3.3.1. Động cơ 4A - EFI, xe Toyota Corolla 1995
Tr−êng §¹i häc B¸ch khoa Hµ Néi LuËn v¨n th¹c sÜ khoa häc
HV. NguyƠn V¨n Nam 84 Ngµnh C«ng nghƯ c¬ khÝ
TT RPM (V/ph) θ (0gqtk) λ CO (%Vol) HC (ppmVol) 1. 0 10 - - - 2. 750 10 0.98 0.68 1470 3. 1340 10 0.97 0.62 1726 4. 1440 14.5 0.93 0.67 1952 5. 1500 22 0.88 1.30 2247 6. 1600 27 1.10 0.67 1731 7. 1760 27.2 1.25 0.70 2081 8. 1860 29.9 0.94 1.20 2137 9. 1920 30.2 0.95 1.70 2165 10. 1960 31 0.92 1.84 2203 11. 2000 32 0.89 2.00 2259 12. 2500 34.5 0.99 1.65 2187 13. 3000 38 1.00 0.52 1881 14. 3900 38 0.95 0.62 1832
3.3.2. Động cơ 1NZ - FE, xe Toyota Vios 2007
Bảng 3.2. Kết quả thực nghiệm trên động cơ 1NZ - FE, xe Vios 2007
TT RPM (V/ph) θ (0gqtk) λ CO (%Vol) HC (ppmVol) 1. 0 3 - - - 2. 650 4 0.99 0.15 50 3. 700 6.4 1.00 0.15 60 4. 800 4 1.15 0.18 139 5. 1100 19 0.98 0.17 211 6. 1500 26 0.90 0.05 83 7. 1640 17 0.99 0.30 139 8. 2080 13 1.00 0.30 56 9. 2660 17.4 1.00 0.00 56 10. 3000 24 0.98 0.05 78 11. 3600 26.6 0.99 0.02 44 12. 4000 32 0.94 0.02 139 13. 4400 37 0.97 0.12 139 14. 4900 40 0.96 0.08 72 15. 5500 40 0.94 0.20 150
Tr−êng §¹i häc B¸ch khoa Hµ Néi LuËn v¨n th¹c sÜ khoa häc
HV. NguyƠn V¨n Nam 85 Ngµnh C«ng nghƯ c¬ khÝ
Bảng 3.3. Kết quả thực nghiệm trên động cơ 1TR - FE, xe Innova 2006
TT RPM (V/ph) θ (0gqtk) λ CO (%Vol) HC (ppmVol) 1. 0 5 - - - 2. 680 7 0.99 0.19 83 3. 800 3 0.94 0.10 167 4. 1060 6.2 0.92 0.05 139 5. 1200 11.5 0.98 0.20 139 6. 1640 21 0.89 0.34 238 7. 2260 19 1.00 0.09 33 8. 2800 24 1.05 0.12 38 9. 3200 25 0.99 0.12 38 10. 3540 31 0.98 0.00 38 11. 3900 31.6 0.96 0.00 78 12. 4400 40 0.94 0.02 61 13. 4600 40.9 0.96 0.02 67 14. 4860 42 0.98 0.04 94 15. 5500 43 0.95 0.12 127
3.3.4. Đồ thị mối quan hệ giữa các thơng số thực nghiệm (n, θ, CO, HC) 1. Quan hệ giữa tốc độđộng cơ (n) với gĩc đánh lửa sớm (θ) 1. Quan hệ giữa tốc độđộng cơ (n) với gĩc đánh lửa sớm (θ)
Hình 3.13. Mối quan hệ giữa tốc độđộng cơ và gĩc đánh lửa sớm
1. Động cơ xe Corrolla; 2. Động cơ xe Innova; 3. Động cơ xe Vios
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 n (v/ph) θ (0gqtk) 1 2 3
Tr−êng §¹i häc B¸ch khoa Hµ Néi LuËn v¨n th¹c sÜ khoa häc
HV. NguyƠn V¨n Nam 86 Ngµnh C«ng nghƯ c¬ khÝ
2. Quan hệ giữa tốc độđộng cơ với các thành phần khí xả (CO, HC)
Hình 3.14. Mối quan hệ giữa tốc độđộng cơ và CO
1. Động cơ xe Corrolla; 2. Động cơ xe Innova; 3. Động cơ xe Vios
Hình 3.15. Mối quan hệ giữa tốc độđộng cơ và HC
1. Động cơ xe Corrolla; 2. Động cơ xe Innova; 3. Động cơ xe Vios 0 0.5 1 1.5 2 2.5 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 n (v/ph) CO (%V) 1 3 2 0 500 1000 1500 2000 2500 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 HC (ppmV) n (v/ph) 1 2 3 Đường giới hạn cho phép HC ở mức 1
Tr−êng §¹i häc B¸ch khoa Hµ Néi LuËn v¨n th¹c sÜ khoa häc
HV. NguyƠn V¨n Nam 87 Ngµnh C«ng nghƯ c¬ khÝ
3.3.5. Đánh giá, nhận xét kết quảđo
Từ kết quả thực nghiệm ta vẽ được đồ thị mối quan hệ giữa tốc độ động cơ và gĩc đánh lửa sớm. Đồ thị quan hệ giữa tốc độ động cơ và các thành phần khí xả (CO và HC). Thơng qua đồ thị ta cĩ thể kết luận như sau:
- Gĩc đánh lửa sớm được thay đổi theo tốc độ động cơ.
