Nghiên cứu xây dựng cơ sở dữ liệu cho hệ thống chẩn đoán động cơ diesel dùng trong nông nghiệp, nông thôn việt nam

B

GIÁO D C VÀ ðÀO T O

TRƯ NG ð I H C NƠNG NGHI P HÀ N I

ðÀO CHÍ CƯ NG

NGHIÊN C U XÂY D NG CƠ S

D

LI U CHO

H TH NG CH N ðOÁN ð NG CƠ DIESEL DÙNG
TRONG NÔNG NGHI P, NÔNG THÔN VI T NAM

LU N ÁN TI N SĨ K THU T

HÀ N I - 2011


B

GIÁO D C VÀ ðÀO T O

TRƯ NG ð I H C NƠNG NGHI P HÀ N I

ðÀO CHÍ CƯ NG

NGHIÊN C U XÂY D NG CƠ S

D

LI U CHO

H TH NG CH N ðOÁN ð NG CƠ DIESEL DÙNG
TRONG NÔNG NGHI P, NÔNG THÔN VI T NAM
Chuyên ngành: K THU T MÁY VÀ THI T B CƠ GI I HĨA
NƠNG NGHI P VÀ NƠNG THƠN
Mã s : 62 52 14 01

LU N ÁN TI N SĨ K THU T
Ngư i hư ng d n khoa h c:
1. PGS.TS Bùi H i Tri u
2. GS.TS Ph m Minh Tu n

HÀ N I - 2011


L I CAM ðOAN
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên c u c a riêng tơi. Các s
li u, k t qu trong lu n án là trung th c. Nh ng k t lu n c a lu n án chưa
t ng đư c ai cơng b trong b t kỳ cơng trình nào khác.
Các tài li u trích d n trong lu n án đã đư c ch rõ ngu n g c.
M i s giúp ñ ñã ñư c c m ơn.

Tác gi lu n án

ðào Chí Cư ng

Trư ng ð i h c Nơng nghi p Hà N i - Lu n án ti n sĩ khoa h c k thu t ………………………………….

i


L I C M ƠN
V i t t c lòng chân thành, tơi xin bày t lịng bi t ơn sâu s c t i hai th y
hư ng d n: PGS.TS Bùi H i Tri u - B môn ð ng l c - Khoa Cơ ñi n - Trư ng
ð i h c Nông nghi p Hà N i, GS.TS Ph m Minh Tu n - Vi n Cơ khí đ ng l c Trư ng ð i h c Bách khoa Hà N i, ñã t n tình ch b o, hư ng d n và giúp đ đ tơi
hồn thành b n lu n án này.
Tơi xin chân thành c m ơn t p th các th y, cô giáo B môn ð ng l c, Khoa
Cơ - ði n, Vi n ñào t o sau ð i h c, Ban giám hi u Trư ng ð i h c Nông nghi p
Hà N i. Xin c m ơn t p th các th y, cô giáo Khoa Cơ khí ð ng l c, Ban giám hi u
Trư ng ð i h c Sư ph m K thu t Hưng Yên và các phòng, ban trong trư ng, đã
giúp đ v chun mơn cũng như t o đi u ki n cho tơi trong q trình th c hi n
lu n án.
Xin chân thành c m ơn GS TSKH Ph m Văn Lang - Vi n Cơ ñi n và
CNSTH, PGS.TS Nguy n Kh c Trai - B mơn ơ tơ - Vi n Cơ khí ñ ng l c Trư ng ð i h c Bách khoa Hà N i, PGS.TS L i Văn ð nh - H c vi n k thu t quân
s đã đóng góp nh ng ý ki n q báu cho tơi trong q trình th c hi n lu n án, c m
ơn Ths. Hàn Trung Dũng - B mơn ð ng l c - Khoa Cơ đi n - Trư ng ð i h c
Nông nghi p Hà N i đã giúp đ tơi trong q trình tri n khai thí nghi m.
Xin chân thành c m ơn Ban giám ñ c và t p th Cán b CNV Trung tâm
ñăng ki m xe cơ gi i Hưng Yên ñã t o ñi u ki n giúp ñ tơi trong q trình th c
hi n thí nghi m t i trung tâm.
Tôi xin trân tr ng c m ơn các nhà khoa h c, các b n ñ ng nghi p trong và
ngoài cơ quan. ð c bi t, xin c m ơn các thành viên trong gia ñình, ñã giúp ñ , ng
h , ñ ng viên đ tơi hồn thành b n lu n án này.
Xin trân tr ng c m ơn!
Tác gi lu n án

ðào Chí Cư ng

Trư ng ð i h c Nơng nghi p Hà N i - Lu n án ti n sĩ khoa h c k thu t ………………………………….

ii


M CL C
N i dung

Trang

Trang ph bìa
L i cam đoan

i

L i c m ơn

ii

M cl c

iii

Danh m c các ký hi u, các ch vi t t t

viii

Danh m c các b ng

xii

Danh m c các hình v , đ th

xiii

M ð U

1

CHƯƠNG 1. T NG QUAN V V N ð NGHIÊN C U

5

1.1. ð c ñi m k t c u và s d ng ñ ng cơ diesel trong nông nghi p và phát
tri n nông thôn

Vi t Nam

1.1.1. Tình hình s d ng đ ng cơ diesel trong nơng nghi p, nơng thơn

5
5

1.1.2. ð c đi m v k t c u c a ñ ng cơ diesel trong nông nghi p và phát
tri n nông thôn

6

1.1.3. ð c ñi m s d ng c a ñ ng cơ diesel trong nông nghi p và phát
tri n nông thôn

7

1.1.4. nh hư ng c a k t c u và s d ng ñ ng cơ diesel trong nơng
nghi p và phát tri n nơng thơn đ n cơng tác ch n đốn, b o dư ng
và s a ch a
1.2. Ch n đốn k thu t đ ng cơ diesel

7
8

1.2.1. Khái ni m chung v ch n đốn k thu t đ ng cơ

8

1.2.2. Thơng s ch n đốn và u c u c a các thơng s ch n đốn

10

1.2.2.1. Thơng s ch n đốn

10

1.2.2.2. u c u đ i v i các thơng s ch n đốn

10

1.2.3. Các phương pháp nh n bi t hư h ng

1.2.3.1. Phân tích nhi t đ

Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i - Lu n án ti n sĩ khoa h c k thu t ………………………………….

