Dưới đõy giới thiệu nội dung chẩn đoỏn kiểm tra tỡnh trạng kỹ thuật tại Trường Cao đẳng nghề số 4- Bộ Quốc Phũng, trờn động cơ (3ZR- FE) lắp cho xe ụ tụ Corolla Altis (Toyota) đang sử dụng rộng rói ở Việt Nam.
Thớ nghiệm 1: Kiểm tra ỏp suất nộn của buồng đốt bằng đo ỏp suất ở cỏc te
Ở thớ nghiệm thứ nhất, để xỏc định ỏp suất lọt xuống đỏy cỏc te chỳng tụi đó sử dụng thiết bị riờng lẻ để thớ nghiệm nhằm xỏc định trạng thỏi chuẩn của động cơ.
Đo quỏ trỡnh xung ỏp suất cỏc te bằng cảm biến ỏp suất tại cổ đổ dầu động cơ, trong khi đú cỏc te của động cơ cần được làm kớn hoàn toàn. Sự tăng lưu lượng khớ lọt xuống cỏc te và ỏp suất khớ trong cỏc te là dấu hiệu tăng khe hở trong nhúm piston - xi lanh. Để chẩn đoỏn cỏc hư hỏng cục bộ trong cỏc xi lanh cú thể sử dụng cỏc tớn hiệu xung ỏp suất thổi của khớ trong cỏc te qua lỗ đổ dầu. Tớn hiệu xung ỏp suất cú thể nhận được nhờ đặt cảm biến ỏp suất xung vào cổ đổ dầu của động cơ, tớn hiệu ra cần được hiển thị ở dạng biểu đồ
theo thời gian hoặc gúc quay của trục khuỷu.
Thớ dụ: Trờn hỡnh 3.13, 3.14 biểu diễn biờn độ xung ỏp suất khớ lọt xuống cỏc te của động cơ 4 xi lanh.
Khi nhúm piston- xi lanh cú trạng thỏi kỹ thuật tốt ta cú dạng biểu đồ như hỡnh 3.13.
t
Hỡnh 3.13. Biểu đồ biểu diễn biờn độ xung ỏp suất cỏc te trong trạng thỏi tốt
Trong trường hợp nhúm piston- xilanh cú trạng thỏi kỹ thuật kộm, khi cú một xi lanh (xi lanh số 3) ở trạng thỏi khụng kớn thỡ biểu đồ được thể hiện như hỡnh 3.14.
t
Hỡnh 3.14. Biểu đồ biờn độ xung ỏp suất cỏc te trong trạng thỏi xi lanh số 3 khụng kớn.
Từ hỡnh ảnh của biểu đồ đó cú ta rỳt ra nhận xột như sau:
Kết quả thớ nghiệm được thể hiện bằng 2 biểu đồ biờn độ xung ỏp suất cỏc te, ta thấy rằng khi nhúm piston- xi lanh cú trạng thỏi kỹ thuật tốt thỡ biờn độ xung ỏp suất cỏc te ta thể hiện qua cỏc xi lanh đều bằng nhau. Cũn khi
1 3 1 4 2 3 p p
nhúm piston- xi lanh cú trạng thỏi kỹ thuật xấu thỡ biờn độ xung ỏp suất cỏc te thể hiện động cơ làm việc khi mỏy số 3 ở thời điểm sinh cụng bị giảm hơn và lượng ỏp suất bị thất thoỏt xuống cỏc te, do đú ta kết luận buồng đốt mỏy số 3 bị hở xuống cỏc te và cú thể xộc măng ở piston mỏy số 3 khụng đảm bảo yờu cầu, như vậy nếu động cơ làm việc ở trạng thỏi như thế này cụng suất động cơ sẽ yếu.
Thớ nghiệm 2: Xỏc định thành phần CO, HC của khớ thải động cơ trong trạng thỏi mới.
