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

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ
NGUYỄN HUỲNH MINH

KHẢO SÁT VÀ ĐÁNH GIÁ THIẾT BỊ LÀM SẠCH KIM PHUN
TRỰC TIẾP TRÊN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC - 60520116

S K C0 0 4 3 6 5

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 09/2014


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ
NGUYỄN HUỲNH MINH

KHẢO SÁT VÀ ĐÁNH GIÁ THIẾT BỊ LÀM SẠCH
KIM PHUN TRỰC TIẾP TRÊN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC -60520116
Hướng dẫn khoa học: PGS.TS NGUYỄN HỮU HƯỜNG

Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 9 năm 2014

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

LÝ LỊCH KHOA HỌC
I. LÝ LỊCH SƠ LƢỢC:
Họ & tên: Nguyễn Huỳnh Minh
Giới tính: Nam
Ngày, tháng, năm sinh: 17 / 01 / 1973
Nơi sinh: Ninh Thuận
Quê quán: TP Phan Rang – Ninh Thuận
Dân tộc: Kinh
Chỗ ở riêng hoặc địa chỉ liên lạc: 715 Thống Nhất – TP Phan Rang – N.Thuận
Điện thoại nhà riêng: 0907653372
E-mail:
II. QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO:
1. Trung học chuyên nghiệp:
Hệ đào tạo: Chính quy
Thời gian đào tạo từ 7/1992 đến 7/1995
Nơi học (trƣờng, thành phố): Trƣờng CĐGTVT.KVIII - TP.HCM
Ngành học: Kỹ Thuật Ô Tô
2. Đại học:
Hệ đào tạo: Chính quy
Thời gian đào tạo từ 09/1995 đến 07/1999
Nơi học (trƣờng, thành phố): Trƣờng Đại Học Sƣ phạm Kỹ Thuật TP.HCM
Ngành học: Cơ Khí Động Lực
Tên đồ án, luận án hoặc môn thi tốt nghiệp: Nghiên cứu thiết bị cân bơm cao áp
động cơ diesel
Ngày & nơi bảo vệ đồ án, luận án hoặc thi tốt nghiệp: Tháng 7 năm 1999,
Trƣờng Đại Học Sƣ Phạm Kỹ Thuật TP.HCM.

Ngƣời hƣớng dẫn: GVC Bùi Dũng
III. QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP
ĐẠI HỌC:
Thời gian

Nơi công tác

Công việc đảm nhiệm

07/2003 – 07/2008

Trƣờng Dạy nghề Ninh
Thuận

Giáo viên công nghệ ô tô

10/2008 – 10/2012

Trƣờng Trung Cấp Nghề
Ninh Thuận

Trƣởng bộ môn công nghệ
ô tô

2012 – đến nay

Trƣờng Cao đẳng Nghề
Ninh Thuận

Phó khoa công nghệ ô tô

CBHD: PGS.TS. NGUYỄN HỮU HƢỜNG

HVTH: KS. NGUYỄN HUỲNH MINH
i


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

LỜI CAM ĐOAN
Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi. Các số liệu, kết quả nêu
trong luận văn là trung thực và chƣa từng đƣợc ai công bố trong bất kỳ công
trình nào khác.
Tp. Hồ Chí Minh, ngày 22 tháng 09 năm 2014
(Ký tên và ghi rõ họ tên)

Nguyễn Huỳnh Minh

CBHD: PGS.TS. NGUYỄN HỮU HƢỜNG

HVTH: KS. NGUYỄN HUỲNH MINH
ii


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

LỜI CẢM ƠN
Trải qua khóa học cao học cũng như trong quá trình thực hiện đề tài luận
văn thạc sĩ tại trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp Hồ Chí Minh, tôi chân
thành cảm ơn đến:

