Khảo sát và đánh giá thiết bị làm sạch kim phun trực tiếp trên động cơ đốt trong

KhoăsátăvƠăđánhăgiáăthit b làm sch kim phun trc tipătrênăđngăcăđt trong

CBHD: PGS.TS. NGUYN HU HNG HVTH: KS. NGUYN HUǵNH MINH

v

MC LC Trang
Quytăđnhăgiaoăđ tài
Xác nhn ca cán b hng dn
LÝ LCH KHOA HC i
LIăCAMăĐOAN ii
LI CMăN iii
TÓM TT iv
MC LC v
DANH MC CÁC CH VIT TT viii
DANH MC CÁC BNG x
DANH MC CÁC HÌNH xi
Chngă1 xi
TNG QUAN NGHIÊN CU CAăĐ TÀI 1
1.1. Tng quan các vấnăđ nghiên cu v thit b làm sch kim phun trc tip
trên ô tô hin nay. 1
1.1.1 Tình hình nghiên cuătrongănc 2
1.1.2 Tình hình nghiên cu ngoƠiănc 3
1.2. Tính cấp thit caăđ tài 9
1.3. McătiêuăvƠăỦănghĩaăcaăđ tài 9
1.4.ăPhngăphápătip cnăvƠăhng nghiên cu 9
Chngă2 10
CăS LÝ THUYT 10
2.1. H thngăphunăxĕngăđin t L ậ JETRONIC 10
2.2. H thngăphunăxĕngăđin t GDI 10
2.3. Kim phun 12

2.4. Tng quan v quá trình cháy caăđngăcăxĕng 13
2.5. Tính chất ca màng la 18
2.6. Cháy hoàn toàn lý thuyt 19
2.7. Phn ng hoá hc ca hn hp 21
2.8.ăCăch hình thành khí thi 22
2.8.1.ăCăch hìnhăthƠnhăcácăoxydeănită(NO
X
) 22
2.8.2.ăCăch hìnhăthƠnhămonoxydeănităă(NO) 22
KhoăsátăvƠăđánhăgiáăthit b làm sch kim phun trc tipătrênăđngăcăđt trong

CBHD: PGS.TS. NGUYN HU HNG HVTH: KS. NGUYN HUǵNH MINH

vi

2.8.3.ăCăch hìnhăthƠnhădioxydeănită(NO
2
) 22
2.8.4.ăCăch hìnhăthƠnhăprotoxydeănită(N
2
O) 23
2.8.5.ăCăch hình thành CO 23
2.8.6.ăCăch hình thành HC 24
2.9. Mc gii hn khí thi 25
Chngă3 28
THIT K THIT B LÀM SCH KIM PHUN TRC TIPă TRểNăĐNG
CăĐT TRONG 28
3.1. Thit k mu, tính toán và la chn các chi tit 28
3.1.1.Tng quan thit k mu thit b làm sch kim phun 28
3.1.2. Các b phnăcăbn ca thit b 29

3.1.3. Tóm tt các dòng caăchipăSTM32F103ăđiu khin mchăđin 29
3.2. Thit k phần cng daătrênăỦătng thit k mu 31
3.2.1. Phm vi ng dng 31
3.2.2.ăCácăđặcăđim chính ca phần cng 32
3.2.3 Thit k phần cng cho mch hin th 35
3.2.4 Tng quan v Chíp STM32F 36
3.2.5 Tính toán thit k thc t các mchăđiu khin và lp trình 41
Chngă4 48
ĐỄNHăGIỄăNHIểNăLIU SÚC RA KIM PHUN TRC TIPăTRểNăĐNG
CăXĔNG 48
4.1. Nhiên liuăăxĕngă(gasoline) 48
4.1.1. Tính chất ca nhiên liu 48
4.1.2.ăĐánhăgiáătínhăchng kích n ca nhiên liuăxĕng 49
4.2. Acetone 50
4.2.1.Tính chất hoá hc 50
4.2.2. Sn xuất Acetone 51
4.3. Toluen 52
4.3.1. Tính chất vt lí ca Benzen & Toluen 52
4.3.2. Tính chất hóa hc ca toluen 53
4.4. Kt qu kim nghim thành phần nhiên liu mi 55
4.5. nhăhng ca nhiên liu súc ra đnăđng căxĕng 56
KhoăsátăvƠăđánhăgiáăthit b làm sch kim phun trc tipătrênăđngăcăđt trong

CBHD: PGS.TS. NGUYN HU HNG HVTH: KS. NGUYN HUǵNH MINH

vii

Chngă5 58
THC NGHIM THIT B LÀM SCH KIM PHUN TRC TIP TRÊN
ĐNGăCăXĔNG 58

5.1. Qui trình s dng thit b làm sch kim phun 58
5.2. Gii thiu thit b đoăkhíăthi HESHBON-Model HG 520 61
5.3. Thc nghim thit b súc raătrênăđngăcăTOYOTA- D4 model 1997 63
5.3.1ăĐánhăgiáăhóaăchất súc ra  th trng FUEL INJECTION ca Mỹ 63
5.3.2ăĐánhăgiáănhiênăliu súc raăđƣăđc nghiên cu, kt niătrênăđngăcă
TOYOTA D4 64
5.4 Thc nghim thit b súc ra trên xe SYM model 2010 66
Chngă6 68
KT LUN - HNG PHÁT TRIN CAăĐ TÀI 69
6.1. Kt lun 69
6.2.ăHng phát trin caăđ tài 70
TÀI LIU THAM KHO 71
PHăLCă1:ăĐiuăkhinăchngătrình 73
PHăLCă2:ăSăđăkhiămchăđinăđiuăkhin 101
PHăLCă3:ăKtăniăthităbăviăđngăcăD4 102
PHăLCă4:ăKimănghimăthcăt 103








