Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật: đánh giá tình trạng kỹ thuật động cơ ô tô thế hệ mới bằng hệ thống thiết bị chẩn đoán và đo lường hiện đại

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP & PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP
------------------------

NGUYỄN VĂN PHƯƠNG

ĐÁNH GIÁ TÌNH TRẠNG KỸ THUẬT ĐỘNG CƠ Ô TÔ
THẾ HỆ MỚI BẰNG HỆ THỐNG THIẾT BỊ CHẨN ĐOÁN VÀ
ĐO LƯỜNG HIỆN ĐẠI

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

Hà Nội 2011


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP & PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP
---------------------------

NGUYỄN VĂN PHƯƠNG

ĐÁNH GIÁ TÌNH TRẠNG KỸ THUẬT ĐỘNG CƠ Ô TÔ
THẾ HỆ MỚI BẰNG HỆ THỐNG THIẾT BỊ CHẨN ĐOÁN VÀ
ĐO LƯỜNG HIỆN ĐẠI

Chuyên ngành: Kỹ thuật máy và Thiết bị Cơ giới hóa Nơng - Lâm nghiệp

Mã số: 60.52.14

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
PGS.TS. NGUYỄN NHẬT CHIÊU

Hà Nội 2011


i

LỜI CẢM ƠN
Trong q trình thực hiện đề tài, tơi đã nhận được sự hướng dẫn, chỉ
bảo và giúp đỡ tận tình của các thầy, cơ giáo trong Khoa Cơ điện và cơng
trình cùng q thầy cơ trong trường Đại học Lâm Nghiệp. Nhân dịp này, cho
phép tôi được bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc đến quý thầy cô.
Tôi xin chân thành cảm ơn thầy giáo PGS.TS. Nguyễn Nhật Chiêu đã
chỉ bảo hướng dẫn từ việc định hướng ban đầu, giải quyết từng nội dung đề
tài, đến sửa đổi những sai sót để hồn thành luận văn.
Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn chân thành đến những thầy cô giáo đã trực
tiếp giảng dạy tôi trong q trình học tập tại trường và q thầy, cơ giáo Khoa
đào tạo sau Đại học - Trường Đại học Lâm Nghiệp.
Tôi xin chân thành cảm ơn các đồng nghiệp khoa Công nghệ ô tô, ban
lãnh đạo Trường Cao đẳng nghề Số 4- Bộ Quốc phòng- Nghệ An, Ban giám
đốc và tập thể cán bộ công nhân viên trung tâm đăng kiểm xe cơ giới Nghệ
An đã giúp đỡ tôi trong q trình thực hiện thí nghiệm luận văn.
Tơi xin chân thành cảm ơn sự nhiệt tình giúp đỡ của gia đình, bạn bè

đồng nghiệp và người thân đã ln luôn động viên tạo mọi điều kiện thuận lợi
cho tôi trong q trình học tập, nghiên cứu và hồn thành luận văn này.
Một lần nữa tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc nhất của mình tới tất cả
những tập thể và cá nhân đã dành cho tôi mọi sự giúp đỡ q báu trong q
trình hồn thành luận văn.
Tôi xin cam đoan những số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn
này là trung thực và được trích dẫn rõ ràng.
Tơi xin chân thành cảm ơn!
Tác giả

Nguyễn Văn Phương


ii

MỤC LỤC
Trang
Trang phụ bìa…………………………………………………………………...
Lời cảm ơn ..........................................................................................................
Mục lục ................................................................................................................
Danh mục các ký hiệu và chữ viết tắt ................................................................ i
Ký hiệu bằng chữ cái ......................................................................................... ii
Danh mục các bảng .......................................................................................... iii
Danh mục các hình ............................................................................................ v
Mở đầu ........................................................................................................... 1
Chương 1: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ................................... 2
1.1 Tổng quan về tình hình sử dụng ơtơ đời mới ở Việt Nam. ................ 2
1.1.1. Hiện trạng ngành công nghiệp ô tô Việt Nam .............................. 2
1.1.2.Tình hình và xu hướng sử dụng ơ tô đời mới tại Việt Nam.......... 3
1.2. Tổng quan về các thiết bị kiểm tra, đo lường chẩn đốn tình trạng

kỹ thuật ơ tơ. ................................................................................................ 4
1.3. Tình hình nghiên cứu ứng dụng các thiết bị kiểm tra, đo lường
chẩn đoán tình trạng kỹ thuật động cơ ơtơ ở nước ta hiện nay ............ 10
1.3.1. Xu hướng phát triển của kỹ thuật chẩn đốn ơtơ ...................... 10
1.3.2. Sự cần thiết phát triển kỹ thuật chẩn đốn................................. 11
1.3.3. Các cơng trình nghiên cứu về chẩn đoán động cơ ..................... 12
2.1. Cơ sở lý thuyết về quá trình làm việc của động cơ ôtô ................... 15
2.1.1. Thành phần và các phản ứng cháy của nhiên liệu .................... 15
2.1.2. Lượng khơng khí cần thiết để đốt cháy hoàn toàn nhiên liệu ... 16
2.1.3. Hệ số dư lượng khơng khí ........................................................... 17
2.1.4. Số lượng hỗn hợp làm việc trước khi cháy ................................. 17
2.1.5. Thành phần của các sản phẩm cháy........................................... 19


