Luận văn thạc sĩ kỹ thuật đánh giá tình trạng kỹ thuật động cơ ô tô thế hệ mới bằng hệ thống thiết bị chẩn đoán và đo lường hiện đại

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP & PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP NGUYỄN VĂN PHƯƠNG ĐÁNH GIÁ TÌNH TRẠNG KỸ THUẬT ĐỘNG CƠ Ô TÔ THẾ HỆ MỚI BẰNG HỆ THỐNG THIẾT BỊ CHẨN ĐOÁN VÀ ĐO LƯỜNG HIỆN ĐẠI LUẬN[.]

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP

-

NGUYỄN VĂN PHƯƠNG

ĐÁNH GIÁ TÌNH TRẠNG KỸ THUẬT ĐỘNG CƠ Ô TÔ THẾ HỆ MỚI BẰNG HỆ THỐNG THIẾT BỊ CHẨN ĐOÁN VÀ

ĐO LƯỜNG HIỆN ĐẠI

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

Hà Nội 2011

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP

-

NGUYỄN VĂN PHƯƠNG

ĐÁNH GIÁ TÌNH TRẠNG KỸ THUẬT ĐỘNG CƠ Ô TÔ THẾ HỆ MỚI BẰNG HỆ THỐNG THIẾT BỊ CHẨN ĐOÁN VÀ

ĐO LƯỜNG HIỆN ĐẠI

Chuyên ngành: Kỹ thuật máy và Thiết bị Cơ giới hóa Nông - Lâm nghiệp

Mã số: 60.52.14

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

PGS.TS NGUYỄN NHẬT CHIÊU

Hà Nội 2011

LỜI CẢM ƠN

Trong quá trình thực hiện đề tài, tôi đã nhận được sự hướng dẫn, chỉ bảo và giúp đỡ tận tình của các thầy, cô giáo trong Khoa Cơ điện và công trình cùng quý thầy cô trong trường Đại học Lâm Nghiệp Nhân dịp này, cho phép tôi được bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc đến quý thầy cô

Tôi xin chân thành cảm ơn thầy giáo PGS.TS Nguyễn Nhật Chiêu đã chỉ bảo hướng dẫn từ việc định hướng ban đầu, giải quyết từng nội dung đề tài, đến sửa đổi những sai sót để hoàn thành luận văn

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến những thầy cô giáo đã trực tiếp giảng dạy tôi trong quá trình học tập tại trường và quý thầy, cô giáo Khoa đào tạo sau Đại học - Trường Đại học Lâm Nghiệp

Tôi xin chân thành cảm ơn các đồng nghiệp khoa Công nghệ ô tô, ban lãnh đạo Trường Cao đẳng nghề Số 4- Bộ Quốc phòng- Nghệ An, Ban giám đốc và tập thể cán bộ công nhân viên trung tâm đăng kiểm xe cơ giới Nghệ

An đã giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện thí nghiệm luận văn

Tôi xin chân thành cảm ơn sự nhiệt tình giúp đỡ của gia đình, bạn bè đồng nghiệp và người thân đã luôn luôn động viên tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn này

Một lần nữa tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất của mình tới tất cả những tập thể và cá nhân đã dành cho tôi mọi sự giúp đỡ quý báu trong quá trình hoàn thành luận văn

Tôi xin cam đoan những số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là trung thực và được trích dẫn rõ ràng

Tôi xin chân thành cảm ơn!

Tác giả

Nguyễn Văn Phương

MỤC LỤC

Trang

Trang phụ bìa………

Lời cảm ơn

Mục lục

Danh mục các ký hiệu và chữ viết tắt i

Ký hiệu bằng chữ cái ii

Danh mục các bảng iii

Danh mục các hình v

Mở đầu 1

Chương 1: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 2

1.1 Tổng quan về tình hình sử dụng ôtô đời mới ở Việt Nam 2

1.1.1 Hiện trạng ngành công nghiệp ô tô Việt Nam 2

1.1.2.Tình hình và xu hướng sử dụng ô tô đời mới tại Việt Nam 3

1.2 Tổng quan về các thiết bị kiểm tra, đo lường chẩn đoán tình trạng kỹ thuật ô tô 4

1.3 Tình hình nghiên cứu ứng dụng các thiết bị kiểm tra, đo lường chẩn đoán tình trạng kỹ thuật động cơ ôtô ở nước ta hiện nay 10

