Thiết kế, chế tạo thiết bị giao tiếp thông tin hỗ trợ thi xe ECO

Vì lý do đó nhóm chúng em đã quyết định chọn đề tài “thiết kế, chế tạo thiết bị giao tiếp thông tin hỗ trợ thi xe ECO” để làm đề tài tốt nghiệp với mong muốn tạo ra một hệ thống

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH

KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Đề tài:

THIẾT KẾ, CHẾ TẠO THIẾT BỊ GIAO TIẾP

THÔNG TIN HỖ TRỢ THI XE ECO

GVHD: Th.S NGUYỄN TRỌNG THỨC SVTH: LÊ BÌNH AN

MSSV: 14145001 SVTH: NGUYỄN PHÚ CƯỜNG MSSV: 14145025

Tp Hồ Chí Minh, tháng 01 năm 2018

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH

KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chuyên ngành: Công nghệ Kỹ thuật Ô tô

Đề tài:

THIẾT KẾ, CHẾ TẠO THIẾT BỊ GIAO TIẾP

THÔNG TIN HỖ TRỢ THI XE ECO

GVHD: Th.S NGUYỄN TRỌNG THỨC SVTH: LÊ BÌNH AN

MSSV: 14145001 SVTH: NGUYỄN PHÚ CƯỜNG MSSV: 14145025

Tp Hồ Chí Minh, tháng 01 năm 2018

TP Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2018

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Họ và tên sinh viên: LÊ BÌNH AN - MSSV: 14145001

Họ và tên sinh viên: NGUYỄN PHÚ CƯỜNG - MSSV: 14145025

Chuyên ngành: Công nghệ Kỹ thuật Ôtô - Mã ngành đào tạo: 52510205

Tên tiếng Anh: Automotive Engineering Technology

Hệ đào tạo: ĐẠI HỌC CHÍNH QUY - Mã hệ đào tạo: K14145

2 Nghiên cứu các module, các linh kiện điện tử sử dụng trong mạch

3 Nghiên cứu gia thức truyền nhận tín hiệu không dây Zigbee

4 Lập trình App Inventor2 hiển thị lên điện thoại Android

5 Viết thuyết minh cho đề tài

3.Sản phẩm đề tài:

4 Ngày giao nhiệm vụ đề tài: 18/10/2017

5 Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 12/01/2018

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ

THUẬT TP HCM

KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN Tên đề tài: THIẾT KẾ, CHẾ TẠO THIẾT BỊ GIAO TIẾP THÔNG TIN HỖ TRỢ THI XE ECO

Họ và tên sinh viên: Lê Bình An MSSV: 14145001 Hội đồng:…………

Họ và tên sinh viên: Nguyễn Phú Cường MSSV: 14145025 Hội đồng:…………Ngành đào tạo: Công nghệ Kỹ thuật Ôtô

I NHẬNXÉT

1 Về hình thức trình bày & tính hợp lý của cấu trúc đề tài:

2 Về nội dung (đánh giá chất lượng đề tài, ưu/khuyết điểm và giá trị thực tiễn)

II NHỮNG NỘI DUNG CẦN ĐIỀU CHỈNH, BỔ SUNG

III ĐỀ NGHỊ VÀ ĐÁNH GIÁ

1 Đề nghị (cho phép bảo vệ hay không):

2 Điểm đánh giá (theo thang điểm 10):

Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng 01 năm 2018

Giảng viên hướng dẫn

(Ký & ghi rõ họ tên)

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ

THUẬT TP HCM

KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN Tên đề tài: THIẾT KẾ, CHẾ TẠO THIẾT BỊ GIAO TIẾP THÔNG TIN HỖ TRỢ THI XE ECO

Họ và tên sinh viên: Lê Bình An MSSV: 14145001

Họ và tên sinh viên: Nguyễn Phú Cường MSSV: 14145025

Ngành đào tạo: Công nghệ Kỹ thuật Ôtô

I NHẬNXÉT

1 Về hình thức trình bày & tính hợp lý của cấu trúc đề tài:

2 Về nội dung (đánh giá chất lượng đề tài, ưu/khuyết điểm và giá trị thực tiễn)

II NHỮNG NỘI DUNG CẦN ĐIỀU CHỈNH, BỔ SUNG

III ĐỀ NGHỊ VÀ ĐÁNH GIÁ

1 Đề nghị (Cho phép bảo vệ hay không):

2 Điểm đánh giá (theo thang điểm 10):

THUẬT TP HCM

KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

XÁC NHẬN HOÀN THÀNH ĐỒ ÁN Tên đề tài: THIẾT KẾ, CHẾ TẠO THIẾT BỊ GIAO TIẾP THÔNG TIN HỖ TRỢ THI XE ECO

Họ và tên sinh viên: NGUYỄN PHÚ CƯỜNG MSSV: 14145025

Ngành đào tạo: Công nghệ Kỹ thuật Ôtô

Sau khi tiếp thu và điều chỉnh theo góp ý của Giảng viên hướng dẫn Đồ án tốt nghiệp

đã được hoàn chỉnh đúng theo yêu cầu về nội dung và hình thức

Chủ tịch Hội đồng:

Giảng viên hướng dẫn:

Giảng viên phản biện:

Tp HCM, ngày tháng 01 năm 2018

LỜI CẢM ƠN



Qua những tháng năm được học tập dưới mái trường chúng em đã nhận được sựdạy bảo, sự giúp đỡ tận tình của quý thầy cô Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HồChí Minh, chúng em tự tin có thể vượt qua được những chặng đường đầy khó khăn vàthử thách để đạt được mục đích học tập cuối cùng Với lòng biết ơn chân thành và sâusắc, chúng em xin được gởi lời cảm ơn đến:

Thầy Th.s Nguyễn Trọng Thức, thầy đã trực tiếp hướng dẫn đề tài, người tận tìnhchỉ dẫn, quan tâm theo dõi trong suốt thời gian thực hiện đề tài từ đó chúng em đã tíchlũy cho mình những kiến thức bổ ích

Quý thầy trong bộ môn động cơ, bộ môn điện tử ô tô thuộc Khoa Cơ khí Động lựcTrường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh đã giúp đỡ, hướng dẫn vàchỉ bảo nhiệt tình cho chúng em trong suốt thời gian thực hiện nghiên cứu

Quý thầy cô Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh đã tận tìnhchỉ dạy, truyền đạt kiến thức cần thiết cũng như tạo điều kiện thuận lợi cho chúng emtrong suốt thời gian học tập vừa qua

Các bạn sinh viên các khóa, đã cùng trao đổi kiến thức và giúp đỡ chúng tôi trongsuốt thời gian học tập

Chân thành cảm ơn quý thầy cô, nhà trường đã quan tâm và tạo điều kiện cho chúng

em hoàn thành đồ án tốt nghiệp này

Dù chúng em đã rất cố gắng nhưng chắc hẳn không tránh khỏi sự thiếu sót, rấtmong những ý kiến đóng góp từ quý thầy cô để luận văn được hoàn thiện hơn Sau cùng,chúng em xin kính chúc sức khỏe quý thầy cô trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật ThànhPhố Hồ Chí Minh, chúc thầy cô luôn thành công trong công việc và cuộc sống

Tp Hồ Chí Minh, ngày 10 tháng 01 năm 2018

Sinh viên thực hiện

Lê Bình An – Nguyễn Phú Cường

TÓM TẮT



“Thiết kế, chế tạo thiết bị giao tiếp thông tin hỗ trợ thi xe ECO” tạo ra một hệ

thống giao tiếp thông tin giữa lái xe, đội trưởng và các thành viên khác trong quá trình thiđấu xe ECO Với đề tài này, chúng em đã thiết kế được 3 ứng dụng trên điện thoại dùng

để hiển thị thông tin cho tài xế, cho người đội trưởng và các thành viên khác Bên cạnh

đó chúng em còn truyền được các dữ liệu của động cơ ở khoảng cách vào khoảng 1kmvới điều kiện tối ưu nhất Lưu được các dữ liệu của từng vòng chạy

