Xây dựng cơ sở dữ liệu chẩn đoán động cơ có ứng dụng logic mờ

MỤC LỤCNội dung TrangDANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT8DANH MỤC CÁC BẢNG8DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ8CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU111.1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI111.2. TỔNG QUAN VỀ CHẨN ĐOÁN KỸ THUẬT121.2.1. Khái niệm chẩn đoán kỹ thuật121.2.2. Mục đích và ý nghĩa của chẩn đoán kỹ thuật121.2.3. Các khái niệm và định nghĩa sử dụng trong chẩn đoán kỹ thuật131.2.4. Phân loại các phương pháp chẩn đoán181.3. CÁC CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU VỀ CHẨN ĐOÁN CÓ ỨNG DỤNG LOGIC MỜ191.4. MỤC TIÊU, NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI201.4.1. Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài201.4.2. Nội dung và phương pháp nghiên cứu của đề tài21CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ CHẨN ĐOÁN ĐỘNG CƠ DIESEL232.1. LÝ THUYẾT CHUNG VỀ ĐỘNG CƠ DIESEL232.1.1. Nguyên lý làm việc của động cơ Diesel232.1.2. Các yếu tố ảnh hưởng tới chất lượng làm việc của nhóm PXX242.1.2.1. Ảnh hưởng của áp suất tác dụng lên Xéc măng252.1.2.2. Ảnh hưởng của điều kiện nhiệt độ272.1.2.3. Ảnh hưởng của luồng khí nạp thổi quét trên thành Xy lanh282.1.2.4. Ảnh hưởng của nhiên liệu tới độ mòn của các chi tiết nhóm PXX292.1.2.5. Ảnh hưởng của chất lượng dầu bôi trơn302.1.2.6. Ảnh hưởng của quá trình khởi động động cơ312.1.3. Phân tích kết cấu và các hư hỏng nhóm PXX312.1.3.1. Kết cấu và các hư hỏng của Xy lanh312.1.3.2. Kết cầu và các hư hỏng Piston342.1.3.3. Kết cấu và các hư hỏng của Xéc măng352.2. CÁC PHƯƠNG PHÁP CHẨN ĐOÁN ĐỘNG CƠ372.2.1. Các dấu hiệu chẩn đoán động cơ372.2.2. Phương pháp chẩn đoán động cơ392.2.2.1. Chẩn đoán động cơ theo công suất có ích Ne392.2.2.2. Chẩn đoán động cơ theo thành phần khí thải402.2.2.3. Chẩn đoán động cơ theo hàm lượng mạt kim loại trong dầu bôi trơn412.2.2.4. Chẩn đoán động bằng phương pháp phân tích dao động422.2.2.5. Chẩn đoán động cơ theo áp suất Pc432.2.2.6. Chẩn đoán theo mức lọt khí qua nhóm bao kín buồng cháy432.2.2.7. Chẩn đoán động cơ theo độ lọt khí xuống Các te442.2.3. Cơ sở lý thuyết về chẩn đoán chẩn đoán công suất động cơ theo áp suất Các te462.2.3.1. Mô hình hóa các thông số trạng thái của Xy lanh công tác462.2.3.2. Cơ sở độ lọt khí xuống Các te492.3. CƠ SỞ LUẬN LOGIC MỜ TRONG CHẨN ĐOÁN582.3.1. Vai trò của Logic mờ trong chẩn đoán582.3.2. Tập mờ582.3.2.1. Biểu thị thông tin bằng tập mờ582.3.2.2. Tập mờ592.3.2.3. Các đặc tính của hàm phụ thuộc602.3.2.4. Các dạng hàm phụ thuộc thường dùng612.3.3. Các phép tính logic với tập mờ (Logic mờ)612.3.3.1. Logic mờ612.3.3.2. Biến ngôn ngữ632.3.3.3. Suy luận mờ652.3.3.4. Mờ hóa và giải mờ702.3.3.5. Hệ thống chuyên ra mờ72CHƯƠNG 3 : NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM743.1. GIẢ THIẾT KHOA HỌC VỀ CHẨN ĐOÁN CHẤT LƯỢNG LÀM VIỆC NHÓM PXX743.2. NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM CHẨN ĐOÁN CHẤT LƯỢNG LÀM VIỆC NHÓM PXX753.2.1. Đối tượng thực nghiệm753.2.2. Xây dựng hệ thống đo các thông số chẩn đoán763.2.2.1. Lựa chọn cảm biến và thiết bị đo773.2.2.2. Xây dựng hệ thống đo và phần mềm xử lý tín hiệu793.2.2.3. Kế hoạch thực nghiệm803.2.3. Xử lý dữ liệu và kết quả thực nghiệm813.2.3.1. Phân tích kết quả thực nghiệm813.2.3.2. Kết luận thực nghiệm đo áp suất Các te và chẩn đoán84CHƯƠNG 4: ỨNG DỤNG LOGIC MỜ TRONG CHẨN ĐOÁN CHẤT LƯỢNG LÀM VIỆC CỦA NHÓM PXX TRONG ĐỘNG CƠ DIESEL S1100 (DONG FENG)854.1. PHÂN TÍCH HƯ HỎNG KẾT CẤU VÀ XÁC ĐỊNH DẤU HIỆU CHẨN ĐOÁN4.1.1. Phân tích hư hỏng kết cấu Piston854.1.2. Phân tích hư hỏng kết cấu Xéc măng864.1.3. Phân tích hư hỏng kết cấu Xy lanh884.1.4. kết luận894.2. ỨNG DỤNG LOGIC MỜ TRONG CHẨN ĐOÁN HƯ HỎNG NHÓM PXX894.2.1. Biến mờ904.2.2. Cơ sở tri thức914.2.3. Bảng luật phù hợp944.2.4. Ứng dụng fuzzy logic trong phần mềm Matlap954.2.4.1. Nhập số lượng biến vào, ra954.2.4.2. Xây dựng các biến vào, ra964.2.4.3. Xây dựng các luật điều khiển984.2.4.4. Kết quả ứng với các giá trị đầu vào, ra100CHƯƠNG 5 :KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ1015.1. KẾT LUẬN1015.2. KIẾN NGHỊ101TÀI LIỆU THAM KHẢO102

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

Hưng Yên, ngày tháng năm 2010

Giáo viên hướng dẫn

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT 8

DANH MỤC CÁC BẢNG 8

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ 8

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 11

1.1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI 11

1.2 TỔNG QUAN VỀ CHẨN ĐOÁN KỸ THUẬT 12

1.2.1 Khái niệm chẩn đoán kỹ thuật 12

1.2.2 Mục đích và ý nghĩa của chẩn đoán kỹ thuật 12

1.2.3 Các khái niệm và định nghĩa sử dụng trong chẩn đoán kỹ thuật 13

1.2.4 Phân loại các phương pháp chẩn đoán 18

1.3 CÁC CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU VỀ CHẨN ĐOÁN CÓ ỨNG DỤNG LOGIC MỜ 19

1.4 MỤC TIÊU, NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI 20

1.4.1 Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài 20

1.4.2 Nội dung và phương pháp nghiên cứu của đề tài 21

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ CHẨN ĐOÁN ĐỘNG CƠ DIESEL 23

