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

B GIÁO D C VÀ ðÀO T O TRƯ NG ð I H C NÔNG NGHI P HÀ N I ðÀO CHÍ CƯ NG NGHIÊN C U XÂY D NG CƠ S D LI U CHO H TH NG CH N ðỐN ð NG CƠ DIESEL DÙNG TRONG NƠNG NGHI P, NÔNG THÔN VI T NAM LU N ÁN TI N SĨ K THU T HÀ N I - 2011 B GIÁO D C VÀ ðÀO T O TRƯ NG ð I H C NÔNG NGHI P HÀ N I ðÀO CHÍ CƯ NG NGHIÊN C U XÂY D NG CƠ S D LI U CHO H TH NG CH N ðỐN ð NG CƠ DIESEL DÙNG TRONG NƠNG NGHI P, NÔNG THÔN VI T NAM Chuyên ngành: K THU T MÁY VÀ THI T B CƠ GI I HÓA NÔNG NGHI P VÀ NÔNG THÔN Mã s : 62 52 14 01 LU N ÁN TI N SĨ K THU T Ngư i hư ng d n khoa h c: PGS.TS Bùi H i Tri u GS.TS Ph m Minh Tu n HÀ N I - 2011 L I CAM ðOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên c u c a riêng tơi Các s li u, k t qu lu n án trung th c Nh ng k t lu n c a lu n án chưa t ng ñư c cơng b b t kỳ cơng trình khác Các tài li u trích d n lu n án ñã ñư c ch rõ ngu n g c M i s giúp ñ ñã ñư c c m ơn Tác gi lu n án ðào Chí Cư ng Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i - Lu n án ti n sĩ khoa h c k thu t ………………………………… i L I C M ƠN V i t t c lòng chân thành, tơi xin bày t lịng bi t ơn sâu s c t i hai th y hư ng d n: PGS.TS Bùi H i Tri u - B môn ð ng l c - Khoa Cơ ñi n - Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i, GS.TS Ph m Minh Tu n - Vi n Cơ khí đ ng l c Trư ng ð i h c Bách khoa Hà N i, ñã t n tình ch b o, hư ng d n giúp đ đ tơi hồn thành b n lu n án Tôi xin chân thành c m ơn t p th th y, cô giáo B môn ð ng l c, Khoa Cơ - ði n, Vi n ñào t o sau ð i h c, Ban giám hi u Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i Xin c m ơn t p th th y, giáo Khoa Cơ khí ð ng l c, Ban giám hi u Trư ng ð i h c Sư ph m K thu t Hưng n phịng, ban trư ng, giúp ñ v chuyên môn t o ñi u ki n cho tơi q trình th c hi n lu n án Xin chân thành c m ơn GS TSKH Ph m Văn Lang - Vi n Cơ ñi n CNSTH, PGS.TS Nguy n Kh c Trai - B mơn tơ - Vi n Cơ khí ñ ng l c Trư ng ð i h c Bách khoa Hà N i, PGS.TS L i Văn ð nh - H c vi n k thu t quân s đóng góp nh ng ý ki n q báu cho tơi q trình th c hi n lu n án, c m ơn Ths Hàn Trung Dũng - B môn ð ng l c - Khoa Cơ ñi n - Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i giúp đ tơi q trình tri n khai thí nghi m Xin chân thành c m ơn Ban giám ñ c t p th Cán b CNV Trung tâm ñăng ki m xe gi i Hưng Yên ñã t o ñi u ki n giúp đ tơi q trình th c hi n thí nghi m t i trung tâm Tôi xin trân tr ng c m ơn nhà khoa h c, b n ñ ng nghi p quan ð c bi t, xin c m ơn thành viên gia đình, giúp ñ , ng h , ñ ng viên ñ tơi hồn thành b n lu n án Xin trân tr ng c m ơn! Tác gi lu n án ðào Chí Cư ng Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i - Lu n án ti n sĩ khoa h c k thu t ………………………………… ii M CL C N i dung Trang Trang ph bìa L i cam đoan i L i c m ơn ii M cl c iii Danh m c ký hi u, ch vi t t t viii Danh m c b ng xii Danh m c hình v , đ th xiii M ð U CHƯƠNG T NG QUAN V V N ð NGHIÊN C U 1.1 ð c ñi m k t c u s d ng ñ ng diesel nông nghi p phát tri n nơng thơn Vi t Nam 1.1.1 