1.3.1 Xu hướng phát triển của kỹ thuật chẩn đoán ôtô 10

1.3.2 Sự cần thiết phát triển kỹ thuật chẩn đoán 11

1.3.3 Các công trình nghiên cứu về chẩn đoán động cơ 12

2.1 Cơ sở lý thuyết về quá trình làm việc của động cơ ôtô 15

2.1.1 Thành phần và các phản ứng cháy của nhiên liệu 15

2.1.2 Lượng không khí cần thiết để đốt cháy hoàn toàn nhiên liệu 16

2.1.3 Hệ số dư lượng không khí 17

2.1.4 Số lượng hỗn hợp làm việc trước khi cháy 17

2.1.5 Thành phần của các sản phẩm cháy 19

2.2 Các thông số đặc trưng của động cơ ôtô 20

2.2.1 Các thông số cấu trúc 21

2.2.2 Các thông số tính năng 21

2.2.3.Các thông số năng lượng 23

2.2.4 Các thông số điều khiển động cơ 23

2.3 Các phương pháp kiểm tra, đo lường, chẩn đoán động cơ ôtô 26

2.3.1 Chẩn đoán động cơ theo trạng thái khởi động 26

2.3.2.Phương pháp phân tích dầu bôi trơn 26

2.3.3 Chẩn đoán công suất 26

2.3.4 Chẩn đoán động cơ theo thành phần khí xả 27

2.3.5 Chẩn đoán động cơ theo trạng thái nhiệt độ 27

2.3.6 Chẩn đoán động cơ theo lượng khí lọt các te 28

2.3.7 Chẩn đoán động cơ theo tiếng ồn, màu khói, mùi khói 29

2.3.8 Chẩn đoán hệ thống nhiên liệu nhờ cảm biến Lambdar 29

2.3.9 Kiểm tra bằng cảm giác lực hay mô men 30

2.3.10 Chẩn đoán bằng các dụng cụ đo: 30

2.3.11 Chẩn đoán bằng hệ thống trực tuyến OBD (On- Board Diagnostics) 30

Chương 3: XÂY DỰNG HỆ THỐNG KIỂM TRA, ĐO LƯỜNG, CHẨN ĐOÁN TÌNH TRẠNG KỸ THUẬT ĐỘNG CƠ Ô TÔ ĐANG SỬ DỤNG TẠI VIỆT NAM 32

3.1 Các dạng hư hỏng thường gặp của các loại động cơ ô tô đời mới đang sử dụng tại Việt Nam 32

3.1.1 Hư hỏng các hệ thống cơ bản trên động cơ 32

3.1.2 Hư hỏng phần điều khiển 33

3.2 Lựa chọn các thiết bị kiểm tra, đo lường, chẩn đoán tình trạng kỹ thuật động cơ ô tô 35

3.2.1 Tiêu chuẩn lựa chọn 35

3.2.2 Thiết bị lựa chọn 36

3.3 Xây dựng mô hình hệ thống kết hợp các thiết bị kiểm tra đo lường, chẩn đoán tình trạng kỹ thuật ôtô 42

3.3.1 Xây dựng mô hình hệ thống chẩn đoán 42

3.3.2 Phạm vi chẩn đoán 45

3.3.3 Lựa chọn phương pháp chẩn đoán 46

3.3.4 Lựa chọn đối tượng chẩn đoán 47

3.4.1 Chẩn đoán động cơ phun xăng điện tử 48

3.4.2 Chẩn đoán động cơ Diesel điều khiển điện tử 65

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 76

TÀI LIỆU THAM KHẢO………

PHỤ LỤC

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Danh mục các chữ viết tắt dùng chung