11
11

iii


1.2.3.2. Phân tích dao đ ng

12

1.2.3.3. Phân tích lan truy n âm thanh

12

1.2.3.4. Phân tích cơng su t đ ng cơ

13

1.2.3.5. Phân tích m c tiêu th nhiên li u và d u bơi trơn

14

1.2.3.6. Phân tích d u bơi trơn

15

1.2.3.7. Phân tích thành ph n khí th i và đ khói khí th i

16

1.2.3.8. Phân tích lưu lư ng khí l t xu ng các te và áp su t các te

16

1.2.3.9. Nh n bi t hư h ng ñ ng cơ b ng cách ng t l n lư t các xi lanh

17

1.2.3.10. Phân tích áp su t cháy, áp su t phun trong xi lanh

18

1.2.3.11. Nh n bi t hư h ng trên cơ s mơ hình tr giúp

18

1.2.3.12. Ch n đốn OBD

20

1.2.4. Các phương pháp ch n đốn hư h ng
1.3. Các cơng trình nghiên c u v ch n đốn đ ng cơ diesel

20
23

1.3.1. Các cơng trình nghiên c u ngồi nư c

23

1.3.2. Các cơng trình nghiên c u trong nư c

27

CHƯƠNG 2. XÂY D NG H TH NG CH N ðOÁN ð NG CƠ
DIESEL TRONG ðI U KI N DÃ NGO I

31

2.1. Phương pháp ch n đốn đ ng cơ diesel trong đi u ki n dã ngo i

31

2.1.1. Tính ch t và yêu c u c a ch n đốn trong đi u ki n dã ngo i

31

2.1.2. L a ch n phương pháp ch n đốn đ ng cơ diesel trong đi u ki n dã
ngo i

31

2.1.3. Nh n bi t hư h ng ñ ng cơ diesel trong ch ñ ho t đ ng bình n

32

2.1.4. Nh n bi t hư h ng đ ng cơ diesel trong q trình tăng t c t do

37

2.2. Cơ s lý thuy t phân tích quan h hư h ng - tri u ch ng trong h th ng
ch n đốn

40

2.2.1. nh hư ng c a các thông s và tr ng thái k thu t đ n q trình
bi n đ i năng lư ng trong ñ ng cơ diesel

40

2.2.2. nh hư ng c a tr ng thái k thu t ñ n thành ph n hóa h c và năng
lư ng hàm ch a trong dịng khí th i

Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i - Lu n án ti n sĩ khoa h c k thu t ………………………………….

43

iv


2.2.2.1.Tính ch t hàm ch a thơng tin c a dịng khí th i
2.2.2.2.Các thơng s

43

nh hư ng đ n thành ph n hoá h c và năng lư ng

44

hàm ch a trong dịng khí th i
2.2.3. nh hư ng c a tr ng thái hư h ng trong h th ng nhiên li u và cơ
c u biên tay quay đ n q trình phun và q trình cháy

47

2.2.3.1. nh hư ng c a tr ng thái hư h ng trong h th ng nhiên li u

47

2.2.3.2. nh hư ng c a tr ng thái hư h ng cơ c u biên tay quay

49

2.2.4. Phân tích l t khí qua khe h pít tơng - xéc măng - xi lanh

52

2.2.4.1. ðánh giá hao mòn t t c các xi lanh

52

2.2.4.2. ðánh giá hao mòn cho t ng xi lanh riêng bi t

54

2.2.5. nh hư ng c a tr ng thái k thu t ñ n phát th i mu i than

57

2.2.5.1. nh hư ng c a góc phun s m

57

2.2.5.2. nh hư ng c a tình tr ng h th ng phun

58

2.2.5.3. nh hư ng c a tình tr ng bu ng ñ t

58

2.2.5.4. nh hư ng c a tr ng thái ñư ng n p, th i

58

2.2.6. Phân tích q trình tăng t c t do c a đ ng cơ diesel

59

2.2.6.1. Phân tích q trình chuy n ti p.

59

2.2.6.2. Xác đ nh và phân tích các thơng s ñ ng l c.

62

2.2.6.3. Xây d ng và phân tích đ c tính cơng su t, đ c tính mơ men và
63

đ c tính khói.
2.3. Ch n đốn đ ng cơ theo phương pháp suy lu n x p x .

64

2.3.1. Phân tích đ h a nhánh cây hư h ng – tri u ch ng.

65

2.3.2. Ch n đốn ñ ng cơ theo lý thuy t logic m

65
70

2.4. H th ng ch n đốn dã ngo i
2.4.1. Phác th o h th ng ch n đốn

70

2.4.2. Các thành ph n c a h th ng ch n đốn

71

CHƯƠNG 3. XÂY D NG CƠ S D

LI U CHO MƠ HÌNH THAM

CHI U TRONG H TH NG CH N ðOÁN K THU T
ð NG CƠ DIESEL

Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i - Lu n án ti n sĩ khoa h c k thu t ………………………………….

