(Luận văn thạc sĩ) đề xuất, thiết kế và triển khai hệ thống đào tạo trực tuyến về công nghệ ôtô ứng dụng mã nguồn mở

Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trun thự và h a từn đ ợc ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác... Xin chân thành cảm ơn Thầy PGS.TS Đỗ Văn Dũng đã giúp đỡ, định hướng n

LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯƠNG TỬ QUỐC

NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO HỆ THỐNG START-STOP TRÊN Ô TÔ

NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC - 60520116

S K C0 0 4 4 7 7

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯƠNG TỬ QUỐC

NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO HỆ THỐNG START-STOP TRÊN

Ô TÔ

NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC - 60520116

Hướng dẫn khoa học:

TS LÝ VĨNH ĐẠT

LỜI CAM ĐOAN

ôi am đoan đ y là ôn tr nh n hi n ứu của tôi

Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trun thự và h a từn đ ợc ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác

Tp Hồ Chí Minh, ngày 10 tháng 9 năm 2014

(Ký tên và ghi rõ họ tên)

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành luận văn tốt nghiệp này, tác giả xin chân thành cảm ơn quý Thầy

Cô khoa Cơ Khí Động Lực đã tận tình giúp đỡ và tạo mọi điều kiện thuận lợi để tác giả hoàn thành luận văn

Xin chân thành cảm ơn Thầy PGS.TS Đỗ Văn Dũng đã giúp đỡ, định hướng

nghiên cứu trong thời gian bắt đầu thực hiện luận văn tốt nghiệp

Xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn tận tình của Thầy TS V n Đ t đã giúp

em hoàn thành luận văn một cách thuận lợi Thầy đã luôn bên cạnh đóng góp và sửa chữa những thiếu sót, khuyết điểm em mắc phải và đề ra những hướng giải quyết tốt nhất

Xin chân thành cảm ơn Thầy phản biện đã dành thời gian và công sức để đọc và đóng góp ý kiến quý báu giúp em hoàn thiện nội dung luận văn

Tác giả cũng xin được gửi lời cảm ơn sâu sắc đến gia đình, bạn bè đã ủng hộ, động viên tinh thần giúp tác giả hoàn thành luận văn

Xin kính chúc quý thầy cô mạnh khoẻ, hạnh phúc và thành công trong sự nghiệp trồng người vinh quang

Xin trân trọng cám ơn !

TPHCM, ngày 10 tháng 09 năm 2014

Học viên thực hiện

T ng T ố

uận văn này tr nh ày về quá tr nh n hi n ứu, hế tạo hệ thốn Start-Stop Engine để lắp đặt trên các ô tô đ i , độn đ ợ tran ị hệ thốn phun ăn điện t ới mụ đí h ải tiến, n n ấp á đ i nh m th o ịp ôn n hệ ô tô hiện đại, tá iả đã ố ắn t m tòi n hi n ứu hoạt độn ủa hệ thốn Start-Stop

tr n á dòn hiện đại để đ a ra á ph n án hế tạo, lắp đặt hệ thốn Stop phù hợp với á ô tô đ i Sau hi lắp đặt, vận hành hệ thống, tá iả đã tiến hành thự n hiệm và đánh iá Kết quả ho thấy hệ thốn đã làm việ ổn định,

Start-an toàn và tiện lợi ỉ lệ tiết iệm nhi n liệu đạt 2,9% với th i iStart-an dừn đèn đỏ trun nh ủa là 3 i y tr n đoạn đ n mật độ đèn iao thôn trạm tr n 2