2.1 LÝ THUYẾT CHUNG VỀ ĐỘNG CƠ DIESEL 23

2.1.1 Nguyên lý làm việc của động cơ Diesel 23

2.1.2 Các yếu tố ảnh hưởng tới chất lượng làm việc của nhóm P-X-X 24

2.1.2.1 Ảnh hưởng của áp suất tác dụng lên Xéc măng 25

2.1.2.2 Ảnh hưởng của điều kiện nhiệt độ 27

2.1.2.3 Ảnh hưởng của luồng khí nạp thổi quét trên thành Xy lanh 28

2.1.2.4 Ảnh hưởng của nhiên liệu tới độ mòn của các chi tiết nhóm P-X-X 29

2.1.2.5 Ảnh hưởng của chất lượng dầu bôi trơn 30

2.1.2.6 Ảnh hưởng của quá trình khởi động động cơ 31

2.1.3 Phân tích kết cấu và các hư hỏng nhóm P-X-X 31

2.1.3.1 Kết cấu và các hư hỏng của Xy lanh 31

2.1.3.2 Kết cầu và các hư hỏng Piston 34

2.1.3.3 Kết cấu và các hư hỏng của Xéc măng 35

2.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP CHẨN ĐOÁN ĐỘNG CƠ 37

2.2.1 Các dấu hiệu chẩn đoán động cơ 37

2.2.2 Phương pháp chẩn đoán động cơ 39

2.2.2.1 Chẩn đoán động cơ theo công suất có ích Ne 39

2.2.2.2 Chẩn đoán động cơ theo thành phần khí thải 40

2.2.2.3 Chẩn đoán động cơ theo hàm lượng mạt kim loại trong dầu bôi trơn 41

2.2.2.4 Chẩn đoán động bằng phương pháp phân tích dao động 42

2.2.2.5 Chẩn đoán động cơ theo áp suất Pc 43

2.2.2.6 Chẩn đoán theo mức lọt khí qua nhóm bao kín buồng cháy 43

2.2.2.7 Chẩn đoán động cơ theo độ lọt khí xuống Các te 44

2.2.3 Cơ sở lý thuyết về chẩn đoán chẩn đoán công suất động cơ theo áp suất Các te46 2.2.3.1 Mô hình hóa các thông số trạng thái của Xy lanh công tác 46

2.2.3.2 Cơ sở độ lọt khí xuống Các te 49

2.3 CƠ SỞ LUẬN LOGIC MỜ TRONG CHẨN ĐOÁN 58

2.3.1 Vai trò của Logic mờ trong chẩn đoán 58

2.3.2 Tập mờ 58

2.3.2.1 Biểu thị thông tin bằng tập mờ 58

2.3.2.2 Tập mờ 59

2.3.2.3 Các đặc tính của hàm phụ thuộc 60

2.3.2.4 Các dạng hàm phụ thuộc thường dùng 61

2.3.3 Các phép tính logic với tập mờ (Logic mờ) 61

2.3.3.1 Logic mờ 61

2.3.3.2 Biến ngôn ngữ 63

2.3.3.3 Suy luận mờ 65

2.3.3.4 Mờ hóa và giải mờ 70

2.3.3.5 Hệ thống chuyên ra mờ 72

CHƯƠNG 3 : NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM 74

3.1 GIẢ THIẾT KHOA HỌC VỀ CHẨN ĐOÁN CHẤT LƯỢNG LÀM VIỆC NHÓM P-X-X 74

3.2 NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM CHẨN ĐOÁN CHẤT LƯỢNG LÀM VIỆC NHÓM P-X-X 75

3.2.1 Đối tượng thực nghiệm 75

3.2.2 Xây dựng hệ thống đo các thông số chẩn đoán 76

3.2.2.1 Lựa chọn cảm biến và thiết bị đo 77

3.2.2.2 Xây dựng hệ thống đo và phần mềm xử lý tín hiệu 79

3.2.2.3 Kế hoạch thực nghiệm 80

3.2.3 Xử lý dữ liệu và kết quả thực nghiệm 81

3.2.3.1 Phân tích kết quả thực nghiệm 81

3.2.3.2 Kết luận thực nghiệm đo áp suất Các te và chẩn đoán 84

CHƯƠNG 4: ỨNG DỤNG LOGIC MỜ TRONG CHẨN ĐOÁN CHẤT LƯỢNG LÀM VIỆC CỦA NHÓM P-X-X TRONG ĐỘNG CƠ DIESEL S1100 (DONG FENG) 85

4.1 PHÂN TÍCH HƯ HỎNG KẾT CẤU VÀ XÁC ĐỊNH DẤU HIỆU CHẨN ĐOÁN 4.1.1 Phân tích hư hỏng kết cấu Piston 85

4.1.2 Phân tích hư hỏng kết cấu Xéc măng 86

4.1.3 Phân tích hư hỏng kết cấu Xy lanh 88

4.1.4 kết luận 89

4.2 ỨNG DỤNG LOGIC MỜ TRONG CHẨN ĐOÁN HƯ HỎNG NHÓM P-X-X 89

4.2.1 Biến mờ 90

4.2.2 Cơ sở tri thức 91

4.2.3 Bảng luật phù hợp 94

4.2.4 Ứng dụng fuzzy logic trong phần mềm Matlap 95

4.2.4.1 Nhập số lượng biến vào, ra 95

4.2.4.2 Xây dựng các biến vào, ra 96

4.2.4.3 Xây dựng các luật điều khiển 98

4.2.4.4 Kết quả ứng với các giá trị đầu vào, ra 100

CHƯƠNG 5 :KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 101

5.1 KẾT LUẬN 101

5.2 KIẾN NGHỊ 101

TÀI LIỆU THAM KHẢO 102

LỜI NÓI ĐẦU

Trong nền kinh tế quốc dân Ôtô - Máy kéo đã trở thành những phương tiện vôcùng quan trọng và không thể thiếu được Nó giúp con người giảm nhẹ sức lao động,góp phần nâng cao năng suất lao động tạo ra nhiều của cải vật chất cho xã hội, mặtkhác còn góp phần giảm sự cách biệt giữa nông thôn và thành thị Đặc biệt nó giữ vaitrò hết sức quan trọng trong ngành giao thông vận tải cũng như trong lĩnh vực cơ khíhoá sản xuất trong nông nghiệp và nông thôn Vì vậy việc đưa máy móc vào cácnghành sản xuất như đánh bắt thuỷ hải sản, vận chuyển Nhất là trong các khâu canhtác, gieo trồng, chăm sóc, thu hoạch chế biến và bảo quản nông sản trong nghành nôngnghiệp là hết sức cần thiết, nhằm ngày một nâng cao năng suất, giảm cường độ laođộng, tăng chất lượng sản phẩm đáp ứng nhu cầu tiêu thụ và xuất khẩu các sản phẩmnông nghiệp hiện nay