LỜI CẢM ƠN i

TÓM TẮT ii

MỤC LỤC iii

MỤC LỤC TỪ VIẾT TẮT vii

MỤC LỤC HÌNH ẢNH viii

MỤC LỤC BẢNG BIỂU xii

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1

1.1.Đặt vấn đề 1

1.2.Lý do chọn đề tài 1

1.3.Mục tiêu đề tài 2

1.4.Phương pháp nghiên cứu 2

1.5.Ý nghĩa thực hiện 2

1.6.Giới hạn đề tài 2

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 3

2.1 Giới thiệu về Shell Eco Marathon 2017 và luật chơi 3

2.1.1.Kích thước 4

2.1.2.Khung Sườn 6

2.1.3.Bán kính quay vòng 7

2.1.4.Hệ thống khí xả 8

2.1.5.Lối thoát 9

2.1.6.Thông gió 9

2.1.7.Vách ngăn động cơ 10

2.1.8.Hệ thống phanh 10

2.2 Nguyên lý làm việc động cơ xăng bốn kỳ 11

2.3 Hệ thống phun xăng điện tử PGM – FI trên xe Honda hiện nay 16

2.3.1 Mô tả hệ thống phun xăng điện tử (PGM – FI) 16

2.3.2 Cấu tạo và sơ đồ hoạt động của hệ thống phun xăng điện tử 17

2.3.3.Sơ đồ hệ thống và sơ đồ mạch điện 18

2.4 Đặc trưng kỹ thuật 22

2.4.1 So sánh giữa bộ chế hòa khí và hệ thống PGM – FI 22

2.4.2 Vai trò của mỗi cảm biến 32

2.4.3 Bộ điều khiển điện tử ECU 40

CHƯƠNG 3: GIỚI THIỆU CÁC MODULE VÀ LINH KIỆN ĐIỆN TỬ 44

3.1 Giao thức Zigbee: 44

3.1.1 Giới thiệu: 44

3.1.2 Chuẩn truyền thông không dây IEEE 802.15.4: 44

3.1.3 Các phiên bản của Zigbee: 45

3.1.4 Truyền dữ liệu: 45

3.1.5 Cấu trúc của giao thức Zigbee: 46

3.1.6 Thành phần mạng Zigbee: 47

3.1.7 Mô hình mạng Zibee: 48

3.1.7.1.Mạng hình sao (Star Network): 48

3.1.7.2.Mạng hình lưới (Mesh Network): 48

3.1.7.3.Mạng hình cây (Cluster Tree Topology): 49

3.1.8 Tầng mạng của ZIGBEE/IEEE802.15.4: 49

3.1.9 Tầng ứng dụng của ZIGBEE/IEEE 802.15.4: 52

3.2 Mạch nguồn cho TestBoard: 52

3.2.1 Giới thiệu: 52

3.2.2 Thông số kỹ thuật: 53

3.2.3 Cách sử dụng: 53

3.3 Module RF Zigbee UART DRF 1609H: 54

3.3.1 Giới thiệu: 54

3.3.2 Thông số kỹ thuật: 54

3.3.3 Cách sử dụng: 55

3.4 Module HC-06: 55

3.4.1 Giới thiệu 55

3.4.2 Thông số kỹ thuật 56

3.4.3 Cách sử dụng 56

3.5 Mạch chuyển USB UART CP 2102: 57

3.5.1 Giới thiệu: 57

3.5.2 Mô tả chân: 57

CHƯƠNG 4: GIỚI THIỆU PHẦN MỀM APP INVENTOR2 59

4.1 Giới thiệu: 59

4.2 Cách sử dụng: 59

4.2.1 Khởi chạy App Inventor: 59

4.2.1.1 Sử dụng Online: 59

4.2.1.2 Sử dụng offline: 60

4.2.2 Tạo project mới 60

4.2.3 Giới thiệu các vùng làm việc 61

4.2.3.1 Palete 61

4.2.3.2.Viewer 62

4.2.3.3 Components 62

4.2.3.4 Properties 63

4.2.4 Sử dụng các đối tượng 63

4.2.4.1.Block 64

4.2.4.2 Xuất file APK 65

CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ MẠCH VÀ THI CÔNG 67

5.1 Sơ đồ khối: 67

5.1.1 Sơ đồ khối phát dữ liệu của xe: 67

5.1.2 Sơ đồ khối nhận dữ liệu của xe: 68

5.2 nhiệm vụ của từng khối: 68

5.2.1 khối điều khiển động cơ: 68

5.2.2 khối phát dữ liệu của xe: 69

5.2.3 khối nhận dữ liệu của xe (vị trí người lái): 69

5.3 Thiết kế lưu đồ thuật toán chương trình: 71

5.3.1 Lưu đồ khối phát dữ liệu: 71

5.3.2 Lưu đồ khối nhận dữ liệu: 72

5.4 Thiết kế và thi công: 73

5.4.1 Thiết kế và thi công khối phát dữ liệu của xe: 73

5.4.2 Thiết kế và thi công khối nhận dữ liệu của xe: 73

5.4.4 Mô hình thực tế khối phát dữ liệu của xe: 74

5.4.5 Mô hình thực tế khối nhận dữ liệu của xe: 74

5.5 Thiết kế app hiển thị thông tin xe trên điện thoại: 75

5.5.1 kết nối HC-06 và điện thoại: 75

5.5.1.1.Phần Designer 75

5.5.1.2.Phần Blocks 76

5.5.2 Tách dữ liệu và hiển thị dữ liệu: 77

5.5.3 Tạo đồng hồ đếm thời gian: 79

5.5.4 Tạo đồng hồ báo vận tốc và tua máy của xe: 82

CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 84

6.1 Kết luận: 84

6.2 Đề nghị: 84

TÀI LIỆU THAM KHẢO 85

Điểm chết trênĐiểm chết dướiProgrammed Fuel InjectionCentral Processing UnitIntake Air TemperatureCrankcase PositionThrottle PositionAnalog to Digital Converter