km ỉ lệ tiết iệm nhi n liệu này òn ao h n với nhữn hoản th i ian dừn đèn

đỏ trun nh lớn h n

MỤC LỤC

Quyết định iao đề tài

Lý lịch cá nhân i

L i am đoan ii

Cảm tạ iii

Tóm tắt iv

Mục lục vi

Danh sách các bảng x

Danh sách các hình xi

Ch n : TỔNG QUAN 1

1.1 Tính cấp thiết của đề tài 1

1.2 Mục tiêu, nhiệm vụ của đề tài 2

1.2.1 Mụ ti u đề tài: 2

1.2.2 Nhiệm vụ của đề tài 2

3 ối t ợng, phạm vi nghiên cứu đề tài 2

3 ối t ợng nghiên cứu 3

1.3.2 Phạm vi nghiên cứu 3

1.4 Ph n pháp n hi n ứu 3

1.4.1 h n pháp n hi n ứu l luận 3

1.4.2 h n pháp huy n ia phỏn vấn 3

1.4.3 h n pháp n hi n ứu thự tiễn 3

1.5 nh h nh n hi n ứu hệ thốn Start-Stop n in tron và n oài n ớ 4

1.5 nh h nh n hi n ứu tron n ớ 4

5 2 nh h nh n hi n ứu n oài n ớ 4

Ch n 2: C S H 8

2.1 Hệ thống Start-Stop Engine 8

2.1.1 Hệ thốn “Idlin Stop” tr n Honda SH 8

2.1.2 Hệ thốn “i-Stop” ủa Mazda 12

2.2 i điều hiển tm a 13

2.2.1 ổn quan về 13

2.2.1.1 iới thiệu tổn quan về 13

2.2.1.2 u thế ủa C 13

2.2.2 Atmega8 14

2.2.2.1 ính năn vi điều hiển tm a 14

2.2.2.2 S đồ và hứ năn h n ủa tm a 16

2.2.2.3 Các khối hính ủa tm a 19

Ch n 3: NH N HIỆU QUẢ VỀ TIÊU HAO NHIÊN LIỆU TRÊN Ô TÔ ỢC TRANG BỊ HỆ THỐNG START-STOP 21

3.1 C sở tính toán 21

3.2 hí n hiệm 22

3.2 hiết lập thí n hiệm 22

3.2.2 h n pháp đo l ợn ăn 23

3.2.3 X l số liệu thí n hiệm 24

3.3 Kết luận 26

Ch n 4: HI K CH Ắ HỆ HỐN S -STOP TRÊN Ô TÔ 27

4.1 C sở thiết ế hệ thống Start-Stop 27

4.2 Nghiên cứu lập trình điều hiển hệ thốn 34

4 2 u đồ thuật toán điều hiển hệ thốn 34

4.2 2 u đồ thuật toán điều hiển hởi độn 35

4.2 3 u đồ thuật toán điều hiển tự độn dừn độn hi dừn quá

giây 36

4.2 4 u đồ thuật toán hởi độn từ a 37

4.2 5 u đồ thuật toán điều hiển áo độn hốn trộm 38

4.3 hiết ế hế tạo oard điều hiển 39

4.3 ựa họn linh iện điện t 39

4.3.2 hiết ế mạ h điện 39

4.3 2 ạ h n uồn 39

4.3 2 2 ạ h l un tố độ độn độn 40

4.3 2 3 ạ h l un tố độ 41

4.3 2 4 ạ h l tín hiệu từ n t nhấn “Start-Stop” 42

4.3.2.5 ạ h l á tín hiệu từ àn đạp ly hợp, ần điều hiển số, r mot 43

4.3.2.6 ạ h điện điều hiển á r lay hấp hành 44

4.3 3 hi ôn oard mạ h điều hiển 45

4.4 ắp đặt tr n ô tô thự tế 47

4.5 Cá hế độ hoạt độn ủa hệ thốn Start-Stop 51

Ch n 5: H C N HIỆ NH I 56

5.1 hiết lập thự n hiệm 56

5.2 Thự n hiệm 56

5.2.1 h n pháp đo l ợn ăn ti u thụ 56

5.2.2 ản số liệu thự n hiệm 57

5.3 ánh iá 58

Ch n 6: K T LUẬN VÀ KI N NGHỊ 59

6.1 Kết luận 59

6.2 Kiến nghị 59

TÀI LIỆU THAM KHẢO 60

Chương 1

TỔNG QUAN

1.1 Tính cấp thiết của đề tài

Hiện nay, tại Việt Nam nói riêng và trên thế gi i nói chung, nguồn nhiên liệu h thạ h (xă g và dầu Diesel) hầu h u sử dụ g ho ộng

ơ trên ô tô và nhi u ph ơ g tiện giao thông h ê hú g t g bị ệ thuộc và chịu sức ép l n từ nguồn nhiên liệu này cả v nguồn cung cấp gi thà h Đi u này làm cho hi ph vận chuyển và chi phí sản xuất gày à g tă g o Đồng thời, nguồn h thải ph t ra từ các loại nhiên liệu ày g gày à g gây ô hiễm môi

tr ờng sống nghiêm trọng (gây ô nhiễm không khí, tiếng ồn, hiệu ứ g hà h,…)

Do , trong khi tiến hành việc nghiên cứu tìm nguồn nhiên liệu m i và sạ h ể thay thế một phần hay hoàn toàn các loại nhiên liệu truy n thống ày nhằm mục

h tă g hiệu suất, giảm suất tiêu hao nhiên liệu và khí thải trê ộ g ơ truy n thống Một trong số biệ ph p à tr g bị hệ thống Start-Stop dừ g ộ g ơ ể cắt giảm tiêu hao nhiên liệu, giảm khí thải trong những khu vực hay trong những khoảng thời gian không cần thiết

Chứ ă g ủ hệ thống Start-Stop Engine s à tự ộng dừng và khởi ộng lại

ộ g ơ ể giảm thời gian ộ g ơ hoạt cầm chừng, do àm giảm tiêu thụ nhiên liệu và khí thải khi xe phải chờ i ở iểm dừ g è ỏ hoặ th ờ g xuyê ến những iểm hay ùn tắc giao thông T h ă g ày c trang bị trên xe hybrid lai iện, h g ũ g ã xuất hiện trên các xe sử dụ g ộ g ơ ốt trong truy n thống Đối v i các xe sử dụng hệ thống này thì tiết kiệm c từ 5 dến 10% nhiên liệu theo công bố của hãng xe Mazda 2011 Công nghệ ày ũ g ã c sử dụng trên xe gắn máy Scooter Honda Motor tại thị tr ờng châu Á trong thập kỷ qua PCX 125cc ã c trang bị hệ thố g ày và vào sử dụ g tro g ăm 2010 Gầ ây,

ũ g p dụ g trê Ho d ir d , Ho d i …

Ở Việt Nam, số g ô tô gày à g gi tă g, ặc biệt các thành phố l h Hà Nội, Đà Nẵng, Hồ h Mi h à ơi tập trung số ng ô tô rất l , h g hạ tầng giao thông kém phát triển, d ến tình trạng kẹt xe và ô nhiễm môi tr ờng rất

nặ g, ồng thời chi phí nhiên liệu ũ g rất l Điểm bất cập là ở chỗ mặc dù chúng

t g xuất khẩu dầu thô, h g phải nhập gầ h toà bộ ng nhiên liệu xă g

và dầu Diesel thành phẩm, phải lệ thuộc vào nguồn cung cấp và giá cả rất bấp bênh,