Nđc EOBD Hệ thống giám sát trực tuyến

A/D Bộ chuyển đổi

CÁC KÝ HIỆU HÓA HỌC

KÝ HIỆU BẰNG CHỮ CÁI

l Kg Lượng không khí thực tế tính theo Kg

l0 kmol Kg Lượng không khí lý thuyết tính theo Kmol

L Kmol Lượng không khí thực tế tính theo Kmol

L0 Kmol Lượng không khí lý thuyết tính theo Kmol

G1 Kg Lượng khí nạp mới cho 1Kg nhiên liệu lỏng

M1 Kmol/kg Lượng kmol khí mới nạp 1Kg nhiên liệu lỏng

M2 Kmol/kg Số lượng tổng cộng các sản phẩm cháy

Mc Kmol/kg Lượng hỗn hợp làm việc trước khi cháy

ge g/kW h Suất tiêu thụ nhiên liệu có ích

Ge lít /h Lượng tiêu thụ nhiên liệu giờ

KÝ HIỆU BẰNG CHỮ CÁI HY LẠP

DANH MỤC CÁC BẢNG

3.2 Thông số giám sát động cơ làm việc ở chế độ không tải của thiết bị

Carman Scan VG+

52

3.3 Thông số giám sát động cơ làm việc ở chế độ không tải của phân

tích khí xả Qrotech 401

52

3.4 Kết quả phân tích thành phần khí thải của động cơ xe Corolla altis

theo các mức độ lọt khí khác nhau

55

3.5 Kết quả hiển thị các thông số hoạt động của động cơ xe Corolla

Altis trên màn hình Carman Scan VG+ theo các mức độ lọt khí buồng đốt

55

3.6 Kết quả phân tích thành phần khí thải của động cơ xe Corolla altis

theo các mức độ cản trở đường ống nạp khác nhau

58

3.7 Kết quả hiển thị các thông số hoạt động của động cơ xe Corolla altis trên

màn hình Carman Scan VG+ theo các mức độ cản trở đường ống nạp

58

3.10 Tín hiệu trạng thái thứ 3 62

3.11 Tín hiệu giám sát hoạt động của động cơ bằng thiết bị Carman Scan VG+ 62

3.16 Bảng Tín hiệu giám sát hoạt động của động cơ bằng thiết bị Carman

Scan VG+

71

DANH MỤC CÁC HÌNH

1.6 Hệ thống kiểm tra và cân chỉnh bơm cao áp tổng hợp EPS 851 9

3.8 Máy tính, cảm biến, giắc cắm, đầu đo và các phụ kiện 41 3.9 Mô hình chẩn đoán kết hợp cho động cơ xăng trên xe du lịch 43 3.10 Mô hình chẩn đoán kết hợp cho động cơ diesel trên xe du lịch 43 3.11 Sơ đồ cấu trúc của hệ thống chẩn đoán động cơ kết hợp 44 3.12 Lược đồ so sánh 4 loại khí trong các điều kiện bảo trì tốt 48 3.13 Biểu đồ biểu diễn biên độ xung áp suất các te trong trạng thái tốt 49 3.14 Biểu đồ biên độ xung áp suất các te trong trạng thái xi lanh số 3 49

không kín

1.15 Đồ thị thành phần CO thay đổi theo số vòng quay của động cơ xe

Corolla altis ở trạng thái tốt

53

3.16 Đồ thị thành phần HC thay đổi theo số vòng quay của động cơ xe

Corolla altis ở trạng thái tốt

53

3.17 Đồ thị quan hệ giữa hàm lượng HC với tốc độ quay của động cơ xe

Corolla Altis tương ứng với các mức độ lọt khí buồng đốt khác nhau

56

3.18 Đồ thị quan hệ giữa hàm lượng CO với tốc độ quay của động cơ xe

Corolla Altis tương ứng với các mức độ lọt khí buồng đốt khác nhau

57

3.19 Đồ thị quan hệ giữa hàm lượng HC với tốc độ quay của động cơ xe

Corolla altis tương ứng với các mức độ cản đường nạp khác nhau

59

3.20 Đồ thị quan hệ giữa hàm lượng CO với tốc độ quay của động cơ xe

Corolla altis tương ứng với các mức độ cản đường nạp khác nhau

59

3.23 Sơ đồ bố trí cấu trúc bố trí thiết bị đo hai thông số 66 3.24 Worksheet xử lý tín hiệu để xác định gia tốc và đường cong Me 67 3.25 Kết quả xử lý sơ bộ để xác định các quá trình Me, ne và D 67

3.27 Đặc tính momen trạng thái tốt của động cơ khi tăng tốc tự do 68

3.29 Worksheet xử lý tín hiệu đo trong phần mềm DAISYLab 7.0 71

MỞ ĐẦU

Hiện nay ô tô đã được sử dụng rộng rãi trong giao thông và đời sống bởi tính năng cơ động và tiện dụng của nó Để tăng độ an toàn, tính kinh tế và nhiều tính năng khác các nhà chuyên môn đã cải tiến, đổi mới và hiện đại hoá các hệ thống trên ô tô như: Hệ thống phun xăng điện tử, đánh lửa điện tử, phanh ABS, hộp số tự động nhờ đó ô tô ngày càng hoàn thiện hơn