MỤC LỤC HÌNH ẢNH

Y

Hình 2.1: Kích thước giới hạn của xe 5

Hình 2.2: Bố trí các bộ phận trên xe 6

Hình 2.3: Điều kiện thiết kế khung sườn 7

Hình 2.4: Bán kính quay vòng 7

Hình 2.5: Tầm nhìn tài xế, Hình 2.6: Đặt lái bánh trước 8

Hình 2.7: Tiêu chuẩn khí thải và bố trí ống xả 8

Hình 2.8: Bố trí cơ cấu gài vỏ và lối thoát 9

Hình 2.9: Bố trí các lỗ thông gió trên xe 10

Hình 2.10: Bố trí vách ngăn 10

Hình 2.11: Thử phanh với độ dốc 20% 11

Hình 2.12: Các hành trình làm việc của động cơ xăng 4 kì 12

Hình 2.13: Đồ thị công, Hình 2.14: Đồ thị phối khí của động cơ xăng 4 kì 13

Hình 2.18: Nguyên lý điều khiển chung 16

Hình 2.19: Sơ đồ khối 16

Hình 2.20: Vị trí các bộ phận của hệ thống PGM-FI xe Future Neo FI 17

Hình 2.21: Bộ cảm biến và thân bướm ga (Future Neo FI) 17

Hình 2.22: Vị trí các bộ phận hệ thống PGM – FI (Air Blade) 18

Hình 2.23: Sơ đồ hệ thống PGM – FI (Future Neo FI) 19

Hình 2.24: Sơ đồ mạch điện Future Neo FI 20

Hình 2.25: Sơ đồ mạch điện Air Blade 21

Hình 2.26: Sự vận hành của bộ chế hòa khí 22

Hình 2.27: Sự vận hành của hệ thống PGM-FI 23

Hình 2.28: Sơ đồ khởi động lạnh với bộ chế hòa khí 24

Hình 2.29: Sơ đồ khởi động lạnh với PGM-FI 24

Hình 2.30: Sơ đồ tăng tốc nhanh với bộ chế hòa khí 25

Hình 2.31: Sơ đồ tăng tốc nhanh với PGM-FI 25

Hình 2.32: Sơ đồ giảm tốc với bộ chế hòa khí 26

Hình 2.33: Sơ đồ giảm tốc với PGM-FI 27

Hình 2.34: Đường đặc tính độ mở bướm ga (nhỏ) 28

Hình 2.35: Đường đặc tính độ mở bướm ga (lớn) 28

Hình 2.36: Bản đồ thời gian phun theo từng chế độ 29

Hình 2.37: Những nhân tố xác định thời gian phun 30

Hình 2.38: Sơ đồ thể hiện thời điểm phun 32

Hình 2.39: Mạch cảm biến ECT và IAT 33

Hình 2.40: Sơ đồ bố trí một số cảm biến trên động cơ PGM-FI 33

Hình 2.41: Cấu tạo cảm biến vị trí trục khuỷu (dòng xe Honda) 34

Hình 2.42: Cấu tạo và đường đặc tuyến cảm biến vị trí cánh bướm ga 35

Hình 2.43: Cấu tạo và vị trí cảm biến MAP……… 36

Hình 2.44: Đường đặc tuyến cảm biến MAP 36

Hình 2.45: Cấu tạo và đường đặc tuyến cảm biến nhiệt độ nước làm mát 37

Hình 2.46: Đường đặc tuyến cảm biến nhiệt độ khí nạp 37

Hình 2.47: Cấu tạo cảm biến nhiệt độ khí nạp 38

Hình 2.48: Đường đặc tuyến cảm biến O2 39

Hình 2.49: Sự vận hành của cảm biến góc 40

Hình 2.50: Sơ đồ hoạt động của cảm biến góc 40

Hình 2.51: Bộ chuyển đổi A/D 41

Hình 2.52: Bộ đếm 42

Hình2.53: Bộ nhớ trung gian 42

Hình2.54: Bộ khuếch đại 42

Hình 2.55: Bộ ổn áp 43

Hình 3.1: Cấu trúc của zigbee 47

Hình 3.2: Mô hình mạng hình sao zigbee 48

Hình 3.3: Mô hình mạng hình lưới zigbee 49

Hình 3.4: Mô hình mạng hình cây zigbee 49

Hình 3.5: Dịch vụ bảo mật của zigbee 51

Hình 3.6: Phần thêm vào để mã hóa khung tin 52

Hình 3.7: Mạch nguồn TestBoard 53

Hình 3.8: Thông số kỹ thuật Module RF Zigbee UART DRF 1609H 55

Hình 3.9: Module HC-06 56

Hình 4.1: Giao diện và kết nối với điện thoại 59

Hình 4.2: Giao diện của App Inventor 2 60

Hình 4.3: Cách tạo 1 project 60

Hình 4.4: Đặt tên cho project 61

Hình 4.5: Giao diện làm việc của App 61

Hình 4.6: Vùng làm việc Palete 62

Hình 4.7: Vùng làm việc Viewer 62

Hình 4.8: Vùng làm việc Components 63

Hình 4.9: Vùng làm việc Properties 63

Hình 4.10: Sử dụng đối tượng 64

Hình 4.11: Giao diện Blocks 64

Hình 4.12: Cách chọn để xuất file APK 65

Hình 4.13: Cách chọn kết nối không cần xuất file APK 65

Hình 4.14: Mã QR 65

Hình 4.15: Quét mã QR 66

Hình 5.1: Sơ đồ khối mạch tổng quát 67

Hình 5.2: Sơ đồ khối phát dữ liệu của xe 67

Hình 5.3: Sơ đồ khối nhận dữ liệu của xe 68

Hình 5.4: Sơ đồ mạch điện của hệ thống 69

Hình 5.5: Module Zigbee 69

Hình 5.6: Module HC-06 70

Hình 5.7: Module chuyển đổi mạch nguồn 70

Hình 5.8: Lưu đồ 71

khối phát dữ liệu 71

Hình 5.9: Lưu đồ khối nhận dữ liệu 72

Hình 5.10: Sơ đồ khối phát dữ liệu của xe 73

Hình 5.11: Sơ đồ khối nhận dữ liệu của xe 73

Hình 5.12: Mô hình thực tế khối phát dữ liệu 74

Hình 5.13: Mô hình thực tế khối nhận dữ liệu 74

Hình 5.14: Thiết kế các khối lệnh 75

Hình 5.15: Đối tượng ListPicker 75

Hình 5.16: Khối lệnh kết nối với HC-06 76

Hình 5.17: Khối lệnh kết nối với HC-06 76

Hình 5.18: Địa chỉ bluetooth của thiết bị kết nối 76

Hình 5.19: Khối lệnh hiển thị thông báo khi chưa bật bluetooth 77

Hình 5.20: Thông báo khi bluetooth chưa bật 77