Tình hình s d ng đ ng diesel nơng nghi p, nơng thơn 5 1.1.2 ð c m v k t c u c a ñ ng diesel nông nghi p phát tri n nông thôn 1.1.3 ð c ñi m s d ng c a ñ ng diesel nông nghi p phát tri n nông thôn 1.1.4 nh hư ng c a k t c u s d ng ñ ng diesel nông nghi p phát tri n nơng thơn đ n cơng tác ch n đốn, b o dư ng s a ch a 1.2 Ch n đốn k thu t đ ng diesel 1.2.1 Khái ni m chung v ch n đốn k thu t đ ng 1.2.2 Thơng s ch n đốn u c u c a thơng s ch n đốn 10 1.2.2.1 Thơng s ch n đốn 10 1.2.2.2 u c u đ i v i thơng s ch n đốn 10 1.2.3 Các phương pháp nh n bi t hư h ng 1.2.3.1 Phân tích nhi t đ Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i - Lu n án ti n sĩ khoa h c k thu t ………………………………… 11 11 iii 1.2.3.2 Phân tích dao đ ng 12 1.2.3.3 Phân tích lan truy n âm 12 1.2.3.4 Phân tích cơng su t đ ng 13 1.2.3.5 Phân tích m c tiêu th nhiên li u d u bơi trơn 14 1.2.3.6 Phân tích d u bơi trơn 15 1.2.3.7 Phân tích thành ph n khí th i đ khói khí th i 16 1.2.3.8 Phân tích lưu lư ng khí l t xu ng te áp su t te 16 1.2.3.9 Nh n bi t hư h ng ñ ng b ng cách ng t l n lư t xi lanh 17 1.2.3.10 Phân tích áp su t cháy, áp su t phun xi lanh 18 1.2.3.11 Nh n bi t hư h ng s mơ hình tr giúp 18 1.2.3.12 Ch n đốn OBD 20 1.2.4 Các phương pháp ch n đốn hư h ng 1.3 Các cơng trình nghiên c u v ch n đốn đ ng diesel 20 23 1.3.1 Các cơng trình nghiên c u ngồi nư c 23 1.3.2 Các cơng trình nghiên c u nư c 27 CHƯƠNG XÂY D NG H TH NG CH N ðOÁN ð NG CƠ DIESEL TRONG ðI U KI N Dà NGO I 31 2.1 Phương pháp ch n ñoán ñ ng diesel ñi u ki n dã ngo i 31 2.1.1 Tính ch t yêu c u c a ch n đốn u ki n dã ngo i 31 2.1.2 L a ch n phương pháp ch n đốn đ ng diesel ñi u ki n dã ngo i 31 2.1.3 Nh n bi t hư h ng ñ ng diesel ch đ ho t đ ng bình n 32 2.1.4 Nh n bi t hư h ng ñ ng diesel trình tăng t c t 37 2.2 Cơ s lý thuy t phân tích quan h hư h ng - tri u ch ng h th ng ch n đốn 40 2.2.1 nh hư ng c a thông s tr ng thái k thu t đ n q trình bi n ñ i lư ng ñ ng diesel 40 2.2.2 nh hư ng c a tr ng thái k thu t đ n thành ph n hóa h c lư ng hàm ch a dòng khí th i Trư ng ð i h c Nơng nghi p Hà N i - Lu n án ti n sĩ khoa h c k thu t ………………………………… 43 iv 2.2.2.1.Tính ch t hàm ch a thơng tin c a dịng khí th i 2.2.2.2.Các thơng s 43 nh hư ng đ n thành ph n hố h c lư ng 44 hàm ch a dòng khí th i 2.2.3 nh hư ng c a tr ng thái hư h ng h th ng nhiên li u c u biên tay quay ñ n trình phun trình cháy 47 2.2.3.1 nh hư ng c a tr ng thái hư h ng h th ng nhiên li u 47 2.2.3.2 nh hư ng c a tr ng thái hư h ng c u biên tay quay 49 2.2.4 Phân tích l t khí qua khe h pít tơng - xéc măng - xi lanh 52 2.2.4.1 ðánh giá hao mòn t t c xi lanh 52 2.2.4.2 ðánh giá hao mòn cho t ng xi lanh riêng bi t 54 2.2.5 nh hư ng c a tr ng thái k thu t ñ n phát th i mu i than 57 2.2.5.1 nh hư ng c a góc phun s m 57 2.2.5.2 nh hư ng c a tình tr ng h th ng phun 58 2.2.5.3 nh hư ng c a tình tr ng bu ng đ t 58 2.2.5.4 nh hư ng c a tr ng thái ñư ng n p, th i 58 2.2.6 Phân tích q trình tăng t c t c a đ ng diesel 59 2.2.6.1 