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

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

BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO

TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

ðÀO CHÍ CƯỜNG

NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU CHO

HỆ THỐNG CHẨN ðOÁN ðỘNG CƠ DIESEL DÙNG TRONG NÔNG NGHIỆP, NÔNG THÔN VIỆT NAM

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

HÀ NỘI - 2011

BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO

TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

ðÀO CHÍ CƯỜNG

NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU CHO

HỆ THỐNG CHẨN ðOÁN ðỘNG CƠ DIESEL DÙNG TRONG NÔNG NGHIỆP, NÔNG THÔN VIỆT NAM

Chuyên ngành: KỸ THUẬT MÁY VÀ THIẾT BỊ CƠ GIỚI HÓA

NÔNG NGHIỆP VÀ NÔNG THÔN

Mã số: 62 52 14 01

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

Người hướng dẫn khoa học:

1 PGS.TS Bùi Hải Triều

2 GS.TS Phạm Minh Tuấn

HÀ NỘI - 2011

LỜI CAM đOAN

Tôi xin cam ựoan ựây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các số liệu, kết quả trong luận án là trung thực Những kết luận của luận án chưa từng ựược ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác

Các tài liệu trắch dẫn trong luận án ựã ựược chỉ rõ nguồn gốc

Mọi sự giúp ựỡ ựã ựược cảm ơn

Tác giả luận án

đào Chắ Cường

LỜI CẢM ƠN

Với tất cả lòng chân thành, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới hai thầy hướng dẫn: PGS.TS Bùi Hải Triều - Bộ môn động lực - Khoa Cơ ựiện - Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội, GS.TS Phạm Minh Tuấn - Viện Cơ khắ ựộng lực - Trường đại học Bách khoa Hà Nội, ựã tận tình chỉ bảo, hướng dẫn và giúp ựỡ ựể tôi hoàn thành bản luận án này

Tôi xin chân thành cảm ơn tập thể các thầy, cô giáo Bộ môn động lực, Khoa

Cơ - điện, Viện ựào tạo sau đại học, Ban giám hiệu Trường đại học Nông nghiệp

Hà Nội Xin cảm ơn tập thể các thầy, cô giáo Khoa Cơ khắ động lực, Ban giám hiệu Trường đại học Sư phạm Kỹ thuật Hưng Yên và các phòng, ban trong trường, ựã giúp ựỡ về chuyên môn cũng như tạo ựiều kiện cho tôi trong quá trình thực hiện luận án

Xin chân thành cảm ơn GS TSKH Phạm Văn Lang - Viện Cơ ựiện và CNSTH, PGS.TS Nguyễn Khắc Trai - Bộ môn ô tô - Viện Cơ khắ ựộng lực - Trường đại học Bách khoa Hà Nội, PGS.TS Lại Văn định - Học viện kỹ thuật quân

sự ựã ựóng góp những ý kiến quắ báu cho tôi trong quá trình thực hiện luận án, cảm

ơn Ths Hàn Trung Dũng - Bộ môn động lực - Khoa Cơ ựiện - Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội ựã giúp ựỡ tôi trong quá trình triển khai thắ nghiệm

Xin chân thành cảm ơn Ban giám ựốc và tập thể Cán bộ CNV Trung tâm ựăng kiểm xe cơ giới Hưng Yên ựã tạo ựiều kiện giúp ựỡ tôi trong quá trình thực hiện thắ nghiệm tại trung tâm

Tôi xin trân trọng cảm ơn các nhà khoa học, các bạn ựồng nghiệp trong và ngoài cơ quan đặc biệt, xin cảm ơn các thành viên trong gia ựình, ựã giúp ựỡ, ủng

hộ, ựộng viên ựể tôi hoàn thành bản luận án này

Xin trân trọng cảm ơn!

Tác giả luận án

đào Chắ Cường

MỤC LỤC Nội dung

triển nơng thơn ở Việt Nam

1.1.1 Tình hình sử dụng động cơ diesel trong nơng nghiệp, nơng thơn

1.1.2 ðặc điểm về kết cấu của động cơ diesel trong nơng nghiệp và phát

triển nơng thơn

1.1.3 ðặc điểm sử dụng của động cơ diesel trong nơng nghiệp và phát

triển nơng thơn

1.1.4 Ảnh hưởng của kết cấu và sử dụng động cơ diesel trong nơng

nghiệp và phát triển nơng thơn đến cơng tác chẩn đốn, bảo dưỡng

và sửa chữa

1.2 Chẩn đốn kỹ thuật động cơ diesel

1.2.1 Khái niệm chung về chẩn đốn kỹ thuật động cơ

1.2.2 Thơng số chẩn đốn và yêu cầu của các thơng số chẩn đốn

1.2.2.1 Thơng số chẩn đốn

1.2.2.2 Yêu cầu đối với các thơng số chẩn đốn

1.2.3 Các phương pháp nhận biết hư hỏng

1.2.3.1 Phân tích nhiệt độ

Trang

i

ii iii viii xii xiii

1.2.3.2 Phân tích dao động

1.2.3.3 Phân tích lan truyền âm thanh

1.2.3.4 Phân tích cơng suất động cơ

1.2.3.5 Phân tích mức tiêu thụ nhiên liệu và dầu bơi trơn

1.2.3.6 Phân tích dầu bơi trơn

1.2.3.7 Phân tích thành phần khí thải và độ khĩi khí thải

1.2.3.8 Phân tích lưu lượng khí lọt xuống các te và áp suất các te

1.2.3.9 Nhận biết hư hỏng động cơ bằng cách ngắt lần lượt các xi lanh

1.2.3.10 Phân tích áp suất cháy, áp suất phun trong xi lanh

1.2.3.11 Nhận biết hư hỏng trên cơ sở mơ hình trợ giúp

1.2.3.12 Chẩn đốn OBD

1.2.4 Các phương pháp chẩn đốn hư hỏng

1.3 Các cơng trình nghiên cứu về chẩn đốn động cơ diesel

1.3.1 Các cơng trình nghiên cứu ngồi nước

1.3.2 Các cơng trình nghiên cứu trong nước

CHƯƠNG 2 XÂY DỰNG HỆ THỐNG CHẨN ðỐN ðỘNG CƠ

DIESEL TRONG ðIỀU KIỆN DÃ NGOẠI

2.1 Phương pháp chẩn đốn động cơ diesel trong điều kiện dã ngoại

2.1.1 Tính chất và yêu cầu của chẩn đốn trong điều kiện dã ngoại

2.1.2 Lựa chọn phương pháp chẩn đốn động cơ diesel trong điều kiện dã

ngoại

2.1.3 Nhận biết hư hỏng động cơ diesel trong chế độ hoạt động bình ổn

2.1.4 Nhận biết hư hỏng động cơ diesel trong quá trình tăng tốc tự do

2.2 Cơ sở lý thuyết phân tích quan hệ hư hỏng - triệu chứng trong hệ thống

chẩn đốn

2.2.1 Ảnh hưởng của các thơng số và trạng thái kỹ thuật đến quá trình

biến đổi năng lượng trong động cơ diesel

2.2.2 Ảnh hưởng của trạng thái kỹ thuật đến thành phần hĩa học và năng

lượng hàm chứa trong dịng khí thải

2.2.2.1.Tắnh chất hàm chứa thông tin của dòng khắ thải

2.2.2.2.Các thông số ảnh hưởng ựến thành phần hoá học và năng lượng

hàm chứa trong dòng khắ thải

2.2.3 Ảnh hưởng của trạng thái hư hỏng trong hệ thống nhiên liệu và cơ

cấu biên tay quay ựến quá trình phun và quá trình cháy

2.2.3.1 Ảnh hưởng của trạng thái hư hỏng trong hệ thống nhiên liệu

2.2.3.2 Ảnh hưởng của trạng thái hư hỏng cơ cấu biên tay quay

2.2.4 Phân tắch lọt khắ qua khe hở pắt tông - xéc măng - xi lanh

2.2.4.1 đánh giá hao mòn tất cả các xi lanh

2.2.4.2 đánh giá hao mòn cho từng xi lanh riêng biệt

2.2.5 Ảnh hưởng của trạng thái kỹ thuật ựến phát thải muội than

2.2.5.1 Ảnh hưởng của góc phun sớm

2.2.5.2 Ảnh hưởng của tình trạng hệ thống phun

2.2.5.3 Ảnh hưởng của tình trạng buồng ựốt

2.2.5.4 Ảnh hưởng của trạng thái ựường nạp, thải

2.2.6 Phân tắch quá trình tăng tốc tự do của ựộng cơ diesel

2.2.6.1 Phân tắch quá trình chuyển tiếp

2.2.6.2 Xác ựịnh và phân tắch các thông số ựộng lực

2.2.6.3 Xây dựng và phân tắch ựặc tắnh công suất, ựặc tắnh mô men và

ựặc tắnh khói

2.3 Chẩn ựoán ựộng cơ theo phương pháp suy luận xấp xỷ

2.3.1 Phân tắch ựồ họa nhánh cây hư hỏng Ờ triệu chứng

2.3.2 Chẩn ựoán ựộng cơ theo lý thuyết logic mờ

2.4 Hệ thống chẩn ựoán dã ngoại

2.4.1 Phác thảo hệ thống chẩn ựoán

2.4.2 Các thành phần của hệ thống chẩn ựoán

CHƯƠNG 3 XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU CHO MÔ HÌNH THAM