- Ban giám hiệu, bộ phận Sau Đại Học – Phòng Đào Tạo, quý Thầy Cô
khoa Cơ Khí Động Lực trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. Hồ Chí Minh
đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi theo học lớp cao học chuy n ngành Kỹ thuật
Cơ Khí Động Lực, tôi đã tiếp thu được nhiều kiến thức quý báu từ qúy Thầy,
Cô để làm cơ sở và nền tảng trong việc nghi n cứu và tiếp cận th m tài liệu
mới, từ đó giúp tôi hoàn thiện th m tr n rất nhiều lĩnh vực nhất là về lĩnh vực
chuyên môn.
- Bộ môn ô tô – Khoa Cơ Khí Giao Thông, Phòng Thí nghiệm Trọng điểm
Động cơ đốt trong trường Đại Học Bách Khoa TP. Hồ Chí Minh.
- Xin cảm ơn thầy PGS.TS Nguyễn Hữu Hường. Thầy đã hướng dẫn chỉ bảo
tận tình giúp tôi hoàn thành tập luận văn này, xin chúc Thầy mạnh khỏe và
hạnh phúc.
- Xin cảm ơn Công ty TNHH ô tô Minh Hùng trường Đại Học Trần Đại
Nghĩa TP. HCM.
- Xin cảm ơn Trạm Đăng Kiểm PTCGĐB - 5001S TP. Hồ Chí Minh.
- Xin cảm ơn các Thầy phản biện đã đóng góp nhiều ý kiến quý báo giúp tôi
hoàn thiện nội dung tập luận văn.
- Xin cảm ơn các học vi n lớp cao học 12B – Kỹ Thuật Cơ Khí Động Lực,
đã có nhiều hỗ trợ và giúp đỡ tôi hoàn thành tập luận văn.
- Về phía trường Cao Đẳng Nghề Ninh Thuận, tôi xin chân thành cảm ơn
Ban giám hiệu nhà trường, Khoa Cơ khí động lực đã tạo điều kiện và giúp đỡ
tận tình để tôi tham gia khóa học và hoàn thành tốt luận văn này.
TP Hồ Chí Minh, ngày 22 tháng 09 năm 2014
Học vi n

Nguyễn Huỳnh Minh
CBHD: PGS.TS. NGUYỄN HỮU HƢỜNG

HVTH: KS. NGUYỄN HUỲNH MINH
iii

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

TÓM TẮT
"Thiết bị làm sạch kim phun trực tiếp trên động cơ đốt trong” ứng dụng trên
động cơ phun xăng điện tử. Thiết bị làm sạch trực tiếp kim phun trên động cơ
đốt trong kết hợp với nhiên liêu làm sạch đề xuất mới cho phép rút ngắn rất
nhiều thời gian bảo dƣỡng động cơ (không cần tháo rời kim phun ra khỏi động
cơ). Thiết bị vận hành an toàn và chính xác, mang tính hiệu quả rất cao.
Đây là thiết bị mới đƣợc chế tạo ở Việt Nam kết hợp đƣợc tiến bộ mới về
công nghệ kỹ thuật điện - điện tử và công nghệ thông tin, góp phần giảm phát
thải ô nhiễm môi trƣờng, có thể ứng dụng cho độngcơ xăng, diesel lắp trên ô tô
con (du lịch) đạt Tiểu chuẩn EURO 2. Kết quả nghiên cứu có thể áp dụng ngay
vào thực tế chế tạo với giá thành rẻ, phù hợp khả năng công nghệ trong nƣớc,
rút ngắn thời gian bảo trì sửa chữa động cơ đốt trong phun xăng.

ABSTRACT
"The directly cleaning eject needle equipment of the combustion engine''
which is used in electronical fuel-injected engine. It combines with the cleaning
proposed fuel and let shorten the maintain engine time (no need take eject
needle away the engine). The equipment operates safely and exactly, it has high
economic effects.
It is new equipment made in Vietnam and it combines with great progress of
electronic and information technology that contributes to reduce the
environmental pollution. The epuipment is applied for the fuel and diesel
injection-engine, that they are installed in the automobile at EURO 2 standard
(European emission standards). The result of the research could applies in
manufacture reality with low cost, in accordance with domesstic ability
technology, and shorten the maintain time for the fuel-injected combustion

engine.

CBHD: PGS.TS. NGUYỄN HỮU HƢỜNG

HVTH: KS. NGUYỄN HUỲNH MINH
iv


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

MỤC LỤC

Trang

Quyết định giao đề tài
Xác nhận của cán bộ hƣớng dẫn
LÝ LỊCH KHOA HỌC........................................................................................i
LỜI CAM ĐOAN................................................................................................ii
LỜI CẢM ƠN....................................................................................................iii
TÓM TẮT...........................................................................................................iv
MỤC LỤC...........................................................................................................v
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT...............................................................viii
DANH MỤC CÁC BẢNG..................................................................................x
DANH MỤC CÁC HÌNH..................................................................................xi
Chƣơng 1 ............................................................................................................ xi
TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI .................................................... 1
1.1. Tổng quan các vấn đề nghiên cứu về thiết bị làm sạch kim phun trực tiếp
trên ô tô hiện nay. ................................................................................................ 1
1.1.1 Tình hình nghiên cứu trong nƣớc ............................................................ 2
1.1.2 Tình hình nghiên cứu ngoài nƣớc ............................................................ 3