KhoăsátăvƠăđánhăgiáăthit b làm sch kim phun trc tipătrênăđngăcăđt trong

CBHD: PGS.TS. NGUYN HU HNG HVTH: KS. NGUYN HUǵNH MINH

viii

DANHăMCăCÁCăCHăVITăTT

CO: Monoxyde cacbon
NO
x
:

Oxydeănit
HC: Hydrocarbure
CO
2
: Cacbônic
H
2
: Hydrô
NO: Monoxydeănităă
N
2
O: Protoxydeănită
NO
2
: Dioxydeănită
LPG: Liquified petroleum gas
CNG: Compressed natural gas
SCAI: Sonex Controlled Auto Ignition
GDI: Gasoline Direct Injected
MC: Micro-chamber
AC: Alternating current
ECU: Electronic control unit
IG: Ignition

D4: Direct 4 xilanh
Ppm: Part per million
A/F: Air/Fuel
DC: Direct current
STM32 STMicroelectrolic 32 bit
RAM: Random access memory
RC: Real clock
PCB: Printed Circuit Board
RTC: Real Time Clock
VBAT: Voltage battery
ADC: Analog digital converter
VREF: Voltage references
POR: Power On Reset
PDR: Power Down Reset
KhoăsátăvƠăđánhăgiáăthit b làm sch kim phun trc tipătrênăđngăcăđt trong

CBHD: PGS.TS. NGUYN HU HNG HVTH: KS. NGUYN HUǵNH MINH

ix

LCD Liquid crytal display
LED Light emitting diode
ISP: Internet service provider
TDC: T đim cht
NC: Nghiên cu
QCVN: Qui chuẩn Vit nam
BGTVT: B giao thông vn ti
TCVN: Tiêu chuẩn Vit nam
PTCGĐB:ăPhngătinăcăgiiăđng b

KhoăsátăvƠăđánhăgiáăthit b làm sch kim phun trc tipătrênăđngăcăđt trong

CBHD: PGS.TS. NGUYN HU HNG HVTH: KS. NGUYN HUǵNH MINH

x

DANHăMCăCÁCăBNG
Bng 2.1. Nhóm hp chất ca dầu m là Ankan 16
Bngă2.2. Giáătrăgiiăhnăkhíăthiăchoăxeălpăđngăcăcháyăcỡngăbc ậ mcă
EURO 2 25
Bngă2.3.ăGiáătrăgiiăhnăkhíăthi lpăđngăcădiesel ậ mcăEURO 2 26
Bngă2.4.ăGiáătrăgiiăhnăkhíăthiăcaăđngăcăxeăậ mcăEUROă2 27
Bngă3.1.ăCôngăsuấtătiêuăthăcaăcácălinhăkinăchungăngun 5V VDC 42
Bngă4.1.ăTínhăchấtăcaănhiênăliu 54
Bngă4.2.ăThƠnhăphầnănhiênăliuăsúcăraămi 55
Bngă5.1.ăThôngăsăkỹăthutăcaăthităbăđoăkhíăthiăHGăậ 520 60
Bngă5.2.ăSoăsánhăktăquăthƠnhăphầnăkhíăthiăsauăthănghim 64

KhoăsátăvƠăđánhăgiáăthit b làm sch kim phun trc tipătrênăđngăcăđt trong

CBHD: PGS.TS. NGUYN HU HNG HVTH: KS. NGUYN HUǵNH MINH

xi

DANH MC CÁC HÌNH
Hình 1.1 Piston Sonex GDI 4
Hình1.2 Phần bên trong piston 4
Hình 1.3 Thit b kim tra kim phun và bugi 5
Hình 1.4 Thit b làm sch trc tip kim phun 6
Hình 1.5 Thit b làm sch 3M 6
Hình 1.6 Các b phn c bn ca máy 7
Hình 2.1 H thngăphunăxĕngătrênăđng ng np 10
Hình 2.2 S đ h thngăphunăxĕngătrc tip (GDI) 11
Hình 2.3 S đ phân b hai h thngăphunăxĕng 12
Hình 2.4 Mchăđiu khin kim phun 13
Hình 2.5. Biu din bin thiên t s (A/F)
lt
theo y 21

Hình 2.8. Biuăđ nh hng ca h s d lngăkhôngăkhíăđn nngăđ CO .
24
Hình 3.1. S đ khi ca thit b làm sch trc tip kim phun 28
Hình 3.2. V trí chân ca Chip STM32F103xC, STM32F103xD 30
Hình 3.3. V trí chân ca Chip STM32F103xC, STM32F103xE 31
Hình 3.4. Mô hình thc t 32
Hình 3.5. S đ niădơyăđin ca h thng 32
Hình 3.6. Mặt bên cnh và mặt trc ca thit b 33
Hình 3.7. S đ bmăxĕng 34
Hình 3.8. Mặt sau ca thit b 35
Hình 3.9. Mặt hin th điu khin thit b 35
Hình 3.10. Cấu trúc b nh 37
Hình 3.11 Các minănĕngălng bên trong STM32 38
Hình 3.12 S đ b trí t chóng nhiu cho STM32 39
Hìnhă3.13ăĐ thìăđặc tính ca mch reset bên trong STM32 39
Hình 3.14 S đ c bn cho mt thit k thc t ca STM32 40
Hình 3.15 Mchăđiu khin (ch to) 41
Hình 3.16 S đ nguyên lý mch ngun cho b điu khin 43
Hình 3.17 S đ mchăviăđiu khin 44
KhoăsátăvƠăđánhăgiáăthit b làm sch kim phun trc tipătrênăđngăcăđt trong