CHIẾU TRONG HỆ THỐNG CHẨN đOÁN KỸ THUẬT

3.1 Mục đích xây dựng cơ sở dữ liệu cho mơ hình tham chiếu

3.2 ðối tượng nghiên cứu

3.3 Xây dựng hệ thống đo và xử lý tín hiệu

3.3.1 Lựa chọn cảm biến cho hệ thống chẩn đốn

3.3.2 Kết nối hệ thống đo và xử lý tín hiệu

3.4 Lựa chọn, thiết kế chế tạo thiết bị đo khĩi

3.4.1 Một số thiết bị đo khĩi động cơ diesel

3.4.2 Cơ sở lựa chọn cảm biến đo khĩi

3.4.3 Tính tốn thiết kế thiết bị đo khĩi

3.4.3.1 Tính tốn thiết kế phần cơ khí

3.4.3.2 Tính tốn thiết kế phần mạch điện

3.4.3.3 Kiểm tra đặc tính thiết bị đo trên phần mềm mơ phỏng Proteus

3.4.3.4 Kiểm tra độ chính xác của thiết bị đo khĩi DK01

3.5 Xây dựng mơ hình tham chiếu bằng thực nghiệm

3.6 Xây dựng dấu hiệu và triệu chứng hư hỏng bằng thực nghiệm

3.6.1 Tạo lập các trạng thái hư hỏng nhân tạo điển hình

3.6.2 Xây dựng đặc tính mơ men và đặc tính khĩi cho các trường hợp hư

hỏng nhân tạo

CHƯƠNG 4 ỨNG DỤNG LOGIC MỜ CHẨN ðỐN KỸ THUẬT

ðỘNG CƠ DIESEL TRONG ðIỀU KIỆN DÃ NGOẠI

4.1 Phân tích xây dựng cơ sở kiến thức về quan hệ hư hỏng - triệu chứng

4.2 Lựa chọn hàm phụ thuộc

4.3 Xác định thuật tốn chẩn đốn

4.4 Chẩn đốn trạng thái kỹ thuật của động cơ diesel

4.4.1 Xác định các biến mờ

4.4.2 Cơ sở tri thức

4.4.3 Bảng luật phù hợp

4.4.4 Ứng dụng fuzzy logic trong phần mềm Matlab

4.4.4.1 Nhập số lượng biến vào, ra

4.4.4.2 Xây dựng các biến vào, ra

4.4.4.3 Xây dựng các luật điều khiển

4.4.4.4 Cho ra kết quả ứng với các giá trị đầu vào

4.5 Chẩn đốn hư hỏng của động cơ diesel

4.5.1 Xây dựng cấu trúc thuật tốn chẩn đốn hư hỏng

4.5.2 Chuẩn hĩa các triệu chứng chẩn đốn và xác định các biến mờ

4.5.4.4 Nhập giá trị các biến giá trị đầu vào

4.6 Quy trình chẩn đốn động cơ diesel trong điều kiện dã ngoại

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

DANH MỤC CƠNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ ðà CƠNG BỐ

TÀI LIỆU THAM KHẢO

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

1 Ký hiệu bằng chữ cái La tinh

1 Ne kW Công suất có ích của ñộng cơ 13

3 ni v/ph Số vòng quay ñộng cơ khi làm việc với một xi lanh 17

4 its - Tỷ số truyền từ ñộng cơ ñến trục trích công suất 17

5 nB v/ph Tốc ñộ quay trên ñồng hồ 17

6 ntb v/ph Giá trị trung bình của tốc ñộ quay trục khuỷu khi

ñộng cơ làm việc với một xi lanh

10 Mi Nm Mô men chỉ thị trên một xy lanh 60

11 MM Nm Mô men hao tổn cơ học trên một xy lanh 60

12 ω1 rad/s Vận tốc góc khi bắt ñầu giai ñoạn chuyển tiếp 62

13 ω2 rad/s Vận tốc góc khi kết thúc giai ñoạn chuyển tiếp 62

14 ωtb rad/s Vận tốc góc trung bình trong khoảng xác ñịnh gia tốc 62

20 n v/ph Số vòng quay trục khuỷu 78

23 ∆Ru - Sự biến thiên ñiện trở của quang trở 85

24 S∆MH Nm ðộ giảm mô men quay danh nghĩa 106

25 S∆NH kW ðộ giảm công suất danh nghĩa 107

27 S∆M Nm Sai lệch ñộ giảm mô men trên ñặc tính ngoài tại

chế ñộ danh nghĩa và chế ñộ tốc ñộ quay nhỏ

107

28 S∆DH % ðộ tăng khói ở chế ñộ danh nghĩa 107

29 S∆D % Sai lệch ñộ tăng khói tại chế ñộ danh nghĩa và chế

∆ m B % Sai lệch ñộ giảm lượng cung cấp nhiên liệu tại chế

ñộ danh nghĩa và chế ñộ tốc ñộ quay nhỏ

2 Ký hiệu bằng chữ cái Hy lạp

1 ω rad/s Vận tốc góc của trục khuỷu 13

2 λ - Hệ số tăng áp suất khi cháy 53

4 α rad Góc quay trục khuỷu tương ứng xi lanh thứ i 54

5 µF % Tiết diện truyền tương ñương của hệ thông

gió các te

55

6 δXP - Số gia tương ñối của tiết diện dòng khí 56

7 ε rad/s2 Gia tốc góc của trục khuỷu 63

8 ωH rad/s Vận tốc góc danh nghĩa trong quá trình tăng

5 EOBD European On-Board Diagnostics 20

thường gặp trên ñộng cơ Diesel

TT Tên hình vẽ và đồ thị Trang 1.1 Phương pháp nhận biết hư hỏng trên cơ sở mơ hình trợ giúp 18 1.2 Phân loại các phương pháp chẩn đốn 21 1.3 ðộ khĩi động cơ diesel phụ thuộc trạng thái vịi phun 24 1.4 Hàm số sai lệch tốc độ quay với độ bẩn của turbin khí thải 25 1.5 ðặc tính cơng suất của động cơ diesel 25

cơ Diesel trong chế độ chuyển tiếp

dã ngoại

71

3.1 Cảm biến laser đo số vịng quay 78 3.2 Cảm biến đo tiêu thụ nhiên liệu DFL-1 78

3.3 Cảm biến đo nhiệt độ khí xả 79 3.4 Hệ thống đo và xử lý tín hiệu chẩn đốn động cơ diesel 80 3.5 Worksheet đo trong phần mềm Dasylab 7.0 80 3.6 Worksheet chuyển đổi thành đồ thị hai trục 80 3.7 Cấu tạo phần thân của thiết bị DK01 83 3.8 Hai cốc ren lắp đèn và quang trở 83 3.9 Biểu diễn mối quan hệ phụ thuộc giữa điện trở và thơng lượng

chiếu sáng

84

3.12 Sơ đồ nguyên lý của mạch đo sự biến thiên độ mờ khí xả 86 3.13 Sơ đồ thiết kế mạch đo của thiết bị 88

3.15 Cửa số làm việc của chương trình 88 3.16 Linh kiện trong thư viện của phần mềm 89 3.17 Mơ phỏng mạch cầu đo độ mờ khí xả động cơ 90 3.18 Quan hệ giữa cường độ ánh sáng và điện áp ra 90 3.19 Kết quả kiểm tra độ khĩi của thiết bị DO 285 và DK01 trên động

cơ xe BA-HAICA K42 UNIVERSE

92

3.20 Kết quả kiểm tra độ khĩi của thiết bị DO 285 và DK 01 trên động

cơ xe HYUNDAI HD65/TMT-TL

92

3.21 Kết quả kiểm tra độ khĩi của thiết bị DO 285 và DK01 trên động

cơ xe HINO FGIJPUR

93

3.22 Kết quả xử lý sơ bộ để xác định các quá trình ε, ne và D 94 3.23 Worksheet tổng hợp để xây dựng đặc tính của động cơ 94 3.24 ðặc tính động cơ ở trạng thái tốt 95 3.25 Ảnh hưởng của tiết diện đường nạp đến mơ men Me 97

3.26 Ảnh hưởng của tiết diện đường nạp đến độ khĩi D 97 3.27 Mơ men động cơ Me khi một vịi phun bị hỏng 98 3.28 ðộ khĩi D của động cơ khi một vịi phun bị hỏng 98 3.29 Tiêu thụ nhiên liệu GT của động cơ khi một vịi phun bị hỏng 99 3.30 Ảnh hưởng của áp suất phun đến mơ men Me 100 3.31 Ảnh hưởng của áp suất phun đến độ khĩi D 100 3.32 Tiêu thụ nhiên liệu GT của động cơ khi giảm áp suất phun 101 3.33 Ảnh hưởng của gĩc cung cấp nhiên liệu đến mơ men Me 101 3.34 Ảnh hưởng của gĩc cung cấp nhiên liệu đến độ khĩi D 102 3.35 Ảnh hưởng độ mịn xéc măng đến mơ men Me 103 3.36 Ảnh hưởng độ mịn xéc măng đến độ khĩi D 103

4.1 Tập mờ mơ phỏng các triệu chứng S∆MH, S∆Mmax, S∆DH, S∆mBH,

S∆nMAX

110

4.2 Tập mờ mơ phỏng các triệu chứngS∆M, S∆D, S∆mB vàS∆Pi 110 4.3 Giao diện màn hình soạn thảo xác định số biến vào và biến ra 117