1.2. Tính cấp thiết của đề tài ............................................................................... 9
1.3. Mục tiêu và ý nghĩa của đề tài ...................................................................... 9
1.4. Phƣơng pháp tiếp cận và hƣớng nghiên cứu ................................................ 9
Chƣơng 2 ........................................................................................................... 10
CƠ SỞ LÝ THUYẾT ........................................................................................ 10
2.1. Hệ thống phun xăng điện tử L – JETRONIC ............................................. 10
2.2. Hệ thống phun xăng điện tử GDI ............................................................... 10
2.3. Kim phun .................................................................................................... 12
2.4. Tổng quan về quá trình cháy của động cơ xăng ......................................... 13
2.5. Tính chất của màng lửa .............................................................................. 18
2.6. Cháy hoàn toàn lý thuyết ............................................................................ 19
2.7. Phản ứng hoá học của hỗn hợp................................................................... 21
2.8. Cơ chế hình thành khí thải.......................................................................... 22
2.8.1. Cơ chế hình thành các oxyde nitơ (NOX) ............................................. 22
2.8.2. Cơ chế hình thành monoxyde nitơ (NO) ............................................. 22
CBHD: PGS.TS. NGUYỄN HỮU HƢỜNG

HVTH: KS. NGUYỄN HUỲNH MINH
v


Khảo sát và đánh giá thiết bị làm sạch kim phun trực tiếp trên động cơ đốt trong
2.8.3. Cơ chế hình thành dioxyde nitơ (NO2) ................................................. 22
2.8.4. Cơ chế hình thành protoxyde nitơ (N2O) ............................................. 23
2.8.5. Cơ chế hình thành CO .......................................................................... 23
2.8.6. Cơ chế hình thành HC .......................................................................... 24
2.9. Mức giới hạn khí thải ................................................................................ 25
Chƣơng 3 ........................................................................................................... 28
THIẾT KẾ THIẾT BỊ LÀM SẠCH KIM PHUN TRỰC TIẾP TRÊN ĐỘNG
CƠ ĐỐT TRONG.............................................................................................. 28

3.1. Thiết kế mẫu, tính toán và lựa chọn các chi tiết ......................................... 28
3.1.1.Tổng quan thiết kế mẫu thiết bị làm sạch kim phun ............................. 28
3.1.2. Các bộ phận cơ bản của thiết bị ............................................................ 29
3.1.3. Tóm tắt các dòng của chip STM32F103 điều khiển mạch điện ........... 29
3.2. Thiết kế phần cứng dựa trên ý tƣởng thiết kế mẫu ..................................... 31
3.2.1. Phạm vi ứng dụng ................................................................................. 31
3.2.2. Các đặc điểm chính của phần cứng ...................................................... 32
3.2.3 Thiết kế phần cứng cho mạch hiển thị................................................... 35
3.2.4 Tổng quan về Chíp STM32F ................................................................. 36
3.2.5 Tính toán thiết kế thực tế các mạch điều khiển và lập trình .................. 41
Chƣơng 4 ........................................................................................................... 48
ĐÁNH GIÁ NHIÊN LIỆU SÚC RỬA KIM PHUN TRỰC TIẾP TRÊN ĐỘNG
CƠ XĂNG ......................................................................................................... 48
4.1. Nhiên liệu xăng (gasoline) ........................................................................ 48
4.1.1. Tính chất của nhiên liệu ....................................................................... 48
4.1.2. Đánh giá tính chống kích nổ của nhiên liệu xăng ................................ 49
4.2. Acetone ....................................................................................................... 50
4.2.1.Tính chất hoá học .................................................................................. 50
4.2.2. Sản xuất Acetone .................................................................................. 51
4.3. Toluen ......................................................................................................... 52
4.3.1. Tính chất vật lí của Benzen & Toluen .................................................. 52
4.3.2. Tính chất hóa học của toluen ................................................................ 53
4.4. Kết quả kiểm nghiệm thành phần nhiên liệu mới ...................................... 55
4.5. Ảnh hƣởng của nhiên liệu súc rửa đến động cơ xăng..................................56
CBHD: PGS.TS. NGUYỄN HỮU HƢỜNG

