Luận văn nghiên cứu, phân tích khói xả để xây dựng dấu hiệu chẩn đoán động cơ diesel

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……………….. ………………………
i

BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO
TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
------------------



CAO XUÂN ðỨC

“NGHIÊN CỨU PHÂN TÍCH KHÓI XẢ ðỂ XÂY
DỰNG DẤU HIỆU CHẨN ðOÁN ðỘNG CƠ
DIESEL”




LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Chuyên ngành : Kỹ thuật máy và thiết bị cơ giới hoá Nông-Lâm nghiệp
Mã ngành : 60-52-14
Người hướng dẫn khoa học : PGS-TS. Bùi Hải Triều




HÀ NỘI - 2008


Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……………….. ………………………

i

Lời cam ñoan


Tôi xin cam ñoan, những số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn
này là trung thực và chưa hề ñược sử dụng ñể bảo vệ một học vị nào.
Tôi xin cam ñoan rằng mọi sự giúp ñỡ cho việc thực hiện luận văn này
ñã ñược cám ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn ñều ñã ñược chỉ rõ
nguồn gốc.
Tác giả


Cao Xuân ðức









Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……………….. ………………………
ii

Lời cảm ơn
Trong quá trình thực hiện ñề tài này, tôi ñã nhận ñược sự hướng dẫn,
chỉ bảo và giúp ñỡ tận tình của các thầy, cô giáo trong Khoa Cơ ðiện và các
thầy cô trong trường. Nhân dịp này, cho phép tôi ñược bày tỏ lòng biết ơn

chân thành và sâu sắc ñến:
Tôi xin chân thành cảm ơn thầy giáo PGS.TS. Bùi Hải Triều ñã chỉ bảo
từ việc ñịnh hướng ban ñầu, giải quyết từng nội dung ñề tài, ñến sửa ñổi
những sai sót ñể hoàn thành luận văn.
Tôi xin chân thành cảm ơn tập thể cán bộ, giáo viên bộ môn ðộng Lực
- Khoa Cơ ðiện và toàn thể các thầy cô giáo trong Khoa Cơ ðiện - Trường
ðại học Nông nghiệp Hà Nội.
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành ñến các thầy cô giáo ñã trực tiếp
giảng dạy tôi trong quá trình học tập tại trường và các thầy cô giáo Khoa Sau
ðại Học - Trường ðại học nông nghiệp Hà Nội.
Tôi xin chân thành cảm ơn sự nhiệt tình giúp ñỡ của gia ñình và người
thân ñã luôn luôn ñộng viên tạo mọi ñiều kiện thuận lợi cho tôi trong quá
trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn này.
Một lần nữa tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất của mình tới tất cả
những tập thể và cá nhân ñã dành cho tôi mọi sự giúp ñỡ quý báu trong quá
trình hoàn thành luận văn.
Tôi xin chân thành cảm ơn!
Tác giả


Cao Xuân ðức


Trng i hc Nụng nghip H Ni Lun vn thc s k thut..
iii

MC LC
Li cam ủoan....................................................................................................i
Li cm
n........................................................................................................ii

MC LC......................................................................................................iii
Mở ĐầU........................................................................................................................... i
CHƯƠNG I
TổNG QUAN.................................................................................................................. 3
1.1. KHáI QUáT Về CHẩN ĐOáN ĐộNG CƠ ĐốT TRONG .................................. 3
1.1.1. Chẩn đoán kỹ thuật.........................................................................3

1.1.2. Chẩn đoán kỹ thuật động cơ đốt trong............................................3

1.2. Tình hình nghiên cứu chẩn đoán động cơ đốt trong ................. 7
1.2.1. Chẩn đoán công suất ......................................................................7

1.2.2. Chẩn đoán trạng thái kỹ thuật của động cơ theo các thông số từ
dòng khí thải..........................................................................................10

1.2.3. Chẩn đoán hao mòn nhờ phân tích dầu bôi trơn động cơ ..............14

1.2.4. Chẩn đoán trực tuyến (OBD Onboard Diagnostic).....................15

Kết luận chơng I............................................................................................... 17
1.3. Mục đích và nhiệm vụ của đề tài......................................................... 18
1.3.1. Mục đích:.....................................................................................18

1.3.2. Nhiệm vụ: ....................................................................................18

CHƯƠNG II
CƠ Sở Lý THUYếT .................................................................................................... 19
2.1. quá trình biến đổi năng lợng trong động cơ Diesel ............. 19
2.1.1. Các yếu tố ảnh hởng đến quá trình biến đổi năng lợng trong động
cơ diesel.................................................................................................19

2.1.2.

Các khả năng đánh giá quá trình biến đổi năng lợng...............28

Trng i hc Nụng nghip H Ni Lun vn thc s k thut..
iv

2.1.3. Tác động qua lại giữa quá trình biến đổi năng lợng và năng lợng
khí thải...................................................................................................30

2.2. Sự hình thành các thành phần khí thải của động cơ Diesel. 35
2.3.Cơ chế tạo hạt thải rắn trong buồng cháy động cơ Diesel . 36
2.3.1. Hình thành hạt muội than.............................................................37

2.3.2. Phát triển hạt muội than ...............................................................39

2.3.3. Quá trình oxy hoá hạt muội than ..................................................39

2.4. màu sắc của khói xả và những h hỏng có thể của động cơ
diesel ...................................................................................................................... 40
2.5. Các phơng pháp đo khói trong khí thải động cơ Diesel........ 44
2.5.1. Phơng pháp đo độ khói bằng giấy lọc.........................................45

2.5.2. Phơng pháp đo độ mờ khí thải ....................................................47

2.6. Tạo tải trọng cho động cơ bằng phơng pháp gia tốc ............ 49
CHƯƠNG III
XÂY DựNG DấU HIệU NHậN BIếT TRạNG THáI Kỹ THUậT ĐộNG CƠ
DIESEL NHờ PHÂN TíCH KHóI THảI................................................................... 51

3.1. THIếT Kế THIếT Bị ĐO KHóI.......................................................................... 51
3.1.1.Lựa chọn nguyên lý thiết bị...........................................................51

3.1.2.Tính toán thiết kế thiết bị ..............................................................52

3.1.3. Nguyên lý hoạt động của các thiêt bị đo.......................................57

3.2. Xây dựng hệ thống đo và xử lý tín hiệu chẩn đoán.................. 59
3.2.1. Lựa chọn thông số và đối tợng chẩn đoán...................................59

3.2.2. Lựa chọn cảm biến .......................................................................60

3.2.3. Xây dựng hệ thống đo và xử lý tín hiệu........................................60

3.2.4. La chn v to lp cỏc trng thỏi h hng ủin hỡnh...................63

3.3. KếT QUả NGHIÊN CứU THựC NGHIệM ........................................................ 64
3.3.1.

Xõy dng ủc tớnh khúi ca ủng c D240...............................64

Trng i hc Nụng nghip H Ni Lun vn thc s k thut..
v

3.3.2.Phân tích dấu hiệu nhận dạng h hỏng theo đặc tính ngoài M
e
và D
của động cơ Diesel.................................................................................68

KếT LUậN Và Đề NGHị............................................................................................ 77