CBHD: PGS.TS. NGUYN HU HNG HVTH: KS. NGUYN HUǵNH MINH

xii

Hình 3.18 Thit k thc t mch LCD, nút nhấn 45
Hình 3.19 S đ mch LCD, nút nhấn 45
Hình 3.20 Luăđ thut toánăđiu khin 47
Hình 4.1 T l pha Acetone và Toluen 55
Hình 5.1a. Hin th chcănĕngăkhiăkhiăđng 59

Hình 5.1b Chnăđng c DC1 60
Hình 5.1c Chn thi gian súc ra 60
Hình 5.2 Thit b đoăkhíăthi HG 520 61
Hình 5.3 Pha trn hóa chất Feul Injection viăxĕng 63
Hình 5.4 Thành phần khí thi sau khi súc ra s dng nhiên liu Fuel Injection
64
Hình 5.5 Thành phần khí thi sau khi s dng nhiên liu súc ra mi (NC) 64
Hình 5.6 Muiăthanăbámătrênăđầu bugi trc và sau khi s dng nhiên liu súc
raăđƣăđc nghiên cu 65
Hình 5.7 Thành phần khí thi trc khi s dng nhiên liu súc ra 66
Hình 5.8 Thành phần khí thi sau khi s dng nhiên liu súc ra mi (NC) 67
Hình 5.9 Muiăthanăbámătrênăđầu bugi sau khi s dng nhiên liu súc ra mi
67
Hình P 3.1 Thc nghimăđng c D4 102
Hình P 4.1. Th nghimătrênăôătôăDaewooăLacettiă(ăđng c FI) 103
Hình P 4.2 Thành phần khí thi trc khi s dng nhiên liu súc ra 104
Hình P 4.3 Thành phần khí thi sau khi s dng nhiên liu súc ra mi 104
Hình P 4.4. Muiăthanăđƣăđc làm sch sau khi s dng nhiên liu súc ra mi
105







KhoăsátăvƠăđánhăgiáăthit b làm sch kim phun trc tipătrênăđngăcăđt trong

CBHD: PGS.TS. NGUYN HU HNG HVTH: KS. NGUYN HUǵNH MINH

1

Chngă1
TNGăQUANăNGHIểNăCUăCAăĐăTÀI
1.1. Tngăquanăcácăvấnăđănghiênăcuăv thităbălƠmăschăkimăphun trc
tipătrênăôătôăhinănay.
Ngày nay, chúng ta đang tin bc vào th kỷ mi, th kỷ ca nn kinh t
tri thc. Th kỷ mà kỹ thut s dần dần khẳng đnh v trí ca mình và là s k
tha nn tng ca kỹ thut tng t. Vi tc đ phát trin nhanh chóng ca
khoa hc kỹ thut, nhiu sn phẩm công ngh cao đc tích hp vi mt đ
ngày càng tinh vi đƣ ra đi làm vic vi tc đ cao, chính xác đƣ đc áp dng
trong nhiu lĩnh vc điu khin đ đáp ng nhu cầu ca xã hi. Ngành công
nghip ô tô đƣ có nhng tin b vt bc v công ngh, đặc bit đƣ ng dng
đc nhng công ngh mi nhất ca các ngành công ngh h tr lên các chic
xe nhằm đem li s tin nghi sang trng, kinh t…ăvà hn ht là vấn đ bo v
môi trng.
Hin nay vấnăđ nƠyăđĕătr thƠnhăđiătngăđiu chnh ca lut bo v môi
trng, ô tô là th phm chính gây ra ô nhimămôiătrngănhăNO
x
, CO, HC,
b hóng cóăxuăhngăgiaătĕngămnh m  nc ta. Lut bo v môiătrng 
VităNamăđƣăđc áp dngă1994ăđi vi khí x ô tô, nngăđ các chất trong khí
x ph thuc vào loiăđngăcăvƠăch đ vn hành,ăđngăcădieselănngăđ CO
rất nh, nngăđ HC chim khong 20% nngăđ HC caăđngăcăxĕng,ănng
đ NO
x
có giá tr tngăđng nhau, s giaătĕngănhităđ ca nngăđ CO chất
gây hiu ng nhà kính.
Vấnăđ cần gii quyt tip theo chính ngunănĕngălng t dầu m, s khai
thác cn kit ca các ngunănĕngălng này là thách thc lnăđi ví nhng

nhà khoa hc, do nhu cầuăđòiăhi ngày càng cao caăconăngi s dng ngành
công nghip ô tô nhngănĕmăgầnăđơy, đƣăs dng ngunănĕngălng sch khai
thác t thiên nhiên dần dần s thay th cho nhiên liuăxĕng,ăgim mcăđ phát
thi rất nhiuă đn quá trình cháy caăđngă c,ă hn hp nhiên liuă đcăđt
KhoăsátăvƠăđánhăgiáăthit b làm sch kim phun trc tipătrênăđngăcăđt trong