iii

2.2 Các thông số đặc trưng của động cơ ôtô ........................................... 20
2.2.1. Các thông số cấu trúc .................................................................. 21
2.2.2. Các thơng số tính năng ................................................................ 21
2.2.3.Các thơng số năng lượng. ............................................................. 23
2.2.4. Các thông số điều khiển động cơ. ............................................... 23
2.3. Các phương pháp kiểm tra, đo lường, chẩn đoán động cơ ơtơ...... 26
2.3.1. Chẩn đốn động cơ theo trạng thái khởi động ........................... 26
2.3.2.Phương pháp phân tích dầu bơi trơn. ........................................ 26
2.3.3. Chẩn đốn cơng suất ................................................................... 26
2.3.4. Chẩn đốn động cơ theo thành phần khí xả. ............................. 27
2.3.5. Chẩn đoán động cơ theo trạng thái nhiệt độ .............................. 27
2.3.6. Chẩn đốn động cơ theo lượng khí lọt các te ............................. 28
2.3.7. Chẩn đoán động cơ theo tiếng ồn, màu khói, mùi khói ............. 29
2.3.8. Chẩn đốn hệ thống nhiên liệu nhờ cảm biến Lambdar ........... 29

2.3.9. Kiểm tra bằng cảm giác lực hay mô men. ................................... 30
2.3.10. Chẩn đoán bằng các dụng cụ đo: .............................................. 30
2.3.11. Chẩn đoán bằng hệ thống trực tuyến OBD (On- Board
Diagnostics) ............................................................................................. 30
Chương 3: XÂY DỰNG HỆ THỐNG KIỂM TRA, ĐO LƯỜNG, CHẨN
ĐOÁN TÌNH TRẠNG KỸ THUẬT ĐỘNG CƠ Ơ TƠ ĐANG SỬ DỤNG
TẠI VIỆT NAM ............................................................................................ 32
3.1. Các dạng hư hỏng thường gặp của các loại động cơ ô tô đời mới
đang sử dụng tại Việt Nam. ...................................................................... 32
3.1.1. Hư hỏng các hệ thống cơ bản trên động cơ ............................... 32
3.1.2. Hư hỏng phần điều khiển ............................................................ 33
3.2. Lựa chọn các thiết bị kiểm tra, đo lường, chẩn đốn tình trạng kỹ
thuật động cơ ô tô ...................................................................................... 35


iv

3.2.1. Tiêu chuẩn lựa chọn .................................................................... 35
3.2.2. Thiết bị lựa chọn .......................................................................... 36
3.3. Xây dựng mơ hình hệ thống kết hợp các thiết bị kiểm tra đo lường,
chẩn đốn tình trạng kỹ thuật ơtơ. ......................................................... 42
3.3.1. Xây dựng mơ hình hệ thống chẩn đoán...................................... 42
3.3.2. Phạm vi chẩn đoán....................................................................... 45
3.3.3. Lựa chọn phương pháp chẩn đoán ............................................. 46
3.3.4. Lựa chọn đối tượng chẩn đoán ................................................... 47
3.4.1. Chẩn đoán động cơ phun xăng điện tử....................................... 48
3.4.2. Chẩn đoán động cơ Diesel điều khiển điện tử ............................ 65
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .................................................................. 76
TÀI LIỆU THAM KHẢO…………………………………………………...
PHỤ LỤC .......................................................................................................

i

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
Danh mục các chữ viết tắt dùng chung
Ký hiệu

Tên

ABS

Hệ thống chống bó cứng khi phanh

ESP

Hệ thống điều khiển ổn định ôtô

SS

Hệ thống túi khí bảo vệ

EFI

Phun xăng điện tử

ECU

Bộ điều khiển điện tử trung tâm

OBD

Hệ thống chẩn đoán trực tuyến

Nđc EOBD

Hệ thống giám sát trực tuyến

nđc

Số vịng quay động cơ

Ne

Cơng suất có ích

PPM

Phần triệu

DLC

Giắt nối liên kết giữ liệu

A/D

Bộ chuyển đổi
CÁC KÝ HIỆU HĨA HỌC

CO

Ơ xít cacbon

CO2

Cacbonic

C8H8

ốc tan

HC

Hidro Cacbon

NOx

Các ơxít nitơ


ii

KÝ HIỆU BẰNG CHỮ CÁI
Ký hiệu

Đơn vị

l

Kg

l0

kmol Kg

L

Kmol

Lượng khơng khí thực tế tính theo Kmol

L0

Kmol

Lượng khơng khí lý thuyết tính theo Kmol

G1

Kg

M1

Kmol/kg

Lượng kmol khí mới nạp 1Kg nhiên liệu lỏng

M2

Kmol/kg

Số lượng tổng cộng các sản phẩm cháy

Mr

Kmol

Mc

Kmol/kg

mT

g

nn

Giải thích
Lượng khơng khí thực tế tính theo Kg
Lượng khơng khí lý thuyết tính theo Kmol

Lượng khí nạp mới cho 1Kg nhiên liệu lỏng

Lượng Kmol khí cịn lại
Lượng hỗn hợp làm việc trước khi cháy
Trọng lượng phân tử của nhiên liệu

