MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU
Trong thời đại ngày nay, phương tiện di chuyển cá nhân đang ngày
càng trở nên phổ biến. Ở nước ta, số người sử dụng xe máy làm phương tiện
di chuyển cá nhân nhiều vào loại hàng đầu thế giới. Và khi đó tính trạng ô
nhiễm môi trường do phát thải độc hại cũng trở thành một vấn đề nhức nhối.
Trong khi hệ thống luật pháp của Nhà nước về những tiêu chuẩn khí thải đối
với các phương tiện giao thông đang lưu hành, đặc biệt là với xe máy còn
chưa phát huy hết hiệu lực, thì một thực trạng vẫn đang tiếp diễn là lượng khí
thải độc hại phát tán ra môi trường của các phương tiện giao thông ngày càng
gia tăng không ngừng. Để có được những giải pháp ngăn chặn tình trạng phát
thải độc hại ra môi trường, bên cạnh những biện pháp cải tiến kỹ thuật thì
những biện pháp về cách thức vận hành xe trong một môi trường giao thông
phức tạp như nước ta cũng là một vấn đề đáng quan tâm. Cách thức vận hành
hợp lý sẽ nâng cao tính kinh tế nhiên liệu, cũng đồng nghĩa với việc giảm
lượng phát thải độc hại ra môi trường.
Hai đề tài chúng em lựa chọn đó là “Nghiên cứu các yếu tố vận hành
ảnh hưởng đến tính kinh tế nhiên liệu của xe máy” và “Thiết kế hệ thống
tay ga điện tử cho xe máy nhằm cải thiện tính kinh tế nhiên liệu”. Mục tiêu
của hai đề tài là: nghiên cứu các yếu tố vận hành trong môi trường giao thông
nước ta, từ đó thiết kế một hệ thống giúp cải thiện các kỹ năng điều khiển xe
1
của người tham gia giao thông phù hợp với môi trường giao thông Việt Nam,
hướng tới lượng tiêu thụ nhiên liệu tối ưu trong các quá trình vận hành.
Chúng em xin chân thành cảm ơn TS. Đàm Hoàng Phúc, ThS.
Nguyễn Thanh Tùng cùng toàn thể các Thầy trong Bộ môn Ô tô và Xe
chuyên dụng – Viện Cơ khí động lực – Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội đã
tạo điều kiện và giúp đỡ chúng em hoàn thành đề tài tốt nghiệp này!
CHƯƠNG I. ĐẶT VẤN ĐỀ VÀ PHƯƠNG PHÁP
NGHIÊN CỨU
I. ĐẶT VẤN ĐỀ

và giảm phát thải độc hại, nhưng mới chỉ can thiệp vào kết cấu và cách điều
khiển động cơ. Trong khi đó, môi trường giao thông ở Việt Nam như đã đề
cập ở trên là rất phức tạp và hệ thống phun xăng điện tử chưa thể đáp ứng
được hết các yêu cầu về tính kinh tế nhiên liệu và phát thải độc hại.
Do vậy, yêu cầu cần có một hệ thống có thể đáp ứng được hai yêu cầu:
“tăng tính kinh tế nhiên liệu và giảm phát thải độc hại ra môi trường” trong
điều kiện không can thiệp kết cấu của động cơ của nhà sản xuất, và có thể áp
dụng trên cả hai hệ thống chế hòa khí truyền thống và phun xăng điện tử có
điều khiển.
3
II. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Trên thực tế, các yếu tố vận hành xe máy tác động nhiều đến tính kinh
tế nhiên liệu của xe. Do vậy, việc thiết kế hệ thống điều khiển xe tự động có
quan tâm đến các yếu tố vận hành là giải pháp làm tăng tính kinh tế nhiên liệu
của xe và đồng thời giải pháp này mang tính thực thi cao vì nó không can
thiệp vào kết cấu động cơ của nhà sản xuất. Để thực hiện được việc điều
khiển xe tự động thì trước hết phải tìm hiểu được các yếu tố vận hành có ảnh
hưởng trực tiếp đến tính kinh tế nhiên liệu. Các yếu tố này bao gồm:
+ Chế độ khởi hành: Khởi hành ở các tay số khác nhau từ thấp đến cao
có ảnh hưởng như thế nào đến lượng tiêu thụ nhiên liệu.