Để đáp ứng nhu cầu phục vụ cho nền kinh tế quốc dân những năm trước đây vàhiện nay Việt Nam đã và đang nhập khẩu rất nhiều Ôtô - Máy kéo từ các nước Liên

xô, Đông Đức, Trung Quốc, Tiệp khắc, Rumani, Hàn Quốc, Đài Loan Vì vậy việcchăm sóc bảo dưỡng, sửa chữa cũng gặp không ít những khó khăn như: thiếu thốn tàiliệu kỹ thuật sửa chữa, thiết bị, phương tiện sửa chữa và đặc biệt là vật tư phụ tùngthay thế Điều đó đã dẫn đến thời gian xe nằm sửa chữa bảo dưỡng kéo dài, chấ lượngsửa chữa chưa cao gây tổn thất không nhỏ về kinh tế

Vấn đề hiện nay đang được cả thế giới quan tâm là làm thế nào để có thể dự báotrước được thời gian làm việc và tuổi thọ của động cơ Để từ đó chúng ta có thể đưa ra

kế hoạch bảo dưỡng định kỳ phù hợp nhăm nâng cao năng xuất và hiệu quả kinh tế củađộng cơ

Đặc biệt đối với động cơ Diesel dùng trong máy nông nghiệp, thì một số thóiquen trong sử dụng, sửa chữa, bảo dưỡng vẫn là sử dụng các phương pháp chẩn đoánđơn giản bằng cảm giác con người hay các dụng cụ đơn giản, còn chẩn đoán dựa vàocác thiết bị chẩn đoán hiện đại chưa được sử dụng nhiều Nhất là khi công nghệ chẩnđoán ôtô ngày nay đã có những bước phát triển đột phá và có thể góp phần vào côngviệc sửa chữa và bảo dưỡng giúp nâng cao hiệu quả sử dụng của động cơ Diesel dùngtrong máy nông nghiệp Đặc biệt là các thiệt bị chẩn đoán hiện đại có ứng dụng môhình trợ giúp Logic mờ

Do đó Để nghiên cứu, tìm hiểu sâu hơn về những ứng dụng Logic mờ trong

chẩn đoán động cơ, em đã được giao đề tài nghiên cứu về “Xây dựng cơ sở dữ liệu chẩn đoán động cơ có ứng dụng Logic mờ”

Tuy đã cố gắng thực hiện thật tốt trong công việc nghiên cứu này, nhưng dokiến thức, kinh nghiệm và thời gian thực hiện có hạn nên đồ án của em có thể cònnhiều thiếu sót, rất mong được sự chỉ bảo tận tình, sự góp ý của các thầy cô giáo vàcác bạn để bản đồ án này của em được hoàn thiện hơn.

Em xin gửi lời cám ơn sâu sắc đến các thầy, cô giáo trong khoa Cơ khí độnglực, đặc biệt là thầy giáo Th.s Đào Chí Cường đã tận tình giúp đỡ và tạo điều kiện cho

em hoàn thành đồ án này

Hưng Yên, ngày 10 tháng 08 năm 2010

Sinh viên thực hiện

Áp suất Các te ở tốc độ trung bình và có khe hở TDTB-KH

Áp suất Các te ở tốc độ cao và có khe hở TDC-KH

DANH MỤC CÁC BẢNG

Hình 2.2: Sơ đồ chịu lực của nhóm Piston-Xécmăng-Xylanh 25

Hình 2.3: Thân máy kiểu thân Xy lanh - hộp trục khuỷu 32

Hình 2.4: Quy luật phân bố áp suất khí thể trên Xy lanh 32

Hình 2.6: Phương của lực ngang tác dụng lên Xy lanh 32

Hình 2.7: Áp suất (do N) tác dụng lên thành Xy lanh 33

Hình 2.17: Các thành phần áp suất nén trong Xy lanh (mô hình hóa) 47

Hình 2.18: Sai số khi mô hình hóa áp xuất nén theo mô hình (2.1) 48

Hình 2.19: Áp suất cháy - dãn nở và đường cong nén trong Xy lanh 48

Hình 2.20: Sự phụ thuộc tiết diện đường truyền tương đương của bộ chẩn

đoán Xy lanh- Piston vào tần số quay của trục khuỷu

49

Hình 2.21: Phụ thuộc ngưng của các khí cácte trong động cơ từ nhiệt độ

nước làm mát của môi trường

56

Hình 2.22: Chia nhỏ thông tin trong thông số chẩn đoán và kết cấu 59

Hình 2.24: các dạng hàm thường chọn trong chẩn đoán 61

Hình 2.25: Phép hợp và phép giao của hai tập mờ 62

Hình 2.28: Biểu diễn đồ thị các ứng dụng Mandan và Larsen 67

Hình 2.29: Biểu diễn luật hợp thành nhiều điều kiện 69

Hình2.30: Biểu diễn hàm liên thuộc hai điều kiện 69

Hình 2.31: Biểu diễn hàm liên thuộc của luật hợp thành nhiều điều kiện 70

Hình 3.4 : Sơ đồ hệ thống gom và xử lý tín hiệu đo 78

Hình 3.5: Worksheet đo trong phần mềm DasyLab7.0 79

Hình 3.6 : Áp suất cácte thay đổi theo tốc độ quay và khe hở Xéc măng 82

Hình 3.7: Độ khói thay đổi theo tốc độ quay và khe hở Xéc măng khí 82

Hình 4.1: Sự phân khoảng mờ đối với biến ngôn ngữ “áp suất cácte ở tốc

Hình 4.5: Ứng dụng fuzzy trong toobox của Matlab 95

Hình 4.6: Giao diện xác định số biến vào và biến ra để chẩn đoán chất 96

lượng làm việc của nhóm P-X-X

Hình 4.8: Biến áp suất Các te ở tốc độ trung bình 97

Hình 4.12: Giao diện thể hiện kết quả của các luật điều khiển 100

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1.1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI

Động cơ diesel là phát minh của Rudolf Diesel, người đã tốt nghiệp Đại học Kỹthuật ở Munich, Đức, với số điểm cao nhất trong lịch sử của trường Ông đã được cấpbằng sáng chế cho động cơ diesel đầu tiên vào năm 1892 Từ đó đến nay công nghệđộng cơ diesel không ngừng được cải tiến và đã có những bước phát triển vượt bậc.Động cơ diesel có rất nhiều ưu điểm vượt trội như khả năng tiết kiệm nhiên liệu củachúng Đặc biệt khi giá xăng trên thế giới trở nên quá đắt đỏ, thì nhu cầu sử dụng xe cóđộng cơ chạy bằng dầu diesel ngày một tăng cao Nhiều hãng sản xuất đã coi đây là thịtrường tiềm năng và đang phát triển mạnh các loại xe động cơ diesel để đáp ứng nhucầu

Theo tính toán, xe dùng động cơ Diesel tiết kiệm nhiên liệu trung bình từ 25%đến 40% so với động cơ xăng Dầu Diesel được trộn với không khí và nén với áp suấtlớn khi phun vào buồng đốt, làm tăng hiệu suất của động cơ, tiết kiệm nhiên liệu do tỷ

lệ trộn là tối ưu Động cơ thế hệ mới còn sử dụng hệ thống turbo tăng áp giúp hoànthiện quá trình phun nhiên liệu, làm tăng 30% công suất động cơ và giảm mức tiêu haonhiên liệu