ắt ỏ của thị tr ờng thế gi i

Từ các lý do trên, cho thấy việc nghiên cứu ứng dụng hệ thố g St rt-Stop trê ô

tô hằm tiết iệm hiê iệu và giảm ô hiễm môi tr ờ g là một nhu cầu mang tính cấp thiết cần phải giải quyết, là công việc mang tính cấp b h g ặt r ối v i các nhà hoạ h ị h h h s h, ơ qu hứ ă g, doanh nghiệp, các nhà khoa

họ tro g c và sự ồng thuận của cả cộ g ồng xã hội

1.2 Mục tiêu, nhiệm vụ của đề tài

1.2.1 Mục tiêu ủa đề tài

- Nghiên cứu thiết kế hệ thống Start-Stop lắp ặt trên ô tô nhằm mụ h tiết kiệm nhiên liệu và giảm ô nhiễm môi tr ờng bằng việc dừng ộ g ơ một cách tự

ộng khi ô tô dừng tại chỗ trong khoảng thời gi x ịnh

- huyể i h thứ bật tắt guồ và hởi ộ g ộ g ơ ô tô v i ô g tắ

m y Ig itio Swit h truy thố g bằ g việ th o t ơn giản là nhấn nhả út

hấ St rt-Stop E gi

- Bên cạ h , tài còn nghiên cứu thiết kế hệ thống an toàn khi sử dụng xe

Hệ thống chống trộm c tích h p trong hệ thố g i u khiển Start-Stop

1.2.2 Nhiệm vụ của đề tài

- Nghiên cứu hệ thống ngắt ộng ơ tự ộng (Start-Stop)

- Nghiên cứu thiết kế, chế tạo board mạ h i u khiển St rt-Stop E gi tr g

bị trên xe Honda Accord 1990

- Thử ghiệm h gi t h hiệu quả và t h tiết iệm hiê iệu ủ hệ thố g

1.3 Đối tượng, phạm vi nghiên cứu đề tài

1.3.1 Đối tượng nghiên cứu

- Sử dụng các phần m m thiết ế v mạ h E g 6.1, phầ m m mô phỏ g mạ h

iệ Protus v7.5…

1.3.2 Phạm vi nghiên cứu

Do i u kiệ trì h ộ và thời gian hạn chế ê t giả hỉ tập trung nghiên cứu

i u khiển khởi ộng và dừ g ộ g ơ bằ g cách th o t v i út hấ Start-Stop

E gi và tự ộng dừng ộ g ơ hi ô tô dừ g qu âu (St d y) Hệ thố g

ắp ặt trê x Honda Accord 1990 ộ g ơ 2.0

1.4 Phương pháp nghiên ứu

1.4.1 Phương pháp nghiên ứu lý luận

Mục đích: Tìm hiểu ơ sở lý luận v hệ thống Start-Stop Engine

Cách tiến hành: Tham khảo, phân tích tài liệu chuyên ngành, các công trình

nghiên cứu ã c công nhận

1.4.2 Phương pháp chuyên gia, phỏng vấn

Mục đích: Tă g ờng tính tiện ích và tính an toàn cho Ô tô

Cách tiến hành: Tiếp xú trự tiếp v i huyê gi m t ờ g v vấ

iê qu ể tr o i, tìm hiểu và xử t iệu

1.4.3 Phương pháp nghiên cứu thực tiễn

Mục đích: Thiết kế sản phẩm có thể lắp ặt trên ô tô

Cách tiến hành: Tiến hành thiết kế bo rd i u khiển khởi ộ g ộ g ơ

1.5 Tình hình nghiên cứu hệ thống ta t- t p ngin t ng v ng i nướ 1.5.1 Tình hình nghiên cứu trong nướ

Th o h tìm hiểu của tác giả thì Việt N m h tài nghiên cứu nào thật sự sâu v hệ thống Start-Stop này Những thông tin ghi nhậ c v tài liên quan chủ yếu à ơi ắp ráp nút nhấn Start-Stop Engine có nguồn gốc từ Trung Quốc, Đài oan

1.5.2 Tình hình nghiên cứu ng i nướ

Hệ thống Start-Stop ã c thử nghiệm từ giữa nhữ g ăm 1970, hi ô g ty Toyota trang bị cho chiếc sedan Crown v i một thiết bị iện tử s tự ộng dừng

ộ g ơ s u hi ô tô dừng trong 1,5 giây Thử nghiệm cho thấy một cải tiến 10% trong n n kinh tế nhiên liệu trong giao thông Tokyo [4]

Một số xe sản xuất ầu tiên sử dụng công nghệ này là Volkswagen Polo "Formel E" và Fiat Regata "ES" m u xe của nhữ g ăm 1980 Tập oà Vo sw g ũ g

ã ho r mắt ô g ghệ ày trê hiế Golf Ecomatic vào ăm 1994

và Volkswagen Lupo "3L" và Audi A2 "3L" vào ăm 1999 Mặc dù nhữ g phiê

bả ầu c xem là khá hấp d , h g v i giá thành cao nên không mang lại nhi u thành công trong th ơ g mại, cả hai Lupo Volkswagen và Audi A2 v n còn giữ kỷ lục thế gi i cho hiệu quả sử dụng nhiên liệu nhất trong ngành sản xuất x hơi

ho ến nay

Các nhà sản xuất ô tô có trang bị hệ thống Start–Stop Engine:

 Citroen

Citroen ã gi i thiệu một hệ thống tinh tế hơ trê m u xe C2 và C3 vào ăm

2006, c ặt tên là "Stop và Start" ô g ghệ ày c Citroen kết h p hộp số SensoDrive tự ộng và một máy tích h p khởi ộng v i m y ph t iện (ISG) ISG,

ò c gọi à "ph t iện-khởi ộng tích h p, kết h p vai trò của m y khởi ộng và m y ph t iện làm một, các nhà sản xuất bao gồmValeo và Denso

 BMW

BMW là bao gồm cả các công nghệ trên nhi u xe ô tô và dòng MINI ho ăm

2008 h à một phần củ th ơ g hiệu Efficient Dynamics BMW ã tạo ấ

t g v i những ph ơ g ph p ể giảm mất m t ô g suất trên các thiết bị Thay vì

sử dụng một m y ph t iện tích h p khởi ộng, BMW ã sử dụng một m y khởi ộng không khác gì một máy khởi ộng thô g th ờ g, c phát triển bởi Robert Bosch GmbH , có thể chịu c tần suất khởi ộng cao trên các chiế x sử dụ g hệ thố g St rt-Stop BMW ã ph t triển hệ thố g ph t iệ hô g hoạt ộ g iê

tụ Đi u ày ghĩ rằng các thiết bị iệ tro g x th ờng xuyên chạy bằng quy Khi ắc-quy cầ c nạp khi giảm tốc hoặc phanh, hệ thống ph t iệ c kích hoạt ể nạp cho ắc-quy (phanh tái sinh)

ắc- Toyota

Toyota ã b hiếc xe có trang bị hệ thống Stop-Start trong nhi u ăm ở Nhật Bản Cả Toyota và Mazda u ã gi i thiệu công nghệ Stop-Start ra bên ngoài Nhật Bản trên c dò g x ời 2009

v i hệ thống Start-Stop (i-Stop) củ M zd , hã g x ày ã tuyên bố tiết kiệm nhiên liệu ê ến 10% [5]

 Honda

ộ g ơ xă g MultiAir Turbo

 Opel

Tro g ăm 2011, Op ã gi i thiệu hệ thống Start-Stop trong các m u xe Ecoflex th ơ g hiệu của họ

 Ford

Cuối ăm 2010, Ford ã ô g bố hệ thống Start-Stop, ã c sử dụng trong các

xe hybrid củ mì h ũ g h một số kiểu xe chính ở châu Âu, s c gi i thiệu ở Bắc Mỹ v i phiê bả ăm 2012, b ầu v i ộ g ơ 4 xi- h và s u

ph t triể trê ộ g ơ V6, V8 Cuối cùng, hệ thống s mặt trê tất cả các

m u xe của Ford

 Kia

Thiết kế lại 2012, Kia Rio và Rio5 (hatchback) ra mắt ở New York Auto Show

2011 v i hệ thố g dừ g hi ộ g ơ hạy cầm chừ g và hởi ộ g v i m y hởi

ộ g t h h p m y ph t (ISG), hay công nghệ Stop-Start Kia tuyên bố sự kết h p của phun nhiên liệu trực tiếp và hệ thống Start-Stop s tạo ra 40MPG trê ờng cao tốc v i xe số sàn 6 số và hộp số tự ộng [7]

 Hyundai

Trong khi cả hai dòng xe Rio Kia và Rio5 m i, ộ g ơ phun trực tiếp bốn lanh 1.6L giống v i dòng xe Hyu d i t / V r ( ũ g m i c thiết kế lại cho ăm 2012), Hyu d i ã hô g p dụ g ế t h ă g Start-Stop trong dòng Accent của họ Hyundai 1,4 v n sử dụng có hệ thống IGS (Israel)

xi- Volkswagen

Vo sw g ã bắt ầu sử dụng hệ thống Start-Stop v i các dòng xe Polo, Golf

và Passat Bluemotion Hệ thố g ày ứ g dụ g tro g ội bộ x ủ

Vo sw g , c trang bị cho tất cả các loại xe v i h m Công nghệ Bluemotion

Chương 2

C

2.1 Hệ thống Start-Stop Engine

2.1.1 Hệ thống ing t p t ên n a

Từ ăm 1999, Ho d ã ph t triể hệ thố g St rt-Stop - dừ g và hởi ộ g ộ g

ơ v i i tê Idling Stop Một tro g hữ g m u x tr g bị ầu tiê à

r S oopy-I [8] Tuy hiê , à g v s u ô g ghệ ày à g ải tiế v hiệu quả hoạt ộ g ũ g h ộ b Trê thự tế, tại Việt N m ã hẳ g ị h qua sả phẩm Ho d P

Hình 2.1: Crea Scoopy-I - Sả phẩm ầu tiê ứ g dụ g hệ thố g Id i g Stop [8]

Thế hệ ộ g ơ ứ g dụ g ô g ghệ Id i g Stop ã v t x t i 50% so v i tiêu huẩ h thải ủ Nhật ặt r vào ăm 2008 [9] Thế hệ ộ g ơ m i ày ũ g

mứ tiêu thụ hiê iệu thấp hơ t i 30% so v i thế hệ ộ g ơ tr [9] Đ

à do mà hệ thố g ày gày à g ph biế ối v i dò g xe Scooter ủ Ho d trê thế gi i ũ g h tại Việt N m Thêm vào , hữ g i h mà thế hệ ộ g ơ

m i ày m g ại à tối u ho hế ộ hoạt ộ g hô g tải, tă g hả ă g tiết iệm hiê iệu, ạt tiêu huẩ h thải sạ h, giảm ộ ru g và ồ ủ ộ g ơ