- Từ kết quả thực nghiệm ta xây dựng được cơng thức xác định gĩc đánh lửa sớm thực tế:
θ = θbđ + θcb + θhc
Trong đĩ:
θ - gĩc đánh lửa sớm thực tế khi động cơ làm việc (giá trị được đo ở các bảng 3.1, 3.2, 3.3).
θbđ - gĩc đánh lửa sớm ban đầu (động cơ xe corrolla phụ thuộc vào vị trí trục bộ chia điện θbđ = 10 0gqtk, động cơ xe Vios phụ thuộc vào vị trí cốt máy (G) θbđ= 3
0gqtk, động cơ xe Innova phụ thuộc vào vị trí cốt máy θbđ= 5 0gqtk).
θcb - gĩc đánh lửa sớm cơ bản, phụ thuộc vào tốc độ động cơ và lưu lượng khí nạp). Trạng thái động cơ làm việc sau khi khởi động xong.
θhc - gĩc đánh lửa sớm hiệu chỉnh, cĩ thể cộng thêm hoặc giảm đi khi ECU nhận các tín hiệu khác như nhiệt độ động cơ, nhiệt độ khí nạp, tín hiệu kích nổ, tín hiệu tốc độ xe…
Bảng 3.4. Giá trị lớn nhất cho phép của các chất gây ơ nhiễm trong khí xả
Động cơ ơ tơ
Thành phần ơ nhiễm trong khí thải Mức 1 Mức 2 Mức 3
CO (% thể tích) 4,5 3,5 3,0
HC (ppm thể tích)
Động cơ 4 kỳ 1200 800 600
- Theo TCVN 6439:2005 về giới hạn các chất gây ơ nhiễm trong khí xả (bảng 3.4) thì động cơ Vios và Innova đều đạt chỉ tiêu về hai thành phần CO và HC.
- Động cơ Corrolla chỉ đạt một thành phần CO cịn HC quá giới hạn cho phép. - Khi dùng thiết bị kiểm tra trên các động cơ phát hiện tại động cơ Corrolla cảm biến oxy (OX), cảm biến tiếng gõ (KNK) bị hỏng, điện áp đánh lửa chỉ đạt UđlCorrolla = 10 KV thấp so với tiêu chuẩn của đánh lửa điện tử 15÷50KV (trong đĩ UđlInnova = 45 KV, UđlVios = 42 KV). Đây chính là nguyên nhân gây ra hiện tượng HC tăng mạnh hơn so với thành phần CO.
Tr−êng §¹i häc B¸ch khoa Hµ Néi LuËn v¨n th¹c sÜ khoa häc
HV. NguyƠn V¨n Nam 88 Ngµnh C«ng nghƯ c¬ khÝ
- Khi thay đổi tốc độ động cơ thì các thành phần khí xả ít bị ảnh hưởng do gĩc đánh lửa cũng được hiệu chỉnh theo. Sự thay đổi về tốc độ, thành phần khí xả phụ thuộc vào các tín hiệu tới ECU.