Hình 5.21: Đối tượng Clock 78

Hình 5.22: Khối lệnh thiết lập hiển thị các thông số của xe 78

Hình 5.23: Khối lệnh tạo đồng hồ đếm thời gian 79

Hình 5.24: Hình ảnh biến số 79

Hình 5.25: Cách chèn file ảnh 80

Hình 5.26: Đồng hồ đếm thời gian 80

Hình 5.27: Khối lệnh thiết lập hiển thị thời gian 81

Hình 5.28: Khối lệnh thiết lập hiển thị thời gian 81

Hình 5.29: Đồng hồ hiển thị thời gian tổng và thời gian từng vòng đấu 82

Hình 5.30: Đồng hồ vận tốc và tua máy 82

Hình 5.31: Đối tượng dùng để thiết lập đồng hồ vận tốc và tua máy 82

Hình 5.32: Ứng dụng hiển thị thông số của xe được thiết kế bằng App Inventor2 83

MỤC LỤC BẢNG BIỂU YBảng 2.1: Các thông số cho phép 4

Bảng 2.2: Thông số động cơ Honda Wave S 110cc 15

Bảng 2.3: Bảng chú thích các bộ phận trên sơ đồ mạch PGM – FI (Future Neo FI) 18

Bảng 3.1: Cách sử dụng mạch nguồn TestBoard 53

Bảng 3.2: Cách sử dụng Module RF Zigbee UART DRF 1609H 55

Bảng 3.3: Cách sử dụng Module HC-06 57

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI

1.1.Đặt vấn đề

Là sinh viên của trường đã từng tham gia cuộc thi cuộc thi lái xe sinh thái, tiếtkiệm nhiên liệu của Honda và cuộc thi Shell Eco-marathon thì nhóm em đã thấy đượcnhững mặt hạn chế về việc liên lạc giữa lái xe, đội trưởng và các thành viên trong đội.Khó khăn trong việc bấm tổng thời gian thi đấu và thời gian chạy của từng vòng Mặtkhác, việc truyền thông số của động cơ từ lái xe ra cho đội trưởng là không thể Vì lý do

đó nhóm chúng em đã quyết định chọn đề tài “thiết kế, chế tạo thiết bị giao tiếp thông tin hỗ trợ thi xe ECO” để làm đề tài tốt nghiệp với mong muốn tạo ra một hệ thống

truyền thông và quản lý thông tin, thông số động cơ một cách chặt chẽ để đội trưởng vàcác thành viên có thể nắm rõ tình trạng hoạt động của động cơ và liên lạc dễ dàng với lái

xe để có một chiến thuật thi đấu tốt nhất và tiết kiệm nhiên liệu nhất Đồng thời lưu lạithời gian từng vòng chạy vào các thông số như vận tốc lớn nhất của từng vòng Để cácthành viên đứng bên ngoài có thể canh thời gian thi đấu theo đúng quy định không bị quágiờ của ban tổ chức đưa ra

Smart Phone hay còn gọi là điện thoại thông minh, hiện nay nó dường như là vậtkhông thể thiếu và không thể tách rời với mọi lĩnh vực hoạt động trong đời sống xã hội.Với chiếc điện thoại thông minh, con người có thể kết nối nó với nhiều thứ xung quanhbởi sự tiện nghi của nó Sự tiện lợi của chiếc điện thoại thông minh sẽ giúp kết nối ngườilái xe, đồng đội và chiếc xe đang thi đấu, nó hiển thị những thông số cần thiết lên điệnthoại một cách rõ ràng, sinh động và chính xác nhất Từ đó người lái xe có thể đưa ranhững điều chỉnh về số lần nổ máy và thời gian nổ máy sao cho hợp lý để đạt được mứctiêu hao nhiên liệu thấp nhất

1.2.Lý do chọn đề tài

Cuộc thi Shell Eco-marathon là một niềm đam mê của tất cả sinh viên công nghệ

kỹ thuật ngành ô tô trên nhiều nước, chiến thắng là mục tiêu đội nào cũng mong muốn

Để chiến thắng thì cần có sự phối hợp, tính toán chiến thuật trước từng vòng chạy và biếtđược những thông số cần thiết của động cơ một cách chính xác và kiệp thời Vậy làm sao

để người chạy có thể thấy những thông số ấy một cách dễ dàng, chính xác là rất cần thiết

Bên cạnh đó đội trưởng và các thành viên khác cũng phải biết được tình trạng hoạt độngcủa động cơ để điều chỉnh chiến thuật chạy một cách hợp lý.

Với những vấn đề trên thì đề tài tốt nghiệp của nhóm em sẽ giúp giải quyết được

Đề tài này giúp các đội thi cuộc thi Shell Eco-marathon theo dõi được những thông sốcần thiết của chiếc xe dùng để thi đấu một cách chính xác và sinh động nhất

1.3.Mục tiêu đề tài.

Mục tiêu của đề tài này là thiết kế ra thiết bị giao tiếp giữa con người và xe Mọithông số đo được, tính toán được sẽ được hiển thị lên điện thoại sử dụng hệ điều hànhAndroid nhờ lập trình App Inventor2 Từ các thông tin trên người dùng sẽ điều chỉnh cácthông số cho hợp lý để đạt được thành tích mong muốn

1.4.Phương pháp nghiên cứu.

Để đề tài hoàn thành nhóm đã sử dụng rất nhiều phương pháp để nghiên cứu, thông qua

sự hướng dẫn của thầy Nguyễn Trọng Thức và tìm kiếm tài liệu trên mạng, trên

các diễn đàn, tìm đọc tài liệu… Từ đó, có cơ sở để tìm ra những ý tưởng mới để hoàn thành đề tài một cách tốt nhất

1.5.Ý nghĩa thực hiện.