Nếu so s h v i ộ g ơ hô g tr g bị hệ thố g Id i g Stop thì thế hệ ộ g ơ

m i ứ g dụ g ô g ghệ tiê tiế trê mứ tiêu thụ hiê iệu tru g bì h thấp

hơ à 5,1% [9]

Năm 2001, m u x Scooter ầu tiê tr g bị hệ thố g Id i g Stop à r Scoopy-I , ộ g ơ 4 ỳ, du g t h 50 , àm m t bằ g N trọ g g

hẹ hơ hờ tr g bị thêm hệ thố g hởi ộ g G hoạt ộ g dự trê guyê

iệ từ Sự ết h p ủ h i hệ thố g trê giúp sả phẩm ày tiết iệm t i 5,5% mứ tiêu thụ hiê iệu, ồ g ộ O2 tro g h thải giảm 5,1%, O à 8% và H à 2%

so v i ộ g ơ hô g tr g bị h i hệ thố g trê (số iệu tr h từ Ho d Motor Global) [10]

Nguyên ý h ạt động

Tro g hệ thố g Id i g Stop, E U i u hiể hoạt ộ g ủ ộ g ơ à ão bộ

ủ hệ thố g N hậ t hiệu ầu vào từ ảm biế , s u xử t hiệu ầu vào ể r t hiệu i u hiể gắt hoặ t i hởi ộ g ộ g ơ tuỳ th o t hiệu

hậ

Hình 2.2: Mô phỏ g sơ ồ bố tr ảm biế trê x gắ máy Honda

Hệ thố g t i hởi ộ g do một hệ thố g hởi ộ g G (hoạt ộ g th o guyê

iệ từ) g một v i trò rất qu trọ g ảm biế u g ấp t hiệu ho

E U b o gồm: ảm biế tố ộ xe, ảm biế hiệt ộ ộ g ơ, ảm biế b m g ,

ảm biế tố ộ ộ g ơ và ảm biế hậ biết g ời gồi Từ , E U s xử t hiệu và r t hiệu i u hiể h h x ế từ g hế ộ hoạt ộ g ủ ộ g ơ

h hi bắt ầu hởi ộ g, gắt ộ g ơ hi x dừ g qu một hoả g thời gi x

ị h ( ối v i Ho d SH m i à 3 giây) và t i hởi ộ g ộ g ơ… ụ thể, ối v i

hệ thố g Id i g Stop thì E U 4 hế ộ i u hiể h s u

Hình 2.3: 4 hế ộ i u hiể ủ E U

 Khởi động ần đầu

Việ hởi ộ g ầ ầu t ơ g ơ g v i ho iệ từ trạ g th i OFF huyể

s g ON Ở hế ộ ày, g ời i phải nhấ út hởi ộ g thì ộ g ơ m i hởi

ộ g và ộ g ơ s hoạt ộ g ở hế ộ hô g tải Độ g ơ ũ g hô g bị gắt hi

dừ g qu 3 giây ở hế ộ ày v i mụ h àm g ộ g ơ ũ g h bảo ảm hiệu suất hoạt ộ g ủ hệ thố g bôi trơ

 Chuyển sang hế độ ing t p

S u hi hởi ộ g, x di huyể v i tố ộ v t hơ 10 m/h, ảm biế tố ộ

x ị h hiệt ộ ộ g ơ hơ 50 ộ C, ECU hiểu rằ g ộ g ơ ã

àm g ê s ho phép hệ thố g Id i g Stop bắt ầu hoạt ộ g

 Khi ừng huyển động ( hế độ ing t p sẵn s ng h ạt động)

Khi x dừ g huyể ộ g qu 3 giây, E U s r ệ h g b m g , tắt hệ thố g

h ử , ảm biế thô g b o rằ g v g ời i u hiể trê x thì ộ g ơ s

g g hoạt ộ g Tro g qu trì h hờ ày, thì hệ thố g i u hiể t hiệu òi,

è … v hoạt ộ g bì h th ờ g

 Chế độ tái khởi động

Khi g ời i vặ g , b m g mở trở ại, ảm biế b m g gửi thô g ti

ho E U và E U r ệ h t i hởi ộ g ộ g ơ, ù g ú hệ thố g h ử , hệ thố g ấp hiê iệu hoạt ộ g trở ại và ộ g ơ hoạt ộ g bì h th ờ g, g ời i thể tă g g i tiếp

2.1.2 ệ thống i- t p ủa Mazda

Hình 2.4: Hệ thố g i-Stop ủ M zd 11

Mazda à hã g ầu tiên phát triển hệ thống i-Stop Hệ thống này s tự ộng dừng

ộ g ơ hi ô tô dừng quá lâu tại nhữ g iểm dừ g è ỏ h y ơi ù tắc giao thô g t ơ g tự h hệ thống Start-Stop của hã g x h Điểm ặc biệt của hệ thống này là quá trình khởi ộng lại ộ g ơ hô g hờ vào máy khởi ộng truy n thống mà nhờ vào hoạt ộng cháy giãn nở của một trong các xi-lanh củ ộ g ơ