CBHD: PGS.TS. NGUYN HU HNG HVTH: KS. NGUYN HUǵNH MINH

2

cháy hoàn toàn tit kimăđc nhiên liu, chính là bài toán kỹ thut làm cho
càng tr nên khó khĕn hn, nh kỹ thut đin đin t và công ngh thông tin đƣ
giúp cho các nhà kỹ thut gii quyt bài toán khó tr nên đn gin và chính xác
hn. T vấnă đ nêu trên vi s hng dn ca thầy PGS.TS Nguyn Hu
Hng, tác gi đƣăthc hinăđ tài: "Khảo sát và đánh giá thiết bị làm sạch
kim phun trực tiếp trên động cơ đốt trong". ĐơyăcũngăchínhălƠăhng nghiên
cu mi so vi  nc ta hin nay, mc tiêu sn xuất vi chi phí thấp,ăđng
thi làm ch đc công ngh caoă đ cóă đc s ch đng trong công vic
nghiên cu.
Nghiên cu thit b làm sch kim phun trc tip trênăđngăcăđt trong, ng
dngăchoăđngăcăxĕngăvƠădiesel.ăLĩnhăvc nghiên cu chính caăđ tài: là thit
b làm sch trc tipăkimăphunătrênăđngăcăphunăxĕngăđin t (không tháo kim
phun ra khiăđngăc),ăkt hp vi s nghiên cuăraăđc nhiên liêu làm sch
mi mt cách kh thi, hn hp quá trình cháy gia nhiên liuăxĕngăvƠănhiênă
liu miăhoƠnătoƠnăhnăso vi hóa chất làm sch bên ngoài th trng, rút ngn
đc thi gian boădỡngăđngăc.ă
1.1.1 Tìnhăhìnhănghiênăcuătrongănc
Ô tô sn xuấtăngƠyănayăđc trang b h thngăđin-đin t khá phc tp
nhăh thngăphună xĕng,ăh thngăđánhă laăđin t, h thng kim soát khí
thi… Vit Nam nn công nghip này còn khá non trẻ so viăcácănc khác.

Tuy nhiên trong nhngănĕmăgầnăđơy,ăôătôă Vitănamăđƣăcóă nhngăbc phát
trin rấtă nhanhăđòiăhi mt s lng lnă điă ngũă cánăb khoa hc kỹ thut,
công nhân lành ngh. Niăđa hoá sn phẩm,ăđẩy mnh nn công ngh sn xuất
trongănc là mt yêu cầu tất yuăđ h giá thành sn xuất, nâng cao chấtălng
sn phẩm, nâng cao tính cnh tranh ca các sn phẩm Vit Nam trên th trng
trongăncăcũngănhăquc t.
Mt s thit b t ch làm sch trc tip hoặc tháo ri kim phun đngăcă
xĕngă tất c Gara ô tô Vit Nam, vn còn mang tính th công chaăcóăkhoaă
hc hầuănhăs dng hóa chất làm sch bên ngoài th trng. T s mi m
KhoăsátăvƠăđánhăgiáăthit b làm sch kim phun trc tipătrênăđngăcăđt trong

CBHD: PGS.TS. NGUYN HU HNG HVTH: KS. NGUYN HUǵNH MINH

3

trongăcácălĩnhăvcăđiu khin t đng,ăđiu khinăđinăđin t trên ô tô hin
đi, lĩnhăvc s dng nhiên liu mi làm sch kim phun trên ô tô (PGS-TSKH
Đ VĕnăDũng). Lĩnhă vc nghiên cu s hình thành hn hp phân lp trong
đngăcăđánhălaăcỡng bc phun trc tip - Hi ngh công ngh mi - 2001
(TS Nguyn HuăHng). Lĩnh vc môăhìnhăhóaăquáătrìnhăcháyătrongăđngăcă
đt trong -Tp chí giáo dc-1998 (TS Trần Thanh Hi Tùng) Lĩnhăvc nhiên
liu làm sch mi có th thay th cho nhiên liuă xĕng,ă chaă cóă đ tài nào
nghiên cu.
1.1.2 TìnhăhìnhănghiênăcuăngoƠiănc
Prof. Dr Carsten Baumagarten, Dieter Mewes, Fan.z Mayinger đƣă môă t
đc s hình thành và pha trn các chấtătrongăquáătrìnhăcháyăđngăcăđt trong.
Nh s nghiên cu hoàn thin vic t chcăquáătrìnhăcháyătrongăđngăc trong
haiămiănĕmăqua,ămcăđ phát sinh các ht rn caăđngăcăđƣăgimăđiărất
nhiu. Mc đ phát thi ca đng c xĕng,ădiesel lp trên ô tô du lch  Châu
Âu đƣ gim t 0,50 g/km xung 0,08g/km, tha mãn tiêu chuẩn ô nhim nĕmă

1996 ca Euro. Vi tc đ tin b nh hin nay trong nghiên cu quá trình
cháy và nâng cao tính chất nhiên liu, trong nhng nĕm ti đơy, các th h
đng c mi có th tha mƣnăđc tiêu chuẩn Euro 2000 (khong 0,05 g/km).
Ci tin hình dng bung cháy, thay đi thành phần nhiên liu, pha các
chất ph gia có ít nhiu tác dng làm gim nng đ phát thi, nhng công
suất đng c càng ln thì hiu qu kinh t càng cao. Các nhà khoa hc đƣ
và đang ra sc tìm kim các gii pháp hoàn thin quá trình cháy trong đng
c đ gim nng đ ô nhim trong khí x đn mc thấp nhất.
Công ngh đt trong miămangătênăSonexăGDIăđc ra mt ngày 3/10/2005
s dng piston mang hp chất hoá hc gây cháy nhằm thay th choăbugi,ădoăđóă
đngăcăcóăth chyăxĕng,ădieselăhoặc cn.
ĐơyălƠăphátăminhăca hãng nghiên cu Sonex- Mỹ.ăĐngăcădieselăcóătỷ s
nén cao nên không cần thit b đánhăla (bugi). Tuy nhiên, trên thc t, hin
tng t kích n vn xy ra  c đngăcăxĕngăvƠădieselăti thiăđim có tỷ s
KhoăsátăvƠăđánhăgiáăthit b làm sch kim phun trc tipătrênăđngăcăđt trong

CBHD: PGS.TS. NGUYN HU HNG HVTH: KS. NGUYN HUǵNH MINH

4

nén thấp.ăĐ khc phc hinătng t kích n, hãng nghiên cu Sonex cho ra
đi loi piston có th giúpăđt cháy các nhiên liu nhẹ nhăcn,ăxĕng hay nhiên
liu nặngănhădieselămƠăkhôngăcần bugi. Công ngh Sonex có hiu qu tt nhất
khiăđngăcătrangăb h thngăphunăxĕngătrc tip.