75

v


3.1. M c đích xây d ng cơ s d li u cho mơ hình tham chi u

75

3.2. ð i tư ng nghiên c u

75

3.3. Xây d ng h th ng đo và x lý tín hi u

77

3.3.1. L a ch n c m bi n cho h th ng ch n đốn

77

3.3.2. K t n i h th ng ño và x lý tín hi u

79

3.4. L a ch n, thi t k ch t o thi t b ño khói

81

3.4.1. M t s thi t b ño khói ñ ng cơ diesel

81

3.4.2. Cơ s l a ch n c m bi n đo khói

81

3.4.3. Tính tốn thi t k thi t b đo khói

82

3.4.3.1. Tính tốn thi t k ph n cơ khí

82

3.4.3.2. Tính tốn thi t k ph n m ch ñi n

83

3.4.3.3. Ki m tra ñ c tính thi t b đo trên ph n m m mơ ph ng Proteus

88

3.4.3.4. Ki m tra đ chính xác c a thi t b đo khói DK01

91

3.5. Xây d ng mơ hình tham chi u b ng th c nghi m

93

3.6. Xây d ng d u hi u và tri u ch ng hư h ng b ng th c nghi m

95

3.6.1. T o l p các tr ng thái hư h ng nhân t o ñi n hình

95

3.6.2. Xây d ng đ c tính mơ men và đ c tính khói cho các trư ng h p hư
h ng nhân t o
CHƯƠNG 4.

96

NG D NG LOGIC M CH N ðOÁN K THU T
ð NG CƠ DIESEL TRONG ðI U KI N DÃ NGO I

105

4.1. Phân tích xây d ng cơ s ki n th c v quan h hư h ng - tri u ch ng

105

4.2. L a ch n hàm ph thu c

109

4.3. Xác ñ nh thu t tốn ch n đốn

110

4.4. Ch n đốn tr ng thái k thu t c a ñ ng cơ diesel

111

4.4.1. Xác ñ nh các bi n m

111

4.4.2. Cơ s tri th c

111

4.4.3. B ng lu t phù h p

114

4.4.4.

117

ng d ng fuzzy logic trong ph n m m Matlab

4.4.4.1. Nh p s lư ng bi n vào, ra

Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i - Lu n án ti n sĩ khoa h c k thu t ………………………………….

117

vi


4.4.4.2. Xây d ng các bi n vào, ra

118

4.4.4.3. Xây d ng các lu t ñi u khi n

120

4.4.4.4. Cho ra k t qu

120

ng v i các giá tr ñ u vào

4.5. Ch n đốn hư h ng c a ñ ng cơ diesel

121

4.5.1. Xây d ng c u trúc thu t tốn ch n đốn hư h ng

122

4.5.2. Chu n hóa các tri u ch ng ch n đốn và xác ñ nh các bi n m

126

4.5.3. Xây d ng b ng t p lu n

128

4.5.4. Xây d ng mơ hình ch n đốn m theo mơ đun Fuzzy trong ph n
m m Matlab

131

4.5.4.1. Nh p s lư ng bi n m

131

4.5.4.2. Xây d ng ñ th các bi n m

130

4.5.4.3. Xây d ng t p lu n

132

4.5.4.4. Nh p giá tr các bi n giá tr ñ u vào

132

4.6. Quy trình ch n đốn đ ng cơ diesel trong ñi u ki n dã ngo i

K T LU N VÀ KI N NGH

133
135

DANH M C CƠNG TRÌNH C A TÁC GI ðà CÔNG B
TÀI LI U THAM KH O
PH L C

Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i - Lu n án ti n sĩ khoa h c k thu t ………………………………….

vii


DANH M C CÁC KÝ HI U VÀ CH

VI T T T

1. Ký hi u b ng ch cái La tinh
TT

Ký hi u

ðơn v

1

Ne

kW

2

J

3

ni

4

Gi i thích

Trang

Cơng su t có ích c a đ ng cơ

13

Mơ men qn tính c a ñ ng cơ

13

v/ph

S vòng quay ñ ng cơ khi làm vi c v i m t xi lanh

17

its

-

T s truy n t đ ng cơ đ n tr c trích cơng su t

17

5

nB

v/ph

T c đ quay trên đ ng h

17

6

ntb

v/ph

Giá tr trung bình c a t c đ quay tr c khu u khi

17

ñ ng cơ làm vi c v i m t xi lanh
7

∆E

-

Tr s năng lư ng ti p nh n ho c phát ra do m t

60

thông s tích lũy Z
8

U

-

Dung lư ng tích lũy c a h th ng

60

9

Zi

-

S xy lanh làm vi c

60

10

Mi

Nm

Mô men ch th trên m t xy lanh

60

11

MM

Nm

Mô men hao t n cơ h c trên m t xy lanh

60

12

ω1

rad/s

V n t c góc khi b t đ u giai đo n chuy n ti p

62

13

ω2

rad/s

V n t c góc khi k t thúc giai ño n chuy n ti p

62

14

ωtb

rad/s

V n t c góc trung bình trong kho ng xác đ nh gia t c

62

15

EK

-

S ki n

66

16

Si

-

Tri u ch ng

66

17

Fj

-

Hư h ng

66

18

p

-

S xung trong m t vòng quay

78

19

f

-

T n s xung

78

Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i - Lu n án ti n sĩ khoa h c k thu t ………………………………….

viii


20

n

v/ph

S vịng quay tr c khu u

78

21

V0

v

ði n áp đ u ra

85

22

R0

ði n tr c a quang tr

85

23

∆Ru

-

S bi n thiên ñi n tr c a quang tr

85

24

S∆MH

Nm

ð gi m mô men quay danh nghĩa

106

25

S∆NH

kW

ð gi m công su t danh nghĩa

107

26

S∆Mmax

Nm

ð gi m mơ men quay c c đ i

107

27

S∆M

Nm

Sai l ch đ gi m mơ men trên đ c tính ngồi t i

107

ch đ danh nghĩa và ch ñ t c ñ quay nh
28

S∆DH

%

ð tăng khói

ch ñ danh nghĩa

107

29

S∆D

%

Sai l ch đ tăng khói t i ch đ danh nghĩa và ch

107

ñ t c ñ quay nh
30
31

S∆nMAX

S∆mBH

v/ph

ð gi m t c đ quay khơng t i c c ñ i
ð gi m lư ng cung c p nhiên li u t i ch ñ

%

107
107

danh nghĩa
32

S∆mB

%

Sai l ch ñ gi m lư ng cung c p nhiên li u t i ch

107

ñ danh nghĩa và ch ñ t c ñ quay nh
33

S∆pi

N/m2

ð tăng áp su t khí các te tương ng xi lanh th i

107

2

(kG/cm )

Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i - Lu n án ti n sĩ khoa h c k thu t ………………………………….

ix


2. Ký hi u b ng ch cái Hy l p
TT

Ký hi u

ðơn v

Gi i thích

Trang

1

ω

rad/s

V n t c góc c a tr c khu u

13

2

λ

-

H s tăng áp su t khi cháy

53

3

ρ

-

H s giãn n khi cháy

53

4

α

rad

Góc quay tr c khu u tương ng xi lanh th i

54

5

µF

%

Ti t di n truy n tương đương c a h thơng

55

gió các te
6

δXP

-

7

ε

8

ωH

S gia tương ñ i c a ti t di n dịng khí

56

rad/s2

Gia t c góc c a tr c khu u

63

rad/s

V n t c góc danh nghĩa trong q trình tăng

63

t c t do
9

εH

rad/s2

Gia t c góc danh nghĩa trong quá trình tăng

63

t c t do

Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i - Lu n án ti n sĩ khoa h c k thu t ………………………………….

x


3. Các ch vi t t t
TT

Ký hi u

Gi i thích

Trang

1

PM

Particulate Matter

16

2

CO

Cacbon monoxyde

16

3

HC

Hydrocarbure

16

4

OBD

On-Board Diagnostic

20

5

EOBD

European On-Board Diagnostics

20

6

ECU

Engine control unit

20

7

TS

Thơng s

32

8

QT

Q trình

36

9

NOX

Oxit Nitric

59

10

A/D

Analog/Digital

72

11

LDR

Light dependent resistors

83

Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i - Lu n án ti n sĩ khoa h c k thu t ………………………………….

xi


DANH M C CÁC B NG
TT

Tên b ng

Trang

2.1

Hư h ng c a h th ng nhiên li u tác ñ ng đ n q trình cháy và

49

q trình phun
2.2

Hư h ng c a cơ c u biên tay quay tác đ ng đ n q trình cháy

51

và q trình phun
2.3

Tích lũy năng lư ng trong ñ ng cơ ñ t trong

60

2.4

Các d ng hàm ph thu c thư ng dùng trong ch n đốn

67

4.1

Quan h tri u ch ng - Hư h ng cho m t s trư ng h p hư h ng

108

thư ng g p trên ñ ng cơ Diesel.
4.2

B ng các bi n m

112

4.3

B ng giá tr các bi n m

113

4.4

B ng lu t phù h p

115

4.5

B ng giá tr “nét” c a các bi n m

121

4.6

B ng các bi n m

126

4.7

B ng xác ñ nh bi n m

127

4.8

B ng lu t phù h p

128

4.9

Giá tr “nét” c a các bi n m

132

DANH M C CÁC HÌNH V , ð

TH

Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i - Lu n án ti n sĩ khoa h c k thu t ………………………………….

xii


TT

Tên hình v và đ th

Trang

1.1

Phương pháp nh n bi t hư h ng trên cơ s mơ hình tr giúp

18

1.2

Phân lo i các phương pháp ch n đốn

21

1.3

ð khói ñ ng cơ diesel ph thu c tr ng thái vịi phun

24

1.4

Hàm s sai l ch t c đ quay v i đ b n c a turbin khí th i

25

1.5

ð c tính cơng su t c a đ ng cơ diesel.

25

1.6

ð c tính mơ men danh nghĩa

25

1.7

ð c tính t c đ quay turbin

25

1.8

Mơ đun hóa đ ng cơ ñ nh n bi t và ch n ñoán hư h ng

27

2.1

C u trúc h th ng nh n bi t và ch n đốn hư h ng q trình phun

32

và q trình cháy đ ng cơ Diesel
2.2

T o l p ph n dư nh mơ hình tín hi u

34

2.3

T o l p ph n dư trong phương pháp so sánh ñ ng ñ ng

36

2.4

C u trúc h th ng nh n bi t hư h ng và ch n ñoán hư h ng ñ ng

38

cơ Diesel trong ch ñ chuy n ti p
2.5

Các thơng s

nh hư ng đ n q trình bi n đ i năng lư ng trong

42

đ ng cơ diesel
2.6
2.7

Các y u t

nh hư ng ñ n nhi t đ và thành ph n dịng khí th i

45

nh hư ng c a góc phun s m đ n m c ñ phát sinh mu i than

57

2.8

ð h a nhánh cây hư h ng – tri u ch ng

65

2.9

M hóa m t tri u ch ng chu n hóa

68

2.10 Sơ đ ch n đốn nh logic m đơn gi n v i tốn t VÀ

69

2.11 Sơ đ c u trúc h th ng ch n đốn đ ng cơ diesel trong ñi u ki n

71

dã ngo i
3.1

C m bi n laser đo s vịng quay

78

3.2

C m bi n ño tiêu th nhiên li u DFL-1

78

Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i - Lu n án ti n sĩ khoa h c k thu t ………………………………….