HVTH: KS. NGUYỄN HUỲNH MINH
vi

Khảo sát và đánh giá thiết bị làm sạch kim phun trực tiếp trên động cơ đốt trong
Chƣơng 5 ........................................................................................................... 58
THỰC NGHIỆM THIẾT BỊ LÀM SẠCH KIM PHUN TRỰC TIẾP TRÊN
ĐỘNG CƠ XĂNG ............................................................................................ 58
5.1. Qui trình sử dụng thiết bị làm sạch kim phun ............................................ 58
5.2. Giới thiệu thiết bị đo khí thải HESHBON-Model HG 520 ....................... 61
5.3. Thực nghiệm thiết bị súc rửa trên động cơ TOYOTA- D4 model 1997 .... 63
5.3.1 Đánh giá hóa chất súc rửa ở thị trƣờng FUEL INJECTION của Mỹ .... 63
5.3.2 Đánh giá nhiên liệu súc rửa đã đƣợc nghiên cứu, kết nối trên động cơ
TOYOTA D4 ..................................................................................................... 64
5.4 Thực nghiệm thiết bị súc rửa trên xe SYM model 2010 ............................. 66
Chƣơng 6 ........................................................................................................... 68
KẾT LUẬN - HƢỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI ..................................... 69
6.1. Kết luận ...................................................................................................... 69
6.2. Hƣớng phát triển của đề tài ........................................................................ 70
TÀI LIỆU THAM KHẢO..................................................................................71
PHỤ LỤC 1: Điều khiển chƣơng trình...............................................................73
PHỤ LỤC 2: Sơ đồ khối mạch điện điều khiển...............................................101
PHỤ LỤC 3: Kết nối thiết bị với động cơ D4..................................................102
PHỤ LỤC 4: Kiểm nghiệm thực tế..................................................................103

CBHD: PGS.TS. NGUYỄN HỮU HƢỜNG

HVTH: KS. NGUYỄN HUỲNH MINH
vii


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

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

CO: Monoxyde cacbon
NOx: Oxyde nitơ
HC: Hydrocarbure
CO2: Cacbônic
H2: Hydrô
NO: Monoxyde nitơ
N2O: Protoxyde nitơ
NO2: Dioxyde nitơ
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

CBHD: PGS.TS. NGUYỄN HỮU HƢỜNG

HVTH: KS. NGUYỄN HUỲNH MINH
viii


Khảo sát và đánh giá thiết bị làm sạch kim phun trực tiếp trên động cơ đốt trong
LCD Liquid crytal display
LED Light emitting diode
ISP: Internet service provider
TDC: Tử điểm chết
NC: Nghiên cứu
QCVN: Qui chuẩn Việt nam
BGTVT: Bộ giao thông vận tải
TCVN: Tiêu chuẩn Việt nam
PTCGĐB: Phƣơng tiện cơ giới đƣờng bộ

CBHD: PGS.TS. NGUYỄN HỮU HƢỜNG

HVTH: KS. NGUYỄN HUỲNH MINH
ix


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

DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 2.1. Nhóm hợp chất của dầu mỏ là Ankan................................................16
Bảng 2.2. Giá trị giới hạn khí thải cho xe lắp động cơ cháy cƣỡng bức – mức
EURO 2..............................................................................................................25
Bảng 2.3. Giá trị giới hạn khí thải lắp động cơ diesel – mức EURO 2..............26

Bảng 2.4. Giá trị giới hạn khí thải của động cơ xe – mức EURO 2...................27
Bảng 3.1. Công suất tiêu thụ của các linh kiện chung nguồn 5V VDC.............42
Bảng 4.1. Tính chất của nhiên liệu.....................................................................54
Bảng 4.2. Thành phần nhiên liệu súc rửa mới....................................................55
Bảng 5.1. Thông số kỹ thuật của thiết bị đo khí thải HG – 520.........................60
Bảng 5.2. So sánh kết quả thành phần khí thải sau thử nghiệm.........................64

CBHD: PGS.TS. NGUYỄN HỮU HƢỜNG

HVTH: KS. NGUYỄN HUỲNH MINH
x


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

DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1.1 Piston Sonex GDI ................................................................................. 4
Hình1.2 Phần bên trong piston ............................................................................ 4
Hình 1.3 Thiết bị kiểm tra kim phun và bugi ...................................................... 5
Hình 1.4 Thiết bị làm sạch trực tiếp kim phun .................................................... 6
Hình 1.5 Thiết bị làm sạch 3M ............................................................................ 6
Hình 1.6 Các bộ phận cơ bản của máy ................................................................ 7
Hình 2.1 Hệ thống phun xăng trên đƣờng ống nạp ........................................... 10
Hình 2.2 Sơ đồ hệ thống phun xăng trực tiếp (GDI) ......................................... 11
Hình 2.3 Sơ đồ phân bố hai hệ thống phun xăng .............................................. 12
Hình 2.4 Mạch điều khiển kim phun ................................................................. 13
Hình 2.5. Biểu diễn biến thiên tỉ số (A/F)lt theo y.......................................... 21
Hình 2.8. Biểu đồ ảnh hƣởng của hệ số dƣ lƣợng không khí đến nồng độ CO .
........................................................................................................................... 24
Hình 3.1. Sơ đồ khối của thiết bị làm sạch trực tiếp kim phun ......................... 28