Như đó phõn tớch trong phần cơ sở lý thuyết giảm ỏp suất nộn trong buồng đốt là kết quả của sự suy giảm trạng thỏi kỹ thuật trong cỏc nhúm cấu trỳc tạo thành buồng đốt như độ kớn khớt giữa piston, vũng găng và xilanh, giữa khối xilanh và nắp mỏy, giữa xupap và ổ đặt. Giảm ỏp suất nộn trong buồng đốt sẽ làm giảm lượng khớ nạp vào xilanh, ảnh hưởng đến tỷ lệ khụng khớ - nhiờn liệu, dẫn đến làm xấu chất lượng tạo thành hỗn hợp và chất lượng quỏ trỡnh chỏy, làm tăng hàm lượng HC và CO trong khớ thải.
Ngoài ra trạng thỏi kỹ thuật của đường nạp cũng ảnh hưởng mạnh đến hàm lượng HC và CO trong khớ thải. Trong quỏ trỡnh vận hành sức cản đường nạp tăng chủ yếu là do bẩn tắc bỡnh lọc khớ. Khi bỡnh lọc tắc, bẩn thỡ độ chõn khụng trong đường nạp sẽ tăng lờn, nhất là đối với cỏc trường hợp tăng ga đột ngột, kết quả là giảm mạnh hệ số dư khụng khớ, làm tăng mạnh hàm lượng HC và CO trong khớ thải. Đối với trường hợp động cơ điều khiển phun xăng điện tử, mặc dự cú sự can thiệp của hệ thống điều khiển để giữ cho hệ số dư khụng khớ () ổn định gần với 1, nhưng khi tăng sức cản đường nạp đến mức nào đú thỡ hệ số lamda vẫn bị giảm đến mức làm tăng hàm lượng CO và HC.
-Thớ nghiệm động cơ làm việc trong trạng thỏi giảm ỏp suất nộn trong buồng đốt,
-Thớ nghiệm động cơ làm việc trong trạng thỏi tốt.
Để thực hiện thớ nghiệm này chỳng tụi tiến thực hiện cỏc bước như sau: - Tiến hành lấy số liệu về nồng độ thành phần khớ thải và xỏc định cỏc thụng số kỹ thuật của động cơ ở chế độ làm việc khụng tải và trạng thỏi kỹ thuật tốt,
- Kiểm tra, thực hiện cỏc điều chỉnh để đảm bảo rằng tất cả cỏc hệ thống của động cơ đang ở trong tỡnh trạng ổn định và làm việc tốt,
- Đưa động cơ đến nhiệt độ làm việc (> 600c đo bởi cảm biến nhiệt độ cỏm qua lỗ thăm dầu ở cỏc te),
- Thực hiện tăng tốc khụng tải nhanh 2 lần và để động cơ trở về trạng thỏi chạy chậm,
- Kết nối thiết bị Carman Scan VG+ với động cơ và đặt ở chế độ kiểm tra trạng thỏi kỹ thuật,
- Thiết bị phõn tớch khớ thải đặt ở chế độ làm việc xỏc định thành phần HC, CO theo tốc độ quay.
Trạng thỏi 1: Thớ nghiệm động cơ làm việc trong trạng thỏi tốt
Trước khi tạo lập tỡnh huống hư hỏng nhõn tạo chỳng ta cần lưu giữ thụng tin kỹ thuật động cơ ở trang thỏi tốt, nhằm làm số liệu cơ sở để so sỏnh.
Thụng số kỹ thuật theo tốc độ quay (750v/p, 1500v/p, 3000v/p) của động cơ làm việc ở chế độ khụng tải trong trạng thỏi tốt được xỏc định kết quả từ thiết Carman Scan VG+ như bảng 3.2
Bảng 3.2. Thụng số giỏm sỏt động cơ làm việc ở chế độ khụng tải của thiết bị Carman Scan VG+
Số vũng quay đ/c (n v/p)
Kết quả từ Carman Scan VG+
ễxi mV Pa mmHg Ta doC Ga mV Tn doC Teta Do Tp ms 750 195,3 256 38 273,4 86 11 2 1500 820,3 196,6 43 410,1 94 24 21,8 3000 390,6 204,1 54 644,5 96 36 1,8
Thụng số kỹ thuật theo tốc độ quay (750v/p, 1500v/p, 3000v/p) của động cơ làm việc ở chế độ khụng tải trong trạng thỏi tốt được xỏc định bằng thiết bị phõn tớch khớ xả Qrotech 401, thành phần khớ xả theo tốc độ quay của động cơ được hiển thị như bảng 3.3.