KếT LUậN................................................................................................................. 77
Đề NGHị.................................................................................................................... 78















Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……………….. ………………………
1

MỞ ðẦU
ða phần các máy tự hành sử dụng trong Nông – Lâm nghiệp, xây dựng
và vận tải ñược trang bị ñộng cơ Diesel, ñặc biệt là những xe có trọng tải lớn
và các xe chuyên dùng. Các loại máy này ñã góp phần giải phóng một lượng
lớn sức lao ñộng, rút ngắn thời gian thực hiện công việc, nâng cao hiệu quả
kinh tế và cải thiện ñáng kể chất lượng công việc mà nó ñảm nhận. Do vậy,
việc tổ chức khai thác sử dụng các phương tiện này một cách có hiệu quả sẽ
mang lại những lợi ích kinh tế và kỹ thuật vô cùng to lớn. Trong ñó công tác
chẩn ñoán, bảo dưỡng và sửa chữa chúng là một việc làm hết sức quan trọng
có ý nghĩa then chốt trong việc tổ chức khai thác sử dụng thiết bị này ñạt hiệu

quả cao nhất.
Khoa học chẩn ñoán ra ñời ñã lâu, nó bắt ñầu từ việc chẩn ñoán trạng
thái sức khoẻ của con người và tiếp sau ñó ñược mở ra lĩnh vực chẩn ñoán
trạng thái kỹ thuật của máy móc, thiết bị. Tuy ra ñời từ rất lâu, song sự phát
triển của nó ñã gặp nhiều khó khăn, chủ yếu là thiếu các thiết bị ño lường có
ñộ tin cậy cao. Ngày nay, với sự bùng nổ của công nghệ thông tin và kỹ thuật
ñiện tử, các thiết bị ño lường nói riêng và kỹ thuật ño lường nói chung ñã có
những bước tiến mạnh mẽ về cả chất lượng lẫn chức năng của nó. Theo ñó,
kỹ thuật chẩn ñoán ngày nay ñã có những bước tiến bộ vượt bậc. Nhờ vậy mà
xu hướng phát triển của chẩn ñoán kĩ thuật ngày càng có những yêu cầu khắt
khe hơn theo hướng có lợi cho tình trạng kỹ thuật của máy móc và sự an toàn
ñối với người sử dụng [5].
Ở Việt Nam hiện nay, có rất nhiều loại ñộng cơ ñang hoạt ñộng nhưng
không ñược trang bị các hệ thống tự chẩn ñoán trên xe. Hơn nữa, chúng
thường hoạt ñộng ở các ñịa bàn cách xa trung tâm chẩn ñoán, bảo dưỡng, sửa
chữa. Do vậy, việc chẩn ñoán ñộng cơ trong ñiều kiện dã ngoại ñược ñặt ra
như một hướng ñi tất yếu. Việc chẩn ñoán trong ñiều kiện dã ngoại xuất hiện
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……………….. ………………………
2

sẽ giảm thiểu ñược những chi phí bảo dưỡng, sửa chữa, chẩn ñoán, nâng cao
tính an toàn cho người và thiết bị từ ñó nâng cao hiệu quả kinh tế của hoạt
ñộng kinh tế có sử dụng xe.
Mặt khác, thành phần khí xả trong khí thải ñộng cơ là thông số quan
trọng nhất khi chẩn ñoán ñộng cơ Diesel. Nếu ta chọn “khói xả” làm thông số
chẩn ñoán thì thiết bị kèm theo nó là thiết bị ño ñộ ñen “khói xả” và phương
pháp chẩn ñoán ñược thực hiện khi xem xét quá trình gia tốc hay quá trình
chuyển tiếp của ñộng cơ [21]. Như vậy, ñây là một hướng nghiên cứu có
nhiều tiêu chí thuận lợi theo xu hướng phát triển kỹ thuật chẩn ñoán hiện ñại.
Thiết bị ño tương ñối ñơn giản, có thể chế tạo với chi phí thấp, cho kết quả rất

nhanh và tương ñối rõ nét về thông tin tình trạng kỹ thuật ñộng cơ, gọn nhẹ và
có thể mang theo một cách cơ ñộng ñể chẩn ñoán dã ngoại, phương pháp tạo
tải nhờ gia tốc cũng là một phương pháp dễ thực hiện và không cần chi phí,
tạo lập các phương án thí nghiệm rất linh hoạt và thuận lợi.
Nhằm xây dựng các dấu hiệu ñể chẩn ñoán ñộng cơ Diesel từ việc phân
tích khói xả, chúng tôi tiến hành nghiên cứu ñề tài: “ Nghiên cứu phân tích
khói xả ñể xây dựng dấu hiệu chẩn ñoán ñộng cơ Diesel”. ðây là một
hướng nghiên cứu mới dựa theo các tiêu chí kỹ thuật chẩn ñoán hiện nay.









Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……………….. ………………………
3

CHƯƠNG I

TỔNG QUAN
1.1. KHÁI QUÁT VỀ CHẨN ðOÁN ðỘNG CƠ ðỐT TRONG
1.1.1. Chẩn ñoán kỹ thuật
Chẩn ñoán kỹ thuật là môn khoa học nghiên cứu về các hình thái xuất
hiện hư hỏng, các phương pháp và công cụ xác ñịnh trạng thái kỹ thuật của
ñối tượng chẩn ñoán, dự báo kịp thời các hư hỏng và tình trạng kỹ thuật hiện
tại mà không phải tháo rời các tổng thành và cụm máy. Do không tháo rời
cụm và các tổng thành của ñối tượng kỹ thuật chẩn ñoán nên không thể trực

tiếp phát hiện các hư hỏng mà phải thông qua các triệu chứng. Triệu chứng là
các biểu hiện ra bên ngoài của các hư hỏng bên trong mà người ta có thể nhận
biết ñược. Thông số chẩn ñoán là những ñại lượng ñịnh mức của triệu chứng
[1,5,17,18].
Hệ thống chẩn ñoán ñược tạo nên bởi công cụ chẩn ñoán và ñối tượng
chẩn ñoán với mục ñích xác ñịnh trạng thái kỹ thuật của ñối tượng chẩn ñoán.
Qua việc xác ñịnh trạng thái kỹ thuật có thể ñánh giá chất lượng hiện tại,
những sự cố ñã xảy ra và khả năng sử dụng trong tương lai.
Một hệ thống chẩn ñoán kỹ thuật của một ñối tượng nào ñó thường bao
gồm những phần tử chủ yếu sau: ðối tượng chẩn ñoán, các thông số chẩn
ñoán, các chỉ tiêu ñịnh mức, phương pháp và thiết bị chẩn ñoán, con người
ñiều khiển quá trình chẩn ñoán, [5,11].
1.1.2. Chẩn ñoán kỹ thuật ñộng cơ ñốt trong.
Trong quá trình sử dụng, công suất hiệu dụng của ñộng cơ giảm chậm
và chi phí nhiên liệu riêng tăng chậm. Tuy nhiên, các chỉ tiêu này bị làm xấu
ñi thường là do sự không nhạy ñiều chỉnh của các hệ thống trong ñộng cơ và
không thể làm cơ sở ñể gửi ñi sửa chữa lớn. Trong ña số các trường hợp hao
tổn công suất và giảm tính tiết kiệm chi phí nhiên liệu có thể ñược khắc phục
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……………….. ………………………
4