Đề tài đã giúp giải quyết được vấn đề theo dõi những thông số cần thiết, cụ thể làtheo dõi được những thông số cần thiết của động cơ, thời gian thi đấu, thời gian từngvòng chạy Từ đó người thi đấu dễ theo dõi, đưa ra chiến thuật tốt cho quá trình thi đấucủa toàn đội

1.6.Giới hạn đề tài.

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.1 Giới thiệu về Shell Eco Marathon 2017 và luật chơi

“ Shell Eco-Marathon là môt sân chơi cho sinh viên trên toàn thế giới để xâydựng, thiết kế và lái xe tiết kiệm năng lượng nhất Sự kiện này được diễn ra hàng năm tại

ba khu vực Châu Á, Châu Mỹ và Châu Âu Các đội có nhiệm vụ làm sao để xe đi xa hơnnhưng ít nhiên liệu nhất

Sự dẫn động trong tương lai của xe

Các kỹ sư tương lai sẽ có một năm để chuẩn bị cho một cuộc chiến chính thức mộtvài ngày trên những cung đường đô thị với với chiếc xe tiết kiệm năng lượng nhất củamình

Địa điểm

Trong năm 2017, sự kiện Shell Eco-marathon chính diễn ra tại ba địa điểm trêntoàn thế giới:

Shell Eco-marathon Châu Á: 16-ngày 19 Tháng Ba tại Singapore, SG

Shell Eco-marathon châu Mỹ: 27-ngày 29 Tháng Tư tại Detroit, Michigan, Mỹ.Shell Eco-marathon Châu Âu: Tháng 25-28, London, Vương quốc Anh

Trong các loại xe điện, xe chạy bằng pin nhiên liệu hydro và pin lithium-basedCuộc thi về quãng đường

Trong những ngày cuộc thi chính thức diễn ra, các đội nổ lực thực hiện các vòngđua nhiều nhất có thể để đưa xe đi xa nhất với lượng nhiên liệu ít nhất

Các xe sẽ được lái với số vòng đua cố định và tốc độ giới hạn được quy định bỡi ban tổchức Ban tổ chức cũng có các tính cho người chiến thắng ở mỗi hạng mục đối với từngloại xe từng loại nhiên liệu

Những hạng mục giải thưởng khác như thành tích cho xe có độ an toàn cao nhất,giải thưởng làm việc nhóm và giải thiết kế

Cuộc thi truyền cảm hứng cho các kỹ sư trẻ tương lai để biến tầm nhìn của họ vềtính di động bền vững thành hiện thực, dù chỉ trong một vài ngày Nó cũng là những nổlực chói sáng về tất cả những gì đã diễn ra trong cuộc thi để một ngày nào đó có thể chạynhững chiếc xe này trên đường

Một chút về lịch sử cuộc thi

Trở về ngày cuộc thi năm 1939 khi mà những nhân viên của công ty dầu khí Shelltại Mỹ đã tạo nên một cuộc cá cược vui xem ai có thể đi xa hơn với cùng lượng nhiênliệu với chiếc xe của mình Sau đó nó được mở rộng đến nhiều hơn hai châu lục, bao gồmnhiều loại năng lượng hơn và sự tranh luận sôi nổi về xung quanh tương lai của nguồnnăng lượng và xe”

2.1.1.Kích thước

Bảng 2.1: Các thông số cho phép

Hình 2.1: Kích thước giới hạn của xe

 Bánh xe không được chạm các bộ phận khác của xe

 Sàn xe phải liền 1 khối không chắp nối

 Vỏ xe cũng liền 1 khối dễ tháo lắp và không dùng cửa

Hình 2.2: Bố trí các bộ phận trên xe 2.1.2.Khung Sườn

 Chọn vật liệu có độ cứng vững cao

 Nhẹ là yếu tố ưu tiên

 Bao bọc toàn bộ xe để bảo vệ tài xế

 Không để nhô ra các cạnh nhọn và bén kể cả trong và ngoài xe

 Thanh rollbar:

o Cao hơn mũ 5cm

o Cao hơn bình xăng 5cm

o Rộng hơn vai tài xế

o Chịu được 70kg

Hình 2.3: Điều kiện thiết kế khung sườn 2.1.3.Bán kính quay vòng

 Bán kính quay vòng < 8m

 Chỉ đặt lái ở bánh trước

 Tầm nhìn tài xế 1800

Hình 2.4: Bán kính quay vòng

Hình 2.5: Tầm nhìn tài xế Hình 2.6: Đặt lái bánh trước 2.1.4.Hệ thống khí xả

Nên đưa dòng khí xả thoát ra khỏi thân xe, nhưng không đưa ra quá xa khí thảiphải hợp lý không xả khói đen

Hình 2.7: Tiêu chuẩn khí thải và bố trí ống xả

2.1.5.Lối thoát

 Tài xế có khả năng thoát khỏi xe trong 10 giây

 Không dùng bang keo băng dính để kết nối phần khung sườn và vỏ,

 Tuy nhiên phải có có cấu đơn giản nhưng vẫn chắc chắn dễ thoát lắp mà khôngcần đến dụng cụ chuyên dùng

 Chân để phía trước

Hình 2.8: Bố trí cơ cấu gài vỏ và lối thoát 2.1.6.Thông gió

 Thông gió phù hợp để giải toả nhiệt độ động cơ làm mát khoang xe do điều kiệnnóng ẩm ở đông nam á