Bảng 3.3. Thụng số giỏm sỏt động cơ làm việc ở chế độ khụng tải của phõn tớch khớ xả Qrotech 401
Số vũng quay đ/c (n v/p)
Hàm lượng khớ trờn mỏy PTKX Qrotech 401
CO (%) HC (ppm) CO2 (%) Lamda (λ) 750 0,4 70 12,2 1,038 1500 0,45 73 13,2 1,017 3000 0,55 75 13,7 1,012
Trạng thái tốt 0 20 40 60 80 100 120 140 750 1500 3000 nđc (v/p) HC (PPM) Trạng thái tốt 0 0.4 0.8 1.2 750 1500 3000 nđc(v/p) CO (%)
thị mối quan hệ giữa hàm lượng cỏc hợp chất thay đổi so với số vũng quay của động cơ, ta cú dạng đồ thị ở hỡnh 3.15 và hỡnh 3.16.
Hỡnh: 3.15. Đồ thị thành phần CO thay đổi theo số vũng quay của động cơ xe Corolla altis ở trạng thỏi tốt.
Hỡnh: 3.16. Đồ thị thành phần HC thay đổi theo số vũng quay của động cơ xe Corolla altis ở trạng thỏi tốt
Qua 2 biểu đồ của thớ nghiệm xỏc định thành phần CO, HC của động cơ làm việc với tốc độ quay (750v/p, 1500v/p, 3000v/p) ở chế độ khụng tải trong trạng thỏi tốt ta thấy đường đặc tớnh theo quy luật tăng dần theo tốc độ vũng quay nhưng quỏ trỡnh tăng thể hiện khụng nhiều và tăng đều.
Cỏc thụng số chuẩn của động cơ ở trạng thỏi tốt như thành phần khớ thải CO, HC, trạng thỏi buồng đốt xỏc định theo quỏ trỡnh dũng điện mỏy đề hay ỏp suất cỏc te và cỏc đường cong thay đổi theo tốc độ quay của CO và HC...cần được lưu giữ ở dạng thư viện trong mỏy tớnh để làm mẫu so sỏnh phõn tớch trong chẩn đoỏn.
Đỏnh giỏ dấu hiệu chẩn đoỏn từ thành phần khớ thải CO, HC so với cỏc đường cong chuẩn tương ứng. Để kết luận sơ bộ về tỡnh trạng kỹ thuật tổng thể của động cơ chẩn đoỏn.
Trạng thỏi 2: Thớ nghiệm động cơ làm việc trong trạng thỏi giảm ỏp suất nộn trong buồng đốt
Để thực hiện thớ nghiệm này chỳng ta cần tiến hành cỏc nội dung sau: - Giữ nguyờn cỏc kết nối giữa động cơ với mỏy phõn tớch khớ thải và thiết bị Carman Scan VG+,
- Thay thế vào động cơ cỏc bugi cựng với đệm làm kớn bugi đó qua xử lý để tạo lọt hơi (cỏc bugi được xẻ rónh nhỏ rộng khoảng 1-1,5 mm dọc phần thõn cú ren). Tiến hành thay thế 3 lần, mỗi lần 4 bugi được xử lý giống nhau để tạo sự lọt hơi đồng đều cho cỏc xilanh. Cỏc bugi thay thế lần sau cú độ rộng rónh xẻ lớn hơn lần trước để độ lọt hơi tăng lờn (độ hở buồng đốt 15%, 30%, 40%)
- Kiểm tra độ giảm ỏp suất nộn trong mỗi trường hợp thay thế nhờ thiết bị chuyờn dựng. Độ giảm ỏp suất nộn của từng trường hợp được hiển thị trờn màn hỡnh mỏy tớnh, kết quả này khụng được in ra.