Vòng/phút Tốc độ quay danh nghĩa

n.min

Vòng/phút Tốc độ quay nhỏ nhất

n.max

Vòng/phút Tốc độ quay lớn nhất

nM
ge
Cm

Vịng/phút Tốc độ quay trung bình
g/kW. h

Suất tiêu thụ nhiên liệu có ích

Vịng/phút Tốc độ quay trung bình của piston

Ge

lít /h

Lượng tiêu thụ nhiên liệu giờ

Ne

KW

Cơng suất có ích của động cơ

KÝ HIỆU BẰNG CHỮ CÁI HY LẠP


Hệ số dư lượng khơng khí

γ

Hệ số khí sót

λ

Hệ số tăng áp suất khi cháy

ω

Tốc độ góc của trục khuỷu


iii

DANH MỤC CÁC BẢNG

Tên bảng

TT

Trang

1.1

Thông số hệ thống cân chỉnh bơm cao áp

9

2.1

Thành phần nhiên liệu trong chất lỏng

15

2.2

Tỉ lệ thành phần khơng khí khơ

16

2.3

Tốc độ quay của động cơ ôtô thường gặp

21

3.1

Thông số kỹ thuật máy phân tích khí xả Qrotech

38

3.2

Thông số giám sát động cơ làm việc ở chế độ không tải của thiết bị

52

Carman Scan VG+
3.3

Thông số giám sát động cơ làm việc ở chế độ không tải của phân

52

tích khí xả Qrotech 401
3.4

Kết quả phân tích thành phần khí thải của động cơ xe Corolla altis

55

theo các mức độ lọt khí khác nhau
3.5

Kết quả hiển thị các thông số hoạt động của động cơ xe Corolla

55

Altis trên màn hình Carman Scan VG+ theo các mức độ lọt khí
buồng đốt
3.6

Kết quả phân tích thành phần khí thải của động cơ xe Corolla altis

58

theo các mức độ cản trở đường ống nạp khác nhau
3.7

Kết quả hiển thị các thông số hoạt động của động cơ xe Corolla altis trên

58

màn hình Carman Scan VG+ theo các mức độ cản trở đường ống nạp
3.8

Tín hiệu trạng thái thứ nhất

61

3.9

Tín hiệu trạng thái thứ 2

61


iv

3.10

Tín hiệu trạng thái thứ 3

62

3.11

Tín hiệu giám sát hoạt động của động cơ bằng thiết bị Carman Scan VG+

62

3.12

Kết quả xác định thành phần khí thải

63

3.13

Tín hiệu trạng thái thứ nhất

69

3.14

Hiển thị trường hợp thứ hai

70

3.15

Hiển thị trường hợp thứ ba

70

3.16

Bảng Tín hiệu giám sát hoạt động của động cơ bằng thiết bị Carman

71

Scan VG+


v

DANH MỤC CÁC HÌNH
Tên hình

TT

Trang

1.1

Máy chẩn đốn cầm tay.

6

1.2

Thiết bị chẩn đoán động cơ X431 Scan tool

6

1.3

Thiết bị chẩn đoán động cơ trực tuyến OBD

7

1.4

Thiết bị đo khói

7

1.5

Đồng hồ đo áp suất

8

1.6

Hệ thống kiểm tra và cân chỉnh bơm cao áp tổng hợp EPS 851

9

2.4

Cấu trúc của hệ thống điều khiển động cơ

24

3.1

Bảng panel( táp lô) xe du lịch

34

3.2

Đèn check engine báo sự cố trên động cơ

34

3.3

Các đèn cảnh báo

35

3.4

Máy chẩn đốn Carman scan VG+

36

3.5

Máy phân tích khí xả Qrotech

38

3.6

Máy đo độ khói đen khí xả động cơ diesel

40

3.7

Đèn kiểm tra thời điểm đánh lửa

41

3.8

Máy tính, cảm biến, giắc cắm, đầu đo và các phụ kiện

41

3.9

Mơ hình chẩn đốn kết hợp cho động cơ xăng trên xe du lịch

43

3.10

Mơ hình chẩn đoán kết hợp cho động cơ diesel trên xe du lịch

43

3.11

Sơ đồ cấu trúc của hệ thống chẩn đoán động cơ kết hợp

44

3.12

Lược đồ so sánh 4 loại khí trong các điều kiện bảo trì tốt

48

3.13

Biểu đồ biểu diễn biên độ xung áp suất các te trong trạng thái tốt

49

3.14

Biểu đồ biên độ xung áp suất các te trong trạng thái xi lanh số 3

49


vi

khơng kín.

1.15

Đồ thị thành phần CO thay đổi theo số vòng quay của động cơ xe
Corolla altis ở trạng thái tốt

53

3.16

Đồ thị thành phần HC thay đổi theo số vòng quay của động cơ xe
Corolla altis ở trạng thái tốt

53

3.17

Đồ thị quan hệ giữa hàm lượng HC với tốc độ quay của động cơ xe
Corolla Altis tương ứng với các mức độ lọt khí buồng đốt khác nhau

56

3.18

Đồ thị quan hệ giữa hàm lượng CO với tốc độ quay của động cơ xe
Corolla Altis tương ứng với các mức độ lọt khí buồng đốt khác nhau

57

3.19

Đồ thị quan hệ giữa hàm lượng HC với tốc độ quay của động cơ xe
Corolla altis tương ứng với các mức độ cản đường nạp khác nhau

59

3.20

Đồ thị quan hệ giữa hàm lượng CO với tốc độ quay của động cơ xe
Corolla altis tương ứng với các mức độ cản đường nạp khác nhau