3.4. Các biện pháp đảm bảo tính ổn định của động cơ trong quá trính làm việc
Trong quá trình động cơ làm việc tính ổn định được xác định bởi nhiều yếu tố. Trong đĩ cơ bản là về phần cơ khí và phần hệ thống điều khiển động cơ. Tuy nhiên sự điều chỉnh để mềm hĩa trong quá trình làm việc lại chính là hộp điều khiển ECU, nĩ nhận tín hiệu từ các cảm biến đưa về để xử lý tính tốn đưa ra lượng nhiên liệu cần phun, bộ điều khiển cần phải xác định các chế độ làm việc của động cơ cụ thể mà đưa ra các thơng số hiệu chỉnh thời điểm phun hay hiệu chỉnh gĩc đánh lửa sớm phù hợp nhằm tăng cơng suất, tăng tốc độ động cơ nhưng vẫn kiểm sốt được lượng khí thải.
Các biện pháp cụ thể như sau:
3.4.1. Bảo dưỡng định kỳ
Động cơ ơ tơ nĩi riêng và xe ơ tơ nĩi chung được cấu tạo bởi một số lượng lớn các chi tiết, chúng cĩ thể bị mịn, yếu hay ăn mịn làm giảm tính năng tùy theo điều kiện hay khoảng thời gian sử dụng. Các chi tiết cấu tạo nên xe, mà cĩ thể dự đốn được rằng tính năng của chúng giảm đi, cần phải được bảo dưỡng định kỳ, sau đĩ điều chỉnh hay thay thế để duy trì tính năng của chúng. Bằng cách tiến hành bảo dưỡng định kỳ, cĩ thể đạt được những kết quả sau, nhằm đảm bảo về mặt kỹ thuật, sự yên tâm cho người sử dụng.
- Cĩ thể ngăn chặn được những vấn đề lớn cĩ thể xảy ra sau này.
- Động cơ cĩ thể duy trì được trạng thái mà thỏa mãn được những tiêu chuẩn của pháp luật.
- Kéo dài tuổi thọ của xe
- Khách hàng cĩ thể tiết kiệm và lái xe an tồn.
Lịch bảo dưỡng được chỉ rõ trong bảng lịch bảo dưỡng định kỳ trong hướng dẫn sử dụng, bổ sung hướng dẫn sử dụng hay sổ bảo hành…
Các bộ phận cơ bản của động cơ cần bảo dưỡng như: Đai cam, khe hở xu páp, đai truyền động, dầu động cơ, lọc dầu động cơ.
3.4.2. Kiểm sốt tín hiệu trong hệ thống điều khiển động cơ1) Điều khiển quá trình phun nhiên liệu 1) Điều khiển quá trình phun nhiên liệu
Để động cơ làm việc ổn định thì ECU phải xác nhận được các tín hiệu tùy thuộc vào các chế độ làm việc của động cơ mà quá trình điều khiển phun nhiên liệu thích hợp. Ứng với các chế độ phải cĩ các tín hiệu sau:
Tr−êng §¹i häc B¸ch khoa Hµ Néi LuËn v¨n th¹c sÜ khoa häc
HV. NguyƠn V¨n Nam 89 Ngµnh C«ng nghƯ c¬ khÝ
- Gĩc quay trục khuỷu (G) - Tốc độ động cơ (Ne)
- Nhiệt độ nước làm mát (THW) - Nhiệt độ khí nạp (THA)
- Điện áp ắc quy (+B) - Tín hiệu khởi động (STA)
• Điều khiển phun khi làm nĩng động cơ: - Nhiệt độ nước làm mát (THW) - Tốc độ động cơ (Ne)
• Điều khiển phun ở chế độ cầm chừng:
- Cảm biến vị trí bướm ga (IDL), 0% độ mở bướm ga - Tốc độ động cơ (Ne)
- Áp suất đường ống nạp (PIM)
• Điều khiển phun ở chế độ tồn tải:
- Cảm biến vị trí bướm ga (PSW), (70÷100) % độ mở bướm ga - Tốc độ động cơ (Ne)
• Điều khiển phun ở chế độ tăng tốc:
- Cảm biến vị trí bướm ga (IDL), khi tăng ga đột ngột - Tốc độ động cơ (Ne)
• Điều khiển phun ở chế độ giảm tốc:
- Cảm biến vị trí bướm ga (IDL), khi giảm ga đột ngột - Tốc độ động cơ (Ne)
• Chế độ hiệu chỉnh phản hồi
ECU động cơ sẽ hiệu chỉnh khoảng thời gian phun dựa trên tín hiệu từ cảm biến Oxy (OX) để giữ cho tỷ lệ khơng khí - nhiên liệu trong khoảng hẹp gần với tỷ lệ lý thuyết (gọi là hoạt động ở chế độ mạch kín).
