Xây dựng mô hình chuẩn đoán động cơ xăng trên cơ sở kết quả phân tích thành phần khí thải

BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI ðINH QUANG HÙNG XÂY DỰNG MÔ HÌNH CHẨN ðOÁN ðỘNG CƠ XĂNG TRÊN CƠ SỞ KẾT QUẢ PHÂN TÍCH THÀNH PHẦN KHÍ THẢI LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Chuyên ngành : KỸ THUẬT MÁY VÀ THIẾT BỊ CƠ GIỚI HOÁ NÔNG LÂM NGHIỆP Mã số : 60.52.14 Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. BÙI HẢI TRIỀU HÀ NỘI – 2009 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn Thạc sỹ khoa học Nông nghiệp………………. i LỜI CAM ðOAN 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 cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn ñều ñã ñược chỉ rõ nguồn gốc. Tác giả ðinh Quang Hùng Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn Thạc sỹ khoa học Nông nghiệp………………. 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 quý thầy cô. Tôi xin chân thành cảm ơn thầy giáo PGS.TS. Bùi Hải Triều ñã chỉ bảo hướng dẫn 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 Viện Sau ðại Học - Trường ðại học nông nghiệp Hà Nội. Tôi xin chân thành cảm ơn Ban lãnh ñạo và các ñồng nghiệp khoa Công nghệ ô tô Trường Cao ñẳng nghề kỹ thuật Việt ðức Nghệ An ñã giúp ñỡ tôi thực hiện luận văn này. 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 ðinh Quang Hùng Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn Thạc sỹ khoa học Nông nghiệp………………. iii MỤC LỤC Lời cam ñoan i Lời cảm ơn ii Mục lục ii Danh mục các từ viết tắt vi Danh mục các bảng viii Danh mục các hình ix MỞ ðẦU 1 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN 12 1.1 Khí thải ñộng cơ ñốt trong 12 1.1.1 Sự hình thành các thành phần khí thải 12 1.1.2 Luật kiểm soát phát thải ñộng cơ 12 1.1.3 Khả năng phân tích khí thải ñể chẩn ñoán ñộng cơ 20 1.1.4 Khái quát về chẩn ñoán ñộng cơ 20 1.2 Các phương pháp chẩn ñoán truyền thống 22 1.2.1 Chẩn ñoán công suất 22 1.2.2 Phân tích ồn rung 25 1.2.3 Phân tích môi chất 27 1.3 Chẩn ñoán trực tuyến OBD. 29 Chương 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT 34 2.1 Sự hình thành các thành phần khí thải chính. 34 2.2 Các yếu tố ảnh hưởng ñến thành phần khí thải. 35 2.2.1 Tỷ lệ khí - nhiên liệu lý thuyết. 35 2.2.2 Hydrocacbure 36 2.2.3 Ôxit cácbon (CO). 45 2.2.4 Ôxit Nitơ 46 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn Thạc sỹ khoa học Nông nghiệp………………. iv 2.2.5 Chế ñộ lái xe và các khí xả 49 2.3 Ảnh hưởng của trạng thái kỹ thuật của ñộng cơ ñến thành phần khí thải. 51 2.3.1 Ảnh hưởng của trạng thái kỹ thuật cơ cấu biên tay quay 51 2.3.2 Ảnh hưởng của trạng thái kỹ thuật hệ thống nạp và xả. 51 2.3.3 Ảnh hưởng của trạng thái kỹ thuật hệ thống ñánh lửa. 52 2.4 Phương pháp phân tích thành phần khí thải. 53 2.4.1 Những nguyên tắc chung 53 2.4.2 Nguyên lý một số thiết bị phân tích thành phần khí thải. 54 2.5 Khái quát về ñộng cơ phun xăng ñiện