4.5 Biến sai lệch độ giảm mơmen 118

4.7 Biến độ giảm lượng cung cấp nhiên liệu 119 4.8 Biến độ giảm tốc độ quay khơng tải 119 4.9 Biến độ giảm cơng suất danh nghĩa 119 4.10 Biến trạng thái kỹ thuật của động cơ 120 4.11 Bảng các tập luật điều khiển 120 4.12 Giao diện màn hình thể hiện kết quả chẩn đốn 121 4.13 ðồ họa nhánh cây suy luận hư hỏng - triệu chứng trong trường 123

hợp <kẹt vòi phun thứ i ở trạng thái ựóng>

4.14

đánh giá các triệu chứng S∆MH và S∆DH trên cơ sở logic mờ ựể

tắnh toán khả năng xuất hiện sự kiện Ộ Bỏ lửa xi lanh iỢ 124

4.15

đánh giá các triệu chứng S∆mBH, S∆Pi và sự kiện EAzi trên cơ

sở logic mờ ựể tắnh toán khả năng xuất hiện sự kiện Ộkẹt vòi

4.16 Suy luận theo cây chẩn ựoán trường hợp kẹt vòi phun thứ i 125 4.17 Giao diện xác ựịnh số biến vào và biến ra ựể chẩn ựoán xác ựịnh

4.18 Biến ựộ giảm mô men quay danh nghĩa 130

4.20 Biến giảm lượng cung cấp nhiên liệu 131 4.21 Biến tăng áp suất khắ các te 131 4.22 Biến dạng hư hỏng của một xylanh 131 4.23 Bảng các tập luật ựiều khiển 134 4.24 Giao diện thể hiện kết quả của các luật ựiều khiển 134

MỞ ðẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Thực hiện chủ trương hiện đại hố, cơ giới hố nơng lâm nghiệp, nhằm tăng năng suất, giảm mức độ nặng nhọc cho người lao động, nhiều máy mĩc, thiết bị và phương tiện vận tải đã được đưa vào sử dụng trong sản xuất nơng lâm nghiệp, từ khâu làm đất đến các khâu trồng, chăm sĩc và thu hoạch

Các máy mĩc, thiết bị và phương tiện sử dụng trong nơng lâm nghiệp và xây dựng nơng thơn hết sức phong phú và đa dạng về chủng loại, kích thước và cơng dụng, nhưng đều sử dụng nguồn động lực chính là động cơ diesel Do đặc điểm cơng việc nên điều kiện làm việc của các máy mĩc, thiết bị, phương tiện hết sức khắc nghiệt: địa hình phức tạp, địa chất khơng đồng đều, tính chất cơng việc thường thay đổi, gây ra các lực tác động lên liên hợp máy và thiết bị cơ giới cĩ sự thay đổi liên tục, đột ngột, khơng cĩ tính chu kỳ, điều này làm cho động cơ luơn phải làm việc trong tình trạng tải trọng thay đổi đột ngột, thậm chí quá tải Bên cạnh đĩ nhiệt

độ cao, bùn, nước, bụi nhiều, rung sĩc lớn là các yếu tố cĩ ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng làm việc và tuổi thọ của động cơ diesel Do điều kiện làm việc phân tán,

xa các trung tâm, xa cơ sở dịch vụ nên vấn đề chăm sĩc, bảo dưỡng máy mĩc thiết

bị nĩi chung và động cơ diesel nĩi riêng gặp rất nhiều khĩ khăn Thực tế cho thấy, chỉ khi nào xảy ra sự cố kỹ thuật, lúc đĩ mới tiến hành sửa chữa Các hư hỏng đột xuất thường gây ra những hậu quả rất nặng nề cả về kỹ thuật và kinh tế

Một đặc điểm cơ bản trong các động cơ diesel dùng trong nơng lâm nghiệp là các loại động cơ truyền thống, hầu hết khơng cĩ hệ thống tự chẩn đốn Chính vì vậy, việc chẩn đốn tình trạng kỹ thuật, phát hiện, dự báo phịng ngừa các hư hỏng đột xuất cũng như xác định chính xác nguyên nhân gây ra hư hỏng là hết sức khĩ khăn Trước đây, việc chẩn đốn tình trạng kỹ thuật động cơ diesel trong nơng lâm nghiệp chủ yếu dựa vào kinh nghiệm của người thợ hoặc cĩ sự trợ giúp của một số thiết bị chẩn đốn thơ sơ, lạc hậu, do đĩ việc chẩn đốn gặp rất nhiều khĩ khăn,

chẩn đốn khĩ chính xác ðể xác định chính xác các hư hỏng, thường phải tháo tổng thành để kiểm tra trực tiếp nên tốn rất nhiều thời gian, cơng sức và tiền bạc

Trước thực trạng trên, cùng với sự tiến bộ của khoa học cơng nghệ, sự phát triển của khoa học chẩn đốn, việc sử dụng thiết bị chẩn đốn cho động cơ diesel trong nơng lâm nghiệp là vấn đề cần thiết Tuy nhiên, việc lựa chọn loại thiết bị nào, hệ thống chẩn đốn nào để phù hợp với điều kiện làm việc, điều kiện kỹ thuật của động cơ, thì cần phải cĩ sự cân nhắc kỹ theo tiêu chí gọn nhẹ, linh hoạt, sử dụng

dễ dàng thuận tiện, thời gian thực hiện chẩn đốn nhanh, cĩ tính đa dạng cao để phù hợp với tính đa dạng của động cơ và phù hợp với điều kiện làm việc dã ngoại

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

lo i ng c , c bi t v i ng c diesel khơng cĩ h th ng t ch n ốn thì

vi c s d ng các thi t b ch n ốn chuyên dùng ã cĩ trên th tr ng hi n nay g p nhi u khĩ kh n và hi u qu khơng cao, th m chí khơng s d ng

c

Xuất phát từ những đặc điểm và các yêu cầu thực tiễn trên, tác giả luận án đã

chọn đề tài “Nghiên cứu xây dựng cơ sở dữ liệu cho hệ thống chẩn đốn động cơ

mình, mong muốn gĩp phần giảm bớt một phần khĩ khăn trong cơng tác chẩn đốn, bảo dưỡng kỹ thuật cho các loại động cơ diesel sử dụng trong nơng nghiệp, nơng thơn và trên các thiết bị cơ giới khác ở Việt Nam hiện nay

2 Mục tiêu của đề tài

Nghiên cứu cơ sở khoa học để xây dựng một hệ thống chẩn đốn di động phù hợp với điều kiện làm việc dã ngoại của máy và thiết bị hoạt động trong lĩnh vực nơng nghiệp và phát triển nơng thơn Việt Nam Xây dựng cơ sở dữ liệu nhằm chẩn đốn trạng thái kỹ thuật và chẩn đốn hư hỏng cho động cơ diesel, gĩp phần làm tăng hiệu quả kinh tế và giảm thiểu tác động xấu đến mơi trường

3 Thời gian và địa điểm nghiên cứu

- Thời gian nghiên cứu: Từ 2006 đến 2010

- ðịa điểm nghiên cứu:

+ Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội

+ Trường ðại học Sư phạm Kỹ thuật Hưng Yên

+ Trung tâm đăng kiểm xe cơ giới Hưng Yên

4 Phương pháp nghiên cứu

Trong luận án sử dụng phối hợp các phương pháp nghiên cứu lý thuyết và nghiên cứu thực nghiệm:

về trạng thái kỹ thuật của động cơ

Phân tích xung áp suất các te để nhận biết lọt khí trong các xi lanh riêng lẻ,

để bổ sung thơng tin về trạng thái kỹ thuật của nhĩm pít tơng- xi lanh

- Phương pháp nhận biết và chẩn đốn hư hỏng cĩ mơ hình trợ giúp

Sử dụng máy tính với các phần mềm kỹ thuật để thiết lập mơ hình quá trình,

xử lý các tín hiệu, tạo ra các triệu chứng để nhận biết hư hỏng và xử lý tiếp để cơ lập và phân tích hư hỏng theo mục đích chẩn đốn

- Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm kết hợp với kinh nghiệm chuyên gia

để xây dựng cơ sở kiến thức chẩn đốn

- Phương pháp đo và xử lý tín hiệu cĩ trợ giúp của máy tính

- Phương pháp logic mờ để chẩn đốn hư hỏng

5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án

- Với đặc điểm kết cấu và điều kiện sử dụng hiện nay của các động cơ máy

nơng nghiệp và xây dựng cơng trình nơng thơn, cần thiết phát triển các hệ thống chẩn đốn gọn nhẹ, cơ động, với các phương pháp chẩn đốn đủ tin cậy, các thiết bị

đo, xử lý tín hiệu và phân tích chẩn đốn đủ chính xác với chi phí đầu tư hợp lý Do

đĩ, việc nghiên cứu cơ sở khoa học, xây dựng cơ sở dữ liệu để xây dựng hệ thống chẩn đốn động cơ diesel trong điều kiện dã ngoại cĩ giá trị khoa học và thực tiễn

- Kết quả của luận án ựã ựóng góp cơ sở lý luận trong việc nghiên cứu xây dựng hệ thống chẩn ựoán cho ựộng cơ diesel trong ựiều kiện dã ngoại theo phương pháp phân tắch quá trình chuyển tiếp và ứng dụng logic mờ

- đã chế tạo ựược thiết bị ựo khói gọn nhẹ, dễ sử dụng, ựộ chắnh xác ựảm bảo theo yêu cầu chẩn ựoán, phù hợp với ựiều kiện chẩn ựoán dã ngoại cho các loại ựộng cơ diesel sử dụng trong nông nghiệp và xây dựng công trình nông thôn Kết quả này là một ựóng góp mới và có ý nghĩa thực tiễn của luận án