Hình 1.1 Piston Sonex GDI
.
Hình1.2 Phn bên trong piston
Công ty nghiên cu Sonex, có tr s ti bang Maryland, Mỹ,ătinătng vào
mc tit kim nhiên liuăđtăđc khi h thng kim soát t kích n SCAI

đc
phát trin cùng vi h thngăphunăxĕngătrc tip GDI
. Khi kt hp c hai công
ngh đó,ăđngăcăs khôngăcóăbugiăvƠăbm ga. "Sonex GDI ci thinăđc
25% mc tiêu hao nhiên liu", tin sỹ Andrew Pouring, ch tch phòng nghiên
cu công ngh, thuc Vin Hàn lâm Naval, Mỹ, tuyên b. Phầnăđnh piston
đc thit k thành nhng bung nh MC, và liên thông vi nhau nh các
đng dn. Khi kim phun phun nhiên liu vào bungăđt chính, b phn SCAI
cho phép mt ít nhiên liuăđiăvƠoăh thng bung nh trong piston. Các hoá
chất cháy trong bung s kích hot khi nhiên liuăđó,ăvƠăquáătrìnhăcháyălană
truyn t bung này sang bungăkhácătrcăkhiăthoátăraăngoƠiăđt cháy hoà khí
bên ngoài bungăđtăchính.ăNhăvy, quá trình cháy din ra ngay khi tỷ s nén
KhoăsátăvƠăđánhăgiáăthit b làm sch kim phun trc tipătrênăđngăcăđt trong

CBHD: PGS.TS. NGUYN HU HNG HVTH: KS. NGUYN HUǵNH MINH

5

ca piston còn thấp, khc phcăđc hină tng t kích n. Hin ti, Sonex
GDIă đc ng dng rng rãi trên các thit b caă quơnă đi Mỹ  Iraq. Tuy
nhiên, ngành công nghip ô tô vnăchaăđc ng dng rng rãi. Nguyên nhân
chính là các nhà sn xuất ô tô thng minăcỡng s dng nhng phát minh
không phi ca h.ăHnăna,ăcácăhƣngăxeăthng quan tâm ti nngăđ khí thi
caăđngăcăhnălƠămc tiêu hao nhiên liu.
Cùng vi s phát trin ca nn khoa hc công ngh và ngành công nghip
luynăkim,ăngiătaăđƣăchoăraăđi nhiu loiăđngăcăcóăcôngăsuất rất ln, hiu
suất nhit cao và có tui th caoăđápăngăđc nhu cầu caăconăngi. Cho nên
ngi taăđƣăthit k ch to nhiu thit b làm sch muiăthanătrênăđnh piston,
bungăđt và xilanh, làm sch kim phun trong đngăcăđt trong.
 Loi thit b kim tra kim phun

Hình 1.3 Thit b kim tra kim phun và bugi
Xuất x China- hãng sn xuất PULI
Ngunăđin AC: 220V, 50/60Hz.
Thông sô khác Nhităđ hotăđng: 10~40℃
Mtăđ gi ẩm: ＜85%
KhoăsátăvƠăđánhăgiáăthit b làm sch kim phun trc tipătrênăđngăcăđt trong

CBHD: PGS.TS. NGUYN HU HNG HVTH: KS. NGUYN HUǵNH MINH

6

Tần suất công suất: 100W
Áp suất: 0-0.65MPA
Chiu cao xilanh: 120ml
Kích thc: D x R x C (mm) 480 x 500 x 460/500 x 430 x 780
Khi lng: 65 kg
 Loi thit b làm sch kim phun trc tip trên đngăc xĕng,ădiesel
Xuất x ITALY, hãng sn xuất COMBI
.
Hình 1.4 Thit b làm sch trc tip kim phun

 Thit b làm schăkimăphunăđin t hãng 3M
[ />review.]

Hình 1.5 Thit b làm sch 3M
KhoăsátăvƠăđánhăgiáăthit b làm sch kim phun trc tipătrênăđngăcăđt trong

CBHD: PGS.TS. NGUYN HU HNG HVTH: KS. NGUYN HUǵNH MINH

7

 Thit b làm sch kim phun s dng khí nén ECO POWER MINI
PETROL


Hình 1.6 Các b phn ca máy
KhoăsátăvƠăđánhăgiáăthit b làm sch kim phun trc tipătrênăđngăcăđt trong

CBHD: PGS.TS. NGUYN HU HNG HVTH: KS. NGUYN HUǵNH MINH

8

(a) Bngăđiu khin: b điu chnh áp suấtăkhíănén,ăđng h báo áp suất khí
nén,ăđng h áp suất nhiên liu cung cấpăchoăđngăc,ăđng h hẹn gi có
chuông
(b) Bình cha
(c) Đng ng cấp (BLUE): cấp dung dch cho h thngăphun,ăđng ng hi
(BLACK): thu dung dch t h thng phun
(d) B lc thô, b lc tinh
(e) Gic ni nhanh cho khí nén
(f) Tay cầm
(g) Van trích
Thit b làm sch kim phun ECO POWER MINI PETROL xuất s ITALY
s dng khí nén kt ni trênăđngăcăxĕng,ămcăđ an toàn ca thit b không
caoăđƣăđc thc nghim trên nhiu loi nhiên liu làm schăvƠoănĕmă2010ăca
khoaăC KhíăĐng LcăTrngăĐi HcăSăPhm Kỹ Thut Thành Ph H
Chí Minh.