Hình 2.9: Bố trí các lỗ thông gió trên xe 2.1.7.Vách ngăn động cơ

 Vách ngăn cố định tách được khoang động cơ và khoang tài

 Được làm bằng vật liệu chống cháy

 Ngăn chặn những can thiệp vào khoang động cơ khi xe chuyển động

 Ngăn chặn sức nóng, khói xe cũng như những rủi ro từ khoang động cơ để bảo vệtài xế

Hình 2.10: Bố trí vách ngăn

2.1.8.Hệ thống phanh

 Hệ thống phanh độc lập

 Độ dốc 20% (20:100)

Hình 2.11: Thử phanh với độ dốc 20%

2.2 Nguyên lý làm việc động cơ xăng bốn kỳ

Khi động cơ làm việc (hình 2.12), trục khuỷu 1 quay (theo chiều mũi tên) cònpiston 3 nối bản lề với trục khuỷu qua thanh truyền 10 sẽ chuyển động tịnh tiến trongxylanh 2

Mỗi chu trình làm việc của động cơ xăng bốn kỳ bao gồm 4 hành trình là: nạp, nén,cháy- giãn nở, thải, thực hiện một lần sinh công (trong hành trình cháy- giãn nở) Để thựchiện được như vậy thì piston phải dịch chuyển lên xuống bốn lần tương ứng với hai vòngquay của trục khuỷu động cơ (từ 00 đến 7200) Quá trình diễn ra khi piston đi từ ĐCD lênĐCT hoặc ngược lại được gọi là một kỳ Chu kỳ làm việc của động cơ xăng bốn kỳ nhưsau:

Hình 2.12: Các hành trình làm việc của động cơ xăng 4 kì Hành trình nạp: trong hành trình này (hình 2.12), khi trục khuỷu 1 quay, piston 3 sẽ

dịch chuyển từ ĐCT xuống ĐCD, xupáp nạp 6 mở, xupáp thải 8 đóng, làm cho áp suấttrong xylanh 2 giảm và do đó hoà khí ở bộ chế hoà khí 5 qua ống nạp 4 được hút vàoxylanh

Trên đồ thị công (hình 2.13) : đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa áp suất và thể tíchlàm việc của xylanh ứng với mỗi vị trí khác nhau của piston, hành trình nạp được thểhiện bằng đường ra (r-a)

Trong hành trình nạp, xupáp nạp thường mở sớm trước khi piston lên điểm chếttrên (biểu thị bằng điểm d1), để khi piston đến ĐCT (thời điểm bắt đầu nạp) thì xupáp

đã được mở tương đối lớn làm cho tiết diện lưu thông lớn bảo đảm hoà khí đi vàoxylanh nhiều hơn Góc ứng 1 với đoạn d1r đó được gọi là góc mở sớm của xupáp nạp

Hình 2.13: Đồ thị công Hình 2.14: Đồ thị phối khí của động cơ xăng 4 kì

Đồng thời xupáp nạp cũng được đóng muộn hơn một chút so với vị trí piston ởĐCD (điểm d2) để lợi dụng độ chân không còn lại trong xylanh và lực quán tính củadòng khí nạp, làm tăng thêm lượng hoà khí nạp vào xylanh (giai đoạn nạp thêm) Gócứng 2 với đoạn ad2 đó được gọi là góc đóng muộn của xupáp nạp Vì vậy, quá trìnhnạp không phải kết thúc tại ĐCD mà muộn hơn một chút, nghĩa là sang cả hành trìnhnén Tuy nhiên trong một số chế độ tốc độ thấp do quán tính của dòng khí nạp còn nhỏ,(do pd2>p0) một phần môi chất đã được nạp vào trong xylanh bị lọt ra ngoài trong giaiđoạn góc đóng muộn xupáp nạp khi đó người ta gọi là "hiện tượng thoái lui“

Vì vậy, góc quay trục khuỷu tương ứng của quá trình nạp là (1 +180 + 2) lớnhơn góc trong hành trình nạp 1800

Cuối quá trình nạp, áp suất và nhiệt độ của hoà khí trong xylanh là:

pa = 0,8  0,9 kG/cm2

Ta = 350  4000oK

Hành trình nén: trong hành trình này (hình 2.12), xupáp nạp và xupáp thải đều đóng.

Piston dịch chuyển từ ĐCD lên ĐCT, hoà khí trong xylanh bị nén, áp suất và nhiệt độcủa nó tăng lên

Hành trình nén được biểu thị bằng đường ac” (hình 2.13), nhưng quá trình nénthực tế chỉ bắt đầu khi các xupáp nạp và thải đóng kín hoàn toàn, tức là lúc mà hoà khítrong xylanh đã cách ly với môi trường bên ngoài Do đó thời gian thực tế của quá trìnhnén (1800 - 2) nhỏ hơn thời gian hành trình nén lý thuyết (1800 )

Cuối hành trình nén (điểm c’ hình 2.13) bu-gi 7 của hệ thống đánh lửa phóng tialửa điện để đốt cháy hoà khí Góc ứng với đoạn cc’ (hình 1-3) hay góc s (hình 2.14)được gọi là góc đánh lửa sớm của động cơ

Cuối hành trình nén, áp suất và nhiệt độ của hoà khí trong xylanh là:

pc = 11,0  15,0 kG/cm2 ; Tc = 500  7000oK

Hành trình cháy giãn nở sinh công: trong hành trình này (hình 2.12), xupáp nạp và thải