59

3.21

So sánh hàm lượng CO trong khí thải

64

3.22

So sánh hàm lượng HC trong khí thải

65

3.23

Sơ đồ bố trí cấu trúc bố trí thiết bị đo hai thơng số

66

3.24

Worksheet xử lý tín hiệu để xác định gia tốc và đường cong Me

67

3.25

Kết quả xử lý sơ bộ để xác định các quá trình Me, ne và D

67

3.26

Worksheet chuyển đổi thành đồ thị hai trục

67

3.27

Đặc tính momen trạng thái tốt của động cơ khi tăng tốc tự do

68

3.28

Đặc tính khói trạng thái tốt của động cơ

68

3.29

Worksheet xử lý tín hiệu đo trong phần mềm DAISYLab 7.0

71

3.30

Các phương án thay đổi góc phun sớm theo D

73

3.31

Các phương án thay đổi góc phun sớm theo M

73


1

MỞ ĐẦU
Hiện nay ô tô đã được sử dụng rộng rãi trong giao thơng và đời sống
bởi tính năng cơ động và tiện dụng của nó. Để tăng độ an tồn, tính kinh tế và
nhiều tính năng khác các nhà chuyên môn đã cải tiến, đổi mới và hiện đại hố
các hệ thống trên ơ tơ như: Hệ thống phun xăng điện tử, đánh lửa điện tử,
phanh ABS, hộp số tự động...nhờ đó ơ tơ ngày càng hồn thiện hơn.
Trong q trình khai thác sử dụng ơ tơ có thể xẩy ra các sự cố, những hư
hỏng nhất là trên động cơ, làm ảnh hưởng đến quá trình làm việc của xe. Khi đó
cần phải làm thế nào để kiểm tra nhanh nhất, chính xác nhất nhằm xác định được

tình trạng kỹ thuật của xe làm căn cứ cho việc khắc phục những hư hỏng gặp
phải để giúp xe hoạt động trở lại bình thường một cách nhanh chóng nhất.
Trong sự phát triển lớn mạnh của ngành công nghệ ô tơ thì những
phương pháp kiểm tra chẩn đốn truyền thống đã trở nên lỗi thời và không
phát hiện hết được những pan bệnh phức tạp của các dòng xe thế hệ mới. Để
khắc phục vấn đề trên cần phải có các thiết bị hỗ trợ. Tuy nhiên một thực
trạng ở Việt Nam là các thiết bị nhập về chưa được sử dụng rộng rãi, hoặc có
sử dụng nhưng cịn mang tính chất độc lập, mỗi thiết bị chỉ có khả năng kiểm
tra chẩn đoán được một nội dung nhất định, trong khi đó những pan bệnh trên
ơtơ có thể liên quan đến nhiều hệ thống, nếu sử dụng một thiết bị sẽ khó có
thể kiểm tra hết được .
Khi kết hợp các thiết bị với nhau sẽ tạo thành một hệ thống các thiết bị
chẩn đốn đa dạng để hồn thiện hơn trong cơng tác kiểm tra, chẩn đốn các
hư hỏng trên ơtơ. Do đó học viên lựa chọn đề tài luận văn: “Đánh giá tình
trạng kỹ thuật của động cơ ôtô thế hệ mới bằng hệ thống thiết bị chẩn đoán
và đo lường hiện đại.”


2

Chương 1
TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1 . Tổng quan về tình hình sử dụng ơtơ đời mới ở Việt Nam
1.1.1. Hiện trạng ngành công nghiệp ô tô Việt Nam
Trong nền kinh tế đang trên đà hội nhập như nước ta hiện nay, sự phát
triển mạnh mẽ, đa dạng về chủng loại, phong phú về hình thức cả số lượng và
chất lượng các phương tiện giao thông vận tải gia tăng nhanh chóng, trong đó
ơ tơ là phương tiện phát triển mạnh nhất nhằm đáp ứng nhu cầu sử dụng của
xã hội, góp phần thúc đẩy nhanh tiến độ quá trình cơng nghiệp hóa hiện đại
hóa đất nước.

Ngành cơng nghiệp ô tô Việt Nam chỉ thực sự hình thành từ những năm
90, khi Chính phủ cho phép các doanh nghiệp có vốn đầu từ nước ngồi được
sản xuất, lắp ráp ô tô tại Việt Nam.
Trước năm 1990, Việt Nam chủ yếu nhập khẩu ôtô từ các nước xã hội
chủ nghĩa. Thời gian này khơng có doanh nghiệp nào đầu tư lắp ráp, sản xuất
ơtơ. Các doanh nghiệp cơ khí lớn của Việt Nam chủ yếu làm công việc bảo
dưỡng và sửa chữa xe.
Để nhìn nhận rõ hơn sự phát triển của ngành cơng nghiệp ơ tơ Việt
Nam, có thể tóm tắt trong 3 giai đoạn sau :
Giai đoạn 1990 - 2003: Doanh nghiệp ô tô nhận được sự bảo hộ ở mức
cao của nhà nước thơng qua chính sách giảm thuế tiêu thụ đặc biệt; áp dụng
hàng rào thuế quan ở mức cao đối với xe nhập khẩu và chính sách cấm nhập
khẩu đối với ô tô dưới 15 chỗ ngồi. Trong giai đoạn này, xe du lịch nhập khẩu
gần như khơng có chỗ đứng trên thị trường nội địa, sản lượng của xe lắp ráp
trong nước liên tục tăng mạnh qua các năm. [9]
Giai đoạn 2003 - 2007: Giai đoạn này Việt Nam đang tăng tốc quá trình
đàm phán gia nhập WTO và phải ban hành, điều chỉnh các chính sách cho phù