1500v/p, 3000v/p đối với từng trường hợp thay thế bugi. Kết quả thớ nghiệm được tổng hợp như sau:
Bảng 3.4. Kết quả phõn tớch thành phần khớ thải của động cơ xe Corolla altis theo cỏc mức độ lọt khớ khỏc nhau
n đ/c T/phần 750v/p 1500v/p 3000v/p 15% 30% 40% 15% 30% 40% 15% 30% 40% CO 0,53 0,65 0,71 0,50 0,59 0,68 0,87 1,15 1,24 HC 110 157 235 125 200 250 137 225 270 CO2 14,1 13,8 13,2 14,3 14,0 14,2 14,6 13,2 12,9 λ 1,006 1,014 1,02 1,008 1,012 1,022 1,008 1,016 1,026
Bảng 3.5. Kết quả hiển thị cỏc thụng số hoạt động của động cơ xe Corolla Altis trờn màn hỡnh Carman Scan VG+ theo cỏc mức độ lọt khớ buồng đốt
n đ/c T/phần 750v/p 1500v/p 3000v/p 15% 30% 40% 15% 30% 40% 15% 30% 40% ụxi(mV) 198 220 230 340 370 395 410 450 460 Pa(mmHg) 258 264 266 200 208 210 198 204 207 Ta(doC) 37 36 36 40 38 37 50 47 46 Ga(mV) 286 314 322 430 465 486 660 682 698 Tn(doC) 84 81 80 91 87 85 94 90 88 Teta(do) 10 9 7 22 18 16 33 28 26 Tp(ms) 2 2 2 1,8 1,8 1,8 1,8 1,8 1,8
Nhập và lưu giữ cỏc thụng số vào mỏy tớnh, tiến hành xử lý số liệu bằng cỏc phần mềm trợ giỳp ta xỏc định được đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa hàm lượng HC và CO với tốc độ vũng quay động cơ như hỡnh 3.17, 3.18
Hỡnh 3.17. Đồ thị quan hệ giữa hàm lượng HC với tốc độ quay của động cơ xe Corolla Altis tương ứng với cỏc mức độ lọt khớ buồng đốt khỏc nhau
15% 30% 40% tt tốt 0 40 80 120 160 200 240 280 750 1500 3000 n HC (PPM) 15% 30% 40% tt tốt 0 0.4 0.8 1.2 750 1500 3000 n CO(%) đc(v/p) đc (v/p)
Hỡnh 3.18. Đồ thị quan hệ giữa hàm lượng CO với tốc độ quay của động cơ xe Corolla Altis tương ứng với cỏc mức độ lọt khớ buồng đốt khỏc nhau
Trờn cỏc đồ thị 3.17 và 3.18 cho thấy hàm lượng HC tăng mạnh theo mức độ lọt khớ và cú xu hướng tăng đều và nhẹ theo sự tăng tốc độ quay động cơ. Trạng thỏi kớn khớt của buồng đốt cũng được đỏnh giỏ thụng qua ỏp suất tuyệt đối đường nạp, hiển thị trờn màn hỡnh của thiết bị Carman scan (Bảng 3.5). Áp suất tuyệt đối đường nạp tăng theo mức độ giảm ỏp suất nộn buồng đốt. Hàm lượng CO cũng tăng theo mức độ giảm ỏp suất nộn, tuy nhiờn tăng mạnh ở vựng tốc độ quay động cơ cao.
Như vậy cú thể dựa vào mức độ tăng hàm lượng HC và CO để đỏnh giỏ mức độ lọt khớ trong buồng đốt. Trạng thỏi lọt khớ được nhận dạng thụng qua diễn biến ỏp suất tuyệt đối đường nạp hiển thị trờn màn hỡnh Carman scan, cỏc giỏ trị tức thời của ỏp suất tuyệt đối đường nạp luụn lớn hơn giỏ trị trong trạng thỏi động cơ tốt.
Từ hỡnh ảnh đồ thị cho ta kết quả như sau:
Đường đặc tớnh cú màu xanh nhạt thể hiện ỏp suất buồng đốt ở trạng thỏi tốt
Đường đặc tớnh cú màu vàng da cam thể hiện ỏp suất bị lọt khớ 15% Đường đặc tớnh cú màu hồng thể hiện ỏp suất bị lọt khớ 30%
Đường đặc tớnh cú màu xanh đậm thể hiện ỏp suất bị lọt khớ 40%
Trạng thỏi 3: Thớ nghiệm động cơ làm việc trong trạng thỏi bị cản đường ống nạp
Ở thớ nghiệm này, chỳng tụi tạo lập trạng thỏi đường ống nạp bị cản để mụ phỏng hiện tượng lọc giú bị bẩn hoặc tắc để xỏc định thành phần khớ thải tương ứng với từng số vũng quay của động cơ. Để thực hiện thớ nghiệm này chỳng tụi tiến hành cỏc bước như sau:
thiết bị Carman Scan,
- Kiểm tra, hiệu chỉnh đảm bảo cho động cơ hoạt động tốt,
- Bịt đường ống nạp theo cỏc mức độ khỏc nhau: 1/4, 1/2, 3/4 tiết diện đường ống nạp,
- Điều chỉnh để số vũng quay động cơ xe Corolla altis chạy khụng tải ổn định ở 750v/p, 1500v/p, 3000v/p đối với từng trường hợp bịt đường ống nạp.