tử. 60 2.5.1 Khái niệm về hệ thống phun xăng ñiện tử 60 2.5.2 Lịch sử hệ thống phun xăng ñiện tử 60 2.5.3 Sơ ñồ tổng quát của hệ thống phun xăng ñiện tử 62 2.5.4 Phân loại hệ thống phun xăng ñiện tử 64 2.5.5 Ưu nhược ñiểm của hệ thống phun xăng so với loại dùng CHK 65 2.6 Nguyên lý hoạt ñộng của một số thiết bị chẩn ñoán cầm tay dùng cho các loại xe ñiều khiển ñiện tử có trang bị hệ thống OBD. 65 Chương 3 NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM PHÂN LẬP DẤU HIỆU CHẨN ðOÁN ðỘNG CƠ XĂNG 70 3.1 Lựa chọn thông số chẩn ñoán. 70 3.2 Xây dựng hệ thống ño và xử lý tín hiệu chẩn ñoán. 73 3.2.1 Thiết bị thí nghiệm: 73 3.2.2 ðộng cơ thí nghiệm: 77 3.3 Các phương án thí nghiệm. 77 3.3.1 Thí nghiệm ñộng cơ ở trạng thái kỹ thuật tốt. 77 3.3.2 Ảnh hưởng của ñộ kín buồng nén. 78 3.3.3 Ảnh hưởng của sức cản ñường nạp. 81 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn Thạc sỹ khoa học Nông nghiệp………………. v 3.4 Phân tích kết quả 84 3.4.1 Trường hợp giảm áp suất nén trong buồng ñốt. 85 3.4.2 Trường hợp tăng sức cản ñường nạp. 87 KẾT LUẬN VÀ ðỀ NGHỊ 89 1. Kết luận 89 2. ðề nghị 89 TÀI LIỆU THAM KHẢO 90 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn Thạc sỹ khoa học Nông nghiệp………………. vi DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT NHỮNG CHỮ VIẾT TẮT DÙNG CHUNG CHK Chế hòa khí CLD Bộ phát ñiện quang hóa CVS Thiết bị lấy mẫu theo thể tích không ñổi EFI Phun xăng ñiện tử FID Máy ño sự ion hóa của ngọn lửa i Số xilanh ñộng cơ NDIR Hồng ngoại không phân tán N ñc Tần số quay ñộng cơ Ne Công suất có ích PPM Phần triệu ECM Modul ñiều khiển trung tâm TCCS Hệ thống ñiều khiển bằng máy tính của Toyota ESA ðánh lửa sớm ñiện tử ISC ðiều khiển tốc ñộ không tải OBD Chẩn ñoán trực tuyến Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn Thạc sỹ khoa học Nông nghiệp………………. vii CÁC KÝ HIỆU HÓA HỌC C Cacbon CO Ô xít cacbon CO 2 Cacbonic C 8 H 8 ốc tan H 2 Hidro HC Hidro Cacbon H 2 O Nước N 2 Ni tơ NO x Các ôxít nitơ O 2 Ôxi C n H m Hidro Cacbure C n H m COOH Axit Cacbon C n H m CHO Andehyt Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn Thạc sỹ khoa học Nông nghiệp………………. viii DANH MỤC CÁC BẢNG STT Tên bảng Trang 1.1 Các thông số do OBD II và EOBD giám sát 32 3.1 Thông số kỹ thuật của thiết bị phân tích khí xả QROTECH 74 3.1 Kết quả phân tích thành phần khí thải của ñộng cơ EF SONATA ở trạng thái tốt 78 3.2 Kết quả hiển thị các thông số hoạt ñộng của ñộng cơ EF SONATA trên màn hình Scantool ở trạng thái tốt 78 3.3 Kết quả phân tích thành phần khí thải của ñộng cơ EF SONATA theo các mức ñộ lọt khí khác nhau 79 3.4 Kết quả hiển thị các thông số hoạt ñộng của ñộng cơ EF SONATA trên màn hình Scantool theo các mức ñộ lọt khí buồng ñốt 79 3.5 Kết quả phân tích thành phần khí thải của ñộng cơ EF SONATA theo các mức ñộ cản trở ñường ống nạp khác nhau 82 3.6 Kết quả hiển thị các thông số hoạt ñộng của ñộng