3

hợp với yêu cầu của WTO. Hàng loạt chính sách ưu đãi mang tính phân biệt
đối xử trái với các nguyên tắc của WTO trong ngành này (ví dụ chính sách
giảm thuế tiêu thụ đặc biệt đối với ô tô sản xuất trong nước) dần được dỡ bỏ.
Doanh nghiệp ô tơ trong nước gặp khá nhiều khó khăn.
Giai đoạn 2007 đến nay: Đây là giai đoạn Việt Nam đã trở thành thành
viên WTO. Cũng trong giai đoạn này, do những biến động về kinh tế, chính
sách đối với ngành ơ tơ (đặc biệt là chính sách thuế) thường xun thay đổi và
khó dự đốn. Tuy nhiên, do một số ngun nhân khách quan thuận lợi (tốc độ
tăng trưởng nhanh của nền kinh tế, sự gia tăng về mức sống dân cư, nhu cầu

sử dụng xe ơ tơ trong nước có xu hướng tăng cao…), sản lượng ô tô sản xuất
trong nước có xu hướng tăng mạnh.
1.1.2.Tình hình và xu hướng sử dụng ô tô đời mới tại Việt Nam
Nhằm nâng cao tính an tồn, giảm chi phí nhiên liệu, giải quyết vấn đề
ô nhiễm môi trường và đem lại hiệu quả cho người sử dụng, những năm gần
đây vấn đề hiện đại hóa ơtơ đã được quan tâm và áp dụng rộng rãi. Các hãng
sản xuất xe hơi đã lần lượt tung ra thị trường các dòng xe chất lượng cao như:
Hãng Toyota cho ra mắt các sản phẩm: Corolla Altis, Camry, Fortuner..
Hãng Hyundai với các sản phẩm: Gezt, Sonata, Santafe...,
Trường Hải Auto với các dòng xe: Kia Morning, Kia Caren, Kia Cerato.
Hầu hết các dòng xe này đều được trang bị các hệ thống như: Hệ thống
điều khiển điện tử, túi khí, phanh ABS, hộp số tự động, hệ thống phun nhiên
liệu, bộ trung hịa khí thải và tiêu chuẩn khí thải châu Âu.Với các đặc điểm đã
nêu, người sử dụng có thể lựa chọn cho mình nhưng chiếc xe hợp lý với đầy
đủ các tiêu chí, an tồn, tiết kiệm và thân thiện với môi trường.
Với sự phức tạp của các trang thiết bị tân tiến trên dòng xe đời mới thì
việc kiểm tra chẩn đốn theo phương pháp truyền thống sẽ khơng thể thực
hiện được, do đó cần phải có các thiết bị chẩn đốn tương thích kèm theo để
đánh giá tình trạng kỹ thuật của ơ tô khi xe gặp sự cố.


4

1.2. Tổng quan về các thiết bị kiểm tra, đo lường chẩn đốn tình trạng kỹ
thuật ơ tơ.
Trong nhiều năm gần đây tốc độ gia tăng số lượng và chủng loại ô tô ở
nước ta khá nhanh. Nhiều hệ thống có kết cấu hiện đại đã được trang bị cho ô
tô nhằm thoả mãn càng nhiều nhu cầu của xã hội. Tuy vậy chúng ta cũng gặp
khơng ít khó khăn trong khai thác sử dụng và làm quen với các hệ thống đó.
Ngày nay một số kết cấu đơn giản đã thay thế bằng các kết cấu hiện đại và

phức tạp, một số thói quen trong sử dụng, sửa chữa cũng khơng cịn thích
hợp, nhất là khi cơng nghệ sửa chữa đã có những thay đổi cơ bản, chuyển từ
việc sửa chữa chi tiết sang sửa chữa thay thế do đó trong q trình khai thác
nhất thiết phải sử dụng cơng nghệ chẩn đốn phù hợp với sự phát triển của
cơng nghệ ơ tơ.
Để kiểm tra, chẩn đốn kỹ thuật các tổng thành của ơ tơ nói chung, đặc
biệt là các hệ thống như động cơ, hệ thống truyền lực, các hệ thống điều khiển
điện tử như hệ thống phanh chống bó cứng (ABS), hệ thống điều khiển ổn
định ơ tơ( ESP), hệ thống túi khí bảo vệ ( SS)... người ta thường sử dụng các
loại thiết bị chẩn đoán sau:
- Thiết bị chẩn đoán cầm tay để chẩn đoán kỹ thuật của nhóm, cụm,
một hệ thống hoặc một thơng số nào đó của ơ tơ;
- Thiết bị chẩn đốn chuyên sâu tổng hợp kiểm tra được nhiều thông số kỹ
thuật của nhiều cụm, nhiều hệ thống của một hoặc vài tổng thành cùng một lúc;
- Thiết bị phân tích khí thải và đo độ đen của khói giúp phân tích thành
phần khí thải và kiểm tra hàm lượng các ngun tố có hại trong khí thải;
- Và một số thiết bị trợ giúp nhằm đánh giá tình trạng kỹ thuật một
cách nhanh chóng, chính xác nhất sẽ được trình bày dưới đây.