Hệ thống có khả ă g ph t hiện piston ở vị trí tốt nhất ể khởi ộng lại nhanh nhất

Đó là vào ầu kỳ n , khi mà hò h c tạo ra (nhờ vào hệ thố g phu xă g trực tiếp GDI) của một trong các xi-lanh củ ộ g ơ ã sẵ sà g ể ốt cháy Hỗn

h p trong ày c ốt cháy bởi tia lửa từ bugi Khí cháy giãn nở ẩy piston i xuống, kết quả là gần h ngay lập tức ộ g ơ c khởi ộng lại trong khoảng thời gian 0,35 giây [11] Do việc khởi ộng lại s trở nên nhanh chóng không gây bất tiệ ho g ời i u khiể x , ặc biệt trong tình huố g è gi o thô g chuyển từ è ỏ s g è x h V i hệ thống i-Stop, M zd ã tuyê bố tiết kiệm

c 8% tiêu hao nhiên liệu [11]

2.2 i điều khiển t ga

2.2.1 Tổng quan về AVR [1]

2.2.1.1 Giới thiệu tổng quan về AVR

AVR là một họ vi i u khiển do hãng Atmel sản xuất tm ũ g à nhà cung cấp vi i u khiển ph biế h 8051, T91 RM7, tm VR 8-bit RISC, và

m i ây à DSP du -CPU AT57 Atmel AVR32 là một vi i u khiển lai DSP v i 7 tầng pipeline và khả ă g thực thi song song AVR à hip vi i u khiển 8 bits v i cấu trúc tập lệ h ơ giản hóa-RISC (Reduced Instruction Set Computer), một kiểu cấu trú g thể hiệ u thế trong các bộ xử lí

Hình 2.5: Các dòng AVR 2.2.1.2 Ưu thế của MCU AVR

- Các kết nối phần cứng củ hip VR ơ giản v i những linh kiện thông dụng

h iện trở, tụ iện, thạ h h Dò g iệ i u khiển c ng ra l n và không cần

dù g iện trở kéo lên

- Thiết kế mạch nạp ho VR h ơ giản giao tiếp qua c ng LPT, COM, USB

- hip VR c hỗ tr ISP lập trình trực tiếp trên mạch

- Chip VR c lập trình trên n n ngôn ngữ ASM, C v i nhi u công cụ hỗ tr

h od Visio , VR Studio

- Hầu hết hip VR u có nhữ g t h ă g s u: Có thể sử dụng xung clock

ê ến 16Mhz và xung nội ê ến 8Mhz (sai số 3%) Bộ nh h ơ g trì h F sh

có thể lập trình lại rất nhi u lầ và du g ng l n có thể ghi và xóa trên 1000 lần Bên cạ h bộ nh EEPROM có thể lập trì h c Nhi u ngõ ra/vào (I/O Port) 2

h ng 3 bộ timer/counter 8 bits, 1 bộ timer/counter 16 bits tích h p PWM Các bộ chuyể ối Analog – Digital phân giải 10 bits, nhi u kênh Giao diện nối tiếp

US RT (t ơ g th h huẩn nối tiếp RS-232) Giao diện nối tiếp Two –Wire –Serial (t ơ g th h huẩn I2C) Master và Slaver Giao diện nối tiếp Serial Peripheral Interface (SPI)

2.2.2 ATMEGA8 [12]

2.2.2.1 ính năng vi điều khiển AVR ATmega8

Vi i u khiển ATmega8 ầy ủ t h ă g ủa họ vi i u khiển AVR, là một

dò g vi i u khiển tích h p cao v i những chứ ă g ơ bả h g rất cần thiết trong những ứng dụng cụ thể

Vi i u khiển ATmega8 cung cấp nhữ g t h ă g s u:

- 8K bytes bộ nh h ơ g trì h dạng flash có thể Read-While-Write

- Một giao diện JATG cho quét ngoại vi

- Lập trình và hỗ tr gỡ rối trên chip

- 2 bộ timer/counter 8 bit, một bộ timer/counter 16 bit linh hoạt v i các chế ộ

so sánh

- Các ngắt ngoài và ngắt trong (21 nguyên nhân ngắt)

- Chuẩn truy n dữ liệu nối tiếp USART có thể lập trình

- Một ADC (bộ so s h t ơ g tự) 10 bit, 6 kênh v i ê h ầu vào ADC có thể lựa chọn bằng cách lập trình

- Một ịnh thời Watchdog Timer có thể lập trình v i bộ tạo d o ộng bên trong

- Một c ng nối tiếp SPI (serial peripheral interface)

- 6 chế ộ tiết kiệm ă g ng có thể lựa chọn bằng phần m m

- Lựa chọn tần số hoạt ộng bằng phần m m

- Đ g g i 28 hâ iểu PDIP

- Tần số tối 16MHz

- Điện thế 4,5– 5,5V

ATmega8 có các chế ộ tiết kiệm ă g g h s u:

- Chế ộ nghỉ (Idle) CPU trong khi cho phép bộ truy n tin nối tiếp ồng bộ USART, giao tiếp 2 dây, chuyể i A/D, SRAM, bộ ếm bộ ịnh thời, c ng SPI

và hệ thống các ngắt v n hoạt ộng

- Chế ộ Power-dow u giữ nội dung của các th h ghi h g àm ô g ạnh

bộ tạo d o ộng, thoát khỏi các chứ ă g ủ hip ho ến khi có ngắt ngoài hoặc

- Chế ộ Standby, bộ tạo d o ộng chạy trong khi các thiết bị còn lại gủ

C i u này cho phép bộ vi i u khiển khởi ộng rất nhanh trong chế ộ tiêu thụ công suất thấp