Hình 3.2. Vị trí chân của Chip STM32F103xC, STM32F103xD ..................... 30
Hình 3.3. Vị trí chân của Chip STM32F103xC, STM32F103xE ..................... 31
Hình 3.4. Mô hình thực tế ................................................................................. 32
Hình 3.5. Sơ đồ nối dây điện của hệ thống ....................................................... 32
Hình 3.6. Mặt bên cạnh và mặt trƣớc của thiết bị ............................................. 33
Hình 3.7. Sơ đồ bơm xăng ................................................................................. 34
Hình 3.8. Mặt sau của thiết bị ........................................................................... 35
Hình 3.9. Mặt hiển thị điều khiển thiết bị ......................................................... 35
Hình 3.10. Cấu trúc bộ nhớ ............................................................................... 37
Hình 3.11 Các miền năng lƣợng bên trong STM32 .......................................... 38
Hình 3.12 Sơ đồ bố trí tụ chóng nhiễu cho STM32 .......................................... 39
Hình 3.13 Đồ thì đặc tính của mạch reset bên trong STM32 ............................ 39
Hình 3.14 Sơ đồ cơ bản cho một thiết kế thực tế của STM32 .......................... 40
Hình 3.15 Mạch điều khiển (chế tạo) ................................................................ 41
Hình 3.16 Sơ đồ nguyên lý mạch nguồn cho bộ điều khiển ............................. 43
Hình 3.17 Sơ đồ mạch vi điều khiển ................................................................. 44
CBHD: PGS.TS. NGUYỄN HỮU HƢỜNG

HVTH: KS. NGUYỄN HUỲNH MINH
xi


Khảo sát và đánh giá thiết bị làm sạch kim phun trực tiếp trên động cơ đốt trong
Hình 3.18 Thiết kế thực tế mạch LCD, nút nhấn .............................................. 45
Hình 3.19 Sơ đồ mạch LCD, nút nhấn .............................................................. 45
Hình 3.20 Lƣu đồ thuật toán điều khiển ............................................................ 47
Hình 4.1 Tỉ lệ pha Acetone và Toluen .............................................................. 55
Hình 5.1a. Hiển thị chức năng khi khởi động ................................................... 59
Hình 5.1b Chọn động cơ DC1 ........................................................................... 60
Hình 5.1c Chọn thời gian súc rửa ...................................................................... 60

Hình 5.2 Thiết bị đo khí thải HG 520................................................................ 61
Hình 5.3 Pha trộn hóa chất Feul Injection với xăng .......................................... 63
Hình 5.4 Thành phần khí thải sau khi súc rửa sử dụng nhiên liệu Fuel Injection
........................................................................................................................... 64
Hình 5.5 Thành phần khí thải sau khi sử dụng nhiên liệu súc rửa mới (NC) ... 64
Hình 5.6 Muội than bám trên đầu bugi trƣớc và sau khi sử dụng nhiên liệu súc
rửa đã đƣợc nghiên cứu ..................................................................................... 65
Hình 5.7 Thành phần khí thải trƣớc khi sử dụng nhiên liệu súc rửa ................. 66
Hình 5.8 Thành phần khí thải sau khi sử dụng nhiên liệu súc rửa mới (NC) ... 67
Hình 5.9 Muội than bám trên đầu bugi sau khi sử dụng nhiên liệu súc rửa mới
........................................................................................................................... 67
Hình P 3.1 Thực nghiệm động cơ D4.............................................................. 102
Hình P 4.1. Thử nghiệm trên ô tô Daewoo Lacetti ( động cơ FI) ................... 103
Hình P 4.2 Thành phần khí thải trƣớc khi sử dụng nhiên liệu súc rửa ............ 104
Hình P 4.3 Thành phần khí thải sau khi sử dụng nhiên liệu súc rửa mới ....... 104
Hình P 4.4. Muội than đã đƣợc làm sạch sau khi sử dụng nhiên liệu súc rửa mới
......................................................................................................................... 105

CBHD: PGS.TS. NGUYỄN HỮU HƢỜNG

HVTH: KS. NGUYỄN HUỲNH MINH
xii


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

Chƣơng 1

TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI
1.1. Tổng quan các vấn đề nghiên cứu về thiết bị làm sạch kim phun trực