xiii


3.3

C m bi n đo nhi t đ khí x

79

3.4

H th ng đo và x lý tín hi u ch n đốn đ ng cơ diesel

80

3.5

Worksheet đo trong ph n m m Dasylab 7.0

80

3.6

Worksheet chuy n ñ i thành ñ th hai tr c

80

3.7

C u t o ph n thân c a thi t b DK01

83

3.8

Hai c c ren l p ñèn và quang tr

83

3.9

Bi u di n m i quan h ph thu c gi a ñi n tr và thông lư ng

84

chi u sáng
3.10 M ch c u null types

84

3.11 M ch c u deflection types

84

3.12 Sơ ñ nguyên lý c a m ch ño s bi n thiên đ m khí x

86

3.13 Sơ đ thi t k m ch ño c a thi t b

88

3.14 Thi t b đo khói DK01

88

3.15 C a s làm vi c c a chương trình

88

3.16 Linh ki n trong thư vi n c a ph n m m

89

3.17 Mô ph ng m ch c u đo đ m khí x đ ng cơ

90

3.18 Quan h gi a cư ng ñ ánh sáng và ñi n áp ra

90

3.19 K t qu ki m tra đ khói c a thi t b DO 285 và DK01 trên ñ ng

92

cơ xe BA-HAICA K42 UNIVERSE
3.20 K t qu ki m tra đ khói c a thi t b DO 285 và DK 01 trên ñ ng
cơ xe HYUNDAI HD65/TMT-TL
3.21 K t qu ki m tra ñ khói c a thi t b DO 285 và DK01 trên ñ ng
cơ xe HINO FGIJPUR
3.22 K t qu x lý sơ b ñ xác ñ nh các quá trình ε, ne và D

92

3.23 Worksheet t ng h p ñ xây d ng ñ c tính c a ñ ng cơ

94

3.24 ð c tính đ ng cơ

95

3.25

tr ng thái t t

nh hư ng c a ti t di n ñư ng n p ñ n mô men Me

93
94

97

Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i - Lu n án ti n sĩ khoa h c k thu t ………………………………….

xiv


3.26

nh hư ng c a ti t di n ñư ng n p đ n đ khói D

97

3.27 Mơ men ñ ng cơ Me khi m t vòi phun b h ng

98

3.28 ð khói D c a đ ng cơ khi m t vòi phun b h ng

98

3.29 Tiêu th nhiên li u GT c a ñ ng cơ khi m t vòi phun b h ng

99

3.30

nh hư ng c a áp su t phun đ n mơ men Me

100

3.31

nh hư ng c a áp su t phun ñ n ñ khói D

100

3.32 Tiêu th nhiên li u GT c a ñ ng cơ khi gi m áp su t phun

101

3.33

nh hư ng c a góc cung c p nhiên li u đ n mơ men Me

101

3.34

nh hư ng c a góc cung c p nhiên li u đ n đ khói D

102

3.35

nh hư ng đ mịn xéc măng đ n mơ men Me

103

3.36

nh hư ng đ mịn xéc măng đ n đ khói D

103

4.1

T p m mơ ph ng các tri u ch ng S∆MH, S∆Mmax, S∆DH, S∆mBH,

110

S∆nMAX
4.2

T p m mô ph ng các tri u ch ng S∆M, S∆D, S∆mB và S∆Pi

110

4.3

Giao di n màn hình so n th o xác ñ nh s bi n vào và bi n ra

117

4.4

Bi n đ gi m mơmen

118

4.5

Bi n sai l ch đ gi m mơmen

118

4.6

Bi n đ tăng khói

118

4.7

Bi n ñ gi m lư ng cung c p nhiên li u

119

4.8

Bi n ñ gi m t c ñ quay khơng t i

119

4.9

Bi n đ gi m cơng su t danh nghĩa

119

4.10 Bi n tr ng thái k thu t c a ñ ng cơ

120

4.11 B ng các t p lu t ñi u khi n

120

4.12 Giao di n màn hình th hi n k t qu ch n đốn

121

4.13

123

ð h a nhánh cây suy lu n hư h ng - tri u ch ng trong trư ng

Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i - Lu n án ti n sĩ khoa h c k thu t ………………………………….

xv


h p
tr ng thái ñóng>

ðánh giá các tri u ch ng S∆MH và S∆DH trên cơ s logic m đ
4.14

4.15

tính tốn kh năng xu t hi n s ki n “ B l a xi lanh i”
ðánh giá các tri u ch ng S∆mBH, S∆Pi và s ki n EAzi trên cơ
s logic m đ tính tốn kh năng xu t hi n s ki n “k t vòi
phun th i”

4.16 Suy lu n theo cây ch n đốn trư ng h p k t vịi phun th i
4.17 Giao di n xác đ nh s bi n vào và bi n ra ñ ch n đốn xác đ nh
hư h ng c a m t xylanh

124

125
125
130

4.18 Bi n đ gi m mơ men quay danh nghĩa

130

4.19

Bi n đ tăng khói

130

4.20

Bi n gi m lư ng cung c p nhiên li u

131

4.21

Bi n tăng áp su t khí các te

131

4.22

Bi n d ng hư h ng c a m t xylanh

131

4.23

B ng các t p lu t ñi u khi n

134

4.24

Giao di n th hi n k t qu c a các lu t ñi u khi n

134

Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i - Lu n án ti n sĩ khoa h c k thu t ………………………………….

xvi


M

ð U

1. Tính c p thi t c a đ tài
Th c hi n ch trương hi n ñ i hố, cơ gi i hố nơng lâm nghi p, nh m tăng
năng su t, gi m m c ñ n ng nh c cho ngư i lao ñ ng, nhi u máy móc, thi t b và
phương ti n v n t i ñã ñư c ñưa vào s d ng trong s n xu t nông lâm nghi p, t
khâu làm ñ t ñ n các khâu tr ng, chăm sóc và thu ho ch.
Các máy móc, thi t b và phương ti n s d ng trong nông lâm nghi p và xây
d ng nông thôn h t s c phong phú và ña d ng v ch ng lo i, kích thư c và cơng
d ng, nhưng ñ u s d ng ngu n ñ ng l c chính là đ ng cơ diesel. Do đ c ñi m
công vi c nên ñi u ki n làm vi c c a các máy móc, thi t b , phương ti n h t s c
kh c nghi t: đ a hình ph c t p, đ a ch t khơng đ ng đ u, tính ch t cơng vi c thư ng
thay đ i, gây ra các l c tác ñ ng lên liên h p máy và thi t b cơ gi i có s thay đ i
liên t c, đ t ng t, khơng có tính chu kỳ, đi u này làm cho đ ng cơ ln ph i làm
vi c trong tình tr ng t i tr ng thay ñ i ñ t ng t, th m chí quá t i. Bên c nh ñó nhi t
ñ cao, bùn, nư c, b i nhi u, rung sóc l n là các y u t có nh hư ng r t l n đ n
ch t lư ng làm vi c và tu i th c a ñ ng cơ diesel. Do ñi u ki n làm vi c phân tán,
xa các trung tâm, xa cơ s d ch v nên v n ñ chăm sóc, b o dư ng máy móc thi t
b nói chung và đ ng cơ diesel nói riêng g p r t nhi u khó khăn. Th c t cho th y,
ch khi nào x y ra s c k thu t, lúc đó m i ti n hành s a ch a. Các hư h ng ñ t
xu t thư ng gây ra nh ng h u qu r t n ng n c v k thu t và kinh t .
M t ñ c ñi m cơ b n trong các đ ng cơ diesel dùng trong nơng lâm nghi p là
các lo i ñ ng cơ truy n th ng, h u h t khơng có h th ng t ch n đốn. Chính vì
v y, vi c ch n đốn tình tr ng k thu t, phát hi n, d báo phòng ng a các hư h ng
ñ t xu t cũng như xác ñ nh chính xác nguyên nhân gây ra hư h ng là h t s c khó