Ngoài ra, động cơ Diesel tạo mômen xoắn lớn, giúp xe có sức kéo mạnh hơn,khả năng leo dốc và vượt địa hình phức tạp cao Độ bền của động cơ Diesel được tăngcường nhờ áp dụng công nghệ mới, làm giá trị bán lại của xe thường cao hơn các dòng

xe khác Những lợi thế trên khiến các xe trang bị động cơ Diesel càng ngày càng thuhút được sự quan tâm của người sử dụng trên toàn thế giới

Cùng với việc sử dụng và khai thác động cơ Diesel thì chẩn đoán hư hỏng động

cơ Diesel là một khâu rất quan trọng Ngày nay chẩn đoán động cơ Diesel được thực

hiện bằng nhiều phương pháp khác nhau như: được thực hiện bằng trực giác của con người, bằng máy móc thiết bị đơn giản hoặc bằng các thiết bị hiện đại trên cơ sở mô hình trợ giúp Tuy nhiên việc chẩn đoán động cơ Diesel ở nước ta hiện nay chủ yếu

được chấn đoán bằng trực giác qua kinh nghiệm của con người và sử dụng các thiết bịđơn giản (Đặc biệt đối với động cơ Diesel sử dụng trong nông nghiệp), còn chẩn đoánđộng cơ bằng các thiết bị hiện đại trên cơ sở mô hình trợ giúp còn chưa được sử dụngnhiều

Phương pháp chẩn đoán động cơ Diesel bằng các thiết bị hiện đại dựa trên môhình trợ giúp, đặc biệt là mô hình trợ giúp có ứng dụng logic đã đem lại hiệu quả chẩnđoán cao và giá thành lại rẻ, giảm được nhiều thời gian trong công tác chẩn đoán.nhưng việc ứng dụng Logic mờ trong chẩn đoán ở Việt Nam hiện nay chưa được phổ

biến rộng rãi, do đó trước nhu cầu về bảo dưỡng, chăm sóc kỹ thuật, đặc biệt là côngtác chẩn đoán để dự báo hư hỏng nhằm phòng ngừa và đồng thời làm tăng hiệu quả sử

dụng của động cơ Em đã được giao đề tài “Xây dựng cơ sở dữ liệu chẩn đoán động cơ Diesel có ứng dụng Logic mờ” nhằm góp phần tăng khả năng khai thác và sử dụng

động cơ Diesel dựa trên cơ sở mô hình ứng dụng của Logic mờ

1.2 TỔNG QUAN VỀ CHẨN ĐOÁN KỸ THUẬT

1.2.1 Khái niệm chẩn đoán kỹ thuật

Chẩn đoán kỹ thuật là ngành khoa học nghiên cứu các hình thái, quy luật biến xấu trạng thái kỹ thuật và các phương pháp, thiết bị xác định trạng thái kỹ thuật của tổng thành và máy mà không phải tháo chúng ra Trên cơ sở đó, có thể

dự đoán thời hạn sử dụng còn lại của tổng thành và máy Để ngày càng hoàn thành tốt hơn nhiệm vụ của mình, chẩn đoán kỹ thuật còn nghiên cứu công nghệ chẩn đoán và việc tổ chức các quá trình công nghệ chẩn đoán.

1.2.2 Mục đích và ý nghĩa của chẩn đoán kỹ thuật

1 Mục đích của chẩn đoán kỹ thuật

Trong sử dụng, độ tin cậy làm việc của ôtô luôn suy giảm, mức độ suy giảm độtin cậy chung của ôtô phụ thuộc vào độ tin cậy của các hệ thống và chi tiết, bởi vậy đểduy trì độ tin cậy chung cần thiết phải tác động kỹ thuật vào đối tượng

Các tác động kỹ thuật trong quá trình khai thác rất đa dạng và được thiết lập trên cơ sở xác định tình trạng kỹ thuật hiện thời (có thể gọi tắt là trạng thái kỹ thuật), tiếp sau là kỹ thuật bảo dưỡng, kỹ thuật thay thế hay kỹ thuật phục hồi Như vậy tác động kỹ thuật đầu tiên trong quá trình khai thác là xác định trạng thái kỹ thuật của ôtô

Để xác định trạng thái kỹ thuật của ôtô có thể tiến hành bằng nhiều cách khácnhau:

- Tháo rời, kiểm tra, đo đạc, đánh giá Phương thức này đòi hỏi phải chi phínhân lực tháo rời, và có thể gây nên phá huỷ trạng thái tiếp xúc của các bề mặt lắpghép Phương thức này được gọi là xác định tình trạng kỹ thuật trực tiếp

- Không tháo rời, sử dụng các biện pháp thăm dò, dựa vào các biểu hiện đặctrưng để xác định tình trạng kỹ thuật của đối tượng Phương thức này được gọi là chẩnđoán kỹ thuật

Giữa hai phương thức trên phương thức chẩn đoán có nhiều lợi thế trong khaithác và sử dụng ôtô

Về mặt quan niệm trong khai thác ôtô, chẩn đoán kỹ thuật có thể được coi là:

- Một phần của công nghệ bảo dưỡng sữa chữa, như vậy vai trò của nó là chỉnhằm chủ động xác định nội dung, khối lượng công việc mà không mang tính chấtphòng ngừa hữu hiệu.

- Tác động kỹ thuật cưỡng bức, còn bảo dưỡng sửa chữa là hệ quả theo nhu cầucủa chẩn đoán Như vậy tác động của chẩn đoán vừa mang tính chủ động, vừa mangtính ngăn chặn các hư hỏng có thể xảy ra

Tính tích cực của chẩn đoán kỹ thuật được thể hiện ở chỗ nó dự báo một cáchtốt nhất và chính xác những hư hỏng có thể xảy ra mà không cần phải tháo rời ôtô,tổng thành máy Vì vậy chẩn đoán kỹ thuật được áp dụng rộng rãi trong ôtô, ngày nayđược quan tâm thích đáng và nó đóng vai trò quan trọng không thể thiếu được, đồngthời khoa học chẩn đoán đang có nhiều tiến bộ vượt bậc, nhất là trên các thiết bị có cáckết cấu phức hợp, đa dạng

Kết luận : Chẩn đoán kỹ thuật ô tô là một loại hình tác động kỹ thuật vào quá trình khai thác, sử dụng ô tô nhằm đảm bảo cho ô tô hoạt động có độ tin, an toàn và hiệu quả cao, bằng cách phát hiện và dự báo kịp thời các hư hỏngvà tình trạng kỹ thuật hiện tại mà không cần phải tháo rời ô tô hay tổng thành máy.

