khảo. 5. Kết luận và hướng nghiên cứu [1] ới đề tài “Nghiên cứu chế tạo hệ thống 22.html Start Stop trên ô tô” tác giả đã giải quyết [2] được một số vấn đề như sau: stop - Đưa ra được phương án chuyển đổi từ [3] PGS.TS Đỗ ăn D ng, Trang bị điện và hệ thống ật tắt nguồn và khởi động động cơ điện tử trên ô tô hiện đại-Hệ thống điện ằng công tắc máy truyền thống “Ignition động cơ, Nhà xuất ản Đại Học Quốc Gia Switch” sang hệ thống Start-Stop. TP. HCM, 2004, trang 233. - Thiết kế, chế tạo được hệ thống Start- [4] PGS.TS Đỗ ăn D ng, Trang bị điện và Stop và lắp đ t trên ô tô. điện tử trên ô tô hiện đại-Hệ thống điện - Đánh giá được hiệu quả tiết kiệm động cơ, Nhà xuất ản Đại Học Quốc Gia nhiên liệu của hệ thống Start-Stop. TP. HCM, 2004, trang 215. Kết quả nghiên cứu của đề tài cho thấy việc ứng dụng hệ thống Start-Stop trên các ô tô đời c mang lại hiệu quả đối với các yêu Thông tin liên hệ tác giả: cầu cấp bách hiện nay về tiết kiệm nhiên liệu Họ tên: Trương Tử Quốc và giảm ô nhiễm môi trường. Hệ thống này Đơn vị: Cao Đẳng KT Cao Thắng c ng mang lại nhiều tính năng tiện lợi cho Điện thoại: 0979627802 người điều khiển ô tô đồng thời c ng tăng Email: tuquoc635264@yahoo.com cường tính ảo mật của ô tô. Tuy nhiên, đề tài còn nhiều hạn chế cần được ổ sung khắc phục ở những đề tài nghiên cứu tiếp theo, cụ thể như sau:
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 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 2016-2017 của Thư viện Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp. Hồ Chí Minh.