2) Kiểm tra áp suất nhiên liệu
Đối với hệ thống phun xăng điện tử cần đảm bảo áp suất nhiên liệu: 3,1 ÷ 3,5 kgf/cm2.
3) Điều chỉnh gĩc đánh lửa sớm
• Ở chế độ khởi động: Góc đánh lửa sớm được đặt ở một giá trị nhất định, không thay đổi trong suốt quá trình khởi động. Tín hiệu cần thiết là G và Ne
• Ở chế độ sau khởi động: Việc hiệu chỉnh gĩc đánh lửa sớm dựa trên các tín hiệu - Hiệu chỉnh theo nhiệt độ nước làm mát (THW).
Tr−êng §¹i häc B¸ch khoa Hµ Néi LuËn v¨n th¹c sÜ khoa häc
HV. NguyƠn V¨n Nam 90 Ngµnh C«ng nghƯ c¬ khÝ
- Hiệu chỉnh theo sự ổn định của động cơ trong chế độ cầm chừng (IDL, Ne, SPD).
- Hiệu chỉnh theo sự kích nổ (KNK).
- Hiệu chỉnh theo nhiệt độ khơng khí nạp (THA).
- Hiệu chỉnh theo điều kiện khác (khí thải (OX), ga tự động, chế độ vượt tốc) Chú ý: Đối với hệ thống đánh lửa với cơ cấu điều khiển gĩc đánh lửa sớm bằng điện tử, ta chỉ hiệu chỉnh được gĩc đánh lửa sớm ban đầu.
4) Kiểm tra, khắc phục các hư hỏng khi xảy ra
Cĩ thể dùng thiết bị ST 8000 hoặc Oscilloscope hay đèn báo Check để kiểm tra, phát hiện các hư hỏng khi xảy ra. Kiểm tra các thơng số làm việc của động cơ, các chất thải, giá trị các cảm biến đo được so sánh với tiêu chuẩn của từng hãng xe, model. Nếu các giá trị khơng đúng tiêu chuẩn nĩ sẽ ảnh hưởng đến các chế độ làm việc của động cơ làm động cơ mất tính ổn định.
Vậy để đảm bảo động cơ làm việc được ổn định nhằm tăng cơng suất, tốc độ động cơ, giảm thiểu ơ nhiễm do khí thải cần phải tuân thủ những điều kiện được nêu trên, khắc phục sự cố ngay sau khi phát hiện hư hỏng.
Tr−êng §¹i häc B¸ch khoa Hµ Néi LuËn v¨n th¹c sÜ khoa häc
HV. NguyƠn V¨n Nam 91 Ngµnh C«ng nghƯ c¬ khÝ
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Với mục đích và yêu cầu sử dụng ơ tơ ngày càng đa dạng, cũng như những vấn đề mà xã hội hiện nay đang quan tâm đĩ là sự hỗ trợ về mặt cơng nghệ thơng tin, kỹ thuật cơ điện tử được trang bị trên các dịng xe đời mới hiện nay. Điều khiển động cơ là một trong những hệ thống được nhiều nhà kỹ thuật quan tâm, thử nghiệm, sự tích hợp các chế độ làm việc và kiểm sốt các thơng số đã giúp cho quá trình làm việc của động cơ ngày càng một tối ưu. Nĩ được thể hiện bằng các chỉ tiêu như tăng cơng suất, tăng tuổi bền, tiết kiệm nhiên liệu và giảm tối đa các chất độc hại trong khí thải.
Đề tài luận văn “Khai thác, vận hành thiết bị ST8000 và Oscilloscope để kiểm tra, đánh giá tình trạng làm việc của hệ thống điều khiển động cơ ơ tơ”. Với mục tiêu tìm hiểu, vận hành thiết bị để kiểm tra, đánh giá tình trạng làm việc của động cơ. Đề xuất biện pháp để nâng cao tính ổn định.