2 Ý nghĩa của chẩn đoán kỹ thuật

- Nâng cao độ tin cậy của xe và an toàn giao thông, nhờ phát hiện kịp thời và dựđoán trước được các hư hỏng có thể xảy ra, nhằm giảm thiểu tai nạn giao thông, đảmbảo năng suất vận chuyển

- Nâng cao độ bền lâu, giảm chi phí về phụ tùng thay thế, giảm được độ haomòn các chi tiết do không phải tháo rời các tổng thành

- Giảm được tiêu hao nhiên liệu, dầu nhờn do phát hiện kịp thời để điều chỉnhcác bộ phận đưa về trạng thái làm việc tối ưu

- Giảm giờ công lao động cho công tác bảo dưỡng kỹ thuật và sửa chữa

1.2.3 Các khái niệm và định nghĩa sử dụng trong chẩn đoán kỹ thuật

1 Các định nghĩa cơ bản

Hệ thống chẩn đoán: Là hệ thống tổ chức được tạo nên bưởi công cụ chẩn

đoán và đối tượng chẩn đoán, với mục đích xác định trạng thái kỹ thuật của đối tượngchẩn đoán Để đánh giá chất lượng, hiện trạng, những sự cố đã xảy ra và khả năng sửdụng trong tương lai

Công cụ chẩn đoán: Là tập hợp các trang bị kỹ thuật, phương pháp và trình

tự để tiến hành đo đạc, phân tích và đánh giá tình trạng kỹ thuật

Đối tượng chẩn đoán: Là đối tượng áp dụng chẩn đoán kỹ thuật Đối tượng

chẩn đoán có thể là một cơ cấu, tập hợp các cơ cấu hay toàn bộ hệ thống.

Tình trạng kỹ thuật của đối tượng: Là tập hợp các đặc tính kỹ thuật bên trong

tại một thời điểm, tình trạng kỹ thuật biểu thị khả năng thực hiện, chức năng yêu cầucủa đối tượng trong điều kiện sử dụng xác định

2 Khái niệm về thông số kết cấu

Số lượng các tổng thành, các hệ thống, các khâu và từng chi tiết trong ôtô rấtlớn Chúng được chế tạo theo các bản vẽ có kích thước và dung sai quy định, có cácyêu cầu kỹ thuật cụ thể Tất cả các chi tiết lắp thành nhóm, cụm khâu, tổng thành, toàn

bộ ôtô, được gọi là kết cấu Mỗi đối tượng chẩn đoán có kết cấu cụ thể, đảm nhiệmmột chức năng cụ thể Tập hợp các kết cấu trên ôtô đảm nhận chức năng di chuyển vàvận tải của ôtô

Kết cấu được đánh giá bằng các thông số kết cấu và tại một thời điểm nhất địnhđược gọi là thông số trạng thái kỹ thuật của kết cấu Các thông số kết cấu biểu thị bằngcác đại lượng vật lý có thể xác định được giá trị của chúng như: kích thước (độ dài,diện tích, thể tích); cơ (lực, áp suất, tần số, biên độ); nhiệt (độ, calo)…các thông số nàyxuất

hiện khi ôtô hoạt động hay tồn tại cả khi ôtô không hoạt động

Trong quá trình sử dụng ôtô các thông số kết cấu biến đổi từ giá trị ban đầu H0 nào đó đến giá trị giới hạn Hgh, tức là từ mới đến hỏng, liên quan chặt chẽ tới thời gian

-sử dụng Trên ôtô thời gian -sử dụng thường thay bằng quãng đường xe chạy

Một ví dụ về quan hệ này là thông số kết cấu của một bộ liên kết bạc trục, thôngqua khe hở H trong liên kết với quãng đường xe chạy(km) mối tương quan này có thểbiểu thị trên hình 1.1 với trục toạ độ xuất phát từ giá trị khe hở ban đầu

Hình 1.1: Tương quan giữa thông số kết cấu và quãng đường xe chạy

0L 1 – quãng đường xe không hỏng; L 1 L 2 – quãng đường xe có trục trặc

Các giá trị trên hình cho thấy:

Trong quá trình xe chạy OL1 liên kết hoạt động có độ tin cậy cao, giá trị khe hở

H biến đổi từ H0 đến Hcp kết cấu không gây nên hư hỏng, độ tin cậy làm việc cao, chấtlượng khai thác tốt ở vùng này được coi là vùng làm việc tốt

Trong khoảng L1L2 tương ứng với giá trị H biến đổi từ Hcp đến Hgh mối liên kết

bị lỏng và xuất hiện các sự cố trục trặc như thiếu dầu bôi trơn, có tiếng gõ nhẹ, ma sáttăng dẫn đến nhiệt độ của dầu bôi trơn cao hơn bình thường, tổn thất công suất do masát nhiều… Vùng này là vùng có xuất hiện sự cố nhưng không nặng, kèm theo cácbiểu hiện hư hỏng có thể xác định được Tính chất hư hỏng tăng dần theo quãng đường

xe chạy, độ tin cậy giảm nhanh, chức năng của đối tượng được khai thác hoàn thànhkém…

Với ôtô sau quãng đường xe chạy được L2 trở đi, hư hỏng xuất hiện lớn lên, xekhông hoàn thành chức năng của nó và vật tư tiêu hao: xăng, dầu tốn nhiều…Trênhình vẽ đó là vùng hỏng Giá trị Hgh biểu thị mối liên kết đã không thoả mãn chức năngcủa kết cấu mối ghép

Các đặc trưng trong các giai đoạn làm việc của thông số kết cấu là:

- Giá trị ban đầu H0 của thông số kết cấu: đã được tính toán theo yêu cầu kỹthuật do nhà chế tạo quy định, thường ghi trong bản vẽ hoặc trong các tài liệu hướngdẫn Trong quá trình sử dụng giá trị các thông số kết cấu có thể tăng hoặc giảm dẫnđến trạng thái kỹ thuật xấu đi cuối cùng là hỏng Trong khai thác thiết bị, giá trị nàythường lấy làm giá trị gốc để so sánh mức độ xấu đi của đối tượng chẩn đoán

- Giá trị cho phép Hcp của thông số kết cấu: là ranh giới xuất hiện hư hỏng, máybắt đầu trục trặc, các tính năng sử dụng bắt đầu bị giảm, nhưng vẫn còn khả năng làmviệc

- Giá trị Hcp cho biết độ tin cậy của đối tượng khảo sát đã bị suy giảm tới mứckhông còn khả năng sử dụng lâu dài, cần thiết tiến hành tác động kỹ thuật để khôi phụclại trạng thái của đối tượng

- Giá trị giới hạn Hgh của thông số kết cấu: là giới hạn mà đối tượng mất hoàntoàn khả năng làm việc, không thể hoàn thành chức năng tối thiểu quy định Nếu tiếptục sử dụng thì có thể sảy ra các hư hỏng lớn có ảnh hưởng chung tới toàn bộ đốitượng, phải lập tức đình chỉ sử dụng, hay nói một cách khác là đối tượng đã hết tuổithọ khai thác

Trong quá trình khai thác, không nên sử dụng cho tới khi giá trị của thông sốkết cấu vượt qua giá trị Hcp nhưng vì giới hạn này trong sử dụng biến đổi không thểlường trước, do vậy đôi khi có thể vượt qua giá trị này

Ngoài việc đánh giá thông số kết cấu bằng giá trị, trong thực tế còn có thể dùng

ở các phần trăm(%) chất lượng:

- Ứng với giá trị ban đầu H0 kết cấu được coi là có 100% chất lượng,

- Ứng với trạng thái cho phép Hcp kết cấu được coi là 0% chất lượng,

- Ứng với trạng thái bất kỳ Hx kết cấu được coi là X% chất lượng

Các giá trị trên được coi là ngưỡng của thông số kết cấu

3 Khái niệm về thông số chẩn đoán

a Thông số biểu hiện kết cấu

Thông số biểu hiện kết cấu là các thông số biểu thị các quá trình lý hoá, phảnánh tình trạng kỹ thuật bên trong của đối tượng khảo sát Các thông số này con ngườihay thiết bị đo có thể nhận biết được và chỉ xuất hiện khi đối tượng khảo sát hoạt độnghay ngay sau khi vừa hoạt động

Các thông số biểu hiện kết cấu đặc trưng cho đối tượng khảo sát có thể đo đượctrên ôtô, ví dụ như: công suất động cơ, số vòng quay động cơ, tốc độ ôtô, nhiệt độnước làm mát, áp suất dầu, tiếng ồn động cơ, độ dung của cụm tổng thành khảo sát,…

Các thông số biểu hiện kết cấu luôn luôn phụ thuộc vào tình trạng kết cấu vàthay đổi theo sự thay đổi của các thông số kết cấu

Ví dụ: sự tăng khe hở trong mối lắp trục và ổ đỡ của động cơ sẽ làm giảm áp

suất dầu trong hệ thống dầu bôi trơn cưỡng bức, tăng va đập, độ ồn, độ dung cụm tổngthành động cơ…

Một thông số kết cấu có thể có nhiều thông số biểu hiện kết cấu và ngược lạimột thông số biểu hiện kết cấu có thể biểu hiện nhiều thông số kết cấu bên trong Cácquan hệ này đan xen và phức tạp

Thông số biểu hiện kết cấu của các đối tượng có chung tên gọi nhưng khác nhau

về chủng loại có thể khác nhau Tính quy luật trong quan hệ chỉ có được khi các đốitượng chuẩn đoán có tính đồng dạng cao

Biểu hiện kết cấu của các cụm khác nhau lại cùng có thể là giống nhau, vì vậycác thông số biểu hiện kết cấu có tính chất đan xen biểu hiện kết cấu bên trong Việcthu thập các thông số biểu hiện kết cấu cần hết sức thận trọng và hạn chế sự nhầm lẫnảnh hưởng tới kết quả của chẩn đoán

b Thông số chẩn đoán

Trong quá trình chẩn đoán chúng ta cần có thông số biểu hiện kết cấu, để xácđịnh trạng thái bên trong, vì vậy thông số chẩn đoán là thông số biểu hiện kết cấu đượcchọn trong quá trình chẩn đoán, nhưng không phải toàn bộ các thông số biểu hiện kếtcấu sẽ được coi là thông số chẩn đoán

Như vậy trong chẩn đoán coi đối tượng chẩn đoán phức tạp được tạo nên bởitập hợp các thông số kết cấu Đối tượng chẩn đoán có tập hợp các thông số biểu hiện

kết cấu Các thông số biểu hiện kết cấu được chọn để xác định tình trạng kỹ thuật củađối tượng cũng là một tập hợp các thông số chẩn đoán Mối quan hệ của các tập nàybiến đổi theo nhiều quy luật, đan xen.

Trong khi tiến hành chẩn đoán xác định tình trạng của một kết cấu có thể chỉdùng một thông số biểu hiện kết cấu, xong trong nhiều trường hợp cần chọn nhiềuthông số khác để có thể thêm cơ sở suy luận

Khi lựa chọn đúng thông số biểu hiện kết cấu được dùng làm thông số chẩnđoán sẽ cho phép dễ dàng phân tích và quyết định trạng thái kỹ thuật của đối tượngchẩn đoán

c Yêu cầu của thông số chẩn đoán

Các thông số biểu hiện kết cấu được dùng làm thông số chẩn đoán là nhữngthông số thỏa mãn các yêu cầu kỹ thuật

Đảm bảo tính hiệu quả

Cho phép ta có thể căn cứ vào thông số đó để chẩn đoán được tình trạng kỹthuật của đối tượng hoặc một phần của đối tượng chẩn đoán Các thông số được chọntheo yêu cầu này thường là thông số hiệu quả của đối tượng chẩn đoán

Đảm bảo tính đơn trị

Mối quan hệ của thống số kết cấu và thông số chẩn đoán là hàm đơn trị trongkhoảng đo, tức là khoảng xác định thì ứng với mỗi giá trị số của thông số kết cấu chỉ

có một trị số của thống số chẩn đoán và ngược lại

Nếu dùng quan hệ hàm - biểu diến giữa thông số chẩn đoán C với tình trạng kỹthuật H (tưc là C=f(H)) thì trong khoảng xét nào đó C=f(H) không có cực trị

Đảm bảo tính nhạy

Tính nhạy của thông tin trong quan hệ giữa thông số kết cấu H và thông số chẩnđoán C đảm bảo khả năng phân biệt sự biến đổi tương ứng giữa thông số chẩn đoántheo sự biến đổi của thông số kết cấu tương ứng

Giử sử chúng ta có được hai mối tương quan của C1=f1(H) và C2=f2(H), tức là

có hai khả năng quan hệ f1, f2 của thông số biểu hiện kết cấu cho cùng một thông số kếtcấu, cần lựa chọn dùng một thông số biểu hiện kết cấu (C1 hoặc C2) làm thông số chẩnđoán Trong khoảng diễn biến thực tế của ∆ H chọn quan hệ có độ nhạy cao hơn, sẽđảm bảo độ chính xác cao và dễ thực hiện hơn

Đảm bảo tính ổn định

Tính ổn định được đánh giá bằng sự phân bố giá trị của thông số chẩn đoán Ckhi đo nhiều lần, trên nhiều đối tượng đồng dạng, sự biến động của các giá trị biểu

hiện quy luật giữa thông số biểu hiện kết cấu và thông số kết cấu H có độ lệch quânphương phải nhỏ.

Cần chú ý rằng: mối quan hệ của độ nhạy và độ ổn định là không đồng nhất, khi

độ nhạy cao có thể dẫn tới độ ổn định thấp (Mất ổn định)

Đảm bảo tính thông tin

Các thông số chẩn đoán cần phải thể hiện rõ hiện tượng và trạng thái kỹ thuật,

do vậy thông tin phản ánh được rõ nét khi mật phân bố của các trạng thái kỹ thuật càngtách biệt

Khi xét đối tượng hỏng f1(H) và hỏng f2(H), mức độ trùng điệp của đường phân

bố càng ít thì tính thông tin càng cao và khả năng chính xác càng lớn Nhưng mặt kháckhi tính thông tin càng cao thì độ không xác định càng giảm

Đảm bảo tính công nghệ

Các thông số chẩn đoán cần được chọn sao cho thuận tiện cho việc đo, khảnăng có thiết bị đo, quy trình đo đơn giản, giá thành đo nhỏ, Đây là một yếu tố luônthay đổi tùy thuộc vào các tiến bộ trong khoa học kỹ thuật đo lường Ngày nay do cónhiều thiết bị tiên tiến, nên quá trình đo và công nghệ đo thuận tiện hơn nhiều, tạo điềukiện tự động hóa trong chẩn đoán kỹ thuật Yếu tố ảnh hưởng tới giá thành của quátrình đo, do vậy khi đảm bảo tính công nghệ còn có nghĩa là đảm bảo tính kinh tế

Lựa chọn các thông số biểu hiện kết cấu làm thông số chẩn đoán cần xem xét

kỹ các tính chất này Khi lựa chọn đúng thông số chẩn đoán cho phép dễ dàng phân tích và quyết định trạng thái kỹ thuật của đối tượng chẩn đoán.