KhoăsátăvƠăđánhăgiáăthit b làm sch kim phun trc tipătrênăđngăcăđt trong

CBHD: PGS.TS. NGUYN HU HNG HVTH: KS. NGUYN HUǵNH MINH

9

1.2.ăTínhăcấpăthităcaăđătƠi
Thit b làm sch trc tipăkimăphunătrênăđngăcăxĕng,ărútăngnăđc thi
gian boădỡngăđngăcăkiu th công.ăThôngăthng, c sau mi 20000 km
cần phi súc ra kim phun nhằm cháy sch nhiên liu, gim phát thi ô nhim
môiătrng, gim thi gian boădỡng làm sch kim phun, làm sch mui than
đnh piston, bugi Ci thin công suất caăđngăc
Đánhăgiáănhiênăliu súc ra  ngoài th trng so vi nhiên liu súc ra đƣă
đc nghiên cu.
1.3. Mc tiêu và ý nghĩa ca đătƠi
Thit b tích hp súc raătrênăđngăcăxĕngăvƠădiesel,ăthit b chaăsn xuất
 VităNam,ăcũngănhănhiênăliu súc raăchoăđngăcăxĕngăchaăcóăthngămi
hóa,ăđơyălƠăđiu kin rất tt chúng ta cần nghiên cu, rất phù hp viăđiu kin
hin nay, so vi thit b và hóa chất súc ra  ngoƠiănc tit kimăđc chi phí
rất nhiu.
Hng nghiên cu chính caăđ tài: KhoăsátăvƠăđánhăgiáăthit b làm sch
trc tipăkimăphunătrênăđng căxĕng.

Thc nghimăđ đánhăgiáăliăcácătínhănĕngălƠmăvic ca thit b, nhiên liu
súc ra. Sn phẩm caăđ tài có th ng dng rng rãi, hu dng trong ngành ô
tô Vit Nam.
1.4. PhngăphápătipăcnăvƠăhngănghiênăcuă
Nghiên cu c s lý thuyt quá trình cháyătrênăđngăcăphun xĕng,ăđánhăgiáă
mcăđ phát thi caăđngăcăxĕng. Tính toán và thit k thit b làm sch trc
tipă kimă phună trênă đngă că đt trong. Điu khin thit b bằng lp trình
USART1 (s dng chip STM32F103RTC6). Đánhă giá nhiên liu làm sch:
Aceton, Toluen so sánh hóa chất làm sch  th trng và hiu chnh các thông
s thành phần nhiên liu. S dngămáyăđoăkhíăthiăđngăcăxĕngăHESHBON-
Model HG-520, thc nghim sn phẩm trên các loiăđngăcăphunăxĕng.
KhoăsátăvƠăđánhăgiáăthit b làm sch kim phun trc tipătrênăđngăcăđt trong

CBHD: PGS.TS. NGUYN HU HNG HVTH: KS. NGUYN HUǵNH MINH

10

Chng 2
CăSăLụăTHUYT
2.1. HăthngăphunăxĕngăđinătăLăậ JETRONIC[2]
Trong h thngăphună xĕngă L-JETRONIC
lng nhiên liu phun qua kim
phun ph thucăchínhăvƠoălng nhiên liu phun qua kim phun ph thuc chính
nh vƠoălng không khí np vào và s vòng quay caăđngăc.ăNgoƠiăraăph
thuc vào trng thái thái làm vic caăđngăcănh vào các cm bin khác.

Hình 2.1 H thng ng np
2.2. HăthngăphunăxĕngăđinătăGDI[3]
H thng nhiên liu caăđngăcăGDIăv căbn bao gm:ăbmăto áp suất
phun, h thng phân phi và năđnh áp suất, kim phun, h thngăđiu khin

phun, và các thit b ph khácănh:ăthùngănhiênăliu, lc,ăbmăchuyn tip, van
an toàn.
Tngălng nhiên liuăđc phun vào ph thuc vào nhng thông s sau:
- Luălng khí np theo thi gian
KhoăsátăvƠăđánhăgiáăthit b làm sch kim phun trc tipătrênăđngăcăđt trong

CBHD: PGS.TS. NGUYN HU HNG HVTH: KS. NGUYN HUǵNH MINH

11

- Áp suấtătrênăđng ng np (p
m
)
- Góc m caăbm ga
- Tcăđ đng că(n)

- Góc quay trc khuỷu 
cs
và tín hiu TDC ca xy lanh
- Nhităđ đngăcăT
e
.
- Nhităđ môiătrng T
a
.
- Hiuăđin th accu U
b
.

 h thc tip (GDI)

+ Điu khinălng phun:
Lngăphunăcăbn: ECU to ra mt tín hiu tcăđ đngăcă(vòng/phút)ă
bằng tín hiuăđánhălaăsăcấp (IG). Tùy theo tín hiu này và các tín hiu t cm
binăluălng khí np, ECU s to ra mt tín hiuăphunăcăbn. Nu tcăđ
đngăcăkhôngăđi,ălngăphunăcăbn s tĕngăcùngăvi s giaătĕngăcaălng
khí np. Nuălng khí np là hằng s thìălngăphunăcăbn s giaătĕngăcùngă
vi s giaătĕngăca tcăđ đngăc.
KhoăsátăvƠăđánhăgiáăthit b làm sch kim phun trc tipătrênăđngăcăđt trong

CBHD: PGS.TS. NGUYN HU HNG HVTH: KS. NGUYN HUǵNH MINH

12

Lng phun hiu chnh: bằng các mch hiu chnh phun khác nhau, ECU s
hiu chnh tín hiuăphunăcăbn tùy thuc vào các tín hiu t các cm bin, do
đó,ăxácăđnhălng phun thc t. Tín hiuăphunănƠyăsauăđóăđc khuchăđiăđ
kích hot các vòi phun .