khăn. Trư c đây, vi c ch n đốn tình tr ng k thu t đ ng cơ diesel trong nông lâm
nghi p ch y u d a vào kinh nghi m c a ngư i th ho c có s tr giúp c a m t s
thi t b ch n đốn thơ sơ, l c h u, do đó vi c ch n đốn g p r t nhi u khó khăn,

Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i - Lu n án ti n sĩ khoa h c k thu t ………………………………….

1


ch n đốn khó chính xác. ð xác đ nh chính xác các hư h ng, thư ng ph i tháo
t ng thành ñ ki m tra tr c ti p nên t n r t nhi u th i gian, công s c và ti n b c.
Trư c th c tr ng trên, cùng v i s ti n b c a khoa h c công ngh , s phát
tri n c a khoa h c ch n ñoán, vi c s d ng thi t b ch n đốn cho đ ng cơ diesel
trong nơng lâm nghi p là v n ñ c n thi t. Tuy nhiên, vi c l a ch n lo i thi t b
nào, h th ng ch n đốn nào đ phù h p v i ñi u ki n làm vi c, ñi u ki n k thu t
c a đ ng cơ, thì c n ph i có s cân nh c k theo tiêu chí g n nh , linh ho t, s d ng
d dàng thu n ti n, th i gian th c hi n ch n đốn nhanh, có tính đa d ng cao đ phù
h p v i tính đa d ng c a ñ ng cơ và phù h p v i ñi u ki n làm vi c dã ngo i.

Th c t cho th y, v i tình tr ng a d ng v ch ng lo i, v
lo i

ng c ,

c bi t v i

i xe, v

ng c diesel không có h th ng t ch n ốn thì

vi c s d ng các thi t b ch n oán chuyên dùng ã có trên th tr ng hi n
nay g p nhi u khó kh n và hi u qu khơng cao, th m chí khơng s d ng
c.
Xu t phát t nh ng ñ c ñi m và các yêu c u th c ti n trên, tác gi lu n án ñã
ch n ñ tài “Nghiên c u xây d ng cơ s d li u cho h th ng ch n đốn đ ng cơ
diesel dùng trong nông nghi p, nông thôn Vi t Nam” làm ñ tài nghiên c u c a
mình, mong mu n góp ph n gi m b t m t ph n khó khăn trong cơng tác ch n đốn,
b o dư ng k thu t cho các lo i ñ ng cơ diesel s d ng trong nông nghi p, nông
thôn và trên các thi t b cơ gi i khác

Vi t Nam hi n nay.

2. M c tiêu c a ñ tài
Nghiên c u cơ s khoa h c ñ xây d ng m t h th ng ch n đốn di đ ng phù
h p v i đi u ki n làm vi c dã ngo i c a máy và thi t b ho t ñ ng trong lĩnh v c
nông nghi p và phát tri n nông thôn Vi t Nam. Xây d ng cơ s d li u nh m ch n
đốn tr ng thái k thu t và ch n đốn hư h ng cho đ ng cơ diesel, góp ph n làm
tăng hi u qu kinh t và gi m thi u tác ñ ng x u ñ n môi trư ng.
3. Th i gian và ñ a ñi m nghiên c u
- Th i gian nghiên c u: T 2006 ñ n 2010.
- ð a ñi m nghiên c u:

Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i - Lu n án ti n sĩ khoa h c k thu t ………………………………….

2


+ Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i.
+ Trư ng ð i h c Sư ph m K thu t Hưng Yên.
+ Trung tâm ñăng ki m xe cơ gi i Hưng Yên.

4. Phương pháp nghiên c u
Trong lu n án s d ng ph i h p các phương pháp nghiên c u lý thuy t và
nghiên c u th c nghi m:
- Phương pháp phân tích
Phân tích q trình chuy n ti p, ch ñ ho t ñ ng, ñ ng l c h c c a đ ng cơ
diesel trong q trình tăng t c t do, khơng có t i tr ng ngồi.
Phân tích đ c tính khói khí th i trong quá trình tăng t c t do. ð c tính khói
c a đ ng cơ diesel đư c phân tích theo ch đ làm vi c s cho bi t nhi u thông tin
v tr ng thái k thu t c a đ ng cơ.
Phân tích xung áp su t các te ñ nh n bi t l t khí trong các xi lanh riêng l ,
đ b sung thông tin v tr ng thái k thu t c a nhóm pít tơng- xi lanh.
- Phương pháp nh n bi t và ch n đốn hư h ng có mơ hình tr giúp
S d ng máy tính v i các ph n m m k thu t ñ thi t l p mơ hình q trình,
x lý các tín hi u, t o ra các tri u ch ng ñ nh n bi t hư h ng và x lý ti p đ cơ
l p và phân tích hư h ng theo m c đích ch n đốn.
- Phương pháp nghiên c u th c nghi m k t h p v i kinh nghi m chuyên gia
ñ xây d ng cơ s ki n th c ch n đốn.
- Phương pháp đo và x lý tín hi u có tr giúp c a máy tính.
- Phương pháp logic m đ ch n đốn hư h ng.
5. Ý nghĩa khoa h c và th c ti n c a lu n án
- V i ñ c ñi m k t c u và ñi u ki n s d ng hi n nay c a các ñ ng cơ máy
nơng nghi p và xây d ng cơng trình nơng thôn, c n thi t phát tri n các h th ng
ch n đốn g n nh , cơ đ ng, v i các phương pháp ch n đốn đ tin c y, các thi t b
đo, x lý tín hi u và phân tích ch n đốn đ chính xác v i chi phí đ u tư h p lý. Do
đó, vi c nghiên c u cơ s khoa h c, xây d ng cơ s d li u ñ xây d ng h th ng
ch n ñoán ñ ng cơ diesel trong ñi u ki n dã ngo i có giá tr khoa h c và th c ti n.

Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i - Lu n án ti n sĩ khoa h c k thu t ………………………………….

3

- K t qu c a lu n án ñã ñóng góp cơ s lý lu n trong vi c nghiên c u xây
d ng h th ng ch n ñoán cho ñ ng cơ diesel trong ñi u ki n dã ngo i theo phương
pháp phân tích q trình chuy n ti p và ng d ng logic m .
- ðã ch t o ñư c thi t b ño khói g n nh , d s d ng, ñ chính xác ñ m
b o theo yêu c u ch n đốn, phù h p v i đi u ki n ch n đốn dã ngo i cho các lo i
đ ng cơ diesel s d ng trong nơng nghi p và xây d ng cơng trình nơng thơn. K t
qu này là m t đóng góp m i và có ý nghĩa th c ti n c a lu n án.
- H th ng ch n đốn đ ng cơ diesel trong ñi u ki n dã ngo i là m t đóng
góp m i và có ý nghĩa khoa h c và th c ti n cao. Phương pháp nh n bi t tr ng thái
k thu t và hư h ng c a h th ng ch n đốn d a trên cơ s phân tích q trình
chuy n ti p, đ ch n ch n ñoán tr ng thái k thu t và hư h ng c a ñ ng cơ diesel,
s d ng phương pháp suy lu n theo logic m . Qui trình ch n đốn đư c thi t k
thu n ti n cho ngư i s d ng. T vi c đo và x lý các thơng s ch n đốn, xây
d ng quan h gi a tri u ch ng và hư h ng, ñ n vi c k t n i v i mơ đun fuzzy logic
đ k t lu n ch n đốn đ u đư c th c hi n trên m t b thi t b g n nh , có th xách
tay và tri n khai cơng tác ch n đốn ngay t i đ a bàn ho t ñ ng c a các thi t b l p
ñ ng cơ diezen.

Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i - Lu n án ti n sĩ khoa h c k thu t ………………………………….

4


CHƯƠNG 1. T NG QUAN V V N ð NGHIÊN C U
1.1. ð c ñi m k t c u và s d ng đ ng cơ diesel trong nơng nghi p và phát
tri n nơng thơn

Vi t Nam

1.1.1. Tình hình s d ng đ ng cơ diesel trong nơng nghi p, nông thôn
Nh m tăng năng su t, gi i phóng s c lao đ ng, đem l i hi u qu trong s n
xu t nông lâm nghi p, ngay t nh ng năm 1960 v n ñ cơ gi i hóa đã đư c quan
tâm nghiên c u và áp d ng

Mi n B c Xã h i ch nghĩa (XHCN). Nhi u máy móc

thi t b ñã ñư c ñưa vào s d ng trong các khâu làm đ t nơng nghi p, đ t tr ng
r ng như máy kéo MTZ50, MTZ80, máy cày NKb-2-54 c a Liên Xô cũ, máy
khoan h Molorobot c a Ti p Kh c, ES-35B c a ð c. ð n năm 1995 t l cơ gi i
hóa trong khâu làm đ t nơng nghi p đ t 33,8% di n tích canh tác trên c nư c (cao
nh t

đ ng b ng sơng C u Long - đ t 64,2%, đ ng b ng sơng H ng - đ t 24,9%,

vùng khu 4 cũ - 7,2%, vùng núi phía b c - 1,9%) [8].
Th c hi n ñư ng l i ñ i m i c a ð ng, cùng v i s tăng trư ng c a s n xu t
nơng nghi p, cơ khí hố nơng, lâm, ngư nghi p có bư c tăng trư ng nhanh v s
lư ng, ch ng lo i máy móc, thi t b . Tính đ n 2007, c nư c có trên 400 nghìn máy
kéo các lo i v i t ng công su t kho ng 3,3 tri u kW, tăng 2,7 l n so v i năm 2001;
m c đ trang b đ ng l c bình qn tồn qu c đ t 0.86 kW/ha canh tác. Ch ng lo i
máy móc đa d ng, ch s h u các lo i máy kéo nh (dư i 12 kW) có t i 95% là h
gia đình nơng dân. Máy móc thi t b đư c ng d ng trong h u h t các giai ño n c a
s n xu t nông lâm nghi p, t làm ñ t, gieo tr ng, chăm sóc ñ n thu ho ch, s lư ng
và ch ng lo i ñ u tăng. Các lo i máy và liên h p máy làm ñ t như máy kéo
MTZ50, MTZ80, DT-75, T-130, Komatsu D65A, D53A, D85A…, các lo i máy g t
ñ p liên h p như LHL-2,5, GLH-0,2, GRH-1,2, UMC-1.9,UCM-2008, UCM-2010,
máy kéo g TDT-55/TLT-100A… ñã ñư c ñưa vào s d ng mang l i hi u qu cao
trong s n xu t.