1.2.4 Phân loại các phương pháp chẩn đoán

Trong chẩn đoán kỹ thuật việc sử dụng các trang thiết bị chẩn đoán phụ thuộcvào tình hình và điều kiện sử dụng cụ thể Vì vậy quá trình chẩn đoán thường xảy ratheo su hướng tận dụng các thông tin chẩn đoán, vai trò của các cán bộ kỹ thuật cókinh nghiệm tham gia công tác chẩn đoán là hết sức quan trọng, các kinh nghiệm cóthể gọi là trí tuệ chuyên gia, là những tài sản quý báu của xã hội, đóng góp này khôngchỉ trong các chẩn đoán đơn giản mà còn giúp ích một cách tích cực trong chẩn đoán

Công tác chẩn đoán có thể phân chia như sau:

- Phân loại theo phương pháp chẩn đoán.

+ Xác xuất thống kê, thực nghiệm

+ Theo khinh nghiệm trực tiếp thông qua các giác quan của con người

+ Phương pháp tìm dấu vết nhận dạng: Đó là thăm dò dấu vết trong dầu bôi trơnxác định dấu vết bằng bằng âm học, xác định dao động cơ học, quang học, điện từ

+ Mô hình hoá: theo thuật suy luận logic, tôpo logic, Logic mờ ,mạng noron…

- Phân loại theo công cụ chẩn đoán.

+ Các cộng cụ chẩn đoán đơn giản: Chủ yếu dựa vào cảm giác của con người,

sử dụng các thiết bị đo lường thông dụng, được áp dụng khi số lượng đối tượng chẩnđoán không nhiều hay đối tượng ít có tính đồng nhất

+ Tự chẩn đoán: Là công nghệ chẩn đoán tiên tiến, ngày nay đang được áp dụngphổ biến, đặc biệt tiện ích trên các hệ thống tự động phức tạp của ô tô

+ Phương pháp chẩn đoán trên thiết bị chuyên dùng và hệ chuyên gia chẩn đoánmáy ngày càng phát triển nhất là lĩnh vực tự động hoá chẩn đoán, phương pháp này cóthể áp dụng cho cùng một số đối tượng với số lượng lớn

1.3 CÁC CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU VỀ CHẨN ĐOÁN CÓ ỨNG DỤNG LOGIC MỜ

1 Phát hiện trực tiếp sự nổ ngược của động cơ ở tốc độ thấp sử dụng nhiều

các đặc điểm làm việc phức hợp và sự trợ giúp của mô hình mờ

Công trình này đưa ra một kỹ thuật để trực tiếp phát hiện ra sự chớm nổ ngượccủa động cơ dựa vào các đặc điểm làm việc phức hợp và sự trợ giúp của mô hình mờ

Kỹ thuật này đòi hỏi ngay lập tức phải đo được tín hiệu tốc độ góc Bằng sự tính toánphương trình động lực học trong miền tần số góc, bốn đặc điểm làm việc phức hợp này

để tìm ra sự nổ ngược của động cơ, cùng với việc trợ giúp của các đặc điểm của cácthuật toán Bằng sự phân tích trực tiếp dạng sóng của tín hiệu tốc độ góc và gia tốcgóc, sáu đặc điểm làm việc phức hợp khác cũng đã được rút ra Qua sự trợ giúp của

mô hình mờ, tất cả các đặc điểm liên kết lại với nhau thành một véc tơ mờ Véc tơ nàynhận biết động cơ có tốt hoặc bị lỗi hay không và sau đó xác định vị trí của một Xylanh nổ ngược hay của các Xy lanh nếu cần thiết Công việc thí nghiệm đã dẫn đếnviệc chế tạo các động cơ hoạt động ở tốc độ thấp để xác nhận rằng kỹ thuật này có thểđược tiến hành với thông tin dư thừa và thông tin bổ xung của tất cả các đặc điểm dẫntới cải thiện việc chẩn đoán một cách đáng tin cậy Điều đó hoàn toàn được mong đợirằng kỹ thuật này sẽ là đơn giản để thực hiện và sẽ cung cấp một thiết bị thực hànhhữu ích cho việc kiểm tra trực tiếp và chẩn đoán thời gian thực của sợ nổ ngược củađộng cơ trong các Xy lanh riêng biệt

2 Nghiên cứu phương pháp hợp nhất sự tích phân hóa mạng lưới nơ ron và

ứng dụng chẩn đoán lỗi vào động cơ ô tô

Một phương pháp hợp nhất mới đã được đề xuất, nó được kết hợp giữa phươngpháp mạng lưới trung lập tích phân BP và phương pháp suy luận rõ ràng D-S, để giải

quyết các vấn đề có tỉ lệ độ chính xác thấp trong việc chẩn đoán lỗi động cơ ô tô bằng

hệ thống chuyên gia truyền thống Phương pháp của công trình nghiên cứu này khôngchỉ nhận ra mức đặc tính hợp nhất của tất cả các dữ liệu của đối tượng quan sát và cácthí nghiệm chuyên gia trên các phần khác nhau của kỹ sư, mà còn nhận ra được ưu thế

bù của các phương pháp khác nhau Trong thí nghiệm mô phỏng, bằng việc so sánhgiữa hai phương pháp, phương pháp đã được đề nghị trong công trình nghiên cứu này

có thể cải tiến độ chính xác chẩn đoán hơn 7,1 % so với hệ chuyên gia truyền thống vàlàm giảm mức độ phức tạp của vấn đề

3 Kỹ thuật cao cho việc kiểm tra trạng thái hoạt động của động cơ Diesel và

cách chẩn đoán lỗi

Công trình nghiên cứu này trình bày một kỹ thuật để chẩn đoán các lỗi củađộng cơ, gây bất lợi tới hiệu quả cháy của động cơ Diesel Phép chẩn đoán được tạo rabằng cách kết hợp phép chứng minh của hai tính toán riêng biệt về tải động cơ với cácđầu ra từ việc dự đoán mô hình mờ của tốc độ động cơ

Một vài lỗi ảnh hưởng tới tính chu kỳ của tín hiệu tốc độ động cơ Sự biến thiêntrong chu kỳ, tải trọng ước lượng từ một độ phổ của công suất, của tín hiệu tốc độđộng cơ là không nhạy Vấn đề này được đo bằng cài đặt mô hình tham chiếu để dựđoán tốc độ dao động với sự chú ý tới góc tay quay Mô hình này có thêm lợi ích làđầu ra của nó có thể được sử dụng để tìm ra các triệu chứng hư hỏng sảy ra định kỳtrong tín hiệu tốc độ Vì vậy, có thể nhận biết hư hỏng của từng Xy lanh riêng biệt qualỗi đã xác định