- Thiết bị c sản xuất sử dụng công nghệ bộ nh cố ịnh mật ộ cao của Atmel Bộ nh On-chip ISP Flash cho phép lập trình lại vào hệ thống qua giao diện SPI bởi bộ lập trình bộ nh cố ịnh truy n thống hoặc bởi h ơ g trì h O -chip Boot chạy trê hâ VR h ơ g trì h hởi ộng có thể sử dụng bất cứ gi o iện

ào ể tải h ơ g trì h ứng dụng trong bộ nh Flash ứng dụng Phần m m trong vùng Boot Flash s tiếp tục chạy tro g hi vù g pp i tio F sh c cập nhật, cung cấp thao tác Read-While-Write thực sự Bằng việc kết h p 1 bộ 8-bit RISC CPU v i In-System Self-Programmable Flash trong chỉ nguyên vẹn 1 chip

ATmega8 là một bộ vi i u khiển mạnh có thể cung cấp giải ph p t h i h ộng cao, giá thành rẻ cho nhi u ứng dụ g i u khiển nhúng

2.2.2.2 ơ đồ và chứ năng hân ủa Atmega8

Hình 2.6: Đ g g i Tm g 8

Hình 2.7: Sơ ồ hâ Tm g 8

Chứ ă g hâ vi i u khiển Atmega8:

- VCC và GND là 2 chân cấp nguồ ho vi i u khiển hoạt ộng VCC: chân cấp nguồn một chi u +5V, GND: chân nối mass

- RESET : ây là chân reset cứng khởi ộng lại mọi hoạt ộng của hệ thống Một tín hiệu mức thấp ặt vào chân này trong khoảng thời gi dài hơ ộ dài xung nhỏ nhất s phát ra một reset, ngay cả khi xung nhịp không hoạt ộng Xung ngắn

hơ thì hô g ảm bảo ể phát ra một reset

- T 1: ầu vào cho bộ khuế h ại ảo d o ộng và ầu vào ến mạch hoạt

ộ g ồng hồ xung nhịp bên trong

- T 2: ầu ra cho bộ khuế h ại ảo d o ộng

- AVCC: là chân cấp nguồn áp cho Port A và bộ chuyể i A/D Chân này nên

c nối v i VCC cả hi D hô g c sử dụng Nếu D c sử dụng, chân này c nối qua 1 cuộn cảm lên VCC v i mụ h ị h iện áp cho bộ biến

i ADC

- REF: th ờng nối ê 5V (V ), h g khi sử dụng bộ ADC thì chân này

c sử dụ g àm iện thế so s h, hi hâ ày phải cấp ho iện áp cố ịnh, có thể sử dụng diode zener

Hình 2.8: Mạch cấp iện áp cố ịnh cho AREF

- C ng B (PB7 PB0): C ng B là một c ng ra/ vào 8 bit hai chi u trực tiếp có iện trở éo ê bê tro g ( c chọn cho từng bit)

Ngoài ra c ng ò c sử dụng cho các chứ ă g ặc biệt khác:

Bảng 2.1: Chứ ă g hâ Port

- C ng C (PC7 PC0): c g ũ g à một c ng ra/vào 8 bit hai chi u trực tiếp

v i iện trở éo ê bê tro g ( c chọn cho từng bit) Khi giao diện JTAG

c phép hoạt ộ g, iện trở kéo lên của các chân PC5 (TDI), PC3 (TMS), và PC2(TCK) s v n hoạt ộng cả khi xảy ra reset

C ng c sử dụng cho các chứ ă g ặc biệt h h tro g bảng 2.2:

Bảng 2.3: Chứ ă g hâ Port D

2.2.2.3 Các khối chính ủa t ga

 CPU

Hình 2.9: Cấu trúc bên trong AVR

AVR có cấu trú H rv rd, tro g ờng truy n cho bộ nh dữ liệu (data

m mory bus) và ờng truy n cho bộ nh h ơ g trì h (progr m m mory bus)

c tách riêng Data memory bus chỉ 8 bit và c kết nối v i hầu hết các thiết

bị ngoại vi, v i register fi Tro g hi progr m m mory bus ộ rộng 16 bits

và chỉ phục vụ cho instruction registers

 ALU

ALU làm việc trực tiếp v i các thanh ghi chứ ă g hu g phép to c thực hiện trong một chu kỳ xung clock Hoạt ộng củ U c chia làm 3 loại:

ại số, logic và theo bit

 Thanh ghi trạng thái

Đây à th h ghi 8 bit u trữ trạng thái của ALU sau các phép tính số học và logic

Bảng 2.4: Thanh ghi trạng thái

Bit 0 _ C: Carry Flag; cờ nh (Nếu phép toán có nh cờ s c thiết lập)

Bit 1 _ Z: Zero Flag; Cờ zero (Nếu kết quả phép toán bằng 0)

Bit 2 _ N: Negative Flag (Nếu kết quả của phép toán là âm)

it 3 _ V: Two’s omp m t ov rf ow i di tor ( ờ ày c thiết lập khi tràn

số bù 2)