Ngoài các lo i các lo i máy và liên h p máy s d ng trong nông lâm nghi p,
phương ti n v n t i

khu v c nơng thơn cũng tăng m t lư ng đáng k . Theo s li u

Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i - Lu n án ti n sĩ khoa h c k thu t ………………………………….

5


th ng kê c a T ng c c th ng kê năm 2008, s lư ng phương ti n v n t i đư ng b
khu v c nơng thơn là 72.802 chi c.
Theo tính tốn, nhu c u xe t i c a Vi t Nam ñ n năm 2010 c n kho ng
100.000 xe và chi m s lư ng l n là các lo i xe ph c v cho nhu c u c a các vùng
nông thôn, mi n núi [59].
H u h t các máy, liên h p máy, các phương ti n v n t i và xây d ng nông
thôn hay máy lâm nghi p ñ u s d ng ngu n ñ ng l c chính là ñ ng cơ diesel v i
cơng su t khác nhau. Ngồi các lo i đ ng cơ có cơng su t l n t 26 kW đ n 90 kW,
cịn có r t nhi u máy móc thi t b s d ng đ ng cơ diesel c nh t 15 kW tr
xu ng, vi c xác ñ nh tr ng thái k thu t, hay xác ñ nh hư h ng c a chúng có m t ý
nghĩa r t l n trong q trình s d ng. Tuy nhiên, đ đ m b o hi u qu c a công tác
ch n đốn c v khía c nh kinh t và khía c nh k thu t, lu n án quan tâm nhi u
đ n vi c ch n đốn k thu t cho các lo i đ ng cơ diesel có công su t l n và v a.
1.1.2. ð c ñi m v k t c u c a ñ ng cơ diesel dùng trong nông nghi p và phát
tri n nông thôn
ð ng cơ diesel s d ng trong các máy, liên h p máy, các phương ti n v n
t i dùng trong nông nghi p, ph n l n v n s d ng ñ ng cơ ki u truy n th ng, có
nghĩa là chưa có h th ng ñi u khi n ñi n t và h th ng t ch n đốn. Các lo i
đ ng cơ này có k t c u đơn gi n, bao g m các cơ c u, h th ng cơ b n và ho t đ ng
hồn tồn theo ngun t c cơ khí.

Do tính ch t cơng vi c, các phương ti n, máy móc s d ng trong nông lâm
nghi p, máy xây d ng và cơng trình nơng thơn thư ng làm vi c

t c ñ th p, t i

tr ng l n và thay đ i nhi u, vì v y đ ng cơ diesel dùng trên các phương ti n, máy
móc này có nh ng đ c đi m sau:
- Cơng su t l n.
- T c đ quay trung bình.
- Làm mát b ng nư c.
- Kh i ñ ng b ng tay ho c ñ ng cơ xăng ph .
- H s d tr công su t l n.

Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i - Lu n án ti n sĩ khoa h c k thu t ………………………………….

6


Hi n nay, ngồi các lo i đ ng cơ cũ ñang s d ng, các nhà máy l p ráp ô tô
trong nư c cũng t p trung vào l p các lo i xe s d ng ñ ng cơ diesel ph c v v n
t i và nông nghi p như nhà máy ô tô C u Long, nhà máy ô tô Xuân Kiên, Daewoo,
Huyndai…m i năm xu t xư ng hàng nghìn chi c xe, ph n l n trong s này v n s
d ng lo i đ ng cơ diesel có k t c u truy n th ng, khơng có h th ng t ch n đốn.
1.1.3. ð c đi m s d ng c a đ ng cơ diesel trong nơng nghi p và nơng thơn
Vi t Nam
ð ng cơ diesel có kh năng ch u t i t t, mô men xo n l n, b n, kh e, r t
thích h p làm vi c trong ñi u ki n ñư ng xá c a Vi t Nam, ñ c bi t trong giao
thơng

nơng thơn, cơng trư ng, cơng trình ho c khu v c ñ i, r ng. ð ng cơ diesel

ngày nay ñư c s d ng r t r ng rãi trong các phương ti n giao thông v n t i, các
lo i xe, máy chuyên dùng, máy xây d ng, máy dùng trong khai thác m , trong nông
nghi p và lâm nghi p.
ð ng cơ diesel s d ng trong nông nghi p và nông thôn Vi t Nam thư ng
ph i làm vi c trong đi u ki n và mơi trư ng r t n ng nh c, rung xóc nhi u, b i
nư c nhi u, đ a hình chia c t phân tán ph c t p, ñ d c cao, khơng b ng ph ng, tính
ch t khơng đ ng nh t c a đ t đai, tính ch t cơng vi c ln thay đ i, thư ng làm
vi c phân tán, xa khu dân cư, ñi u ki n chăm sóc b o dư ng k thu t khó khăn, đây
chính là nh ng y u t làm cho t c đ hao mịn đ ng cơ nhanh, ch t lư ng ñ ng cơ
nhanh b xu ng c p.
1.1.4. nh hư ng c a k t c u và s d ng ñ ng cơ diesel trong nơng nghi p và
phát tri n nơng thơn đ n cơng tác ch n đốn, b o dư ng và s a ch a
V i k t c u cơ khí, khơng có h th ng đi u khi n đi n t , khơng có chương
trình giám sát, t ch n đốn, vi c nh n bi t tình tr ng k thu t c a đ ng cơ và xác
ñ nh hư h ng g p r t nhi u khó khăn, đ ng cơ thư ng x y ra tình tr ng hư h ng đ t
xu t, gây thi t h i l n v kinh t và k thu t.
ð i v i ñ ng cơ diesel s d ng trên các máy nông lâm nghi p, máy xây
d ng và cơng trình nơng thơn, do ph i làm vi c trong các đi u ki n n ng n , môi
trư ng làm vi c nhi u b i b n ho c bùn nư c nhi u, thư ng xuyên ph i làm vi c

Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i - Lu n án ti n sĩ khoa h c k thu t ………………………………….

7