- Hệ thống chẩn ựoán ựộng cơ diesel trong ựiều kiện dã ngoại là một ựóng góp mới và có ý nghĩa khoa học và thực tiễn cao Phương pháp nhận biết trạng thái

kỹ thuật và hư hỏng của hệ thống chẩn ựoán dựa trên cơ sở phân tắch quá trình chuyển tiếp, ựể chẩn chẩn ựoán trạng thái kỹ thuật và hư hỏng của ựộng cơ diesel,

sử dụng phương pháp suy luận theo logic mờ Qui trình chẩn ựoán ựược thiết kế thuận tiện cho người sử dụng Từ việc ựo và xử lý các thông số chẩn ựoán, xây dựng quan hệ giữa triệu chứng và hư hỏng, ựến việc kết nối với mô ựun fuzzy logic

ựể kết luận chẩn ựoán ựều ựược thực hiện trên một bộ thiết bị gọn nhẹ, có thể xách tay và triển khai công tác chẩn ựoán ngay tại ựịa bàn hoạt ựộng của các thiết bị lắp ựộng cơ diezen

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ðỀ NGHIÊN CỨU

1.1 ðặc ñiểm kết cấu và sử dụng ñộng cơ diesel trong nông nghiệp và phát triển nông thôn ở Việt Nam

1.1.1 Tình hình sử dụng ñộng cơ diesel trong nông nghiệp, nông thôn

Nhằm tăng năng suất, giải phóng sức lao ñộng, ñem lại hiệu quả trong sản xuất nông lâm nghiệp, ngay từ những năm 1960 vấn ñề cơ giới hóa ñã ñược quan tâm nghiên cứu và áp dụng ở Miền Bắc Xã hội chủ nghĩa (XHCN) Nhiều máy móc thiết bị ñã ñược ñưa vào sử dụng trong các khâu làm ñất nông nghiệp, ñất trồng rừng như máy kéo MTZ50, MTZ80, máy cày NKb-2-54 của Liên Xô cũ, máy khoan hố Molorobot của Tiệp Khắc, ES-35B của ðức ðến năm 1995 tỷ lệ cơ giới hóa trong khâu làm ñất nông nghiệp ñạt 33,8% diện tích canh tác trên cả nước (cao nhất ở ñồng bằng sông Cửu Long - ñạt 64,2%, ñồng bằng sông Hồng - ñạt 24,9%, vùng khu 4 cũ - 7,2%, vùng núi phía bắc - 1,9%) [8]

Thực hiện ñường lối ñổi mới của ðảng, cùng với sự tăng trưởng của sản xuất nông nghiệp, cơ khí hoá nông, lâm, ngư nghiệp có bước tăng trưởng nhanh về số lượng, chủng loại máy móc, thiết bị Tính ñến 2007, cả nước có trên 400 nghìn máy kéo các loại với tổng công suất khoảng 3,3 triệu kW, tăng 2,7 lần so với năm 2001; mức ñộ trang bị ñộng lực bình quân toàn quốc ñạt 0.86 kW/ha canh tác Chủng loại máy móc ña dạng, chủ sở hữu các loại máy kéo nhỏ (dưới 12 kW) có tới 95% là hộ gia ñình nông dân Máy móc thiết bị ñược ứng dụng trong hầu hết các giai ñoạn của sản xuất nông lâm nghiệp, từ làm ñất, gieo trồng, chăm sóc ñến thu hoạch, số lượng

và chủng loại ñều tăng Các loại máy và liên hợp máy làm ñất như máy kéo MTZ50, MTZ80, DT-75, T-130, Komatsu D65A, D53A, D85A…, các loại máy gặt ñập liên hợp như LHL-2,5, GLH-0,2, GRH-1,2, UMC-1.9,UCM-2008, UCM-2010, máy kéo gỗ TDT-55/TLT-100A… ñã ñược ñưa vào sử dụng mang lại hiệu quả cao trong sản xuất

Ngoài các loại các loại máy và liên hợp máy sử dụng trong nông lâm nghiệp, phương tiện vận tải ở khu vực nông thôn cũng tăng một lượng ñáng kể Theo số liệu

thống kê của Tổng cục thống kê năm 2008, số lượng phương tiện vận tải đường bộ

ở khu vực nơng thơn là 72.802 chiếc

Theo tính tốn, nhu cầu xe tải của Việt Nam đến năm 2010 cần khoảng 100.000 xe và chiếm số lượng lớn là các loại xe phục vụ cho nhu cầu của các vùng nơng thơn, miền núi [59]

Hầu hết các máy, liên hợp máy, các phương tiện vận tải và xây dựng nơng thơn hay máy lâm nghiệp đều sử dụng nguồn động lực chính là động cơ diesel với cơng suất khác nhau Ngồi các loại động cơ cĩ cơng suất lớn từ 26 kW đến 90 kW, cịn cĩ rất nhiều máy mĩc thiết bị sử dụng động cơ diesel cỡ nhỏ từ 15 kW trở xuống, việc xác định trạng thái kỹ thuật, hay xác định hư hỏng của chúng cĩ một ý nghĩa rất lớn trong quá trình sử dụng Tuy nhiên, để đảm bảo hiệu quả của cơng tác chẩn đốn cả về khía cạnh kinh tế và khía cạnh kỹ thuật, luận án quan tâm nhiều đến việc chẩn đốn kỹ thuật cho các loại động cơ diesel cĩ cơng suất lớn và vừa

1.1.2 ðặc điểm về kết cấu của động cơ diesel dùng trong nơng nghiệp và phát

triển nơng thơn

ðộng cơ diesel sử dụng trong các máy, liên hợp máy, các phương tiện vận tải dùng trong nơng nghiệp, phần lớn vẫn sử dụng động cơ kiểu truyền thống, cĩ nghĩa là chưa cĩ hệ thống điều khiển điện tử và hệ thống tự chẩn đốn Các loại động cơ này cĩ kết cấu đơn giản, bao gồm các cơ cấu, hệ thống cơ bản và hoạt động hồn tồn theo nguyên tắc cơ khí

Do tính chất cơng việc, các phương tiện, máy mĩc sử dụng trong nơng lâm nghiệp, máy xây dựng và cơng trình nơng thơn thường làm việc ở tốc độ thấp, tải trọng lớn và thay đổi nhiều, vì vậy động cơ diesel dùng trên các phương tiện, máy mĩc này cĩ những đặc điểm sau:

Hiện nay, ngồi các loại động cơ cũ đang sử dụng, các nhà máy lắp ráp ơ tơ trong nước cũng tập trung vào lắp các loại xe sử dụng động cơ diesel phục vụ vận tải và nơng nghiệp như nhà máy ơ tơ Cửu Long, nhà máy ơ tơ Xuân Kiên, Daewoo, Huyndai…mỗi năm xuất xưởng hàng nghìn chiếc xe, phần lớn trong số này vẫn sử dụng loại động cơ diesel cĩ kết cấu truyền thống, khơng cĩ hệ thống tự chẩn đốn

1.1.3 ðặc điểm sử dụng của động cơ diesel trong nơng nghiệp và nơng thơn

Việt Nam

ðộng cơ diesel cĩ khả năng chịu tải tốt, mơ men xoắn lớn, bền, khỏe, rất thích hợp làm việc trong điều kiện đường xá của Việt Nam, đặc biệt trong giao thơng ở nơng thơn, cơng trường, cơng trình hoặc khu vực đồi, rừng ðộng cơ diesel ngày nay được sử dụng rất rộng rãi trong các phương tiện giao thơng vận tải, các loại xe, máy chuyên dùng, máy xây dựng, máy dùng trong khai thác mỏ, trong nơng nghiệp và lâm nghiệp

ðộng cơ diesel sử dụng trong nơng nghiệp và nơng thơn Việt Nam thường phải làm việc trong điều kiện và mơi trường rất nặng nhọc, rung xĩc nhiều, bụi nước nhiều, địa hình chia cắt phân tán phức tạp, độ dốc cao, khơng bằng phẳng, tính chất khơng đồng nhất của đất đai, tính chất cơng việc luơn thay đổi, thường làm việc phân tán, xa khu dân cư, điều kiện chăm sĩc bảo dưỡng kỹ thuật khĩ khăn, đây chính là những yếu tố làm cho tốc độ hao mịn động cơ nhanh, chất lượng động cơ nhanh bị xuống cấp

1.1.4 Ảnh hưởng của kết cấu và sử dụng động cơ diesel trong nơng nghiệp và

phát triển nơng thơn đến cơng tác chẩn đốn, bảo dưỡng và sửa chữa

Với kết cấu cơ khí, khơng cĩ hệ thống điều khiển điện tử, khơng cĩ chương trình giám sát, tự chẩn đốn, việc nhận biết tình trạng kỹ thuật của động cơ và xác định hư hỏng gặp rất nhiều khĩ khăn, động cơ thường xảy ra tình trạng hư hỏng đột xuất, gây thiệt hại lớn về kinh tế và kỹ thuật

ðối với động cơ diesel sử dụng trên các máy nơng lâm nghiệp, máy xây dựng và cơng trình nơng thơn, do phải làm việc trong các điều kiện nặng nề, mơi trường làm việc nhiều bụi bẩn hoặc bùn nước nhiều, thường xuyên phải làm việc

với hệ số sử dụng tải trọng lớn nên rất dễ xảy ra mịn, hỏng các chi tiết trong động

cơ, tốc độ mịn cao hơn nhiều so với các động cơ cùng loại được sử dụng ở mơi trường khác