Phân tích q trình chuy n ti p 59 2.2.6.2 Xác ñ nh phân tích thơng s đ ng l c 62 2.2.6.3 Xây d ng phân tích đ c tính cơng su t, đ c tính mơ men 63 đ c tính khói 2.3 Ch n đốn đ ng theo phương pháp suy lu n x p x 64 2.3.1 Phân tích đ h a nhánh hư h ng – tri u ch ng 65 2.3.2 Ch n đốn đ ng theo lý thuy t logic m 65 70 2.4 H th ng ch n ñoán dã ngo i 2.4.1 Phác th o h th ng ch n đốn 70 2.4.2 Các thành ph n c a h th ng ch n đốn 71 CHƯƠNG XÂY D NG CƠ S D LI U CHO MƠ HÌNH THAM CHI U TRONG H TH NG CH N ðOÁN K THU T ð NG CƠ DIESEL Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i - Lu n án ti n sĩ khoa h c k thu t ………………………………… 75 v 3.1 M c ñích xây d ng s d li u cho mơ hình tham chi u 75 3.2 ð i tư ng nghiên c u 75 3.3 Xây d ng h th ng đo x lý tín hi u 77 3.3.1 L a ch n c m bi n cho h th ng ch n đốn 77 3.3.2 K t n i h th ng đo x lý tín hi u 79 3.4 L a ch n, thi t k ch t o thi t b đo khói 81 3.4.1 M t s thi t b đo khói đ ng diesel 81 3.4.2 Cơ s l a ch n c m bi n đo khói 81 3.4.3 Tính tốn thi t k thi t b đo khói 82 3.4.3.1 Tính tốn thi t k ph n khí 82 3.4.3.2 Tính tốn thi t k ph n m ch ñi n 83 3.4.3.3 Ki m tra ñ c tính thi t b đo ph n m m mơ ph ng Proteus 88 3.4.3.4 Ki m tra đ xác c a thi t b đo khói DK01 91 3.5 Xây d ng mơ hình tham chi u b ng th c nghi m 93 3.6 Xây d ng d u hi u tri u ch ng hư h ng b ng th c nghi m 95 3.6.1 T o l p tr ng thái hư h ng nhân t o n hình 95 3.6.2 Xây d ng đ c tính mơ men đ c tính khói cho trư ng h p hư h ng nhân t o CHƯƠNG 96 NG D NG LOGIC M CH N ðOÁN K THU T ð NG CƠ DIESEL TRONG ðI U KI N Dà NGO I 105 4.1 Phân tích xây d ng s ki n th c v quan h hư h ng - tri u ch ng 105 4.2 L a ch n hàm ph thu c 109 4.3 Xác ñ nh thu t tốn ch n đốn 110 4.4 Ch n ñoán tr ng thái k thu t c a ñ ng diesel 111 4.4.1 Xác ñ nh bi n m 111 4.4.2 Cơ s tri th c 111 4.4.3 B ng lu t phù h p 114 4.4.4 117 ng d ng fuzzy logic ph n m m Matlab 4.4.4.1 Nh p s lư ng bi n vào, Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i - Lu n án ti n sĩ khoa h c k thu t ………………………………… 117 vi 4.4.4.2 Xây d ng bi n vào, 118 4.4.4.3 Xây d ng lu t ñi u n 120 4.4.4.4 Cho k t qu 120 ng v i giá tr ñ u vào 4.5 Ch n đốn hư h ng c a đ ng diesel 121 4.5.1 Xây d ng c u trúc thu t tốn ch n đốn hư h ng 122 4.5.2 Chu n hóa tri u ch ng ch n ñoán xác ñ nh bi n m 126 4.5.3 Xây d ng b ng t p lu n 128 4.5.4 Xây d ng mơ hình ch n đốn m theo mơ đun Fuzzy ph n m m Matlab 131 4.5.4.1 Nh p s lư ng bi n m 131 4.5.4.2 Xây d ng ñ th bi n m 130 4.5.4.3 Xây d ng t p lu n 132 4.5.4.4 Nh p giá tr bi n giá tr đ u vào 132 4.6 Quy trình ch n đốn đ ng diesel u ki n dã ngo i K T LU N VÀ KI N NGH 133 135 DANH M C CƠNG TRÌNH C A TÁC GI ðà CÔNG B TÀI LI U THAM KH O PH L C Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i - Lu n án ti n sĩ khoa h c k thu t ………………………………… vii DANH M C CÁC KÝ HI U VÀ CH VI T T T Ký hi u b ng ch La tinh TT Ký hi u ðơn v Ne kW J ni Gi i thích Trang Cơng su t có ích c a đ ng 13 Mơ men qn tính c a ñ ng 13 v/ph S vòng quay ñ ng làm vi c v