+ Gia tốc xe: Kỹ năng tăng tốc của người lái tốt hay không tốt.
+ Vận tốc của xe: Khi xe vận hành ở các vận tốc khác nhau: nhanh và
ổn định hay chậm và không ổn định, ứng với từng tay số khác nhau thì lượng
tiêu hao nhiên liệu ở giá trị vận tốc và tay số nào là tốt.
+ Kỹ năng chuyển số: Người vận hành nên chuyển số ở giá trị vận tốc
và số vòng quay động cơ là bao nhiêu thì sẽ nâng cao được tính kinh tế nhiên
liệu.
+ Thời gian chạy không tải: Khi dừng xe (dừng đèn đỏ) trong trường
hợp nào thì nên tắt máy và trong trường hợp nào thì không nên tắt.
Có thể mô hình hóa quá trình điều khiển các loại xe mô tô, xe gắn máy

6
+ Tín hiệu phanh
II. PHƯƠNG ÁN THU THẬP SỐ LIỆU
Với các số liệu yêu cầu cần thu thập ở trên, cần đề ra phương án để thu
thập. Với từng loại tín hiệu cần có một phương án thu thập cụ thể với yêu cầu:
tín hiệu thu nhận được là chính xác và không ảnh hưởng đến kết cấu cũng như
quá trình vận hành của xe.
2.1. Lượng tiêu thụ nhiên liệu
Để đo lượng tiêu thụ nhiên liệu, ta lựa chọn biện pháp lắp thêm một
bình xăng phụ cho phép đo được lượng nhiên liệu tiêu thụ.
Hệ thống nhiên liệu phụ bao gồm:
1. Phễu chiết
Hình 2.1: Phễu chiết
- Phễu chiết quả lê khoá thủy tinh: thủy tinh borosilicate chịu nhiệt.
7
- Thể tích: 100 ml
- Đường kính lỗ khoá: 2 mm
Với phễu chiết bằng thủy tinh như trên:
- Hoàn toàn chịu được xăng không bị ăn mòn, phá hủy bởi xăng.
- Phễu chiết có khóa bằng thủy tinh chịu được xăng. Phễu có khóa cho
phép việc đo lượng nhiên liệu dễ dàng.
- Phễu chiết có nắp nên giảm được ảnh hưởng của việc nhiên liệu bị
bay hơi.
- Phễu có đầu ống thủy tinh cho phép đấu nối dễ dàng.
- Phễu bằng thủy tinh mỏng nên dễ bị vỡ nên cần có vỏ bảo vệ.
2. Ống đong nhiên liệu
Hình 2.2: Ống đong nhiên liệu
-Ống đong làm bằng thủy tinh
- Thể tích : 100 ml
- Đường kính ống : 31 mm

này thì không có được các tín hiệu điện cần thiết để đưa về vi điều khiển để
xử lí.
Để có được tín hiệu điện để đưa về vi điều khiển thì cần thiết kế bộ cảm
biến để đo vân tốc của xe. Trong đề tài sử dụng một cảm biến thu phát LED
đôi Opto-Isolator. Tận dụng hàng lỗ tản nhiệt trên đĩa phanh bánh trước (lỗ
sáng) để làm tín hiệu cho cảm biến nhận biết. Khi cảm biến bị che (chỗ không
có lỗ) thì tín hiệu điện áp gửi về vi điều khiển là 0V. Khi cảm biến không bị
che (ở vị trí lỗ tản nhiệt) thì giá trị điện áp vi điều khiển nhận được là +5V.
Giá trị điện áp này sẽ được đưa vào một bộ ngắt trong vi điều khiển. Bộ ngắt
sẽ đếm được số lần giá trị điện áp thay đổi với chu kỳ 0.5 (giây).