Trên cơ sở mục tiêu, luận văn đã giải quyết được các vấn đề như sau:
- Đã mơ tả khái quát về hệ thống điều khiển lập trình trên động cơ ơ tơ và đã giới thiệu về sơ đồ cấu trúc và thuật tốn điều khiển.
- Đã trình bày được về cấu tạo và nguyên tắc làm việc của các loại cảm biến, các tín hiệu đầu vào trên động cơ để hộp ECU xử lý và điều khiển chính xác các chế độ làm việc.
- Nghiên cứu cụ thể về các chế độ điều khiển phun nhiên liệu, điều khiển đánh lửa, chức năng tự chẩn đốn trong hệ thống điều khiển động cơ.
- Tìm hiểu, khai thác vận hành thiết bị đo, kiểm tra, chẩn đốn tình trạng làm việc của động cơ.
- Trên cơ sở lý thuyết đã tiến hành thực nghiệm tại một số động cơ để tìm ra mối quan hệ giữa tốc độ động cơ, việc hiệu chỉnh gĩc đánh lửa sớm và sự thay đổi về các chất thải trong khí xả. Từ cơ sở lý thuyết kết hợp với thực nghiệm đã đưa ra được các biện pháp nhằm nâng cao tính ổn định của động cơ trong quá trình làm việc.
Hệ thống điều khiển lập trình trên động cơ là một chủ đề lớn khơng chỉ ứng dụng trên động cơ xăng mà hiện nay được một số hãng ứng dụng trên động cơ phun dầu điện tử. Do thời gian cĩ hạn cũng như điều kiện về thiết bị, phương tiện thực nghiệm, trình độ cịn hạn chế nên luận văn chưa nghiên cứu được về hệ thống điều khiển phun dầu điện tử. Đây cũng chính là hạn chế của đề tài. Em rất mong nhận được sự gĩp ý, chỉ bảo của các thầy đề đề tài được hồn thiện hơn.
Tr−êng §¹i häc B¸ch khoa Hµ Néi LuËn v¨n th¹c sÜ khoa häc
HV. NguyƠn V¨n Nam 92 Ngµnh C«ng nghƯ c¬ khÝ
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. PGS. Ngơ Thành Bắc, PGS. Nguyễn Đức Phú (1994), “Chẩn đốn trạng thái kỹ thuật ơ tơ”, NXB Khoa học và Kỹ thuật.
2. GS.TSKH Nguyễn Hữu Cẩn, PGS.TS Phạm Hữu Nam (2004), “Thí nghiệm ơ tơ”, NXB Khoa học và Kỹ thuật.
3. Cơng ty cổ phần thiết bị Tân Phát (2007), “Hướng dẫn sử dụng thiết bị phân tích tổng hợp điện động cơ”
4. PGS.TS Đỗ Văn Dũng (1997), “Hệ thống đánh lửa và hệ thống điều khiển phun xăng”, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TPHCM.
5. PGS.TS Đỗ Văn Dũng (2004), “Hệ thống điện và điện tử trên ơ tơ hiện đại - hệ thống
điện động cơ”, NXB Đại học Quốc gia TPHCM.
6. Biên dịch: Nguyễn Ngọc Điệp, Phạm Thanh Đường (2001), “Động cơ ơ tơ”, NXB Thành phố Hồ Chí Minh.
7. Võ Nghĩa, Trần Quang Vinh (2008), “Kỹ thuật đo động cơ đốt trong và ơ tơ”, NXB Khoa học và Kỹ thuật.
8. Trung Minh (2005), “Hệ thống phun nhiên liệu và đánh lửa xe ơ tơ”, NXB Thanh Niên. 9. Nguyễn Oanh (2005), “Hệ thống phun xăng điện tử EFI”, NXB Đồng Nai.
10. PGS.TS Nguyễn Khắc Trai (2007), “Kỹ thuật chẩn đốn ơ tơ”, NXB Giao thơng Vận tải. 11. Trần Thế San, Trần Duy Nam (2009), “Hệ thống điều khiển và giám sát động cơ xe hơi