đóng Do hoà khí được bugi đốt cháy ở cuối hành trình nén, nên khi piston vừa đến ĐCTthì tốc độ cháy của hoà khí càng nhanh, làm cho áp suất của khí cháy tăng lên rất lớntrong xylanh và được biểu thị bằng đường c’z trên đồ thị công Tiếp theo quá trình cháy

là quá trình giãn nở của khí cháy (đường zb) piston bị đẩy từ ĐCT xuống ĐCD và phátsinh công Áp suất và nhiệt độ của khí cháy lớn nhất trong xylanh là:

pz = 40 70 kG/cm2 Tz = 2300  28000oK

Hành trình thải: trong hành trình này (hình 1-2b), xupáp nạp vẫn đóng còn xupáp thải

mở Piston dịch chuyển từ ĐCD lên ĐCT đẩy khí đã cháy qua ống thải 9 ra ngoài

Trước khi kết thúc hành trình cháy – giãn nở sinh công, xupáp thải được mở sớmmột chút trước khi piston tới ĐCD (điểm b’) để giảm bớt áp suất trong xylanh ở giaiđoạn giãn nở, do đó giảm được công tiêu hao để đẩy khí ra khỏi xylanh Ngoài ra khigiảm áp suất này thì lượng sản phẩm cháy còn lại trong xylanh cũng giảm, do đó giảmđược công trong quá trình thải chính và giảm được lượng khí sót đồng thời tăng đượclượng hoà khí nạp vào xylanh Góc ứng với đoạn b’b hay góc 3 gọi là góc mở sớm củaxupáp thải

Đồng thời để thải sạch khí cháy ra khỏi xylanh, xupáp thải cũng được đóng muộnhơn một chút so với thời điểm piston ở ĐCT (điểm r’) Góc ứng với đoạn rr’ là góc 4gọi là góc đóng muộn của xupáp thải

Do xupáp thải mở sớm và đóng muộn nên góc quay trục khuỷu dành cho quátrình thải (3 +180 + 4 ) lớn hơn góc của hành trình thải (180 ) Áp suất và nhiệt độcủa khí thải là:

pr = 1,0 1,20 kG/cm2 ; Tr = 900  12000oK Trên đồ thị công đoạn d1r biểu thị thời kỳ trùng điệp của xupáp nạp và xupápthải, tức là thời kỳ mà hai xupáp cùng mở, góc ứng với đoạn d1r’ là góc (1 + 4 )(hình2.14) gọi là góc trùng điệp của hai xupáp

Sau khi hành trình thải kết thúc, thì động cơ xăng 4 kỳ một xylanh đã hoàn thành một chu

kỳ làm việc và chuyển sang chu trình tiếp theo

Bảng 2.2: Thông số động cơ Honda Wave S 110cc

Dung tích xilanh * hành trình piston 50,0 * 55,6 mm

Xupap hút: mở khi nâng 1 mm

Đóng khi nâng 1 mm

50 trước điểm chết trên

300 sau điểm chết dướiXupap xả: mở khi nâng 1 mm

Đóng khi nâng 1 mm

340 trước điểm chết dưới

00 sau điểm chết trên

2.3 Hệ thống phun xăng điện tử PGM – FI trên xe Honda hiện nay

2.3.1 Mô tả hệ thống phun xăng điện tử (PGM – FI).

 Sơ đồ khối

Hệ thống phun xăng điện tử (PGM-FI – Programmed Fuel Injection) chia làm 3nhóm chính: Các cảm biến (Đưa tín hiệu vào), ECM động cơ (Bộ xử lý trung tâm) và các

cơ cấu chấp hành (Tín hiệu ra)

Các cảm biến và cơ cấu chấp hành tạo nền tảng cho hệ thống phun xăng điện tử, sự điềukhiển đó được mô tả như sau:

ECM nhận tín hiệu từ các cảm biến đặt trên động cơ để biết chế độ hoạt động củađộng cơ Sau đó đưa tín hiệu điện áp đến điều khiển các cơ cấu chấp hành và nhận tínhiệu phản hồi từ các cơ cấu chấp hành.

Nguyên lý điều khiển chung của hệ thống

Hình 2.18: Nguyên lý điều khiển chung

Hình 2.19: Sơ đồ khối 2.3.2 Cấu tạo và sơ đồ hoạt động của hệ thống phun xăng điện tử.

 Vị trí các bộ phận hệ thống phun xăng điện tử.

Hình 2.20: Vị trí các bộ phận của hệ thống PGM-FI xe Future Neo FI

Hình 2.21: Bộ cảm biến và thân bướm ga (Future Neo FI)

Hình 2.22: Vị trí các bộ phận hệ thống PGM – FI (Air Blade) 2.3.3.Sơ đồ hệ thống và sơ đồ mạch điện

Bảng 2.3: Bảng chú thích các bộ phận trên sơ đồ mạch PGM – FI (Future Neo FI)

(17)Bugi(18)Công tắc vị trí số(19)Cuộn phát xung(20)Cảm biến nhiệt độ dầu động cơ(21)Cuộn sạc

Hình 2.23: Sơ đồ hệ thống PGM – FI (Future Neo FI)

Hình 2.24: Sơ đồ mạch điện Future Neo FI

Hình 2.25: Sơ đồ mạch điện Air Blade