i m t xi lanh 17 its - T s truy n t ñ ng đ n tr c trích cơng su t 17 nB v/ph T c ñ quay ñ ng h 17 ntb v/ph Giá tr trung bình c a t c ñ quay tr c khu u 17 ñ ng làm vi c v i m t xi lanh ∆E - Tr s lư ng ti p nh n ho c phát m t 60 thơng s tích lũy Z U - Dung lư ng tích lũy c a h th ng 60 Zi - S xy lanh làm vi c 60 10 Mi Nm Mô men ch th m t xy lanh 60 11 MM Nm Mô men hao t n h c m t xy lanh 60 12 ω1 rad/s V n t c góc b t đ u giai đo n chuy n ti p 62 13 ω2 rad/s V n t c góc k t thúc giai đo n chuy n ti p 62 14 ωtb rad/s V n t c góc trung bình kho ng xác đ nh gia t c 62 15 EK - S ki n 66 16 Si - Tri u ch ng 66 17 Fj - Hư h ng 66 18 p - S xung m t vòng quay 78 19 f - T n s xung 78 Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i - Lu n án ti n sĩ khoa h c k thu t ………………………………… viii ð ng D4AA xe HYUNDAI PORTER Time [s] ne [v/p] Me [Nm] Ne [kW] D [%] 78.771 1500.5 328.2 51.57 51.4 79.027 1667.9 362.7 63.35 57.9 79.283 1844.2 373.0 72.04 61.7 79.538 2050.6 371.4 79.75 52.6 79.794 2233.4 368.6 86.21 43.0 80.050 2428.2 360.1 91.57 37.0 80.306 2622.8 354.5 97.37 32.4 80.561 2811.1 347.0 102.15 30.0 80.817 2989.6 340.3 106.54 29.0 81.073 3156.4 333.3 110.17 28.6 81.329 3333.7 326.8 114.09 28.6 81.584 3500.0 320.5 117.47 29.0 ð ng D4AE xe KIA K2700 II Time [s] ne [v/p] Me [Nm] Ne [kW] D [%] 12.276 1800 258 48.63 56.0 12.532 1953 273 55.83 63.2 12.788 2133 284 63.44 68.8 13.043 2329 284 69.27 68.8 13.299 2514 283 74.50 54.8 13.555 2699 277 78.29 45.0 13.811 2895 269 81.55 38.0 14.066 3080 261 84.18 34.0 14.322 3260 253 86.37 30.8 14.578 3446 244 88.05 28.0 14.834 3620 233 88.33 26.0 15.090 3800 221 87.94 25.2 Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i - Lu n án ti n sĩ khoa h c k thu t ………………………………… 59 ð ng D4AF xe HYUNDAI MIGHTY2 Time [s] ne [v/p] Me [Nm] Ne [kW] D [%] 27.314 1800 213 40.15 57.5 27.570 1920 227 45.64 63.1 27.825 2084 236 51.50 68.7 28.081 2284 237 56.69 68.7 28.337 2478 234 60.72 53.4 28.593 2663 231 64.42 42.8 28.848 2862 223 66.84 36.6 29.104 3060 215 68.90 31.7 29.360 3240 208 70.57 27.3 29.616 3425 199 71.37 26.1 29.871 3600 189 71.25 25.7 4.3 M t s đư ng đ c tính mơ men đ c tính khói xây d ng đư c trình gia t c t c a m t s ñ ng thư vi n mơ hình tham chi u 4.3.1 Mơ hình tham s c a ñ ng D4AL Me [Nm] 350 Me D gia t c ñ ng D4AL D [%] 70 300 60 250 50 200 40 150 30 100 20 50 10 1500 2000 2500 Me 3000 D 3500 ne [v/p] Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i - Lu n án ti n sĩ khoa h c k thu t ………………………………… 60 4.3.2 Mơ hình tham s c a ñ ng D4DB Me [Nm] 400 Me D gia t c ñ ng D4DB D [%] 80 350 70 300 60 250 50 200 40 150 30 100 20 50 10 1500 2000 2500 Me 3000 3500 ne [v/p] D 4.3.3 Mơ hình tham s c a ñ ng D4AA Me [Nm] 400 Me D gia t c ñ ng D4AA D [%] 80 350 70 300 60 250 50 200 40 150 30 100 20 50 10 1500 2000 2500 Me 3000 D 3500 ne [v/p] Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i - Lu n án ti n sĩ khoa h c k thu t ………………………………… 61 4.3.4 Mơ hình tham s c a ñ ng D4AE