Bit 4 _ V, For signed tests (S=N XOR V)S: N

Bit 5 _ H: Half Carry Flag ( c sử dụng trong BCD cho một số toán hạng)

it 6 _ T: Tr sf r bit us d by D d ST i stru tio s (Đ c sử dụ g àm ơi trung gian trong các lệnh BLD,BST)

it 7 _ I: G ob I t rrupt E b /Dis b F g (Đây à bit ho phép toà ục ngắt Nếu bit này ở trạng thái logic 0 thì không có một ngắt ào c phục vụ.)

ng nhiên liệu tiêu thụ giữa hai quá trình khởi ộng và quá trình hoạt ộng chạy cầm chừng củ ộ g ơ Nếu trong khoảng thời gi ộ g ơ hoạt ộng cầm chừng khi xe dừ g ng nhiên liệu tiêu thụ l hơ hi u so v i ng nhiên liệu tiêu tốn cho một lần khởi ộng thì việc dừ g ộ g ơ s có hiệu quả g ể Để xác

ị h ng nhiên liệu tiêu thụ trong hai quá trình này tác giả ã thực hiệ h sau:

Giả thiết rằ g, hoả g thời gi ho một ầ hởi ộ g hoà tất t h từ ú

t hiệu hởi ộ g ho ế hi ộ g ơ ạt tố ộ ầm hừ g ị h Qu hảo

s t thì thời gi tru g bì h ể ộ g ơ hoà tất một ầ hởi ộ g thà h ô g à 4 giây, và mất 56 giây s u du g g bì h ắc-quy c nạp trở ại h ú tr

hi hởi ộ g

Giả sử:

x (g/s) à u g xă g tru g bì h phu tro g hoả g thời gi 4 giây hởi ộ g và 56 giây ộ g ơ hoạt ộng cầm chừ g s u ( hoảng thời gian mà

du g ng ắc-quy c nạp trở lại h ú tr c khởi ộng)

y (g/s) à u g xă g tru g bì h phu tro g hoả g thời gi ộ g ơ hoạt ộ g ầm hừ g

(g) à hối g xă g tiêu tố ho 1 ầ hởi ộ g và ộ g ơ hoạt ộ g ầm

hừ g v i toàn bộ qu trì h hoà tất tro g 18 phút

(g) à hối g xă g tiêu tố ho 6 ầ hởi ộ g và ộ g ơ hoạt ộ g ầm

hừ g v i mỗi ầ hoà tất tro g 3 phút

Hệ ph ơ g trì h c thiết lập h s u:

( ) (3.1) [( ) ] (3.2)

Gọi T(s) à thời gi ộ g ơ hoạt ộ g ầm hừ g mà g xă g tiêu tố bằ g

v i g xă g tiêu tốn cho một ầ ộ g ơ hởi ộ g thà h ô g g xă g này (bao gồm g xă g tiêu thụ trong 4 giây khởi ộ g và g xă g tiêu thụ cần thiết ể nạp cho ắc-quy tro g 56 giây) t h h s u:

- c 3: Thực hiệ 1 ầ hởi ộ g và ho ộ g ơ hoạt ộ g ầm hừ g v i

t ng thời gi 18 phút (th ghiệm thứ h i) S u , o hối g xă g ã tiêu thụ

3.2.2 Phương pháp đ ượng ăng

- â iệ tử FP7000 SSI c sử dụ g ể o hối g xă g tiêu thụ

Khối g xă g tiêu thụ ở

th ghiệm thứ h i (gam)

=> x = 0.22811 (g) ; y = 0,21011 (g)

Thay các giá trị x, y vào (3.4) t h c T = 9,14 (s) Đây à thời gi ộ g ơ hoạt ộ g ầm hừ g g xă g tiêu tố bằ g v i g xă g tiêu tốn cho một

ầ hởi ộ g ộ g ơ thà h ô g

Từ , t giả ã họn thời iểm tối u ể i u khiển tắt ộ g ơ à thời iểm

g y s u 10 giây ầu tiên tính từ lúc ô tô bắt ầu dừng Bởi vì, tro g tr ờng h p ô

tô chỉ tạm dừng trong thời gi d i 10 giây thì việc dừ g ộ g ơ g y hi x dừng s là không cần thiết vì nó chỉ àm tă g ng tiêu hao nhiên liệu và giảm tu i thọ của máy khởi ộng

Tỉ lệ tiết kiệm nhiên liệu củ ô tô c trang bị hệ thống Start-Stop v i các khoảng thời gian ô tô dừ g h h u ạt h s u:

- Một lần xe tạm dừng trong 20 giây, tỉ lệ tiết kiệm nhiên liệu là:

3.3 Kết uận

- Thời iểm g y s u 10 giây ầu tiên tính từ lúc xe dừng chính là thời iểm tối

u x ị h ể hệ thống Start-Stop bắt ầu i u khiển dừ g ộ g ơ Nh vậy,

10 giây là thời gi ơ sở cho việc lập trì h i u khiển hệ thống Start-Stop (một trong số các chứ ă g à tự ộng dừ g ộ g ơ hi x dừ g) c trình bày ở

h ơ g 4 ủa luậ vă ày

- Việc hệ thống Start-Stop tự ộng dừ g ộ g ơ hi ô tô dừng v i thời gian

d i 20 giây là không cần thiết vì hiệu quả tiết kiệm nhiên liệu thấp

- V i thời gian ô tô dừng trong 30 giây, tỉ lệ tiết kiệm nhiên liệu củ ô tô c trang bị hệ thống Start-Stop là 36,2% trong một lần dừng Thời gian ô tô dừng càng dài thì hiệu quả tiết kiệm nhiên liệu của hệ thống Start-Stop càng cao