5

Thiết bị chẩn đoán cầm tay
Hệ thống thiết bị chẩn đốn lỗi ơ tơ OBD-II có thể phát hiện khoảng 10
nghìn lỗi kỹ thuật thường gặp ở chiếc xe. OBD là một hệ thống được sử dụng
trên hầu hết các ô tô hiện nay
Từ những năm 1980 các nhà sãn xuất ô tô đã bắt đầu sử dụng hệ thống
điều khiển điện tử để kiểm tra và chẩn đoán các vấn đề hư hỏng của ô tô.
Thiết bị này ra đời được kết nối liên lạc với hệ thống xử lý dữ liệu trên xe và
hiển thị thông tin về trục trặc, hư hỏng của ô tô. Các máy chẩn đoán cầm tay

được sử dụng kết nối hệ thống này để phục vụ cho cơng tác chẩn đốn, kiểm
tra và sửa chữa xe.
Các chức năng chính của máy chẩn đốn cầm tay:
- Đọc và xoá mã lỗi,
- Hiển thị dữ liệu hiện thời,
- Đo các tín hiệu xung điện áp,
- Chế độ kích hoạt để kiểm tra trạng thái hoạt động của các cụm bộ
phận hay kích hoạt cho một hệ thống nào đó làm việc.
Trên hình 1.1 giới thiệu một loại máy chẩn đoán cầm tay, chúng được
kết nối với các giắc chẩn đoán trên các xe qua bộ dây và các đầu nối khác
nhau tuỳ theo kiểu xe. Loại máy này có ưu điểm là kết cấu nhỏ gọn, đa chức
năng, tính cơ động cao và dể sữ dụng, giúp chẩn đốn nhanh, chính xác các
thơng số kỹ thuật và phạm vi hư hỏng của các hệ thống. một máy có thể chẩn
đốn cho nhiều loại xe khác nhau nhờ phần mềm dữ liệu của từng loại xe
được đặt trong các card chương trình của máy.
Ngồi ra, máy cịn có thể được giao tiếp với máy vi tính để dể phân
tích, chẩn đốn, phục vụ giảng dạy và cập nhật các phần mềm dữ liệu, chương
trình cho máy.


6

Hình 1.1. Máy chẩn đốn cầm tay.
Thiết bị chẩn đốn động cơ X431 Scan tool
Thiết bị chẩn đoán động cơ X431 Scan tool (hình 1.2) sử dụng để chẩn
đốn tình trạng làm việc của động cơ thông qua hộp điều khiển trung tâm
(ECU).

Hình 1.2. Thiết bị chẩn đốn động cơ X431 Scan tool
Ngồi ra máy cịn được sử dụng để chẩn đốn tổng hợp, giám sát được

q trình hoạt động của động cơ và một số hệ thống khác trên ô tô thông qua
nhiều đầu đo khác nhau. Hiện nay ở Việt Nam đang sử dụng các thiết bị chẩn
đoán kỹ thật của một số hãng chế tạo có uy tín như: John Beam, Snap-on của


7

Mỹ, Tecnotest của Ý, Autodianostis của Australia,.. Các thiết bị này về chức
năng và nhiệm vụ đều giống nhau nhưng khác nhau về bộ phận xử lý trung
tâm và các phần mềm dữ liệu.
Thiết bị chẩn đoán động cơ trực tuyết OBD (Carman Scan)
Hình ảnh máy chẩn đốn động cơ trực tuyến được trình bày trên hình
1.3 được tích hợp khá nhiều chức năng.

Hình 1.3. Thiết bị chẩn đốn động cơ trực tuyến OBD
Thiết bị chẩn đoán động cơ được kết nối trực tiếp với máy vi tính để
phân tích, chẩn đốn các hư hỏng của ơ tơ liên quan đến bộ điều khiển điện tử
trung tâm ECU.
Thiết bị đo khói
Thiết bị đo khói trên hình 1.4 được dùng để kiểm tra mật độ phần tử
khói xả (hay độ đen khói ), qua đó đánh giá được tình trạng kỹ thuật của động
cơ.

Hình 1.4. Thiết bị đo khói


8

Đồng hồ đo áp suất
Đồng hồ đo áp suất (hình 1.8) có chức năng đo áp suất nén của động cơ

xăng và đông cơ diesel giúp kiểm tra sức nén của động cơ, chẩn đốn sự làm
kín của xéc măng, xu páp,...

Hình 1.5. Đồng hồ đo áp suất
Thiết bị cân chỉnh bơm cao áp
Trên hình 1.5 thể hiện hình ảnh thiết bị kiểm tra cân chỉnh bơm cao áp
tổng hơp. Với hệ thống kiểm tra và cân chỉnh bơm cao áp tổng hợp này, các
vấn đề liên quan đến hệ thống cung cấp nhiên liệu trên tất cả các loại động cơ
diesel đều có thể được khắc phục trang bị các chức năng sau:
- Hệ thống hiển thị trên máy tính với phần mềm chuyên dùng kiểu
KMA802
- Máy tính được trang bị phần mềm kiểm tra tự động và liên kết với
ngân hàng dữ liệu CD Testdata đi kèm theo máy, cho ta đầy đủ các thông số
cần thiết khi kiểm tra cân chỉnh vòi phun…,
- Hệ thống đo cơ khí với cốc đo thủy tinh kiểu MGT 812;
- Trang bị phần mềm kiểm tra tự động và liên kết với ngân hàng dữ liệu
CD Testdata đi kèm theo máy, cung cấp đầy đủ các thông số cần thiết khi
kiểm tra, cân chỉnh vòi phun: Van điện từ, bộ điều khiển điện, lưu lượng và
áp suất dầu hồi…


9

Hình 1.6. Hệ thống kiểm tra và cân chỉnh bơm cao áp tổng hợp EPS 851
Hệ thống kiểm tra chẩn đoán và cân chỉnh bơm cao áp được sản xuất
bởi hãng Bosch của Đức, với các thông số kỹ thuật ở bảng 1.1
Bảng 1.1. Thông số hệ thống cân chỉnh bơm cao áp
Công suất làm việc liên tục

Kw

10.2

Công suất đỉnh (20 phút)

Kw

15

Công suất đỉnh (60 giây)

Kw

17.5

Tỉ lệ điều chỉnh tốc độ

Vịng/s

250

Chiều cao tâm trục chính

mm

125

Áp suất bơm cung cấp đầu

Mpa

0-1.6

Áp suất bơm chân khơng

Kpa

-100-0-250

Các thiết bị kiểm tra chẩn đốn đã được đưa ra ở trên là những thiết bị
điển hình, được sản xuất bởi các hãng nổi tiếng của các quốc gia có nền cơng
nghiệp ơ tơ phát triển như: Đức, Hàn Quốc, Nhât Bản...