Me D gia t c ñ ng D4AE Me [Nm] D [%] 300 90 250 75 200 60 150 45 100 30 50 15 1800 2200 2600 3000 Me 3800 3400 ne [v/p] D 4.3.5 Mơ hình tham s c a ñ ng D4AF M e D gia t c ñ ng D4AF Me [Nm] 250 D [%] 90 200 72 150 54 100 36 50 18 1800 2100 2400 2700 Me 3000 D 3300 3600 ne [v/p] Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i - Lu n án ti n sĩ khoa h c k thu t ………………………………… 62 Ph l c M TS HÌNH NH TH C HI N THÍ NGHI M Thi t b đo khói C m bi n đo s vịng quay Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i - Lu n án ti n sĩ khoa h c k thu t ………………………………… 63 Th c hi n ki m chu n thi t b ño khói DK01 K t n i thi t b Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i - Lu n án ti n sĩ khoa h c k thu t ………………………………… 64 Thi t b ño ñ khói DO 285 dùng làm m u ki m chu n ðo ki m tra đ xác c a thi t b DK01 t i trung tâm ñăng ki m Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i - Lu n án ti n sĩ khoa h c k thu t ………………………………… 65 Chu n b thí nghi m B trí l p đ t c m bi n đo s vịng quay Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i - Lu n án ti n sĩ khoa h c k thu t ………………………………… 66 L p ñ t thi t b đo nhiên li u B trí thi t b đo khói Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i - Lu n án ti n sĩ khoa h c k thu t ………………………………… 67 B trí thi t b đo nhi t đ khí x K t n i ph n t c a h th ng Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i - Lu n án ti n sĩ khoa h c k thu t ………………………………… 68 ði u ch nh áp su t vòi phun theo phương án thí nghi m ði u ch nh góc phun s m c a bơm cao áp theo phương án thí Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i - Lu n án ti n sĩ khoa h c k thu t ………………………………… 69 K t qu thí nghi m hi n th máy tính Thí nghi m l t khí đ ng Dongfeng S1100 (DF15) Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i - Lu n án ti n sĩ khoa h c k thu t ………………………………… 70 Chu n b m u xéc măng theo phương án thí nghi m Thay th xéc măng theo phương án thí nghi m Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i - Lu n án ti n sĩ khoa h c k thu t ………………………………… 71 L p ñ t thi t b chu n b thí nghi m Th c nghi m thí nghi m đo q trình gia t c t Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i - Lu n án ti n sĩ khoa h c k thu t ………………………………… 72 ðo áp su t te ðo áp su t nén bu ng ñ t Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i - Lu n án ti n sĩ khoa h c k thu t ………………………………… 73 ... I H C NÔNG NGHI P HÀ N I ðÀO CHÍ CƯ NG NGHIÊN C U XÂY D NG CƠ S D LI U CHO H TH NG CH N ðỐN ð NG CƠ DIESEL DÙNG TRONG NƠNG NGHI P, NÔNG THÔN VI T NAM Chuyên ngành: K THU T MÁY VÀ THI T B CƠ GI... Các cơng trình nghiên c u v ch n đốn đ ng diesel 20 23 1.3.1 Các cơng trình nghiên c u ngồi nư c 23 1.3.2 Các cơng trình nghiên c u nư c 27 CHƯƠNG XÂY D NG H TH NG CH N ðOÁN ð NG CƠ DIESEL TRONG. .. chưa có cơng trình nghiên c u v vi c ch n đốn đ ng diesel s d ng nông lâm nghi p xây d ng cơng trình nơng thơn Vi c nghiên c u v ch n đốn đ ng diesel s d ng nông lâm nghi p xây d ng cơng trình