Trong quá trình khai thác sử dụng ô tô có thể xẩy ra các sự cố, những hư hỏng nhất là trên động cơ, làm ảnh hưởng đến quá trình làm việc của xe Khi đó cần phải làm thế nào để kiểm tra nhanh nhất, chính xác nhất nhằm xác định được tình trạng kỹ thuật của xe làm căn cứ cho việc khắc phục những hư hỏng gặp phải để giúp xe hoạt động trở lại bình thường một cách nhanh chóng nhất

Trong sự phát triển lớn mạnh của ngành công nghệ ô tô thì những phương pháp kiểm tra chẩn đoán truyền thống đã trở nên lỗi thời và không phát hiện hết được những pan bệnh phức tạp của các dòng xe thế hệ mới Để khắc phục vấn đề trên cần phải có các thiết bị hỗ trợ Tuy nhiên một thực trạng ở Việt Nam là các thiết bị nhập về chưa được sử dụng rộng rãi, hoặc có

sử dụng nhưng còn mang tính chất độc lập, mỗi thiết bị chỉ có khả năng kiểm tra chẩn đoán được một nội dung nhất định, trong khi đó những pan bệnh trên ôtô có thể liên quan đến nhiều hệ thống, nếu sử dụng một thiết bị sẽ khó có thể kiểm tra hết được

Khi kết hợp các thiết bị với nhau sẽ tạo thành một hệ thống các thiết bị chẩn đoán đa dạng để hoàn thiện hơn trong công tác kiểm tra, chẩn đoán các

hư hỏng trên ôtô Do đó học viên lựa chọn đề tài luận văn: “Đánh giá tình

trạng kỹ thuật của động cơ ôtô thế hệ mới bằng hệ thống thiết bị chẩn đoán

và đo lường hiện đại.”

Chương 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1.1 Tổng quan về tình hình sử dụng ôtô đời mới ở Việt Nam

1.1.1 Hiện trạng ngành công nghiệp ô tô Việt Nam

Trong nền kinh tế đang trên đà hội nhập như nước ta hiện nay, sự phát triển mạnh mẽ, đa dạng về chủng loại, phong phú về hình thức cả số lượng và chất lượng các phương tiện giao thông vận tải gia tăng nhanh chóng, trong đó

ô tô là phương tiện phát triển mạnh nhất nhằm đáp ứng nhu cầu sử dụng của

xã hội, góp phần thúc đẩy nhanh tiến độ quá trình công nghiệp hóa hiện đại

hóa đất nước

Ngành công nghiệp ô tô Việt Nam chỉ thực sự hình thành từ những năm

90, khi Chính phủ cho phép các doanh nghiệp có vốn đầu từ nước ngoài được sản xuất, lắp ráp ô tô tại Việt Nam

Trước năm 1990, Việt Nam chủ yếu nhập khẩu ôtô từ các nước xã hội chủ nghĩa Thời gian này không có doanh nghiệp nào đầu tư lắp ráp, sản xuất ôtô Các doanh nghiệp cơ khí lớn của Việt Nam chủ yếu làm công việc bảo dưỡng và sửa chữa xe

Để nhìn nhận rõ hơn sự phát triển của ngành công nghiệp ô tô Việt Nam, có thể tóm tắt trong 3 giai đoạn sau :

Giai đoạn 1990 - 2003: Doanh nghiệp ô tô nhận được sự bảo hộ ở mức cao của nhà nước thông qua chính sách giảm thuế tiêu thụ đặc biệt; áp dụng hàng rào thuế quan ở mức cao đối với xe nhập khẩu và chính sách cấm nhập khẩu đối với ô tô dưới 15 chỗ ngồi Trong giai đoạn này, xe du lịch nhập khẩu gần như không có chỗ đứng trên thị trường nội địa, sản lượng của xe lắp ráp

trong nước liên tục tăng mạnh qua các năm [9]

Giai đoạn 2003 - 2007: Giai đoạn này Việt Nam đang tăng tốc quá trình đàm phán gia nhập WTO và phải ban hành, điều chỉnh các chính sách cho phù

hợp với yêu cầu của WTO Hàng loạt chính sách ưu đãi mang tính phân biệt đối xử trái với các nguyên tắc của WTO trong ngành này (ví dụ chính sách giảm thuế tiêu thụ đặc biệt đối với ô tô sản xuất trong nước) dần được dỡ bỏ Doanh nghiệp ô tô trong nước gặp khá nhiều khó khăn