ngay ở cơ sở vận tải hoặc các trạm bảo dưỡng nhỏ, ñặc biệt khi ở ñó có các
thiết bị ñánh giá ñịnh lượng các chỉ tiêu này [1,5,9,15,19,].
Các nguyên nhân cơ bản của các hỏng hóc trên ñộng cơ thường là hở
ñường nạp không khí, ñiều chỉnh không ñúng hoặc thay ñổi góc bắt ñầu phun
hoặc góc ñánh lửa, kẹt tắc các thiết bị phun nhiên liệu và nói chung là sai lệch
trạng thái hoạt ñộng ñúng của hệ thống cung cấp nhiên liệu và ñốt cháy. ðối
với mỗi dạng cấu trúc của các hệ thống này, các sai lệch sẽ có những biểu
hiện riêng, thí dụ ñối với hệ thống cung cấp diesel là sai lệch các trạng thái
của vòi phun hoặc bơm áp suất cao, ñối với hệ thống cung cấp chế hoà khí là

sai lệch trạng thái của cácburatơ còn ñối với hệ thống phun xăng ñiện tử là sai
lệch trạng thái của vòi phun hoặc mạch ñiều khiển ñiện tử…Các nguyên nhân
khác là chất lượng các chi tiết làm kín kém , các chi tiết không ñược xiết ñủ
chặt, ñiều chỉnh không ñúng các cơ cấu và hệ thống, cân bằng không ñủ cho
ñộng cơ, làm sạch kém các bộ phận lọc dầu, rò rỉ ở hệ thống làm mát. Khả
năng làm việc của ñộng cơ ñược ñánh giá cơ bản bằng các chỉ tiêu công suất
và tính tiết kiệm nhiên liệu (chi phí nhiên liệu riêng) cũng như chất lượng
khởi ñộng, mức ồn và gõ. Những sai lệch chủ yếu ảnh hưởng ñến khả năng
làm việc của ñộng cơ là: hao mòn các chi tiết của nhóm pittông - xilanh, mòn
cổ biên và cổ chính của trục khuỷu, mất ñiều chỉnh trong cơ cấu xupáp và các
sai lệch trong hệ thống cung cấp nhiên liệu, hệ thống ñốt cháy. ða số các hư
hỏng và sai lệch xảy ra ở hệ thống cung cấp nhiên liệu, hệ thống ñốt cháy, cơ
cấu biên tay quay và nhóm pittông – xilanh [20,21].
Trên thiết bị nhiên liệu của ñộng cơ diesel, số hư hỏng lớn nhất xuất
hiện ở bơm nhiên liệu và vòi phun. Lượng cung cấp nhiên liệu trong một chu
trình thay ñổi khi mòn cặp pittông - xilanh bơm và mất ñiều chỉnh các phần tử
khác của thiết bị nhiên liệu. Hao mòn cặp pittông – xilanh bơm dẫn ñến làm
muộn thời ñiểm phun và tăng vọt nhiên liệu. Do mòn không ñều cặp pittông -
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……………….. ………………………
5

xilanh bơm làm tăng tính không ñều của lượng cung cấp nhiên liệu trong 1
chu trình theo các nhánh bơm. Hao mòn cặp pittông - xilanh bơm cũng kèm
theo việc giảm áp suất phun nhiên liệu. Hao mòn van áp suất (van triệt hồi)
dẫn ñến tăng áp suất dư trong ống nhiên liệu áp suất cao, ñiều ñó làm tăng
lượng cung cấp nhiên liệu trong một chu trình và tính không ñều của việc
cung cấp theo các xilanh. Từ những quan hệ ñó dẫn ñến phá huỷ quá trình
cháy trong ñộng cơ và tăng tải trọng lên cơ cấu biên tay quay [1,4,5,15,19].
Mất ñiều chỉnh thời ñiểm bắt ñầu phun nhiên liệu ảnh hưởng xấu ñến
công suất tính tiết kiệm và ñộ làm việc cứng của ñộng cơ.

Sự thay ñổi trạng thái kĩ thuật của hệ thống cung cấp hỗn hợp ñốt ở
ñộng cơ chế hoà khí như thay ñổi mức nhiên liệu trong buồng phao, lượng
cung cấp xăng từ bơm, áp suất nhiên liệu của bơm và ñộ chân không trong
ñường nạp…sẽ làm xấu quá trình cháy và do ñó làm giảm các chỉ tiêu công
suất, tính tiết kiệm nhiên liệu và thành phần khí xả. Cũng dẫn ñến các kết quả
như vậy khi xuất hiện trục trặc ở hệ thống ñiều khiển ñiện tử trên các xe hiện
ñại, ñược trang bị ñể ñiều khiển ñộng cơ, thí dụ ñứt hoặc ngắt mạch, hao mòn,
bẩn hoặc ăn mòn hoá học…
Số hỏng hóc tương ñối lớn nhất trong quá trình sử dụng ở ñộng cơ chế
hoà khí xuất hiện ở hệ thống ñốt cháy. Sự thay ñổi giá trị cần thiết của góc
ñánh lửa, thời ñiểm ñánh lửa, trạng thái ñiều chỉnh góc ñánh lửa, các thông số
của mạch sơ cấp và thứ cấp, khe hở bugi…dẫn ñến làm xấu các chỉ tiêu hoạt
ñộng của ñộng cơ.
Hao mòn còn tác ñộng lớn hơn nữa ñến các liên kết vòng găng pittông,
các gối ñỡ chính và gối ñỡ biên. Khi ñó thường gặp hơn cả trong các gối ñỡ là
sự phá huỷ lớp chống ma sát, xước trên bề mặt lốp, ñệm cổ chính, làm nóng
chảy hoặc ép vỡ tróc lớp chống ma sát, làm tắc lỗ dẫn dầu.
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……………….. ………………………
6

Trong nhóm pittông - xilanh các hư hỏng và sai lệch chủ yếu là: tăng
khe hở hướng kính giữa xilanh và pittông, khe hở trong liên kết giữa vòng
găng hơi và ñầu trên pittông, khe hở ở trong chốt pittông, giảm ñàn hồi và vỡ
gãy vòng găng hơi, vòng găng dầu. Khi có sự không kín sát trong nhóm
pittông – xilanh làm tăng lọt khí từ không gian bên trong pittông xuống cácte.
ðiều ñó làm xấu chất lượng tạo thành hỗn hợp và ñốt cháy nhiên liệu và tiếp
theo làm tăng chi phí nhiên liệu riêng, tăng ñộ khói, khí xả, tác ñộng xấu dến
thành phần khí xả.
Sai lệch chủ yếu của hệ thống bôi trơn là giảm áp suất dầu trong mạch
dầu chính do các nguyên nhân sau: mức dầu trong cacte thấp, mòn liên kết