11
Hình 2.6: Cảm biến vận tốc LED thu phát đôi
2.4. Gia tốc
Sử dụng một module cảm biến ba trục MMA7260 để đo gia tốc chuyển
động của xe. Module cảm biến ba trục MMA7260, có ưu điểm là tín hiệu đầu
ra của các trục là dạng điện áp.Với tín hiệu đầu ra là dạng điện áp việc lập
trình và xử lí tín hiệu từ cảm biến để vi điều khiển xử lí trở lên đơn giản và dễ
dàng hơn.
Hình 2.7: Module cảm biến gia tốc MMA7260
12
2.5. Độ mở bướm ga
Hình 2.8: Cảm biến Hall đo vị trí tay ga
Phương án để xác định độ mở bướm ga là sử dụng một cảm biến kiểu
Hall để đo vị trí của tay ga. Cảm biến Hall chuyển động trong từ trường của
vành nam châm, điện áp đầu ra của cảm biến Hall sẽ thay đổi trong một dải
nhất định. Giá trị điện áp này được đưa vào một bộ chuyển đổi ADC của vi
điều khiển, từ đó vi điều khiển sẽ ghi nhận vị trí của tay ga theo giá trị điện áp
mà cảm biến Hall gửi về. Từ vị trí của tay ga sẽ suy ra được độ mở của bướm
ga.
2.6. Vị trí tay số và tín hiệu phanh

a. Khối nguồn
Nguồn điện cấp cho hệ thống là nguồn điện một chiều +12V lấy từ Ác-
quy qua một giắc cắm DC. Điện áp sẽ được đi qua một IC nguồn LM7805 để
tạo ra nguồn +5V. Sau đó lại tiếp tục đi qua một IC nguồn LM1117-3.3 để tạo
ra nguồn +3.3V. Hai điện áp +5V và +3.3V này sẽ được nối với các chân
cắm nguồn được tích hợp sẵn trên board mạch, cung cấp điện áp phù hợp cho
các module cảm biến.
Tụ C5, C6 và C7 là các tụ hóa dùng để lọc điện áp. Hai tụ lọc nhiễu tần
số cao C3 và C4 là các tụ gốm, các tụ này lọc lọc các thành phần nhiễu trên
đầu vào và đầu ra, đảm bảo cho mạch hoạt động bình thường. Diode D1 có
15
tác dụng bảo vệ hiện tượng lắp ngược nguồn điện. Mạch có thêm một đèn
LED báo nguồn đang hoạt động.
Hình 2.11: Khối nguồn
b. Khối xử lý trung tâm
Vi xử lý trung tâm sử dụng là vi xử lý AVR Atmega32. Vi xử lý kết nối
với thạch anh ngoài 8MHz, một nút bấm Reset. Điện áp cấp cho vi xử lý là
+5V. Các PORT chờ được kết nối như trong Hình 2.12.
16
Hình 2.12: Khối xử lý trung tâm
c. Các chân tín hiệu cảm biến
Với yêu cầu của thí nghiệm cần có 15 chân dành cho các tín hiệu cảm
biến chia thành 3 dãy.
Dãy SV7 gồm có 4 chân dành cho các tín hiệu đánh lửa, gia tốc, tay ga
và vận tốc. Mỗi chân đều có lắp thêm các tụ và điện trở có tác dụng chống
nhiễu cho tín hiệu đi vào vi xử lý. Tín hiệu đánh lửa được đưa vào một IC
khuếch đại thuật toán LM324. Chức năng cụ thể của bộ khuếch đại thuật toán
LM324 sẽ được trình bày trong mục khác.
17
Hình 2.13: Các chân tín hiệu cảm biến

19
trình truyền ít bị lỗi và vì thế tốc độ truyền SPI có thể đạt rất cao. Xung nhịp
chỉ được tạo ra bởi chip Master.
MISO – Master Input-Slave Output: nếu là chip Master thì đây là
đường Input, còn nếu là chip Slave thì MISO là Output. MISO của Master và
các Slave được nối trực tiếp với nhau.
Hình 2.15: Giao diện truyền thông SPI
MOSI – Master Output-Slave Input: nếu là chip Master thì đây là
đường Output, còn nếu là chip Slave thì MOSI là Input. MOSI của Master và
các Slave được nối trực tiếp với nhau.