cơ EF SONATA trên màn hình Scantool theo các mức ñộ cản trở ñường ống nạp 82 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn Thạc sỹ khoa học Nông nghiệp………………. ix DANH MỤC CÁC HÌNH STT Tên hình Trang 1.1 Chế ñộ chạy trong thành phố của Mỹ- Mô hình lái xe LA4 13 1.2 Thiết bị lấy mẫu theo thể tích không ñổi 14 1.3 Chế ñộ chạy trong thành phố của EEC 15 1.4 Chế ñộ lái xe Nhật 10 chế ñộ (6 chu kỳ) 16 1.5 Chế ñộ lái xe Nhật 11 chế ñộ (4 chu kỳ) 17 1.6 Lược ñồ so sánh 4 loại khí trong các ñiều kiện bảo trì tốt 18 1.7 Vùng cần kiểm tra tiếng gõ 26 2.1 Biến thiên nồng ñộ một số hyñrocacbure 36 2.2 Sự hình thành HC do tôi màng lửa trên thành buồng cháy 38 2.3 Sơ ñồ các nguồn phát sinh HC 40 2.4 Nguồn phát sinh HC trong ñộng cơ ñánh lửa cưỡng bức 42 2.5 ðồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của nồng ñộ CO vào tỷ lệ khí - nhiên liệu 46 2.6 Biến thiên nồng ñộ NO theo hệ số dư lượng không khí 47 2.7 Ảnh hưởng của tỉ lệ khí xả hồi lưu ñến nồng ñộ NO 48 2.8 Ảnh hưởng của góc ñánh lửa sớm ñến nồng ñộ NO 49 2.9 Phổ hấp thụ hồng ngoại của các thành phần khí khác nhau 43 2.10 Nguyên lý của máy phân tích NDIR 54 2.11 Sơ ñồ máy phân tích khí xả hồng ngoại cảm biến ñiện dung 55 2.12 Buồng ño hồng ngoại với cảm biến dòng khí 56 2.13 Nguyên lý của FID 57 2.14 Nguyên lý của CLD 58 2.15 Cảm biến Lambda 59 2.17 Sơ ñồ khối thể hiện kết cấu cơ bản của hệ thống phun xăng ñiện tử 63 2.18 Sơ ñồ hệ thống phun xăng ñiện tử 64 [...]... khụng t i: 21.7% Cỏc ch ủ tiờu chu n (Dựng cho xe nm 1995) Chế độ 10-15 p dụng cho xe du lịch có khả năng chở đến 10 ngời CO HC NOx g/km g/km g/km 2.10 0.25 0.25 17 Chế độ 11 CO HC NOx g/lần g/lần g/lần thử thử thử 6.0 7.0 4.4 1.1.2.4 Tiờu chu n v khớ x c a hóng TOYOTA Theo các tiêu chuẩn qui định về th nh phần CO trong khí xả của h ng TOYOTA: - Với loại động cơ 1RZ, 2RZ CO : 2.5% (Đối với các xe xuất... 2RZ CO : 2.5% (Đối với các xe xuất sang Châu âu, Singapo, các nớc vùng vịnh tỷ lệ n y l CO = 1.0 - 0.5%) - Với loại động cơ của xe Camry CO : 1.5% (Đối với các xe xuất sang Châu âu, Singapo, các nớc vùng vịnh tỷ lệ n y l CO = 0 - 0.5%) H ng TOYOTA cũng đ tiến h nh phân tích 4 loại khí trên với 100 mẫu xe của h ng trong các điều kiện bảo trì tốt v có lợc đồ so sánh nh sau: Hỡnh 1.6 L c ủ so sỏnh 4 lo... gian ch y: 1877s T c ủ c c ủ i: 91,2 km/h Kho ng cỏch: 17,84 km Th i gian ch y khụng t i: 18,2% Giỏ tr tiờu chu n (Dựng cho cỏc xe ch khỏch nm 1995) CO HC NOx 50 000 d m 3.4 0.25 0.4 100 000 d m 4.2 0.31 0.6 n v : g/d m Thi t b l y m u theo th tớch khụng ủ i (CVS): ủõy l lo i thi t b ủ c dựng ủ ủo kh i l ng CO, HC, NOx trong khớ x ụtụ, nú ho t ủ ng nh sau: T t c cỏc khớ x t ng x ủ c pha loóng v i khụng... t c cỏc lo i ụ tụ dựng ủ ng c Diesel khúi c a khớ x ủo ch ủ gia t c t do khụng ủ c v t quỏ 40% HSU (ủ ng c khụng tng ỏp) v 50% HSU (ủ ng c tng ỏp) - Nm 1998, Chớnh ph Vi t Nam ban