trong cơ cấu biên tay quay, giảm lượng cung cấp của bơm dầu, mất ñiều
chỉnh van dòng hoặc van an toàn, ñộ nhớt dầu thấp…
Sai lệch trong cơ cấu phân phối khí dẫn ñến giảm công suất ñộng cơ,
tăng chi phí nhiên liệu gây ồn gõ, tăng hao tổn dầu nhờn. Việc giảm công suất
xảy ra khi ñiều chỉnh không ñúng cơ cấu, cháy hoặc biến dạng xupáp, mòn
mặt cam trên trục phân phối, giảm ñộ ñàn hồi của lò xo xupáp. Hao tổn dầu
tăng là do lọt qua các bộ phận làm kín, thông hơi cacte kém, mòn vòng găng
pittông, piston và xilanh, mòn bạc hướng dẫn xupáp và làm mất ñộ kín…
Các thông số chẩn ñoán trong ña số các trường hợp ñược ñặc trưng bởi
phương pháp chẩn ñoán. Các phương pháp hiện ñại ñể chẩn ñoán ñộng cơ dựa
trên việc ño các thông số chẩn ñoán cơ bản sau:
- Các thông số biên ñộ - pha của các quá trình làm việc tạo bởi ñộ nhớt
làm việc hoặc khí làm việc, trong hệ thống bôi trơn, hệ thống cung cấp nhiên
liệu, hệ thống ñốt cháy,hệ thống trao ñổi khí của ñộng cơ.
- Các thông số ñặc trưng cho trạng thái hoạt của các phần tử trong mạch
ñiều khiển ñiện tử như ñiều khiển phun xăng, ñiều khiển ñánh lửa…Trên ña
số các ñộng cơ hiện ñại ứng dụng ñiều khiển ñiện tử ñược bố trí chức năng tự
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……………….. ………………………
7

giám sát và chẩn ñoán và lưu trữ các trạng thái hoạt ñộng của mạch ñiều
khiển.
- Các thông số ñặc trưng của dao ñộng hoặc ồn tạo bởi tác ñộng qua lại
của các cặp liên kết ñộng học. Sự phụ thuộc của diễn biến quá trình vào góc
quay trục khuỷu của ñộng cơ ñược xác ñịnh bởi các kì làm việc và trật tự làm
việc của các xilanh. Khi chẩn ñoán ñộng cơ nhiều xilanh, ñể có năng suất
chẩn ñoán lớn nhất người ta sử dụng các xung ñược tạo ra trong các hệ thống
khác nhau nối tiếp nhau trong tất cả các xilanh tương ứng với trật tự làm việc
của chúng. ðể phân tích hệ thống nhiên liệu trong ñộng cơ diesel có thể sử
dụng các xung áp suất trong nhiên liệu ñược tạo ra ở các nhánh bơm nhiên

liệu. ðể phân tích hệ thống ñốt cháy người ta có thể sử dụng các xung ñiện áp
của các cuộn dây sơ cấp và thứ cấp. ðể phân tích ñộ kín của nhóm piston
xilanh có thể sử dụng xung áp suất khí tạo ra trong các te; ñể phân tích trạng
thái của cơ cấu phân phối khí có thể sử dụng xung áp suất khí tạo ra trong
ñường nạp và ñường xả. ðể phân tích quá trình nén trong xilanh có thể sử
dụng xung dòng ñiện và ñiện áp máy ñề trong chế ñộ quay không ñộng cơ [1].
Sự hỏng hóc trong các bộ phận của ñộng cơ liên quan ñến hao mòn tự
nhiên của các ñơn vị lắp ghép và liên kết tạo ra lệch pha và biên ñộ trong
quan hệ giữa quá trình làm việc và góc quay của trục khuỷu.

1.2. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU CHẨN ðOÁN ðỘNG CƠ ðỐT TRONG
1.2.1. Chẩn ñoán công suất
Công suất là một trong những thông số chẩn ñoán quan trọng bởi vì nó
phản ánh tình trạng hầu như toàn bộ các cụm hệ thống chính của ñộng cơ
như: nhóm piston, các chi tiết truyền ñộng của ñộng cơ, hệ cung cấp nhiên
liệu, hệ cung cấp không khí cho ñộng cơ [13].
ðể ño ñược công suất, ñã có rất nhiều phương pháp như: ño trực tiếp
trên bệ thử, xác ñịnh bằng phương pháp gia tốc hay phương pháp ngắt sự làm
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……………….. ………………………
8

việc của các xilanh. ðo trực tiếp trên bệ thử là phương pháp ñược cho là tốn
kém và yêu cầu phải có các trang thiết bị phức tạp và nhà xưởng. Do vậy, việc
chẩn ñoán công suất theo phương pháp này chỉ thực hiện khi máy móc phải
ñược ñưa ñến xưởng chẩn ñoán.
Hiện nay, hai phương pháp chẩn ñoán công suất bằng cách ngắt sự làm
việc của các xi lanh và bằng gia tốc ñang nhận ñược nhiều sự quan tâm hơn.
Bởi vì ưu ñiểm của hai phương án này là: chi phí thấp, cho kết quả nhanh,
trang thiết bị gọn nhẹ và có tính cơ ñộng cao [11,13,15].
- Theo phương pháp ngắt sự làm việc của ñộng cơ:

ðã có một số nhà khoa học [13] tiến hành ño công suất từng xilanh
bằng cách ngắt các xilanh khác chỉ ñể một xilanh làm việc. Việc xác ñịnh
công suất của từng xilanh sẽ cho chúng ta biết sự hư hỏng của các cụm chi
tiết hay hệ thống thuộc xilanh nào?
Bản chất của chẩn ñoán công suất bằng phương pháp ngắt xilanh là:
trong giới hạn thay dổi công suất của xilanh có thể phát hiện ñược trong sử
dụng do nguyên nhân hư hỏng hoặc sai lệch ñiều chỉnh thì sự phụ thuộc của
áp suất chỉ thị trung bình (pi = f(n)) và áp suất có ích trung bình (pe = f(n))
vào vòng quay trục khuỷu ñộng cơ ở nhánh ñiều chỉnh của ñường ñặc tính có
thể coi là cách quãng ñều nhau [13].
Bằng thực nghiệm, các tác giả này ñã xây dựng ñược các ñường ñặc
tinh pi = f(n); pe = f(n) cho các trường hợp: lượng cung cấp nhiên liệu lớn
nhất; ñiều chỉnh ñúng cả ñộng cơ; giảm áp suất nén của xilanh; góc phun sớm
nhỏ; lượng cung cấp nhiên liệu nhỏ nhất. Trên cơ sở ñó, họ ñã ñưa ra một số
phương án chẩn ñoán trạng thái ñộng cơ từ các ñường ñặc tính này.
Cũng là phương pháp “ngắt xilanh” ñể chẩn ñoán công suất, nhưng các
tác giả khác [12] ñã thực hiện việc ngắt lần lượt từng xilanh và láy nó làm tải
trọng cho các xilanh còn lại. Việc tạo lập các dấu hiệu chẩn ñoán ñược thực
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……………….. ………………………
9

hiện theo phương pháp có mô hình trợ giúp. Phần mềm chuyên dụng ñể
nghiên cứu ñộng cơ do hãng AVL của Cộng hòa Áo sáng chế - BOOTS cho
phép chúng ta mô phỏng các quá trình hoạt ñộng của ñộng cơ với ñộ chính
xác và tin cậy cao. Phần mềm này cho phép xây dựng ñược các mô hinh ñộng
cơ nhờ sự khai báo các thông số ñầu vào và ñầu ra của ñộng cơ [12]. Các tác
giả này ñã xây dựng ñược mô hình của một ñộng cơ cụ thể và thực hiện các
phương án thí nghiệm trên cả ñộng cơ thực và ñộng cơ mô hình ñó. Nhờ
phương pháp mô hình trợ giúp (phương pháp ñánh giá tham số và phương
pháp so sánh ñồng ñẳng) các tác giả ñã xây dựng ñược các mối quan hệ giữa