10

Những thiết bị kiểm tra chẩn đoán này hiện đang được lựa chọn sử
dụng tại Việt Nam và một số nước trên thế giới.
1.3. Tình hình nghiên cứu ứng dụng các thiết bị kiểm tra, đo lường chẩn
đốn tình trạng kỹ thuật động cơ ôtô ở nước ta hiện nay
1.3.1. Xu hướng phát triển của kỹ thuật chẩn đốn ơtơ
Ơ tơ thế hệ mới có cấu trúc khá phức tạp với nhiều các hệ thống điều
khiển hiện đại, giúp cho quá trình liên kết giữa các thành phần, cụm chi tiết
trở nên đồng bộ và linh hoạt hơn. Đặc biệt ở đây là sự gia tăng của các hệ
thống điện tử để điều khiển và tự động điều khiển các chức năng khác nhau.
Điện tử ơtơ đang là nhóm phát triển mạnh nhất trong ngành ôtô.
Khoảng 90% những phát kiến mới trong ôtô liên quan đến kỹ thuật điện tử,
giá trị của những phát kiến này trong một vài ôtô đã vượt ra ngoài phạm vi
một chiếc xe . Nếu từ ban đầu hệ thống điều khiển ôtô chỉ cấu tạo từ các thành
phần thuần tuý cơ học thì hiện nay hệ thống quản lý điện tử cùng với bộ trung

hồ khí thải đã góp phần chủ yếu để tăng tính thân thiện với mơi trường và
giảm chi phí nhiên liệu. Quản lý điện tử hệ thống truyền lực cũng như tính
tiện nghi trên ơtơ đã thoả mãn mong muốn ngày càng tăng của người tiêu
dùng. Các hệ thống an tồn chủ động như hệ thống chống bó cứng phanh
ABS, hệ thống điều khiển trượt truyền lực ASR, chương trình ổn định chuyển
động điện tử hoặc các hệ thống di động tích cực đã cải thiện một cách cơ bản
điều khiển an toàn cho hành khách và trợ giúp cho người lái trong các tình
huống nguy hiểm tới hạn. Với sự hoà nhập ngày càng tăng giửa các thành
phần cơ học, điện tử và xử lý tín hiệu trong tương lai ôtô ngày càng phát triển
đến một hệ thống cơ điện tử. Điều đó khơng chỉ có ý nghĩa về chi phí chế tạo
và chi phí sản xuất mà cịn là một triển vọng công nghệ rất đáng quan tâm.
Mức độ tự động hố ngày càng tăng và luật khí thải ngày càng chặt chẽ
là tiền đề không chỉ cho một chiến lược điều khiển phù hợp mà còn cho sự


11

xuất hiện các hệ thống nhận biết và tự chẩn đốn hư hỏng trên ơtơ. Các xưởng
sửa chữa và trạm dịch vụ ngày càng tăng nhu cầu về chẩn đoán và nhận biết
hư hỏng. Công nghiệp cũng đã bắt buộc phải sử dụng kỹ thuật chẩn đoán tiên
tiến hơn và phải thiết kế các bộ phận thích hợp như các cấu trúc thơng minh
để các trạm dịch vụ có khả năng thực hiện các công việc sửa chữa bảo dưỡng
cả trong tương lai. Các xe ôtô hiện đại ngày nay đã được trang bị các hệ thống
nhận biết hư hỏng đơn giản được giám sát các thành phần cấu trúc điện tử
trong các trường hợp hư hỏng và kiểm soát các bộ phận đảm bảo phát triển
nằm trong giới hạn yêu cầu, tuy nhiên đa số các hệ thống tự chẩn đốn khơng
thực hiện được ở các bộ phận cơ học hoặc thuỷ lực và thường dẫn đến tình
trạng sai lệch về thông tin.
Tiếp tục cải thiện và phát triển các hệ thống chẩn đoán và nhận biết hư
hỏng cho ôtô và đặc biệt cho động cơ sẽ là cần thiết trong tương lai để có

được những kết quả tin cậy khi giám sát, chẩn đoán và bảo dưỡng định hướng
trạng thái theo yêu cầu.
1.3.2. Sự cần thiết phát triển kỹ thuật chẩn đoán
Phát triển kỹ thuật chẩn đoán và nhận biết hư hỏng trên ôtô cho đến nay
được thực hiện chủ yếu trong các bộ phận liên quan đến hạn chế phát thải,
được xác định và vận hành theo quy định của pháp luật [5].
Ảnh hưởng quyết định đến sự phát triển kỹ thuật của các hệ thống OBD
xuất phát từ California. Để giảm ô nhiễm môi trường không khí từ các
phương tiện giao thơng, tại California đã triển khai 1988 qui định về hệ thống
chẩn đoán trực tuyến trong tất cả các xe ô tô chạy xăng bên cạnh để tự giám
sát phát thải cùng với việc thắt chặt qui định 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 định vị kết nối trực tiếp với hệ thống điều khiển điện tử trên động cơ.