Giai đoạn 2007 đến nay: Đây là giai đoạn Việt Nam đã trở thành thành viên WTO Cũng trong giai đoạn này, do những biến động về kinh tế, chính sách đối với ngành ô tô (đặc biệt là chính sách thuế) thường xuyên thay đổi và khó dự đoán Tuy nhiên, do một số nguyên nhân khách quan thuận lợi (tốc độ tăng trưởng nhanh của nền kinh tế, sự gia tăng về mức sống dân cư, nhu cầu

sử dụng xe ô tô trong nước có xu hướng tăng cao…), sản lượng ô tô sản xuất trong nước có xu hướng tăng mạnh

1.1.2.Tình hình và xu hướng sử dụng ô tô đời mới tại Việt Nam

Nhằm nâng cao tính an toàn, giảm chi phí nhiên liệu, giải quyết vấn đề

ô nhiễm môi trường và đem lại hiệu quả cho người sử dụng, những năm gần đây vấn đề hiện đại hóa ôtô đã được quan tâm và áp dụng rộng rãi Các hãng sản xuất xe hơi đã lần lượt tung ra thị trường các dòng xe chất lượng cao như:

Hãng Toyota cho ra mắt các sản phẩm: Corolla Altis, Camry, Fortuner Hãng Hyundai với các sản phẩm: Gezt, Sonata, Santafe ,

Trường Hải Auto với các dòng xe: Kia Morning, Kia Caren, Kia Cerato Hầu hết các dòng xe này đều được trang bị các hệ thống như: Hệ thống điều khiển điện tử, túi khí, phanh ABS, hộp số tự động, hệ thống phun nhiên liệu, bộ trung hòa khí thải và tiêu chuẩn khí thải châu Âu.Với các đặc điểm đã nêu, người sử dụng có thể lựa chọn cho mình nhưng chiếc xe hợp lý với đầy

đủ các tiêu chí, an toàn, tiết kiệm và thân thiện với môi trường

Với sự phức tạp của các trang thiết bị tân tiến trên dòng xe đời mới thì việc kiểm tra chẩn đoán theo phương pháp truyền thống sẽ không thể thực hiện được, do đó cần phải có các thiết bị chẩn đoán tương thích kèm theo để đánh giá tình trạng kỹ thuật của ô tô khi xe gặp sự cố

1.2 Tổng quan về các thiết bị kiểm tra, đo lường chẩn đoán tình trạng kỹ thuật ô tô

Trong nhiều năm gần đây tốc độ gia tăng số lượng và chủng loại ô tô ở nước ta khá nhanh Nhiều hệ thống có kết cấu hiện đại đã được trang bị cho ô

tô nhằm thoả mãn càng nhiều nhu cầu của xã hội Tuy vậy chúng ta cũng gặp không ít khó khăn trong khai thác sử dụng và làm quen với các hệ thống đó Ngày nay một số kết cấu đơn giản đã thay thế bằng các kết cấu hiện đại và phức tạp, một số thói quen trong sử dụng, sửa chữa cũng không còn thích hợp, nhất là khi công nghệ sửa chữa đã có những thay đổi cơ bản, chuyển từ việc sửa chữa chi tiết sang sửa chữa thay thế do đó trong quá trình khai thác nhất thiết phải sử dụng công nghệ chẩn đoán phù hợp với sự phát triển của công nghệ ô tô

Để kiểm tra, chẩn đoán kỹ thuật các tổng thành của ô tô nói chung, đặc biệt là các hệ thống như động cơ, hệ thống truyền lực, các hệ thống điều khiển điện tử như hệ thống phanh chống bó cứng (ABS), hệ thống điều khiển ổn định ô tô( ESP), hệ thống túi khí bảo vệ ( SS) người ta thường sử dụng các loại thiết bị chẩn đoán sau:

- Thiết bị chẩn đoán cầm tay để chẩn đoán kỹ thuật của nhóm, cụm, một hệ thống hoặc một thông số nào đó của ô tô;

- Thiết bị chẩn đoán chuyên sâu tổng hợp kiểm tra được nhiều thông số kỹ thuật của nhiều cụm, nhiều hệ thống của một hoặc vài tổng thành cùng một lúc;

- Thiết bị phân tích khí thải và đo độ đen của khói giúp phân tích thành phần khí thải và kiểm tra hàm lượng các nguyên tố có hại trong khí thải;

- Và một số thiết bị trợ giúp nhằm đánh giá tình trạng kỹ thuật một cách nhanh chóng, chính xác nhất sẽ được trình bày dưới đây