ñường ñặc tính momen với tình trạng kỹ thuật của ñộng cơ.
- Theo phương pháp gia tốc:
Theo phương pháp này, tải trọng ñược tạo ra do sự tăng tốc ñột ngột
của ñộng cơ. Quá trình “chuyển tiếp” từ tốc ñộ thấp ổn ñịnh lên tốc ñộ cao ổn
ñịnh là giai ñoạn làm việc của ñộng cơ ñược sử dụng ñể nghiên cứu, phân
tích, ñánh giá nhằm tạo lập các dấu hiệu ñể chẩn ñoán ñộng cơ. Giai ñoạn
“chuyển tiếp” là giai ñoạn chứa tương ñối nhiều thông tin về sự biến ñổi công
suất, hơn nữa ñây là một giai ñoạn diễn ra trong một thời gian rất ngắn
(khoảng 2 giây) [14,16].
Chẩn ñoán ñộng cơ dựa trên sự phân tích quá trình chuyển tiếp trong
ñộng cơ khi tăng tốc tự do ñã ñược ñề cập và giải quyết [14]. Nhằm tạo cơ sở
ñể xây dựng các dấu hiệu chẩn ñoán, người ta ñã kết hợp xây dựng và tạo lập
các phương án thí nghiệm trên cả mô hình lý thuyết lẫn thực tế ñể phân tích,
ñánh giá các thông số trong quá trình chuyển tiếp của ñộng cơ. [14]. Mô hình
lý thuyết và ñộng cơ thí nghiệm là ñộng cơ D12A.
Cũng theo phương pháp này, một tác giả khác [24] ñã xây dựng mô
hình ñộng lực học của hệ thống ñộng cơ Turbin lùa khí kết hợp với thí
nghiệm kiểm tra trên ñộng cơ ô tô cụ thể ñể chẩn ñoán công suất. Trên cơ sở
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……………….. ………………………
10

phân tích kết quả nghiên cứu trong các công trình khoa học trước ñây, tác giả
ñã lựa chọn một số tín hiệu chẩn ñoán thích hợp, phản ứng ñã nhạy với hầu
hết các khuyết tật ñiển hình có thể xuất hiện khi ñộng cơ làm việc. Sự thay
ñổi của các tín hiệu chẩn ñoán này phản ánh khá tin cậy về tình trạng kỹ thuật
hiện tại của ñộng cơ. Các tín hiệu ñó là:
+ Tần số quay (n) và gia tốc góc (ε) của trục khuỷu.
+ Nhiệt ñộ tổng cộng trước turbin.
+ Tần số quay của turbin lùa khí.
+ Nhiệt ñộ nước làm mát.

1.2.2. Chẩn ñoán trạng thái kỹ thuật của ñộng cơ theo các thông số
từ dòng khí thải
Dòng khí thải là một trong những thông số chẩn ñoán chứa nhiều thông
tin về tình trạng kỹ thuật của ñộng cơ. ðặc ñiểm, tính chất và các thành phần
của khí thải sẽ phản ánh trực tiếp chất lượng của quá trình tạo hỗn hợp và ñốt
cháy trong ñộng cơ. Mặt khác, chất lượng cháy của ñộng cơ lại phụ thuộc rất
nhiều yếu tố khác nhau như: ñặc ñiểm cặp lắp ghép pittong – xilanh; góc phun
sớm; sức cản ñường nạp; áp suất phun nhiên liệu; sự bao kín buồng ñốt… Tất
cả những yếu tố ñó sẽ mô tả một cách trực tiếp và ñầy ñủ tình trạng kỹ thuật
của một ñộng cơ. [1,4,7,11,12,20,21]
Ngày nay, việc phân tích các thành phần khí xả ñể chẩn ñoán ñộng cơ
là một trong những phương pháp ñược nhiều nhà khoa học quan tâm và họ
cho rằng ñây là một trong những hướng nghiên cứu hiện ñại. Sở dĩ như vậy là
do phương pháp này có rất nhiều ưu ñiểm mà các phương pháp khác không
có ñược: bố trí thí nghiệm ñơn giản, chi phí thấp, kết quả thí nghiệm thu ñược
rất nhanh chóng và ñặc biệt tính chất của dòng khí thải chứa rất nhiều thông
tin về tình trạng kỹ thuật của ñộng cơ.
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……………….. ………………………
11

Tuy nhiên trong phương pháp phân tích khí thải ñể chẩn ñoán ñộng cơ
lại còn có rất nhiều hướng nghiên cứu khác nhau nhằm chẩn ñoán các loại
ñộng cơ khác nhau hoặc nhằm nâng cao tính chính xác của mức ñộ phản ánh
thông tin tình trạng kỹ thuật của ñộng cơ từ dòng khí thải hoặc cũng có thể là
ñể ñơn giản hóa, giảm thiểu chi phí về thời gian cũng như tiền của ñể phát
hiện một cách nhanh nhất, chính xác nhất những hư hỏng từ ñộng cơ. Theo
các hướng ñó, một số công trình của các tác giả trong nước cũng như trên thế
giới ñã ñề cập và giải quyết ở các mức ñộ khác nhau.
- Chẩn ñoán ñộng cơ xăng nhờ phân tích thành phần khí thải.
Trong [9] ñã ñề cập ñến việc nghiên cứu và phân tích các thành phần

khí thải ñể phản ánh các tình trạng kỹ thuật của ñộng cơ. Trong khi nghiên
cứu, tác giả ñã xây dựng ñược một số phương án thí nghiệm ñể mô tả các lỗi
của ñộng cơ nhằm mục ñích xây dựng các dấu hiệu chẩn ñoán. Các phương
án ñó có thể nêu tên như: phương án làm thay ñổi mức ñộ bao kín của buồng
ñốt (bằng cách xẻ rãnh trên thân bugi, tiến hành thay thế ba lần mỗi lần 4 bugi
ñể xử lý giống nhau ñể tạo sự “ lọt hơi” ñồng ñều cho các xilanh); phương án
thay ñổi thời ñiểm ñánh lửa; phương án tăng sức cản ñường nạp (bằng cách
bịt ñường nạp theo các mức ñộ khác nhau). Các phương án ñược thực hiện ở
chế ñộ không tải của ñộng cơ. Kết quả, tác giả ñã xây dựng ñược một số mối
quan hệ giữa các thành phần khí thải và tình trạng hoạt ñộng của ñộng cơ ñể
có những kết luận bước ñầu vê tình trạng kỹ thuật của ñộng cơ.
Cũng phân tích các thành phần khí thải của ñộng cơ, cũng các phương
án tương tự như trên, nhưng một tác giả khác lại tiến hành ño và phân tích
khí xả ñộng cơ trong quá trình “chuyển tiếp”. Trong các thí nghiệm tác giả ñã
tạo ra sự thay ñổi ñột ngột từ các tốc ñộ quay thấp lên tốc ñộ quay cao hơn.
Cụ thể: 1250v/p – 1500v/p; 1000v/p – 15000v/p; 750v/p – 1500v/p; 1330v/p
– 2500v/p và 750v/p – 2500v/p. Sự thay ñổi ñột ngột ñó ñã tạo ra các mức tải
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……………….. ………………………
12