Việc làm cĩ tính chất thời vụ, cơng tác chăm sĩc, bảo dưỡng khơng thường xuyên và khơng theo qui trình do trình độ của người sử dụng thấp, cũng là những nguyên nhân ảnh hưởng rất lớn đến cơng tác chẩn đốn, bảo dưỡng và sửa chữa

Mặt khác, địa bàn hoạt động của các máy này thường biệt lập và xa nơi đơng dân cư, xa các điểm bảo dưỡng và sửa chữa tập trung nên cơng tác bảo dưỡng càng gặp nhiều khĩ khăn Từ thực tế cho thấy, cần phải cĩ hệ thống chẩn đốn phù hợp,

cĩ tính cơ động cao, cĩ khả năng chẩn đốn nhanh và đủ chính xác, giúp cho cơng tác chẩn đốn, bảo dưỡng và sửa chữa nhanh, hiệu quả, phù hợp với điều kiện hoạt động của máy nơng lâm nghiệp và phát triển nơng thơn

1.2 Chẩn đốn kỹ thuật động cơ diesel

1.2.1 Khái niệm chung về chẩn đốn kỹ thuật động cơ

Chẩn đốn kỹ thuật là tổng hợp tất cả các biện pháp để xác định trạng thái của một hệ thống kỹ thuật và nhận biết các hư hỏng mà khơng cần tháo rời Chẩn đốn kỹ thuật là một trong những biện pháp quan trọng nhất để tăng tuổi thọ, giảm chi phí cho bảo dưỡng sửa chữa

ðối với động cơ đốt trong, chẩn đốn kỹ thuật cho khả năng đánh giá trạng thái tức thời, đưa ra quyết định hợp lý về sự cần thiết của các biện pháp bảo trì và xác định đúng nguyên nhân hư hỏng nhờ quan hệ giữa các thơng số khác nhau cũng như các mơ hình chẩn đốn phù hợp

Việc ứng dụng rộng rãi chẩn đốn kỹ thuật trong lĩnh vực động cơ đốt trong nhằm gĩp phần làm tăng hiệu quả kinh tế và tính năng thân thiện với mơi trường theo các tiêu chí sau:

- Tăng an tồn hoạt động, độ tin cậy và khả năng sử dụng

- Giảm chi phí bảo trì và cải thiện tính tiết kiệm vật liệu nhờ tận dụng dự trữ hao mịn và giảm thiểu các hư hỏng kế tiếp

- Cải thiện tính tiết kiệm năng lượng nhờ phương thức hoạt động tối ưu và khai thác tốt dự trữ cơng suất

- Giảm thiểu tác động xấu đến mơi trường nhờ làm giảm phát thải độc hại cũng như phát sinh tiếng ồn và dao động

ðặc điểm của kỹ thuật chẩn đốn động cơ hiện nay là: cĩ thể xác định trạng thái kỹ thuật của động cơ ngay trong quá trình hoạt động

Trong kỹ thuật chẩn đốn hiện đại, cùng tồn tại hai khái niệm: giám sát và chẩn đốn Giám sát chỉ đảm nhiệm việc tìm ra hư hỏng, thơng thường giám sát mơ

tả một trạng thái, cịn chẩn đốn ngồi việc mơ tả trạng thái kỹ thuật, tìm ra lỗi hoặc

hư hỏng, cịn nhận dạng, xác định vị trí và lượng hĩa các hư hỏng Các phép đo được thực hiện trong quá trình giám sát để đưa ra các dấu hiệu chẩn đốn Các dấu hiệu chẩn đốn được đánh giá riêng lẻ trong một mơ hình đơn yếu tố hoặc đánh giá phối hợp trong một mơ hình đa yếu tố

Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của kỹ thuật máy tính và kỹ thuật điện tử, ngày càng xuất hiện nhiều các cơng cụ chẩn đốn cĩ phần cứng, phần mềm xử lý tín hiệu hiện đại, nên các khái niệm giám sát và chẩn đốn đang dần hịa tan vào nhau, một hệ thống giám sát cĩ thể thực hiện cả phần việc của chẩn đốn

Tuy nhiên, để phân tích cĩ hệ thống và vận dụng cĩ hiệu quả vào quá trình chẩn đốn, khái niệm chẩn đốn được tách thành hai giai đoạn:

- Nhận biết hư hỏng: đảm nhiệm việc giám sát và nhận dạng hư hỏng, tạo dấu hiệu hư hỏng và so sánh với trạng thái chuẩn để xác định hư hỏng

- Chẩn đốn hư hỏng: đảm nhận việc cơ lập hư hỏng và phân tích hư hỏng, xây dựng quan hệ giữa hư hỏng và triệu chứng hư hỏng

Trong giai đoạn phát triển một hệ thống chẩn đốn cần xác định các quan hệ giữa các hư hỏng thực xuất hiện hoặc các hư hỏng nhân tạo với các dấu hiệu từ phân tích lý thuyết hoặc đánh giá các số liệu thực nghiệm và lưu giữ chúng ở một dạng thích hợp Khi chẩn đốn người ta đối thoại với cơ sở dữ liệu đĩ để tìm ra một lời giải phù hợp

1.2.2 Thơng số chẩn đốn và yêu cầu của các thơng số chẩn đốn

1.2.2.1 Thơng số chẩn đốn

Trong nhiều trường hợp, khơng thể thực hiện được việc đo đạc các thơng số cấu trúc khi khơng tháo rời động cơ, vì vậy, việc thơng tin về tình trạng kỹ thuật của động cơ phải dựa vào các tham số thể hiện trong quá trình làm việc, các thơng số quá trình thể hiện ra bên ngồi (các triệu chứng) cịn gọi là thơng số biểu hiện kết cấu Thơng số biểu hiện kết cấu luơn luơn phụ thuộc vào tình trạng kết cấu và thay đổi theo sự thay đổi của các thơng số kết cấu Ví dụ: sự tăng khe hở trong mối lắp ghép trục và ổ đỡ của động cơ sẽ làm giảm áp suất dầu trong hệ thống bơi trơn cưỡng bức, tăng va đập, độ ồn, độ rung cụm tổng thành động cơ Một thơng số kết cấu cĩ thể cĩ nhiều thơng số biểu hiện kết cấu và ngược lại một thơng số biểu hiện kết cấu cĩ thể biểu hiện nhiều thơng số kết cấu bên trong Các quan hệ này đan xen

và phức tạp

Trong quá trình chẩn đốn, chúng ta cần cĩ thơng số biểu hiện kết cấu để xác định trạng thái kết cấu bên trong, vì vậy thơng số chẩn đốn là thơng số biểu hiện kết cấu được chọn trong quá trình chẩn đốn, nhưng khơng phải tồn bộ các thơng

số biểu hiện kết cấu sẽ được coi là thơng số chẩn [1], [19]

Các thơng số biểu hiện kết cấu như: số vịng quay, mơ men, cơng suất, áp suất nén, áp suất cháy, áp suất các te, độ khĩi khí thải, mức tiêu hao nhiên liệu…là các thơng số cĩ thể lựa chọn làm thơng số chẩn đốn để đánh giá tình trạng kỹ thuật của động cơ

1.2.2.2 Yêu cầu đối với các thơng số chẩn đốn

Các thơng số biểu hiện kết cấu được dùng làm thơng số chẩn đốn phải thỏa mãn các yêu cầu sau [1], [19]:

- ðảm bảo tính hiệu quả: cho phép dựa vào thơng số đĩ để chẩn đốn được tình trạng kỹ thuật của đối tượng hoặc một phần của đối tượng chẩn đốn

- ðảm bảo tính đơn trị: mối quan hệ của thơng số kết cấu và thơng số chẩn đốn là các hàm đơn trị trong khoảng đo, nghĩa là trong khoảng xác định thì ứng với

mỗi trị số của thơng số kết cấu chỉ cĩ một trị số của thơng số chẩn đốn hay ngược lại

- ðảm bảo tính nhạy: tính nhạy của thơng tin trong quan hệ giữa thơng số kết cấu và thơng số chẩn đốn đảm bảo khả năng phân biệt sự biến đổi tương ứng giữa thơng số chẩn đốn theo sự biến đổi của thơng số kết cấu

- ðảm bảo tính ổn định: tính ổn định được đánh giá bằng sự phân bố giá trị của thơng số chẩn đốn khi đo nhiều lần, trên nhiều đối tượng đồng dạng, sự biến động của các giá trị biểu hiện quy luật giữa thơng số biểu hiện kết cấu và thơng số kết cấu phải cĩ độ lệch quân phương nhỏ

- ðảm bảo tính thơng tin: Các thơng số chẩn đốn cần phải thể hiện rõ hiện tượng và trạng thái kỹ thuật, do vậy thơng tin phải được phản ánh rõ nét khi mật độ phân bố của các trạng thái kỹ thuật càng tách biệt

- ðảm bảo tính cơng nghệ: các thơng số chẩn đốn cần được chọn sao cho thuận lợi cho việc đo, khả năng cĩ thiết bị đo, qui trình đo đơn giản, giá thành đo nhỏ… ðây là một yếu tố luơn thay đổi tùy thuộc vào các tiến bộ trong khoa học kỹ thuật đo lường

1.2.3 Các phương pháp nhận biết hư hỏng

Dưới đây giới thiệu một số phương pháp nhận biết hư hỏng đã và đang sử dụng cho động cơ diesel