hnh tiờu chu n TCVN 6438-98 quy ủ nh l i c th hn gi i h n cho phộp c a cỏc ch t ụ nhi m trong khớ x c a phng ti n v n t i Giỏ tr tiờu chu n Phng ti n ủang s d ng Thnh ph n ụ nhi m trong khớ th i CO(% thể tích) HC(ppm th tớch)... Hỡnh 1.3 Ch ủ ch y trong thnh ph c a EEC Th i gian m u: 780s T c ủ trung bỡnh: 19 km/h Th i gian ch y: 820s T c ủ c c ủ i: 50 km/h Kho ng cỏch: 4,05 km Th i gian ch y khụng t i: 35,4% Giỏ tr tiờu chu n (Dựng cho xe du l ch ch ủ c ủ n 6 khỏch nm 1995 v 1996) CO HC + NOx 1995 2.72 0.97 1996 2.20 0.50 n v : g/km 15 1.1.2.3 Cỏc tiờu chu n khớ x c a Nh t Nh t b n c hai chu trỡnh 10 ch ủ v 11 ch ủ d i ủõy ủ... n ủoỏn hi n tr ng c a ụtụ ủ c chớnh xỏc v nhanh chúng ph i d a trờn c s ho t ủ ng c a nú th hi n qua nh ng s thay ủ i khỏc th ng trong quỏ trỡnh lm vi c Hi n nay, v i s tr giỳp c a cỏc thi t b chuyờn dựng ng i ta cú th ki m tra ch n ủoỏn tỡnh tr ng ủ ng c nh: phõn tớch d u nh n, nghe õm thanh, so sỏnh ỏp su t nộn c bi t trong giai ủo n hi n nay vi c ụ nhi m mụi tr ng do khớ th i c a ụtụ gõy ra lm... ủ ng c v phõn tớch cỏc thụng tin nh n ủ c trong quỏ trỡnh chuy n ti p 1.2.2 Phõn tớch n rung Ti ng n ph n ỏnh cỏc hi n t ng khớ ủ ng trong quỏ trỡnh n p, th i, chỏy c a ủ ng c Lo i õm thanh ny ớt ủ c dựng trong ch n ủoỏn vỡ ớt cú giỏ tr thụng tin Ti ng va ủ p (gừ) ủ c s d ng trong ch n ủoỏn nhi u hn, do khe h l n gi a cỏc chi ti t cú chuy n ủ ng tng ủ i v i nhau ho c do s va ch m b i cỏc nguyờn nhõn... tụng gõy nờn) thu ủ c k t qu khỏ t t Khi khe h tng, biờn ủ ti ng va ủ p tng theo, song khụng th xỏc ủ nh chớnh xỏc giỏ tr c a khe h nghe ti ng gừ, m t d ng c ph bi n l ng nghe v i ủ u dũ nh ng nghe dựng trong y t ho c d ng c nghe nh hỡnh bờn gi i thi u 1. u c ng h ng 2 ng truy n õm 3 Thõn 4 Nỳt cao su 5 u dũ 6 Giong 7 Mng rung 8 N p V i cỏc b ph n ủn gi n, cú hỡnh thự nh g n c a ủ i t ng ch n ủoỏn... 1 gam C8H18 c n 15 gam khụng khớ T l khớ - nhiờn li u lý thuy t l t l khụng khớ trờn nhiờn li u sao cho v a ủ O2 ủ nhiờn li u chỏy hon ton Trong tr ng h p C8H18 nguyờn ch t t l ny l 15:1 Tuy nhiờn xng dựng trong ph n l n cỏc ủ ng c ụtụ khụng ph i l c tan nguyờn ch t m l h n h p gi a c tan v cỏc ch t hydro cacbon khỏc Vỡ lý do ny t l khớ - nhiờn li u cho xng th ng nh hn 15 m t chỳt T l khớ - nhiờn li . ñộng cơ. Với những lý do trên học viên chọn ñề tài luận văn Xây dựng mô hình chẩn ñoán ñộng cơ xăng trên cơ sở kết quả phân tích thành phần khí thải 12 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN 1.1 Khí. HÙNG XÂY DỰNG MÔ HÌNH CHẨN ðOÁN ðỘNG CƠ XĂNG TRÊN CƠ SỞ KẾT QUẢ PHÂN TÍCH THÀNH PHẦN KHÍ THẢI LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Chuyên ngành : KỸ THUẬT MÁY VÀ THIẾT BỊ CƠ GIỚI HOÁ. bị phân tích khí xả QROTECH 74 3.1 Kết quả phân tích thành phần khí thải của ñộng cơ EF SONATA ở trạng thái tốt 78 3.2 Kết quả hiển thị các thông số hoạt ñộng của ñộng cơ EF SONATA trên