trọng tương ứng. Trên cơ sở ñó, tác giả ñã xây dựng ñược mối liên hệ giữa tải
trọng ñặt vào ñộng cơ ñến các thành phần khí xả và chứng minh ñược rằng:
khí xả ñộng cơ phụ thuộc rất lớn vào các chế ñộ tải trọng; khí xả trong quá
trình chuyển tiếp chứa nhiều thông tin chẩn ñoán hơn chế ñộ không tải và
thông tin chẩn ñoán trong dòng khí thải ở quá trình “ chuyển tiếp” sẽ phản
ánh rõ nét hơn về tình trạng kỹ thuật của ñộng cơ.
- Chẩn ñoán ñộng cơ Diesel theo nhiệt ñộ khí thải.
Nghiên cứu chẩn ñoán ñộng cơ theo nhiệt ñộ khí thải ñược giới thiệu
trong [21]. Tác giả ñã phân tích tương ñối ñầy ñủ các mối quan hệ tác ñộng
qua lại tính chất dòng khí thải, năng lượng dòng khí thải với các quá trình

biến ñổi năng lượng trong ñộng cơ, quá trình tạo hỗn hợp ñốt, quá trình phun
và quá trình cháy trong ñộng cơ Diesel. Xa hơn nữa, tác giả ñã phân tích
nguyên nhân tác ñộng xấu ñến quá trình biến ñổi năng lượng ñó là các trạng
thái sai lệch trong hệ thống kết cấu do quá trình sử dụng như: hao mòn piston-
xilanh, các bộ phận làm kín trong buồng ñót, tăng khe hở của các cặp lắp
ghép… và sai lệch trong hệ thống ñiều khiển như: hệ thống bơm và phun
nhiên liệu về thời ñiểm, lượng và chất lượng phun…
Thông tin về trạng thái kỹ thuật như vậy của ñộng cơ ñược hàm chứa
rất nhiều trong tính chất dòng khí thải ñặc biệt là nhiệt ñộ khí thải và dòng khí
thải [21].
- Chẩn ñoán ñộng cơ Diesel nhờ phân tích khói xả ñộng cơ
Trong chẩn ñoán ñộng cơ xăng nhờ phân tích khí thải, các thành phần
khí thải ñược quan tâm và chứa các thông tin chẩn ñoán chính ñó là CO, CO
2
,
HC, NO
x
. Các phương án thí nghiệm với sự trợ giúp của các thiết bị ño và
phân tích các thành phần khí thải chuyên dụng. Tuy nhiên ñối với ñộng cơ
Diesel, thành phần khí thải quan trọng – chứa nhiều thông tin chẩn ñoán ñó là
khói xả. Mức ñộ khói của thành phần khí xả có thể sử dụng làm một thông số
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……………….. ………………………
13

chẩn ñoán quan trọng khi chẩn ñoán ñộng cơ Diesel. Phân tích khói xả cho
khả năng chẩn ñoán ñộng cơ theo phương pháp ñịnh tính (theo màu sắc của
khói) với sự trợ giúp của các chuyên gia hoặc chẩn ñoán ñộng cơ theo phương
pháp ñịnh lượng nhờ sự trợ giúp của các máy ño chuyên dùng.
Theo phương pháp ñịnh tính, khói xả ñược phân tích dựa vào màu sắc
của khói nhìn thấy ñược từ khí thải ñộng cơ. Sự chính xác trong chẩn ñoán

phụ thuộc rất nhiều vào “cảm quan” của chuyên gia. ðể sử dụng phương pháp
này, chúng ta cần có một ñội ngũ chuyên gia nhiều kinh nghiệm và hệ thống
các dấu hiệu chẩn ñoán ñều dựa trên các kết quả thực nghiệm ở nhiều ñộng cơ
khác nhau và ở các tình trạng kỹ thuật khác nhau. Và theo ñó, dĩ nhiên là kết
quả chẩn ñoán ñưa ra cũng mang tính chất “phỏng ñoán ñịnh tính” các “hư
hỏng có thể” của ñộng cơ. [2]
Theo phương pháp ñịnh lượng, khói xả ñược ño ñạc và phân tích bằng
thiết bị ño khói xả chuyên dùng. Theo ñó các giá trị của khói xả ñược ghi lại
theo thời gian hoặc bằng các mối quan hệ giữa nó với gia tốc, tải trọng hay số
vòng quay trục khuỷu [11].
- Chẩn ñoán hệ thống nhiên liệu nhờ cảm biến Lambdar
Trên các xe hiện ñại ngày nay, do yêu cầu bức thiết của việc cảnh báo
lỗi ngay trên xe nhờ việc theo dõi liên tục các quá trình hoạt ñộng của các hệ
thống, các cảm biến ñã ñược sử dụng và bố trí tại các vị trí ñể theo dõi liên
tục các quá trình ñó. Do vậy, việc chẩn ñoán các hệ thống, ta có thể sử dụng
tín hiệu trích ngay từ ñường tín hiệu về ECU của các cảm biến chức năng làm
thông tin chẩn ñoán.
ðể nhận biết thông tin về trạng thái kỹ thuật của hệ thống phun nhiên
liệu, tác giả công trình [22] ñã sử dụng tìn hiệu của cảm biến Lambdar. Cảm
biến Lambdar trên các loại xe hiện ñại ngày nay ñược bố trí ngay tại cửa xả
của ñộng cơ ñể theo dõi quá trình biến ñổi của hệ số dư không khí. Từ hệ số
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……………….. ………………………
14

dư không khí lấy ñược từ cảm biến, có thể phân tích chẩn ñoán sự cháy trong
ñộng cơ, sự hao hụt nhiên liệu trong quá trình cháy. Từ ñó ta có thể ñưa ra các
nhận ñịnh sơ bộ ban ñầu về tình trạng kỹ thuật của ñộng cơ như: hệ thống
phun, hệ thống nạp khí, ñộ bao kín của buồng cháy, góc phun sớm (hoặc ñốt
sớm),…[22].
1.2.3. Chẩn ñoán hao mòn nhờ phân tích dầu bôi trơn ñộng cơ