 phân b hai h th
2.3. Kim phun
Khi nam chơmăđinăđcătácăđng, van kim nâng lên khi b van khong
0,1mm và nhiên liuăđc phun ra khi kim phun nh áp suất nhiên liu trong
h thng, thi gian m ca kim phun vào khongă1msăđn 1,5ms. Trong khi
kim phun phiăđm bo sao cho nhiên liu không ngngăt vƠoăđng ng.
KhoăsátăvƠăđánhăgiáăthit b làm sch kim phun trc tipătrênăđngăcăđt trong

CBHD: PGS.TS. NGUYN HU HNG HVTH: KS. NGUYN HUǵNH MINH

13

Hình 2.4 Mu khin kim phun [2]
2.4. Tngăquanăvăquáătrìnhăcháy caăđngăcăxĕng[4]
Hn hp phn ngăđcădùngălƠăkhôngăxácăđnh khi phn ng xy ra gia
s nguyên ca phân t, và s molălƠăđnăv tính ca phân t. Mol là khiălng
ca mt chất trong h thng cha nhiu phân t tn tiănhălƠănguyênăt trong
0,012 kg CO
2
,ăthôngăthngăđnăv tính ca SI là kmol và s mol là 6,023.10
26

(s Avogadro), phn ng gia 2 phân t ca CO và mt phân t ca O
2
cho ra
2 phân t CO
2
:
2CO + O
2
↔ 2CO
2

 đơyăđc bo toàn khiălng và bo toàn s lng nguyên t,ănóăthng
thun liăkhiătínhătoánăđnăv chấtălng ca nhiên liu, vi nó là kmol, vì th
phn ng có th vit bằngăkmolănhăsau:
CO + 1/2O
2
↔CO
2

Vic s dngă đnăv kmol thun li là th, nhngăđiuătngă t đi vi
nhităđ và áp suất, th tích bằng nhau ca chất khí cha s nguyên t tngăt
ca s mol, vì th th tích ca hn hpăkhíăcũngălƠăhp chất ca hn hpăđó.ă
ĐiuănƠyăkhôngăđúngăđi vi chất rn và chất lng,ănh là phn ng ca CO
đn CO
2
s xy ra phn ng thun nghch ca CO
2
phân thành CO và O
2

KhoăsátăvƠăđánhăgiáăthit b làm sch kim phun trc tipătrênăđngăcăđt trong

CBHD: PGS.TS. NGUYN HU HNG HVTH: KS. NGUYN HUǵNH MINH

14

CO + 1/2O
2
↔ CO
2

Khi s cân bằngălƠăđúng,ăhn hp s cha tất c chất phn ng, thêm O
2
vào
có th phân thành:
O
2
↔ 2O
Viăđngăcăđt trong s phân chia là quan trng. Ngoài ra, nó luôn luôn

không thaăđángătheoăthiăgian,ăchoănênăđ đtăđn s cân bằngăthìălúcăđầu quá
trình cháy ktăthúcăđúngănhăđiu mô phng.
Nhiên liuăthngăđt cháy vi không khí, vi t l nhăsau:
- Mol 21%O
2
và
79%N
2

- Trngălng 23,2%O
2
và76,8%N
2

Khí quyn Nito, N
2
đi din cho tất c cấu to thành ca không khí tr O
2

vƠăhiănc,ăđặc tính nhităđng hcăthng là N
2
nguyên chất. Khiălng
mol ca các chất là: ( khiălng cha 1 kmol ca phân t)
- O
2
31,999 kg/kmol, N
2
28,013 kg/kmol
- N
2

28,15 kg/kmol, KK 28,96 kg/kmol
- Khi CO b cháy vi không khí, phn ng là: (trong kmol)

Nito phi còn li trong phn ng mặcădùănóăđaămt phần vào trong phn
ng,ănóăthayăđi th tích ca sn phẩm và nhităđ cháy, t s gia s mol hoặc
th tích không khí/nhiên liu là:
- 1: 1/2(1+79/21)
- Hoặc 1: 2,38
T s trngă lng ca không khí/nhiên liu nhân vi s mol cho ra khi
lng mol (12 + 16) kg/kmol CO và 29 kg/kmol không khí
- 1.(12 + 16): 2,38(29)
*
22
*
22
21
79
2
1
21
79
2
1
NCONOCO 








KhoăsátăvƠăđánhăgiáăthit b làm sch kim phun trc tipătrênăđngăcăđt trong

CBHD: PGS.TS. NGUYN HU HNG HVTH: KS. NGUYN HUǵNH MINH

15

- Hoặc 1: 2,47
Vì th hn hp phn ngăđc mô t trong hóa hc là cháy hoàn toàn, hn
hp có th đcă đnhă nghĩaă trongă thut ng ca không khí sch, lý thuyt
không khí hoặc là t s tngăđngăbaoăgm phn ngătngăt nhătrc, vi
25% không khí sch hoặc 125% lý thuyt không khí.