tiếp trên ô tô hiện nay.
Ngày nay, chúng ta đang tiến bƣớc vào thế kỷ mới, thế kỷ của nền kinh tế
tri thức. Thế kỷ mà kỹ thuật số dần dần khẳng định vị trí của mình và là sự kế
thừa nền tảng của kỹ thuật tƣơng tự. Với tốc độ phát triển nhanh chóng của
khoa học kỹ thuật, nhiều sản phẩm công nghệ cao đƣợc tích hợp với mật độ
ngày càng tinh vi đã ra đời làm việc với tốc độ cao, chính xác đã đƣợc áp dụng
trong nhiều lĩnh vực điều khiển để đáp ứng nhu cầu của xã hội. Ngành công
nghiệp ô tô đã có những tiến bộ vƣợt bậc về công nghệ, đặc biệt đã ứng dụng
đƣợc những công nghệ mới nhất của các ngành công nghệ hỗ trợ lên các chiếc
xe nhằm đem lại sự tiện nghi sang trọng, kinh tế… và hơn hết là vấn đề bảo vệ
môi trƣờng.
Hiện nay vấn đề này đă trở thành đối tƣợng điều chỉnh của luật bảo vệ môi
trƣờng, ô tô là thủ phạm chính gây ra ô nhiễm môi trƣờng nhƣ NOx, CO, HC,
bồ hóng...có xu hƣớng gia tăng mạnh mẽ ở nƣớc ta. Luật bảo vệ môi trƣờng ở
Việt Nam đã đƣợc áp dụng 1994 đối với khí xả ô tô, nồng độ các chất trong khí
xả phụ thuộc vào loại động cơ và chế độ vận hành, động cơ diesel nồng độ CO
rất nhỏ, nồng độ HC chiếm khoảng 20% nồng độ HC của động cơ xăng, nồng
độ NOx có giá trị tƣơng đƣơng nhau, sự gia tăng nhiệt độ của nồng độ CO chất
gây hiệu ứng nhà kính.
Vấn đề cần giải quyết tiếp theo chính nguồn năng lƣợng từ dầu mỏ, sự khai
thác cạn kiệt của các nguồn năng lƣợng này là thách thức lớn đối vơí những
nhà khoa học, do nhu cầu đòi hỏi ngày càng cao của con ngƣời sử dụng ngành
công nghiệp ô tô những năm gần đây, đã sử dụng nguồn năng lƣợng sạch khai
thác từ thiên nhiên dần dần sẽ thay thế cho nhiên liệu xăng, giảm mức độ phát
thải rất nhiều đến quá trình cháy của động cơ, hỗn hợp nhiên liệu đƣợc đốt
CBHD: PGS.TS. NGUYỄN HỮU HƢỜNG

HVTH: KS. NGUYỄN HUỲNH MINH
1

Khảo sát và đánh giá thiết bị làm sạch kim phun trực tiếp trên động cơ đốt trong
cháy hoàn toàn tiết kiệm đƣợc nhiên liệu, chính là bài toán kỹ thuật làm cho
càng trở nên khó khăn hơn, nhờ kỹ thuật điện điện tử và công nghệ thông tin đã
giúp cho các nhà kỹ thuật giải quyết bài toán khó trở nên đơn giản và chính xác
hơn. Từ vấn đề nêu trên với sự hƣớng dẫn của thầy PGS.TS Nguyễn Hữu
Hƣờng, tác giả đã thực hiện đề tài: "Khảo sát và đánh giá thiết bị làm sạch
kim phun trực tiếp trên động cơ đốt trong". Đây cũng chính là hƣớng nghiên
cứu mới so với ở nƣớc ta hiện nay, mục tiêu sản xuất với chi phí thấp, đồng
thời làm chủ đƣợc công nghệ cao để có đƣợc sự chủ động trong công việc
nghiên cứu.
Nghiên cứu thiết bị làm sạch kim phun trực tiếp trên động cơ đốt trong, ứng
dụng cho động cơ xăng và diesel. Lĩnh vực nghiên cứu chính của đề tài: là thiết
bị làm sạch trực tiếp kim phun trên động cơ phun xăng điện tử (không tháo kim
phun ra khỏi động cơ), kết hợp với sự nghiên cứu ra đƣợc nhiên liêu làm sạch
mới một cách khả thi, hỗn hợp quá trình cháy giữa nhiên liệu xăng và nhiên
liệu mới hoàn toàn hơn so với hóa chất làm sạch bên ngoài thị trƣờng, rút ngắn
đƣợc thời gian bảo dƣỡng động cơ.
1.1.1 Tình hình nghiên cứu trong nƣớc
Ô tô sản xuất ngày nay đƣợc trang bị hệ thống điện-điện tử khá phức tạp
nhƣ hệ thống phun xăng, hệ thống đánh lửa điện tử, hệ thống kiểm soát khí
thải…Ở Việt Nam nền công nghiệp này còn khá non trẻ so với các nƣớc khác.
Tuy nhiên trong những năm gần đây, ô tô Việt nam đã có những bƣớc phát
triển rất nhanh đòi hỏi một số lƣợng lớn đội ngũ cán bộ khoa học kỹ thuật,
công nhân lành nghề. Nội địa hoá sản phẩm, đẩy mạnh nền công nghệ sản xuất
trong nƣớc là một yêu cầu tất yếu để hạ giá thành sản xuất, nâng cao chất lƣợng
sản phẩm, nâng cao tính cạnh tranh của các sản phẩm Việt Nam trên thị trƣờng
trong nƣớc cũng nhƣ quốc tế.
Một số thiết bị tự chế làm sạch trực tiếp hoặc tháo rời kim phun động cơ
xăng ở tất cả Gara ô tô Việt Nam, vẫn còn mang tính thủ công chƣa có khoa

học hầu nhƣ sử dụng hóa chất làm sạch bên ngoài thị trƣờng. Từ sự mới mẽ
CBHD: PGS.TS. NGUYỄN HỮU HƢỜNG