Tính dị thường của một quá trình hoặc một trạng thái cấu trúc có thể
biểu diễn bởi thành phần hoặc tính chất của môi chất. Trên cơ sở ñó có thể
xây dựng các dấu hiệu chẩn ñoán nhờ các phép ño thích hợp và xây dựng các
dấu hiệu nhận dạng trạng thái chẩn ñoán phù hợp. Dầu bôi trơn ñộng cơ là
một môi chất hoạt ñộng chứa rất nhiều thông tin về hao mòn các bề mặt ma
sát trong ñộng cơ cũng như trạng thái hoạt ñộng của ñộng cơ [1].
Phân tích dầu bôi trơn cho phép nhận biết các trạng thái kỹ thuật ñộng
cơ nhờ những biểu hiện sau:
- Lượng hạt mà hoặc mức ñộ bứt hạt mài: là ñộ tăng lượng hạt mài theo
thời gian cho biết trạng thái tức thời hoặc biểu hiện hư hỏng.
- Dạng hạt mài cho biết dạng hư hỏng. Hao mòn ñược nhận biết bởi
dạng hạt mài phẳng, mỏng, mỏi vật liệu sẽ biểu hiện bởi nhiều hạt mài dạng
gọn hơn.
- Loại vật liệu hạt mài cho biết vùng hư hỏng. Mạt kim loại màu là dấu
hiệu hao mòn ổ trượt, mạt sắt xuất hiện từ mặt răng, vòng găng hoặc ổ lăn,
mạt gang từ mài mòn mặt gương xilanh, mạt kim loại nhẹ từ piston…
Trong [23] giới thiệu một số kết quả nghiên cứu phân tích dần bôi trơn
ñể ñánh giá trạng thái kỹ thuật ñộng cơ Diesel. ðộng cơ Diesel ñược ñánh giá
sơ bộ trên cơ sở phân tích chất lỏng lạ trong dầu bôi trơn.Việc phân tích hạt
mài ñược thực hiện bằng thiết bị gọn nhẹ, thuận tiện cho công việc chẩn ñoán
giã ngoại.
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……………….. ………………………
15

Từ kết quả phân tích hạt mài ñộng cơ nghiên cứu ñược ñánh giá theo
các mức ñộ: hoạt ñộng an toàn, hoạt ñộng an toàn giới hạn hoặc hoạt ñộng với
xác suất hư hỏng cao [23].
1.2.4. Chẩn ñoán trực tuyến (OBD – Onboard Diagnostic)
Ảnh hưởng quyết ñịnh ñến sự phát triển kỹ thuật của các hệ thống OBD
xuất phát từ California. ðể giảm ô nhiễm môi trường không khí từ các

phương tiện giao thông, tại California ñã triển khai 1988 qui ñịnh về hệ thống
chẩn ñoán trực tuyến trong tất cả các xe ô tô chạy xăng bên cạnh ñể tự giám
sát phát thải cùng với việc thắt chặt qui ñịnh về giá trị phát thải giới hạn. Hệ
thống OBD I có nhiệm vụ chủ yếu là giám sát tất cả các cảm biến và các bộ
phận ñịnh vị kết nối trực tiếp với hệ thống ñiều khiển ñiện tử trên ñộng cơ. ðể
lái xe có thể nhận biết các lỗi hoạt ñộng trong mạch ñiều khiển phát thải ñược
kiểm tra trong OBD, người ta qui ñịnh lắp ñặt một ñèn báo lỗi trên xe. ðèn
báo lỗi này ñảm nhận việc ñọc các thông tin ñã lưu giữ qua mã lỗi. Từ năm
1994 bắt ñầu giai ñoạn chuyển tiếp 2 năm, tiếp theo là qui ñịnh về OBD II.
ðồng thời khi ñó luật khí thải với hệ thống OBD có hiệu lực trên toàn nước
Mỹ cùng với việc thắt chặt hơn nữa các giá trị giới hạn phát thải, việc giám
sát các bộ phận ñơn giản từ lúc này tại Mỹ qui ñịnh giám sát tất cả hệ thống
liên quan ñến khoảng giá trị phát thải cho phép. Mã ñọc lỗi ñược thay thế bởi
một hệ thống truyền dữ liệu tiêu chuẩn qua một cổng chuẩn hóa trên xe ô tô.
Qua cổng chuẩn hóa này có thể ñọc ñược các số liệu hoạt ñộng của ñộng cơ
ñã ñược lưu giữ bổ sung khi xuất hiện một sai lệch hoặc hư hỏng nào ñó bên
cạnh khả năng ñọc mã lỗi.
ðối với xe con, từ khi thực thi giá trị giới hạn khí thải cấp III (EURO
3) năm 2000, luật khí thải cũng yêu cầu lắp ñặt hệ thống giám sát trên các ô tô
có ñộng cơ ñánh lửa cưỡng bức (EOBD). Nội dung của ñạo luật này cơ bản
giống với các qui ñịnh tại Mỹ. Hệ thống chẩn ñoán OBD tại châu Âu cũng
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……………….. ………………………
16

ñược ñịnh hướng tương tự với các hệ thống tại Mỹ. Khoảng thời gian cần ñể
bảo ñảm hoạt ñộng chuẩn xác của hệ thống giám sát phát thải ñược tính theo
tuổi thọ tiêu chuẩn của xe ô tô trong ñiều kiện hoạt ñộng tiêu chuẩn là 5 năm
hoặc theo quãng ñườn chạy là 80.000 km. Từ các mẫu xe năm 2003 yêu cầu
cả với xe mới có ñộng cơ tự bốc cháy và từ năm 2005 với các xe tải phải
trang bị ñơn nguyên chẩn ñoán tương ứng [23].

Cả OBD và EOBD ñều có các yêu cầu cơ bản sau:
- Giám sát thường xuyên tất cả các bộ phận liên quan ñến việc
giữ phát thải trong khoảng cho phép.
- Nhận biết ngay lập tức sự tăng phát thải.
- Giữ lâu dài lượng phát thải thấp.
- Bảo vệ các bộ phận có nguy cơ hư hỏng (thí dụ Katalysator)
- Lưu giữ thông tin về sự xuất hiện hư hỏng.
- Truyền thông tin ñã lưu giữ ñến hệ thống chẩn ñoán tại xưởng
hoặc trạm bảo dưỡng.
Việc xác ñịnh các giá trị giới hạn OBD cho khí thải ñối với châu Âu và
Mỹ rất khác nhau. Tại OBD Mỹ giá trị giới hạn OBD lấy hệ số 1,5 (1,75 khi
chẩn ñoán Katalysator) so với giá trị phát thải giới hạn theo luật. Tại châu Âu
việc thực hiện các giá trị giới hạn không phụ thuộc lẫn nhau. Mục ñích của hệ
thống OBD và do ñó yêu cầu về giá trị giới hạn OBD là nhận biết nhanh và
chắc chắn các hư hỏng liên quan ñến giới hạn phát thải, báo hiệu sư gia tăng
ñáng kể lượng phát thải. Ở ñây, các giá trị giới hạn OBD cần ñược ñịnh nghĩa
nhỏ hơn mức phát thải ñạt ñược trong trạng thái hoạt ñộng có lỗi. ðể ñảm bảo
giữ các giá trị giới hạn phát thải và tránh phát tín hiệu báo ñộng ñồng thời thì
khoảng cách giữa giá trị giới hạn OBD và giá trị giới hạn phát thải mang ý
nghĩa quyết ñịnh. Mục ñích ở ñây là không có một xe nào có giá trị phát thải
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……………….. ………………………
17

nhỏ hơn giới hạn và lớn hơn giới hạn OBD ñược thông báo là có hư hỏng
xuất hiện.
Bảng 1.1. Các thông số do OBD II và EOBD giám sát
ðộng cơ ñánh lửa cưỡng bức ðộng cơ tự bốc cháy
- Hoạt ñộng của Katalysator
- Nhiệt ñộ Katalysator
- Bỏ lửa