T s gia không khí/nhiên liu có th tính bằng trngălng hay mol, thông
thng trong công thc là trngălngăvƠăthng là ẩn. Nhiên liuăthng là
hn hp ca hydrocacbon vi quan h gia các nguyên t C và gia H vi C.
Trong quá trình cháy thì quan h này b bẻ gãy và quan h miăđc hình thành
vi nguyên t O
2
, s b sung này bi s gii thoát caănĕngălng hóa hc, sn
phẩm gc là CO
2
và H
2
O.
S cháy không xyăraănhăd đnh mặc dù tip theo ca s cân bằngăđóălƠă
không thun nghch, và s cân bằng này thì làm cho entropy là ln nhất. Nhng
hp chất khác nhau trong nhiên liuăthìăđc phân loi theo s nguyên t C
trong phân t.ăKíchăthc và hình dáng ca phân t gơyăraăđ sơuătrongăđặc
tính hóa hc, nguyên t C ph thuc vào 4 quan h,ăđóăcó th lƠăđnălẻ hoặc là

kt hp ca nhiuăđnălẻ, là quan h đôiăhoặc nhóm quan h. Nguyên t H là
quan h đnălẻ.
Quan trng nhất trong nhóm hp chất ca dầu m lƠăankan,ătrcăđơyăgi là
parafin, bng di ch ra mt vài ankan, dấu hin ca s khác nhau đầu tiên là
s nguyên t C.




*
222
*
22
21
79
2
25,1
2
25,0
21
79
2
25,1
NOCONOCO 








KhoăsátăvƠăđánhăgiáăthit b làm sch kim phun trc tipătrênăđngăcăđt trong

CBHD: PGS.TS. NGUYN HU HNG HVTH: KS. NGUYN HUǵNH MINH

16

Bng 2.1. Nhóm hp cht ca du m là Ankan[4]
Công thc
Tên
Chú thích
CH
4

Metan
Natural gas
C
2
H
6

Etan

C
3
H
8

Propan

C
4
H
10

butan

…


C
16
H
3

cetan


Ankan có công thc chung là C
n
H
2n+2
, vi n là s nguyên t C, trong đóătất
c các mi quan h gia C là quan h đn,ăvìăth ankan là gii hn bo hòa, ví
d propan có cấu trúc.
Ankan là gc caăankylăcăbn (C
n
H
2n+1
). Vi CH

3
là metyl căbn, C
2
H
5
là
etyl…khi 4 hay nhiu nguyên t Căđi din cho phân t,ăđóălƠănhng chất đng
phơn.ăĐng phân là nhng chất hóa hc cùng công thcănhngăkhácăcấu trúc,
thngăthìăđầuătiênăđặc tính hóa hc rất khác nhau.
Ch s căbn nhất ca 5 nguyên t CălƠăđánhăs t trái qua phi và s 2,2,4
ch rõ s nguyên t C, thành phần ca nhóm CH
3
lƠmăđi din, nhngăđng
phân ca octan có th giălƠă4,4,2ătrimethylpentance,ănhngătaăquiăc là v trí
ca s nh nhất.
Nhng hp chất có cấu hình là nhánh thẳng vi mt quan h đôiăđc gi là
anken (còn gi là Olefins), công thc chung là C
2
H
2n
, ví d là propylen: C
2
H
6
.
Nhng hp chất b gii hn không bo hòa, nhng quan h đôiăcóăth b
chia ct và nguyên t H có th đcăthêmăvƠo,ăquáătrìnhăđóăb gii hn H.
ViăButen,ăđng phân có 2 mch thẳng, nó ph thucăvƠoăcáchăđặt v trí
quan h đôi.
KhoăsátăvƠăđánhăgiáăthit b làm sch kim phun trc tipătrênăđngăcăđt trong

CBHD: PGS.TS. NGUYN HU HNG HVTH: KS. NGUYN HUǵNH MINH

17

Nhiu alken cha trong nhiên liuăđn t chất xúc tác, trong quá trình d
bayăhi,ăápăsuất ca alkan thấpăhnămặc dù chất xúc tác là Si hoặc Al  khong
500
0
C, phân t ln b phân ly hay b bẻ gãy thành nhng phân t nh hnăd
bayăhi,ăvíăd:

Mtăđim bất li ca alken là chúng có th b oxy hóa khi nhiên liuăđc
cho tip xúc vi không khí, sn phẩm oxy hóa binăđi v chấtăvƠăriăkhi chất
dính,ăđng liătrongăđngăc,ăoxyăhóaăcóăth b cn tr bi s thêm vào ca
alkyl phenol tiêu biu 100ppm (mt phần triu trngălng)
Hydrocacbon có th có cấu trúc mch vòng, nó có th bo hòa hay không
bo hào, cyclo-ankan là bo hòa và có công thc chung là C
n
H
2n
, trong kỹ thut
dầuăkhíăngi ta gi là dầu m, ví d cyclopropan:
Hp chấtăthmăthìăkhôngăbo hòa và phân t benzenălƠăcăbn nhất, không
bo hòa có mch vòng thay th.
Dấu hiu vòng tròn trong 2 nhóm caă3ăelectron,ăniăquanăh phân t bên
mặt ca nguyên t C,ă đơyălƠă đặc tính riêng bit trong cấu trúc ca hp chất
thm,ăbenzenănóăđc bt ngun t trongăchngăcất dầuănhngănóăđc dn
xuất t thanăđá.
Nguyên t H trong benzen có th hp thành t nhóm metyl, s hp thành

ca 1 nguyên t H cho ra metylbenzen (C
6
H
5
CH
3
), cái mà khpăniăđu bit
nhă lƠă Toluen,ă s hp thành ca 2 nguyên t Hă đaă raă dimetylbenzenă
C
6
H
5
(CH
3
)
2
cái mà ta hay gi là xylen, xylen có th cóă3ăđng phân khi nhóm
metyl là gần nhau, tách ra bi 1 nguyên t H hoặc tách ra bi 2 nguyên t H.
Toluen có th xemă nhă lƠă s kt hp gc hóa hc ca phenyl (C
6
H
5
-) và
metyl(CH
3
-).
Gc benzyl (C
6
H
5

CH
2
-) rất phc tp và khi nào nó xuất hin thì chấtă đóă
đc gi là tin t phenyl, toluen không gi là phenylmethane.
cacbonalkanalkenalkan
CHCHCHCHCHC


146104105844220