HVTH: KS. NGUYỄN HUỲNH MINH
2


Khảo sát và đánh giá thiết bị làm sạch kim phun trực tiếp trên động cơ đốt trong
trong các lĩnh vực điều khiển tự động, điều khiển điện điện tử trên ô tô hiện
đại, lĩnh vực sử dụng nhiên liệu mới làm sạch kim phun trên ô tô (PGS-TSKH
Đỗ Văn Dũng). Lĩnh vực nghiên cứu sự hình thành hổn hợp phân lớp trong
động cơ đánh lửa cƣỡng bức phun trực tiếp - Hội nghị công nghệ mới - 2001
(TS Nguyễn Hữu Hƣờng). Lĩnh vực mô hình hóa quá trình cháy trong động cơ
đốt trong -Tạp chí giáo dục-1998 (TS Trần Thanh Hải Tùng)....Lĩnh vực nhiên
liệu làm sạch mới có thể thay thế cho nhiên liệu xăng, chƣa có đề tài nào
nghiên cứu.
1.1.2 Tình hình nghiên cứu ngoài nƣớc
Prof. Dr Carsten Baumagarten, Dieter Mewes, Fan.z Mayinger đã mô tả
đƣợc sự hình thành và pha trộn các chất trong quá trình cháy động cơ đốt trong.
Nhờ sự nghiên cứu hoàn thiện việc tổ chức quá trình cháy trong động cơ trong
hai mƣơi năm qua, mức độ phát sinh các hạt rắn của động cơ đã giảm đi rất
nhiều. Mức độ phát thải của động cơ xăng, diesel lắp trên ô tô du lịch ở Châu
Âu đã giảm từ 0,50 g/km xuống 0,08g/km, thỏa mãn tiêu chuẩn ô nhiễm năm
1996 của Euro. Với tốc độ tiến bộ nhƣ hiện nay trong nghiên cứu quá trình
cháy và nâng cao tính chất nhiên liệu, trong những năm tới đây, các thế hệ
động cơ mới có thể thỏa mãn đƣợc tiêu chuẩn Euro 2000 (khoảng 0,05 g/km).
Cải tiến hình dạng buồng cháy, thay đổi thành phần nhiên liệu, pha các
chất phụ gia... có ít nhiều tác dụng làm giảm nồng độ phát thải, nhƣng công
suất động cơ càng lớn thì hiệu quả kinh tế càng cao. Các nhà khoa học đã
và đang ra sức tìm kiếm các giải pháp hoàn thiện quá trình cháy trong động

cơ để giảm nồng độ ô nhiễm trong khí xả đến mức thấp nhất.
Công nghệ đốt trong mới mang tên Sonex GDI đƣợc ra mắt ngày 3/10/2005
sử dụng piston mang hợp chất hoá học gây cháy nhằm thay thế cho bugi, do đó
động cơ có thể chạy xăng, diesel hoặc cồn.
Đây là phát minh của hãng nghiên cứu Sonex- Mỹ. Động cơ diesel có tỷ số
nén cao nên không cần thiết bị đánh lửa (bugi). Tuy nhiên, trên thực tế, hiện
tƣợng tự kích nổ vẫn xảy ra ở cả động cơ xăng và diesel tại thời điểm có tỷ số
CBHD: PGS.TS. NGUYỄN HỮU HƢỜNG

HVTH: KS. NGUYỄN HUỲNH MINH
3


Khảo sát và đánh giá thiết bị làm sạch kim phun trực tiếp trên động cơ đốt trong
nén thấp. Để khắc phục hiện tƣợng tự kích nổ, hãng nghiên cứu Sonex cho ra
đời loại piston có thể giúp đốt cháy các nhiên liệu nhẹ nhƣ cồn, xăng hay nhiên
liệu nặng nhƣ diesel mà không cần bugi. Công nghệ Sonex có hiệu quả tốt nhất
khi động cơ trang bị hệ thống phun xăng trực tiếp.