SS – Slave Select: SS là đường chọn Slave cần giao tiếp, trên các chip
Slave thì đường SS sẽ ở mức cao thì không là việc. Nếu chip Master kéo
đường SS của một Slave nào đó xuống mức thấp thì việc giao tiếp sẽ xảy ra
giữa Master và Slave đó. Chỉ có một đường SS trên mỗi Slave nhưng có thể
có nhiều đường điều khiển SS trên Master, tùy thuộc vào thiết kế của người
dùng.
20
Hoạt động: Mỗi chip Master hay Slave có một thanh ghi dữ liệu 8 bits.
Cứ mỗi xung nhịp do Master tạo ra trên đường giữ nhịp SCK, một bit trong
thanh ghi dữ liệu của Master được truyền qua Slave trên đường MOSI, đồng
thời một bit trong thanh ghi dữ liệu của chip Slave cũng được truyền qua
Master trên đường MISO. Do hai gói dữ kiệu trên hai chip được gửi qua lại
đồng thời nên quá trình truyền nhận dữ liệu này được gọi là “song công”.
Hình 2 mô tả quá trình truyền một gói dữ liệu thực hiện bởi module SPI trong
AVR, bên trái là chip Master và bên phải là chip Slave.
Hình 2.16: Truyền dữ liệu SPI
Cực của xung giữ nhịp, phase và các chế độ hoạt động: cực của xung
giữ nhịp (Clock Polarity) được gọi tắt là CPOL là khái niệm dùng chỉ trạng
thài của chân SCK ở trạng thái nghỉ. Ở trạng thái nghỉ (Idle), chân SCK có thể
giữ ở mức cao (CPOL=1) hoặc thấp (CPOL=0). Phase (CPHA) dùng để chỉ

- Chân 2: DI (Data Input) hay là chân MOSI của chuẩn SPI, chân này
được nối với chân MOSI trên chip điều khiển.
- Chân 3, 6: là các chân GND.
- Chân 4: là chân nguồn nuôi thẻ.
- Chân 5: CLK là chân giữ nhịp trong mode SPI, chân này sẽ được nối
với SCK trên chip điều khiển.
- Chân 7: DO (Data Output) hay chân MISO của chuẩn SPI, chân này
được nối với chân MISO trên chip điều khiển.
Nguồn nuôi MMC/SD card: đây là điểm cần lưu ý khi sử dụng card
MMC/SD, nguồn cho các card này phải nằm trong khoảng 2.7V đến 3.6V.
Điều này thường gây khó khăn khi điều khiển MMC/SD card bằng các vi điều
khiển vì các mạch điều khiển thường dùng mức điện áp 5V. Vì thế, không
giống như các chip điện tử số thông thường, không được phép nối MMC/SD
card trực tiếp với các chip điều khiển có nguồn nuôi 5V. Vấn đề này có thể
được giải quyết bằng cách sử dụng IC nguồn LM1117-3.3 cho điện áp ra
3.3V phù hợp cho nguồn hoạt động của MMC/SD card. Kết nối mạch điều
khiển và MMC/SD card có thể thực hiện thông qua các chip buffer, qua
transitor, opto-transitor hay cầu chia áp điện trở…
Trên thị trường hiện nay có bán sẵn các module giao tiếp MMC/SD
card, nên có thể dễ dàng mua và sử dụng.
23
Hình 2.18: Module giao tiếp MMC/SD card
Hình 17 là một module giao tiếp MMC/SD card thông qua chuẩn giao
tiếp SPI, ngõ giao tiếp được cấu hình sẵn để dễ dàng kết nối với các vi điều
khiển AVR, 8051 và PIC. Có tích hợp sẵn điện áp 3.3V bằng IC nguồn
LM1117-3.3 và các cầu điện trở chia áp, đảm bảo điện áp giao tiếp giữa vi
điều khiển và thẻ nhớ là 3.3V.
3.2.2. Ghi và đọc dữ liệu thí nghiệm vào MMC/SD Card
a. Ghi dữ liệu
Với 6 loại tín hiệu cần thu thập để tiến hành phân tích, tiến hành thực