12

Đối 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 đặt hệ thống giám sát trên các ơ tơ
có động cơ đánh lửa cưỡng bức (EOBD). Hệ thống chẩn đoán OBD tại châu
Âu cũng được định hướng tương tự với các hệ thống tại Mỹ. Khoảng thời
gian cần để bảo đảm hoạt động chuẩn xác của hệ thống giám sát phát thải
được tính theo tuổi thọ tiêu chuẩn của xe ô tô trong điều kiện hoạt động tiêu
chuẩn là 5 năm hoặc theo quãng đường chạy là 80.000 km. [5]
Việc xác định các giá trị giới hạn OBD cho khí thải đối với châu Âu và
Mỹ rất khác nhau. Tại OBD Mỹ giá trị giới hạn OBD lấy hệ số 1,5 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 đích của hệ thống OBD và do đó yêu cầu về
giá trị giới hạn OBD là nhận biết nhanh và chắc chắn các hư hỏng liên quan
đến giới hạn phát thải, báo hiệu sư gia tăng đáng kể lượng phát thải. Ở đây,

các giá trị giới hạn OBD cần được định nghĩa nhỏ hơn mức phát thải đạt được
trong trạng thái hoạt động có lỗi.
1.3.3. Các cơng trình nghiên cứu về chẩn đoán động cơ
Chẩn đoán kỹ thuật là một ngành khoa học được nhiều nhà khoa học
nghiên cứu. Trong lĩnh vực chẩn đốn kỹ thuật ơ tơ nói chung và chẩn đốn
động cơ nói riêng đã có nhiều cơng trình nghiên cứu được cơng bố.
Trong cơng trình nghiên cứu của tác giả Đào Chí Cường được giới
thiệu trong [15] đã xây dựng được cơ sở giữ liệu cho động cơ diesel đã góp
phần đơn giản hóa việc đánh giá tình trạng kỹ thuật động cơ diesel dùng trong
nơng lâm nghiệp. Với cơng trình này tác giả đã giúp cho cơng tác chẩn đốn
trở nên gọn nhẹ linh hoạt, sử dụng dễ dàng thuận tiện, thời gian thực hiện việc
chẩn đốn nhanh, có tính đa dạng cao để phù hợp với tính đa dạng của động
cơ và phù hợp với điều kiện làm dã ngoại.
Sử dụng logic mờ để xây dựng hệ trợ giúp chẩn đốn tình trạng kỹ
thuật của phương tiện giao thông vận tải đã được Phạm Thu Hương công bố


13

trong cơng trình nghiên cứu của mình[16]. Tác giả đã giải quyết được một
trong những khó khăn trong cơng tác chẩn đoán là chẩn đoán điểm ngưỡng.
Cũng sử dụng logic mờ, tác giả Nguyễn Văn Tuấn đã nghiên cứu ảnh
hưởng của trao đổi khí đến các chỉ tiêu kỹ thuật của động cơ diesel tàu thủy dang
khai thác ở Việt Nam. Tác giả đã đưa ra các cơ sở khoa học nhằm đánh giá ảnh
hưởng của các yếu tố làm suy giảm các chỉ tiêu kỹ thuật động cơ diesel.
Phương pháp chẩn đốn cơng suất được các tác giả Lại Văn Định,
Phạm Đức Minh đề xuất trong [14], để chẩn đốn động cơ trong điều kiện dã
ngoại, theo đó cơng suất trong từng xilanh được xác định bằng cách ngắt các
xilanh khác chỉ để một xilanh làm việc qua đó cho biết sự hư hỏng của các
cụm chi tiết thuộc xi lanh nào.

Trong cơng trình của Nguyễn Tuấn Minh [19], lần đầu tiên tại Việt Nam đã
thực hiện phân tích tính chất lý hóa của dầu bơi trơn và hạt mài chứa trong dầu để
tách các hạt mài mòn kim loại có kích thước lớn hơn 5µm ra khỏi dầu bơi trơn
nhằm phát hiện q trình mài mịn của các cặp chi tiết, trên cơ sở đó xác định
nguyên nhân và xây dựng quy trình chẩn đốn động cơ diesel.
Việc nghiên cứu và đưa các thiết bị kiểm tra chẩn đốn vào các trạm
bảo dưỡng sửa chữa ơ tơ [18], của tác giả Nguyễn Cao Sơn đã góp phần nâng
cao khả năng làm việc của các kỹ thuật viên công nghệ ơtơ tại các trung tâm
sửa chữa.
Ngồi hai cơng trình nêu trên thì hiện nay có khá nhiều các cơng trình
nghiên cứu liên quan đến chẩn đốn kỹ thuật động cơ như: Nghiên cứu một số
cơ sở khoa học để xây dựng hệ thống chẩn đoán động cơ theo thành phần khí
xả, của tác giả Phạm Tố Như [12], Ứng dụng lý thuyết tập mờ trong chẩn
đoán trạng thái kỹ thuật của hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ diesel, của
tác giả Nguyễn Xn Tuấn[17] ,...và nhiều cơng trình khác[13], [20], đã góp
phần làm tăng thêm sự phong phú của các cơng trình nghiên cứu trong lĩnh
vực chẩn đốn kỹ thuật.