Hình 1.1 Piston Sonex GDI

.
Hình1.2 Phần bên trong piston
Công ty nghiên cứu Sonex, có trụ sở tại bang Maryland, Mỹ, tin tƣởng vào
mức tiết kiệm nhiên liệu đạt đƣợc khi hệ thống kiểm soát tự kích nổ SCAI đƣợc
phát triển cùng với hệ thống phun xăng trực tiếp GDI. Khi kết hợp cả hai công
nghệ đó, động cơ sẽ không có bugi và bƣớm ga. "Sonex GDI cải thiện đƣợc
25% mức tiêu hao nhiên liệu", tiến sỹ Andrew Pouring, chủ tịch phòng nghiên
cứu công nghệ, thuộc Viện Hàn lâm Naval, Mỹ, tuyên bố. Phần đỉnh piston
đƣợc thiết kế thành những buồng nhỏ MC, và liên thông với nhau nhờ các

đƣờng dẫn. Khi kim phun phun nhiên liệu vào buồng đốt chính, bộ phận SCAI
cho phép một ít nhiên liệu đi vào hệ thống buồng nhỏ trong piston. Các hoá
chất cháy trong buồng sẽ kích hoạt khối nhiên liệu đó, và quá trình cháy lan
truyền từ buồng này sang buồng khác trƣớc khi thoát ra ngoài đốt cháy hoà khí
bên ngoài buồng đốt chính. Nhƣ vậy, quá trình cháy diễn ra ngay khi tỷ số nén
CBHD: PGS.TS. NGUYỄN HỮU HƢỜNG

HVTH: KS. NGUYỄN HUỲNH MINH
4


Khảo sát và đánh giá thiết bị làm sạch kim phun trực tiếp trên động cơ đốt trong
của piston còn thấp, khắc phục đƣợc hiện tƣợng tự kích nổ. Hiện tại, Sonex
GDI đƣợc ứng dụng rộng rãi trên các thiết bị của quân đội Mỹ ở Iraq. Tuy
nhiên, ngành công nghiệp ô tô vẫn chƣa đƣợc ứng dụng rộng rãi. Nguyên nhân
chính là các nhà sản xuất ô tô thƣờng miễn cƣỡng sử dụng những phát minh
không phải của họ. Hơn nữa, các hãng xe thƣờng quan tâm tới nồng độ khí thải
của động cơ hơn là mức tiêu hao nhiên liệu.
Cùng với sự phát triển của nền khoa học công nghệ và ngành công nghiệp
luyện kim, ngƣời ta đã cho ra đời nhiều loại động cơ có công suất rất lớn, hiệu
suất nhiệt cao và có tuổi thọ cao đáp ứng đƣợc nhu cầu của con ngƣời. Cho nên
ngƣời ta đã thiết kế chế tạo nhiều thiết bị làm sạch muội than trên đỉnh piston,
buồng đốt và xilanh, làm sạch kim phun trong động cơ đốt trong.
 Loại thiết bị kiểm tra kim phun

Hình 1.3 Thiết bị kiểm tra kim phun và bugi
Xuất xứ China- hãng sản xuất PULI
Nguồn điện AC: 220V, 50/60Hz.
Thông sô khác Nhiệt độ hoạt động: 10~40℃
Mật độ giữ ẩm: ＜85%

CBHD: PGS.TS. NGUYỄN HỮU HƢỜNG

HVTH: KS. NGUYỄN HUỲNH MINH
5


Khảo sát và đánh giá thiết bị làm sạch kim phun trực tiếp trên động cơ đốt trong
Tần suất công suất: 100W
Áp suất: 0-0.65MPA
Chiều cao xilanh: 120ml
Kích thƣớc: D x R x C (mm) 480 x 500 x 460/500 x 430 x 780
Khối lƣợng: 65 kg
 Loại thiết bị làm sạch kim phun trực tiếp trên động cơ xăng, diesel
Xuất xứ ITALY, hãng sản xuất COMBI

.
Hình 1.4 Thiết bị làm sạch trực tiếp kim phun
 Thiết bị làm sạch kim phun điện tử hãng 3M
[ />
Hình 1.5 Thiết bị làm sạch 3M
CBHD: PGS.TS. NGUYỄN HỮU HƢỜNG

HVTH: KS. NGUYỄN HUỲNH MINH
6


Khảo sát và đánh giá thiết bị làm sạch kim phun trực tiếp trên động cơ đốt trong
 Thiết bị làm sạch kim phun sử dụng khí nén ECO POWER MINI
PETROL

Hình 1.6 Các bộ phận cơ bản của máy
CBHD: PGS.TS. NGUYỄN HỮU HƢỜNG

HVTH: KS. NGUYỄN HUỲNH MINH
7


S

K

L

0

0

2

1

5

4