1.2.3.1 Phân tích nhiệt độ

Nhiệt độ là thơng số quan trọng để đánh giá trạng thái hoạt động của động

cơ, đặc biệt là quá trình biến đổi năng lượng Trạng thái hoạt động của động cơ được giám sát một cách đơn giản bằng đồng hồ nhiệt độ dầu, nhiệt độ nước làm mát trên ca bin ðể nhận biết trạng thái kỹ thuật của động cơ bằng cách đánh giá quá trình biến đổi năng lượng trong xi lanh, trong [52] đã sử dụng phương pháp phân tích nhiệt độ khí thải Các thơng số chẩn đốn được chọn là:

- Nhiệt độ trung bình của khí thải khi ra khỏi xi lanh

- Tích phân nhiệt độ trung bình trong một chu trình nhiệt động

- Giá trị cực đại của nhiệt độ trong khí thải

ðể thực hiện phương pháp phân tích nhiệt độ khí thải, cần cĩ các cảm biến nhiệt độ phù hợp, cĩ độ bền nhiệt và độ nhạy rất cao Việc phân tích nhiệt độ để đánh giá quá trình tạo thành hỗn hợp và quá trình cháy cĩ thể thực hiện bằng cách

đo trực tiếp nhiệt độ khí thải ngay tại đường thải của động cơ hoặc được thiết kế như là một phần tử cảm biến giám sát hoạt động lâu dài trên động cơ

1.2.3.2 Phân tích dao động

Dao động phát sinh trên động cơ khơng chỉ do quá trình cháy giãn nở của mơi chất trong xi lanh mà cịn do va đập của các chi tiết trong cơ cấu xupáp, va đập trong quá trình làm việc của pít tơng - xéc măng - xi lanh trong cơ cấu biên tay quay, cũng như các hiệu ứng cơ học khác xuất hiện khi động cơ làm việc ðể nhận dạng hư hỏng động cơ theo phương pháp phân tích dao động, cần bố trí các cảm biến gia tốc trên nắp xi lanh, thân xy lanh và ổ đỡ trục khuỷu Sự phụ thuộc của quá trình dao động vào gĩc quay trục khuỷu của động cơ được xác định bởi các kỳ làm việc và trật tự làm việc của các xi lanh Khi chẩn đốn động cơ nhiều xi lanh, để cĩ hiệu quả chẩn đốn lớn nhất người ta sử dụng các xung được tạo ra trong quá trình làm việc của các xy lanh, tương ứng với trật tự làm việc của chúng [1], [13], [50]

Các thơng số để đánh giá chẩn đốn theo phương pháp phân tích dao động là các đặc trưng thống kê của quá trình dao động như giá trị trung bình, hàm tương quan, mật độ phổ hoặc phân tích hình dạng, biên độ, tần số…

Dựa vào phân tích dao động cĩ thể phát hiện các hư hỏng như bỏ máy, tình trạng hao mịn của các chi tiết nhĩm pít tơng – xéc măng – xi lanh, đồng thời cịn cĩ thể phân biệt được tích chất hao mịn khác nhau theo các xi lanh khác nhau của động cơ

1.2.3.3 Phân tích lan truyền âm thanh

ðể đo lan truyền âm thanh, cần bố trí hệ thống đo và xử lý nhiều kênh Sử dụng cảm biến gĩc quay trục khuỷu và cảm biến chu trình để tạo điều kiện biểu diễn tín hiệu lan truyền âm thanh theo gĩc quay trục khuỷu và trật tự xi lanh Nhờ phân tích lan truyền âm thanh cĩ thể xác định được sự lặp lại cĩ tính chất chu kỳ khi

động cơ hoạt động, qua đĩ cĩ thể phân tích, phát hiện được vị trí và các dạng hư hỏng [19], [54]

Chẩn đốn theo phương pháp phân tích lan truyền âm thanh cĩ khả năng nhận biết các trạng thái kỹ thuật của động cơ như:

- Cơng suất của mỗi xi lanh

- Giám sát tình trạng hệ thống phun

- Trạng thái của các xupáp xả

- Giám sát xéc măng

- Giám sát các đường ống cao áp trong hệ thống nhiên liệu

1.2.3.4 Phân tích cơng suất động cơ

Cơng suất là một thơng số chất lượng và thường được sử dụng để đánh giá tổng hợp trạng thái kỹ thuật của động cơ đốt trong Sự thay đổi trạng thái kỹ thuật

do hư hỏng hoặc do sai lệch hoạt động cĩ thể là nguyên nhân thay đổi cơng suất ra của động cơ Các trị số cơng suất đo được cho khả năng chẩn đốn tổng hợp về tình trạng động cơ, từ đĩ tiếp tục phân tích xác định các hư hỏng

ða số các phương pháp chẩn đốn đều dựa trên kết quả đo các thơng số trong chế độ làm việc bình ổn của động cơ Việc đo lặp lại tại chế độ cơng suất như nhau làm giảm thiểu ảnh hưởng của sự thay đổi chế độ làm việc Việc sử dụng cĩ mục đích các chế độ khơng bình ổn hay là các quá trình chuyển tiếp cho khả năng tận dụng các quá trình tăng tốc hay giảm tốc để xây dựng các dấu hiệu nhận biết và chẩn đốn hư hỏng trong động cơ

Phương pháp đánh giá cơng suất khi tăng tốc tự do cũng là phương pháp phân tích quá trình chuyển tiếp, tuy nhiên với trình độ kỹ thuật đo và xử lý tín hiệu tại các thời điểm ứng dụng, người ta tập trung thiết lập các hệ thống đo để xác định cơng suất cực đại trong quá trình tăng tốc tự do của động cơ diesel Cơng suất động

cơ khi tăng tốc tự do tính theo cơng thức [20], [22]:

ω - vận tốc góc

t - thời gian

ðể ñảm bảo ñủ chính xác, chỉ cần ño giá trị gia tốc góc khi vận tốc góc có giá trị gần với vận tốc góc danh nghĩa Vận tốc góc của ñộng cơ có thể xác ñịnh bằng cách ño tín hiệu xung trên một vị trí bất kỳ có thể nhận biết ñược chuyển ñộng quay của ñộng cơ Theo phương pháp xác ñịnh công suất nêu trên, ñã xuất hiện hàng loạt các thiết bị ñể xác ñịnh công suất ñộng cơ diesel trong quá trình tăng tốc

tự do Các thiết bị này ñược thiết kế theo nguyên tắc ñếm, xử lý xung và lựa chọn thời ñiểm tính công suất tại vận tốc góc gần với giá trị danh nghĩa Kết quả hiển thị

là công suất ñộng cơ phát huy trong quá trình tăng tốc tự do [4], [5], [22]

Các công việc của phương pháp phân tích quá trình tăng tốc tự do là ño, xử

lý và xây dựng các ñặc tính công suất, ñặc tính mô men Ảnh hưởng của trạng thái

kỹ thuật ñộng cơ ñến sự phát triển công suất có thể ñược nhận biết theo dạng ñường ñặc tính công suất xây dựng trong quá trình tăng tốc tự do [48] ðường ñặc tính công suất và ñặc tính mô men khi tăng tốc tự do cũng có thể sử dụng ñể ñánh giá trạng thái kỹ thuật của nhóm pít tông - xéc măng - xi lanh, hệ thống cung cấp nhiên liệu và hệ thống trao ñổi khí Dấu hiệu nhận dạng trạng thái kỹ thuật của ñộng cơ còn ñược phát hiện khi phân tích tốc ñộ quay không tải cực ñại, công suất cực ñại,

mô men cực ñại với tốc ñộ quay tương ứng [23], [27], [36]

1.2.3.5 Phân tích mức tiêu thụ nhiên liệu và dầu bôi trơn

Với một ñộng cơ có công suất ñã cho, chi phí nhiên liệu và dầu bôi trơn có quan hệ trực tiếp với trạng thái kỹ thuật của ñộng cơ Do ñó, tiêu thụ nhiên liệu và tiêu thụ dầu bôi trơn có thể sử dụng làm dấu hiệu nhận dạng ñể ñánh giá tổng hợp trạng thái kỹ thuật của ñộng cơ ñốt trong Tiêu thụ dầu bôi trơn phụ thuộc mạnh vào tải trọng ñộng cơ nên ñược ñánh giá ñồng thời theo tỷ lệ với tiêu thụ nhiên liệu Tỷ

lệ tiêu thụ dầu bôi trơn với tiêu thụ nhiên liệu tăng gần như tuyến tính với mức ñộ hao mòn cặp lắp ghép pít tông – xéc măng – xy lanh [14], [30] Sự thay ñổi của ñường cong chi phí nhiên liệu riêng có thể sử dụng ñể nhận biết trạng thái kẹt vòi

phun trong động cơ diesel Ngồi ra, nếu kết hợp với một số thơng số chẩn đốn khác cĩ thể chẩn đốn tổng hợp trạng thái của quá trình làm việc trong xi lanh [49]

1.2.3.6 Phân tích dầu bơi trơn

Tính bất thường của quá trình làm việc hoặc trạng thái cấu trúc của động cơ đốt trong cĩ thể biểu hiện bởi sự thay đổi thành phần hoặc tính chất dầu bơi trơn Phân tích dầu bơi trơn cho phép nhận biết trạng thái kỹ thuật của động cơ nhờ những biểu hiện sau:

- Lượng hạt mài, kích thước hạt mài (hoặc mức độ bứt phá hạt mài là độ tăng lượng hạt theo thời gian) cho biết về trạng thái hao mịn tức thời hoặc tăng hao mịn

- Dạng hạt mài phẳng, mỏng là kết quả của hao mịn, mỏi vật liệu biểu hiện bởi dạng hạt mài gọn hơn