Kết quả thớ nghiệm được tổng hợp như sau (bảng 3.6)
Bảng 3.6. Kết quả phõn tớch thành phần khớ thải của động cơ xe Corolla altis theo cỏc mức độ cản trở đường ống nạp khỏc nhau
n đ/c T/phần 750v/p 1500v/p 3000v/p 1/4 1/2 3/4 1/4 1/2 3/4 1/4 1/2 3/4 CO 0,45 0,51 0,75 0,55 0,63 0,77 0,58 0,83 0,98 HC 119 200 230 180 230 270 235 281 299 CO2 13,3 14,3 14,1 13,4 14,1 13,9 13,3 13,9 14,1 λ 1,034 1,003 1,008 1,018 1,002 1,002 1,022 1,006 1,002
Bảng 3.7. Kết quả hiển thị cỏc thụng số hoạt động của động cơ xe Corolla altis trờn màn hỡnh Carman Scan VG+ theo cỏc mức độ cản trở đường ống nạp
n đ/c T/phần 750v/p 1500v/p 3000v/p 1/4 1/2 3/4 1/4 1/2 3/4 1/4 1/2 3/4 ụxi(mV) 234,4 839,8 820,3 800,7 820,3 703,1 839,8 898,4 546,8 Pa(mmHg) 252,3 244,2 240,9 196,6 191,6 189,2 190,3 186,6 176,6 Ta(doC) 58 67 70 59 67 68 60 67 66 Ga(mV) 293 293 293 410,1 410,1 429,7 644,5 644,5 644,5 Tn(doC) 92 98 97 95 95 95 95 95 99 Teta(do) 11 11 10 24 36 25 36 36 36 Tp(ms) 2 2 2 1,8 1,8 1,8 1,8 1,8 1,8
- Biểu diễn bằng đồ thị mối quan hệ thụng qua cỏc số liệu thu được:
Hỡnh 3.19. Đồ thị quan hệ giữa hàm lượng HC với tốc độ quay của động cơ xe Corolla altis tương ứng với cỏc mức độ cản đường nạp khỏc nhau
Hỡnh 3.20. Đồ thị quan hệ giữa hàm lượng CO với tốc độ quay của động cơ xe Corolla altis tương ứng với cỏc mức độ cản đường nạp khỏc nhau
1/4 1/2 3/4 Tình trạng KT tốt 0 50 100 150 200 250 300 350 750 1500 3000 nđc (v/p) HC (PPM) 1/4 1/2 3/4 Tình trạng KT tốt 0 0.4 0.8 1.2 750 1500 3000 n CO (%) đc (v/p)
Kết quả biểu diễn trờn đồ thị 3.19 và 3.20 cho thấy hàm lượng HC tăng mạnh theo mức độ tăng sức cản đường nạp, đặc biệt ở vựng tốc độ quay cao. Hàm lượng CO trong khớ thải cũng tăng mạnh hơn ở vựng tốc độ quay cao. Trạng thỏi tăng sức cản đường nạp cú thể nhận biết trờn màn hỡnh hiển thị giỏ trị ỏp suất tuyệt đối tức thời trờn đường nạp. Khi tắc bỡnh lọc ỏp suất tuyệt đối luụn nhỏ hơn giỏ trị bỡnh thường (tăng độ chõn khụng trờn đường nạp).
Từ kết quả trờn ta rỳt ra kết luận như sau:
- Đường đặc tớnh cú màu xanh nhạt thể hiện kết quả tốt,