- Hệ thống nhiên liệu
- Cảm biến Lambdar
- Hệ thống không khí sơ cấp
- Hệ thống hồi lưu khí thải
- Thông hơi thùng xăng
- Thông hơi cácte
- Van ổn nhiệt nước làm mát
- Dây dẫn ñiện
- Tất cả các cảm biến về hoạt ñộng
và tính chuẩn xác của tín hiệu
- Các bộ ñịnh vị về phản ứng
- CAN-Bus
- ðiều khiển tự ñộng lượng phun và
thời ñiểm phun của hệ thống phun
nhiên liệu ñiện tử liên quan ñến sự cố
nhiễu mạch và hư hỏng hoàn toàn.
- Hồi lưu khí thải
- ðiều khiển tự ñộng áp suất khí nạp
- Bỏ lửa
- Katalysator (nếu có)
- Giám sát lọc muội than (nếu có)
- Dây dẫn ñiện
- Tất cả các cảm biến về hoạt ñộng
và tính chuẩn xác của tín hiệu
- Phản ứng của các bộ phận ñịnh vị
- CAN-Bus


KẾT LUẬN CHƯƠNG I:
Cùng với sự phát triển của kỹ thuật ñiện tử và công nghệ thông tin, kỹ

thuật chẩn ñoán trạng thái của một hệ thống kỹ thuật ngày càng ñược hoàn
thiện với quy mô triển khai và mức ñộ hiện ñại khác nhau. Xu hướng phát
triển của chẩn ñoán kỹ thuật ôtô và xe chuyên dụng hiện nay, hoặc là trang bị
tích hợp ngay trên hệ thống ñiều khiển ñiện tử trên xe ñể giám sát toàn bộ
hoạt ñộng của hệ thống và phát hiện tức thời các trạng thái hư hỏng hoặc là
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……………….. ………………………
18

xây dựng các trạm bảo dưỡng, chẩn ñoán khu vực có bổ sung các phương tiện
chẩn ñoán từ xa. Tuy nhiên, ở nước ta, các loại xe chuyên dụng và máy kéo
ñang ñược sử nhụng mà chưa ñược trang bị các hệ thống ñiều khiển ñiện tử
nên cần thiết ñược chẩn ñoán ngay tại ñịa bàn hoạt ñọng. Do ñó, cần phải xây
dựng một hệ thống chẩn ñoán dã ngoại gọn nhẹ, hiệu quả và chi phí thấp. Các
thông số ño và thiết bị ño tương ứng cũng cần phải dễ ño, ñủ gọn nhẹ ñể có
thể mang theo, cho kết quả nhanh và ñủ chính xác. Từ việc phân tích tổng
quan có thể kết luận, mức khói trong khí thải là một thông số chẩn ñoán tin
cậy cùng với thiết bị ño mức ñộ khói có thể ñáp ứng các yêu cầu của công
việc chẩn ñoán dã ngoại ñộng cơ Diesel. ðây cũng chính là lý do chủ yếu ñể
xây dựng ñề tài: ”Nghiên cứu phân tích khói xả ñể xây dựng dấu hiệu chẩn
ñoán ñộng cơ Diesel”.
1.3. MỤC ðÍCH VÀ NHIỆM VỤ CỦA ðỀ TÀI
1.3.1. Mục ñích:
Xây dựng một số cơ sở khoa học cho kỹ thuật chẩn ñoán dã ngoại ñộng
cơ Diesel dùng trong Nông – Lâm nghiệp, xây dựng, cầu ñường… từ việc
phân tích khói trong khí thải.
1.3.2. Nhiệm vụ:
- Phân tích cơ sở lý thuyết của việc hình thành các thành phần khí thải
trong quá trình biến ñổi năng lượng ở ñộng cơ ñốt trong.
- Phân tích ảnh hưởng của trạng thái kỹ thuật ñộng cơ ñến tính chất các
thành phần khí thải và khói xả của ñộng cơ Diesel.

- Lựa chọn nguyên lý và thiết kế thiết bị ño khói.
- Xây dựng hệ thống ño các thông số chẩn ñoán.
- Nghiên cứu thực nghiệm phân tích các dấu hiệu chẩn ñoán từ khói và
các thông số ñộng lực học của ñộng cơ.

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……………….. ………………………
19

CHƯƠNG II

CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.1. QUÁ TRÌNH BIẾN ðỔI NĂNG LƯỢNG TRONG ðỘNG CƠ DIESEL
Hoạt ñộng biến ñổi năng lượng của ñộng cơ cho phép ñánh giá các quá
trình bên trong ñộng cơ, khi ñó cân bằng nhiệt ñặc trưng cho chất lượng năng
lượng của ñộng cơ [21].
Việc xác ñịnh bằng thực nghiệm hoạt ñộng biến ñổi năng lượng dựa
trên việc xác ñịnh quá trình biến ñổi áp suất trong xilanh cần có hệ thống ño
kỹ thuật cao và ñắt tiền. Việc xác ñịnh các thông số cần thiết cho cân bằng
nhiệt như các thông số nhiệt, lưu khối khí mới nạp, dòng khí thải và mỗi chất
hoạt ñộng yêu cầu một số lượng lớn các ñiểm ño.
Các phương pháp này có thể sử dụng ñể chẩn ñoán quá trình chuyển
ñổi năng lượng trong ñộng cơ một cách liên tục hay gián ñoạn. Mục ñích của
chẩn ñoán khi ñánh giá liên tục có thể nhìn nhận là ñể xác ñịnh các nhiễu xuất
hiện trong quá trình một cách nhanh chóng nhất.
2.1.1. Các yếu tố ảnh hưởng ñến quá trình biến ñổi năng lượng
trong ñộng cơ diesel
Biến ñổi năng lượng trong ñộng cơ diesel là một quá trình phức tạp,
tích hợp các quá trình hoá học và nhiệt ñộng lực học. Cùng với những thay
ñổi trạng thái nhiệt ñộng trong vùng áp suất và nhiệt ñộ rộng bên trong xilanh

do chuyển ñộng của piston xuất hiện các quá trình trao ñổi nhiệt qua thành
buồng ñốt và các quá trình làm thay ñổi thành phần hoá học trong xilanh do
trao ñổi khí, phun nhiên liệu và ñốt cháy hỗn hợp. Do nguyên lý làm việc của
ñộng cơ diesel nên các quá trình này ñều có tính chất không dừng, có chu kỳ
và ngẫu nhiên từng phần [21].
Trên hình 2.1 giới thiệu quá trình biến ñổi năng lượng trong ñộng cơ ở
dạng phức hợp, kết nối song song và nối tiếp các quá trình thành phần. Các