- Loại vật liệu hạt mài cho biết vùng hư hỏng, mạt kim loại màu là dấu hiệu mài mịn ổ trượt, mạt sắt xuất hiện từ mặt răng, xéc măng hoặc ổ lăn, mạt gang từ mài mịn mặt gương xi lanh, mạt kim loại nhẹ từ pít tơng

Phân tích khí hịa tan trong dầu, hoặc chất lỏng lạ như nước và nhiên liệu trong dầu bơi trơn cũng cĩ thể nhận biết trạng thái kỹ thuật của động cơ [19]

Việc phân tích xác định các tính chất của dầu bơi trơn được thực hiện trên các mẫu thử lấy ra gián đoạn hoặc phân tích dịng dầu chuyển động liên tục Các phương pháp phân tích dầu bơi trơn đang sử dụng là: giám sát bằng từ trường của nam châm, ferrograph hoặc on-line-ferrograph, phân tích phổ và phân tích bức xạ hạt nhân [14], [29]

Các phương pháp phân tích dầu bơi trơn bằng các thiết bị hiện đại, đắt tiền như ferrograph, phân tích phổ, điện quang do quá phức tạp và đắt tiền nên khơng được sử dụng và phát triển rộng rãi cho các động cơ trong nơng lâm nghiệp

ðối với các máy nơng lâm nghiệp, việc kiểm tra chẩn đốn tại chỗ được ưa chuộng và thuận tiện hơn Hệ thống chẩn đốn hao mịn nhờ phân tích dầu bơi trơn trực tiếp gồm những quá trình sau [45]

- Xác định độ bẩn tổng thể và lượng thải sản phẩm theo dầu, ví dụ muội than, bụi bẩn, vật chất hữu cơ và các sản phẩm Polyme hĩa

- Xác định các chất lỏng lạ, trước hết là nước và nhiên liệu

- Phân tích hạt mài để xác định hàm lượng vật thể rắn trong dầu và thành phần các hạt mài lớn nhờ họa đồ sắt từ

Các thiết bị đo và phân tích dầu bơi trơn đều cĩ thể tự chế tạo với chi phí đầu

tư khơng lớn như thiết bị kiểm tra độ bẩn tổng thể hiển thị trực tiếp, thiết bị kiểm tra hàm lượng nước, thiết bị đo hàm lượng nhiên liệu và thiết bị phân tích hạt mài kiểu

từ trường – mao dẫn

ðể chẩn đốn hư hỏng qua việc phân tích dầu bơi trơn [26], [30] đã phát triển một phần mềm phân loại đa chiều để tách quá trình hao mịn của mỗi dạng động cơ theo 3 vùng: vùng hoạt động an tồn, vùng an tồn hoạt động giới hạn và vùng cĩ xác suất hư hỏng cao

1.2.3.7 Phân tích thành phần khí thải và độ khĩi khí thải

ðối với động cơ xăng, hàm lượng CO và HC trong khí thải cho biết nhiều thơng tin về quá trình cháy và quá trình tạo thành hỗn hợp đốt, qua đĩ về trạng thái

kỹ thuật của động cơ Sử dụng thiết bị phân tích khí thải, xác định các thành phần

CO, HC tại các chế độ tốc độ quay phù hợp sẽ cĩ thể đánh giá tương đối chính xác

về trạng thái quá trình cháy trong động cơ xăng [43]

ðối với động cơ diesel, ngồi việc đánh giá bằng mắt về màu sắc và độ đậm đặc của khí thải cĩ thể sử dụng các thiết bị đo khĩi theo độ đen kiểu giấy lọc và độ

mờ hay độ đục bằng thiết bị quang học Các thiết bị này đã được sử dụng trong kiểm định động cơ diesel theo tiêu chuẩn phát thải PM ðể nhận biết trạng thái kỹ thuật của động cơ diesel trong sản xuất nơng nghiệp, cơng trình nơng thơn, những ứng dụng theo hướng phân tích đặc tính khĩi, theo mức tải của động cơ hoặc phân tích khĩi trong quá trình tăng tốc tự do đã cho hiệu quả tích cực [4]

1.2.3.8 Phân tích lưu lượng khí lọt xuống các te và áp suất các te

Tăng lưu lượng khí lọt xuống các te và áp suất khí trong các te là dấu hiệu tăng khe hở nhĩm pít tơng - xéc măng - xi lanh [57] Hư hỏng cục bộ trong các xi lanh cĩ thể nhận biết qua các xung áp suất xác định bởi cảm biến áp suất lắp tại cổ

đổ dầu ðặc tính xung áp suất theo gĩc quay trục khuỷu cĩ dạng hàm sin, biên độ áp

suất tăng theo độ tăng khe hở nhĩm pít tơng-xi lanh ðộ kín buồng đốt cịn cĩ thể xác định bằng áp kế tự ghi đo áp suất nén trong xy lanh hoặc theo tín hiệu quá trình điện áp ắc qui hoặc dịng điện máy đề khi quay mà khơng cung cấp nhiên liệu cho động cơ diesel

1.2.3.9 Nhận biết hư hỏng động cơ bằng cách ngắt lần lượt các xi lanh

Phương pháp đơn giản nhất để tạo tải trọng khơng phanh là ngắt lần lượt từng xi lanh khi động cơ đang làm việc bằng cách ngắt nhiên liệu cho vịi phun tương ứng Hệ thống đo và xử lý tín hiệu rất đơn giản, gồm đồng hồ bấm giây, đồng

hồ đo tốc độ quay tại trục trích cơng suất và bộ phận điều khiển ngắt nhiên liệu tại các nhánh bơm Khi thử nghiệm, từng xi lanh lần lượt được ngắt nhiên liệu, động cơ được giữ ổn định làm việc với các xi lanh cịn lại Tốc độ quay của động cơ khi đĩ

sẽ là:

ndc = its nB (1.2) trong đĩ: its là tỷ số truyền từ động cơ đến trục trích cơng suất

nB là tốc độ quay trên đồng hồ

Theo giá trị đo, xác định được giá trị trung bình của tốc độ quay trục khuỷu khi động cơ làm việc với một xi lanh khơng làm việc:

ntb = (n1+ n2+ n3+ n4 + …+ ni) / i (1.3) Trong đĩ: i là số xi lanh trong động cơ

n1, n2, n3, …ni là tốc độ quay trục khuỷu khi động cơ làm việc với một xi lanh khơng làm việc tương ứng

So sánh các giá trị số vịng quay trong từng trường hợp (n1, n2, n3, …ni) với giá trị số vịng quay trung bình (ntb), nếu giá trị nhận được vượt ra ngồi giới hạn cho phép chứng tỏ tính khơng đều của tải trọng trên các xi lanh và cần thiết khắc phục hư hỏng [21]

Áp dụng phương pháp này, hãng Bosch giới thiệu một thiết bị chẩn đốn cĩ trợ giúp của máy tính điện tử, đĩ là thiết bị kiểm tra, chẩn đốn động cơ tổng hợp MOT 250 Thiết bị này cĩ chức năng kiểm tra và đánh giá trạng thái kỹ thuật của

các xi lanh thông qua ựộ giảm số vòng quay của ựộng cơ theo phương pháp ngắt lần lượt từng xi lanh

1.2.3.10 Phân tắch áp suất cháy, áp suất phun trong xi lanh

Áp suất cháy có thể ựo trực tiếp bằng cảm biến áp ựiện có ựộ nhạy cao hoặc xác ựịnh gián tiếp qua lực tác ựộng lên bu lông nắp máy Áp suất phun có thể xác ựịnh bằng cảm biến áp ựiện ựặt trong vòi phun hoặc xác ựịnh gián tiếp thông qua xung áp suất tác ựộng lên thành ống cao áp Phân tắch phối hợp quá trình áp suất cháy và áp suất phun trong xi lanh sẽ nhận biết ựược trạng thái kỹ thuật của ựộng cơ qua việc ựánh giá quá trình cháy và quá trình phun

1.2.3.11 Nhận biết hư hỏng trên cơ sở mô hình trợ giúp

Kết quả chẩn ựoán trạng thái kỹ thuật của ựộng cơ phụ thuộc quyết ựịnh vào năng lực biểu hiện, tắnh tổng quát và chất lượng của dấu hiệu nhận dạng và triệu chứng hư hỏng ựược tạo ra từ quá trình nhận biết hư hỏng Nhận biết hư hỏng trên

cơ sở mô hình trợ giúp thường dựa trên việc xử lý các kiến thức giải tắch, có nghĩa

là dựa trên các kiến thức toán học

Hình 1.1 Phương pháp nhận biết hư hỏng trên cơ sở mô hình trợ giúp

Các phương pháp nhận biết hư hỏng cho ựến nay có thể phân chia thành 2 nhóm (hình 1.1):

- Phương pháp nhận biết hư hỏng trên cơ sở mô hình tắn hiệu

Nhận biết hư hỏng trên cơ sở

mô hình trợ giúp

Phân tắch hàm tương quan

Phân tắch phổ

Phân tắch sóng

đánh giá tham

số

đánh giá trạng thái

Cân bằng ựồng ựẳng

Trong phương pháp nhận biết hư hỏng bằng mô hình tắn hiệu, mô hình mô tả một loại tắn hiệu xác ựịnh Các giá trị tắn hiệu ựặc trưng hoặc dấu hiệu nhận dạng ở ựây là giá trị trung bình, biến thiên, biên ựộ hoặc tần số Các phương pháp thông thường ựể phân tắch các tắn hiệu ngẫu nhiên và tắn hiệu tuần hoàn là:

- Phân tắch hàm tương quan và mật ựộ phổ

- đánh giá phổ tần số nhờ biến ựổi Fourie

- Phân tắch bước sóng

- Mô hình tắn hiệu tham số

Các phương pháp nhận biết hư hỏng theo mô hình quá trình sử dụng các mô hình mô tả tắnh chất ựầu vào, ựầu ra của một quá trình, các thuật toán mô tả quá trình có thể sử dụng các thông tin từ các cảm biến và các quan hệ ựã biết trong tắnh chất của quá trình

Nhờ ựo tối thiểu một tắn hiệu vào và một tắn hiệu ra tương ứng, có thể kết luận trở lại về dấu hiệu nhận dạng quá trình, (vắ dụ, các tham số hoặc thông số trạng thái), sau ựó có thể nhờ con ựường tắnh toán mà xác ựịnh ựược nguyên nhân của hư hỏng Bằng cách ựó có thể giám sát kỹ càng hơn về quá trình, tách và cô lập tốt hơn các sai lệch hoặc hư hỏng khác nhau để nhận biết hư hỏng bằng mô hình quá trình,

có thể sử dụng các phương pháp mô hình trợ giúp khác nhau như:

- đánh giá tham số: tắnh toán các tham số bên trong mô hình và so sánh với các tham số chuẩn

- Cân bằng ựồng ựẳng: so sánh quá trình với một mô hình toán xác ựịnh mô

tả quá trình

- đánh giá trạng thái: so sánh tắnh toán các biến bên trong của mô hình Nhờ phân tắch các mô hình quá trình có thể nhận biết ựược các thay ựổi tắnh chất quá trình và từ ựó có thể kết luận về trạng thái quá trình

Các dấu hiệu nhận dạng từ các mô hình tắn hiệu hoặc các mô hình quá trình ựược so sánh với các tắnh chất chuẩn, có nghĩa là so với các tắnh chất của các quá trình không hư hỏng Nếu dấu hiệu quá trình thay ựổi một ựộ lệch nhận biết ựược so với trạng thái chuẩn thì sẽ tạo lập ựược một triệu chứng thông báo về trạng thái có

lỗi, cĩ hư hỏng của quá trình Tuy nhiên vẫn chưa cĩ được một biểu hiện chính xác

về hư hỏng xuất hiện ðể chẩn đốn chính xác cần tiếp tục đánh giá các triệu chứng trong giai đoạn chẩn đốn hư hỏng

1.2.3.12 Chẩn đốn OBD

OBD (On-Board Diagnostic) là một hệ thống hỗ trợ chức năng chẩn đốn lỗi ngay bên trong ECU của xe, được sử dụng trên hầu hết các ơ tơ hiện nay Từ những năm 1980, các nhà chế tạo ơ tơ đã bắt đầu sử dụng các vi mạch điện tử để giám sát

và chẩn đốn hư hỏng của động cơ ơ tơ Qua nhiều năm sử dụng, hệ thống OBD trở thành một tiêu chuẩn bắt buộc trang bị trên các ơ tơ hiện đại Năm 1996 cĩ một chuẩn OBD chung quốc tế mới trong thế giới ơ tơ ra đời là OBD thế hệ thứ 2 (OBD-II) Theo quy chuẩn, hệ thống OBD-II cĩ khả năng cung cấp hầu hết các thơng tin như: động cơ, khung gầm, thân xe, hệ thống an tồn và các thiết bị phụ trợ cũng như hệ thống mạng thơng tin điều khiển trên ơ tơ Thơng tin chẩn đốn sẽ được lưu vào bộ nhớ bên trong ECU của xe dưới dạng mã lỗi 5 ký tự Mức độ chẩn đốn và thơng tin chi tiết phụ thuộc chủ yếu vào mức độ trang bị của hệ thống cảm biến và ECU trên mỗi loại xe Hệ thống OBD cĩ 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 ðối với xe con ở châu Âu, 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 của châu Âu EOBD (European On-Board Diagnostic) trên các ơ tơ cĩ động cơ đánh lửa cưỡng bức Hệ thống chẩn đốn EOBD tại châu Âu cũng được định hướng tương tự với các hệ thống tại Mỹ [19]

1.2.4 Các phương pháp chẩn đốn hư hỏng

Chẩn đốn hư hỏng bao gồm hai giai đoạn cơ bản: cơ lập hư hỏng và phân tích hư hỏng hay cịn gọi là nhận dạng hư hỏng Trong giai đoạn cơ lập hư hỏng tiến hành tách hư hỏng từ các triệu chứng và phân loại chúng, mỗi trường hợp hư hỏng

sẽ cĩ một biểu hiện của triệu chứng khác nhau

Khi phân tích hư hỏng cần xác định trạng thái cĩ hư hỏng của quá trình và

hư hỏng gây ra theo loại, trị số và nguyên nhân hư hỏng, đơi lúc cần quan tâm đến

cả sự xuất hiện hư hỏng theo thời gian Việc phân tích hư hỏng trong các trường hợp chung phụ thuộc vào chất lượng của triệu chứng tạo lập được Việc đánh giá cường độ tác động của triệu chứng cho biết trị số của hư hỏng Cĩ thể xuất hiện trường hợp nhiều hư hỏng khác nhau tác động với mức độ khác nhau vào một triệu chứng Tính chất này được sử dụng để tiếp tục phân biệt hư hỏng Việc xác định loại hư hỏng cho khả năng phân biệt hư hỏng hệ thống và hư hỏng ngẫu nhiên Khi phân tích tính chất thời gian cho khả năng phân biệt theo dạng hư hỏng thường xuyên, hư hỏng nhất thời, hư hỏng gián đoạn, hư hỏng khơng quy luật hoặc hư hỏng kéo theo

Các phương pháp chẩn đốn hư hỏng dựa chủ yếu vào việc giải quyết vấn đề nhận biết mẫu thử và phân loại Các phương pháp khác nhau được phân loại theo việc xuất và xử lý thơng tin: phương pháp đánh giá giải tích (phương pháp phân loại) và phương pháp chuyên gia (phương pháp suy luận) (hình 1.2)

Hình 1.2 Phân loại các phương pháp chẩn đốn

Trong phương pháp giải tích, kiến thức về quan hệ hư hỏng - triệu chứng khơng được cho ở dạng cấu trúc mà ở dạng tham số ðiều kiện cho trường hợp này

là cần cĩ các số liệu đo phản ánh quan hệ giữa các triệu chứng xuất hiện với các hư hỏng tương ứng Về cơ bản phương pháp phân loại cĩ các dạng sau:

Phương pháp chẩn đốn

Phương pháp phân loại Phương pháp suy luận

Phương pháp xấp

xỷ

Phương pháp trí tuệ nhân tạo

Phương pháp hình học

Kết luận xấp xỉ

Kết luận nhị phân

Kết luận thống kê

Phương

pháp

thống kê

Kết luận mờ

- Phương pháp thống kê: bộ phân loại Bayer, cây chẩn đốn

- Phương pháp xấp xỉ: bộ phân loại luỹ thừa

- Phương pháp hình học: bộ phân loại lân cận, kế tiếp

- Phương pháp trí tuệ nhân tạo: bộ phân loại mờ hay bộ phân loại Nơron - logic mờ

Các phương pháp dựa trên cơ sở kiến thức chuyên gia cho khả năng nhận biết tốt hơn đối với người sử dụng Dạng biểu thị thơng tin này thường bao gồm một

cơ sở kiến thức và một chiến lược giải quyết vấn đề Trong cơ sở kiến thức đã đặt sẵn kiến thức chuyên gia ở dạng thuật tốn hoặc các giá trị kinh nghiệm Việc trao đổi thơng tin thường được thực hiện ở dạng đối thoại với nhau giữa các chuyên gia Một cơ cấu suy luận dẫn dắt đến kết luận và giới thiệu đề nghị các giải pháp để giải quyết vấn đề Trong thực tế người ta đã sử dụng các thuật tốn dễ hiểu cho con người, ví dụ quy luật “nếu – thì” Nhờ các cơ cấu suy luận cĩ thể đánh giá các quy luật, gọi là kết luận chẩn đốn ðối với việc xử lý các yếu tố khơng chắc chắn hoặc các quy luật khơng rõ ràng cũng như hiển thị một kiến thức mang tính xác suất cĩ thể sử dụng kiến thức xấp xỉ Phương pháp suy luận cĩ thể hệ thống hĩa theo các phương pháp sau (hình 1.2):

- Kết luận nhị phân: việc đánh giá được thực hiện trên cơ sở đại số Bool với các thuật tốn: và/ hoặc/ phủ nhận

- Kết luận thống kê: triệu chứng và hư hỏng là các đại lượng thống kê cĩ phân

bố xác suất xác định các quan hệ hư hỏng – triệu chứng được biểu thị theo xác suất

cĩ điều kiện và được đánh giá tương ứng Kết quả đánh giá cho biết về độ tin cậy, nhờ đĩ đánh giá chất lượng của kết luận liên quan đến điều kiện đã cho

- Kết luận mờ: triệu chứng được nghiên cứu như là một thơng số vào mờ nhờ các hàm phụ thuộc Bước này gọi là mờ hố Giai đoạn tiếp theo là tăng cường, tích luỹ và giải mờ, nhằm biến đổi các các kết quả mờ trở lại một biểu diễn rõ nét Kết quả đánh giá mỗi hư hỏng Fj là một mức phụ thuộc vào véctơ triệu chứng mới nhất

Bộ phân loại mờ cho phép phối hợp giữa xử lý giải tích lẫn xử lý chuyên gia