Một hệ thống quy tắc mờ được phát triển để chẩn đoán lỗi dựa vào các tải trọngước lượng và các số dư lấy từ các mô hình tham chiếu Hệ thống kiểm tra chẩn đoánvới dự liệu chuẩn, và 2 trạng thái lỗi riêng biệt khác của động cơ, kết quả là tỷ lệ thànhcông hơn 90% trong mỗi trường hợp

1.4 MỤC TIÊU, NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI

1.4.1 Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài

Trên cơ sở phân tích các công trình nghiên cứu như đã trình bày ở trên, mục

tiêu của đề tài nghiên cứu “Xây dựng cơ sở dữ liệu chẩn đoán động cơ Diesel có ứng dụng Logic mờ” là: Ứng dụng logic mờ chẩn đoán chất lượng làm việc nhóm Pittông-

Xécmăng-Xylanh (P-X-X) theo áp suất các te Có các mục tiêu chính như sau:

- Nghiên cứu góp phần phát triển các phương pháp chẩn đoán động cơ dựa vàocác đặc tính kỹ thuật áp suất Các te của động cơ, nhằm góp phần nâng cao chất lượngkhai thác và sử dụng của động cơ trong thực tế

- Nghiên cứu ứng dụng lý thuyết tập mờ, trên cơ sở đó ứng dụng vào chẩn đoánchất lượng làm việc của nhóm P-X-X theo áp suất Các te.

Với đề tài tốt nghiệp này em đã xây dựng được một hệ trợ giúp chẩn đoán động

cơ có ứng dụng Logic mờ Hệ trợ giúp này có ý nghĩa thực tế rất cao và được ứngdụng trong thực tế rất nhiều, đặc biệt là trong việc phát triển ứng dụng Logic chẩnđoán cụm chi tiết hoặc tổng thành máy

1.4.2 Nội dung và phương pháp nghiên cứu của đề tài

1 Giới hạn và phạm vi nghiên cứu

Đề tài đồ án này của em nghiên cứu về việc ứng dụng Logic mờ trong việc chẩnđoán động cơ Diesel Phạm vi ứng dụng của Logic mờ rất rộng, chúng ta có thể ứngdụng Logic mờ trong chẩn đoán toàn bộ ôtô hoặc chẩn đoán đến từng bộ phận của ôtô,thậm trí ta có thể chẩn đoán xác định tình trạng của từng chi tiết nhỏ trong ôtô Logic

mờ có thể ứng dụng để chẩn đoán với bất kỳ loại xe, loại động cơ nào chỉ cần có đầy

đủ các thông số chẩn đoán của loại xe, động cơ đó Do kiến thức, kinh nghiệm và thờigian thực hiện đề tài còn hạn chế nên nhóm em chỉ nghiên cứu trình bày được về vấn

đề ứng dụng Logic mờ trong việc chẩn đoán chất lượng làm việc Nhóm P-X-X theo ápsuất Các te

2 Nội dung chẩn đoán chất lượng làm việc Nhóm Piston-Xécmăng-Xylanh

Xét sự gây ảnh hưởng bất lợi của hư hỏng nhóm bao kín buồng cháy tới hiệuquả chu trình công tác của động cơ đốt trong của động cơ dẫn đến giảm công suất vàgiảm tính tiết kiệm nhiên liệu của động cơ Diesel Dựa trên cơ sở đó công trình nghiêncứu sẽ trình bày một kỹ thuật chẩn đoán chất lượng làm việc của nhóm P-X-X theo ápsuất Các te của động cơ Diesel

Trong công việc nghiên cứu này sẽ sử dụng các tín hiệu áp suất Các te và tínhiệu vòng quay của động cơ (các tín hiệu này được đo được bằng các cảm biến áp suất

và cảm biến tốc độ vòng quay) được xử lý bằng một phần mềm Dasylab 7.0 Sử dụng

kỹ thuật chẩn đoán bằng việc xây dựng mối liên hệ của sự thay đổi áp suất Các tetương ứng với sự gia tăng khe hở miệng của các Xéc măng khí và sự thay đổi số vòngquay (tương ứng với mức ga của động cơ), từ đó đưa ra sự phương thức chẩn đoánchính xác hơn dựa trên cớ sở ứng dụng mô hình mờ

3 Đối tượng và khách thể nghiên cứu

- Đối tượng nghiên cứu: Động cơ Diesel S1100 - Dong Feng

- Khách thể nghiên cứu: Ứng dụng Logic mờ trong chẩn đoán công suất động

cơ Diesel dựa vào áp suất Các te

4 Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu lý thuyết:

- Nghiên cứu tổng quan về chẩn đoán động cơ

- Nghiên cứu lý thuyết và ứng dụng Logic mờ trong chẩn đoán kỹ thuật

- Nghiên cứu về hư hỏng nhóm P-X-X, tác hại của hư hỏng và các thông sốchẩn đoán

- Ứng dụng Fuzzy logic vào chẩn đoán chất lượng làm việc nhóm P-X-X theo

áp suất cácte

Nghiên cứu thực nghiệm:

- Khảo sát áp suất cácte

- Khảo sát áp suất nén

Tổng hợp, phân tích:

Trên cơ sở nghiên cứu lý thuyết để đưa ra các phương án thực nghiệm, thì việcchẩn đoán đưa ra chẩn đoán chất lượng làm việc nhóm P-X-X theo áp suất Cácte cóthể rễ dàng thực hiện được Do đó việc ứng dụng trên thực tế dựa trên cơ sở nghiêncứu đưa ra, sẽ đem lại hiệu quả chấn đoán nhanh, chính xác và đơn giản

5 Ý nghĩa lý luận và thực tiễn của đề tài

Lý luận: Tạo ra được cơ sở khoa học được kiểm chứng bằng thực nghiệm về sự

liên quan giữa áp suất Các te với hư hỏng của nhóm P-X-X

Thực tiễn: Với kết quả thu được đề tài góp phần nâng cao chất lượng chẩn đoán

hư hỏng của động cơ trên cơ sở ứng dụng lý thuyết mờ

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ CHẨN ĐOÁN ĐỘNG CƠ DIESEL

2.1 LÝ THUYẾT CHUNG VỀ ĐỘNG CƠ DIESEL

2.1.1 Nguyên lý làm việc của động cơ Diesel

Hình 2.1 hiển thị sơ đồ nguyên lý làm việc của động cơ Diesel bốn kỳ Trong

quá trình làm việc của động cơ trục khuỷu (4) quay theo chiều mũi tên chiều (kimđồng hồ, xem hình vẽ) Piston (2) chuyển động tịch tiến trong Xy lanh, thanh truyền(3) biến chuyển động lên xuống của Piston thành chuyển động quay của trục khuỷu

Để tiện cho việc nghiên cứu ta hãy bắt đầu khi Piston ở vị trí điểm chết trên (ĐCT), lúc

đó thể tích Xy lanh là nhỏ nhất tức bằng Vc, góc quay φ của trục khuỷu cũng được tínhbắt đầu từ vị trí đó Đối với động cơ Diesel bốn kỳ, trong mọi chu trình công tác gócquay φ thay đổi từ 00 - 7200 (tưng ứng với hai vòng quay của trục khuỷu) Chu trìnhcông tác của động cơ bốn kỳ được thực hiện như sau:

Hình 2.1: Nguyên lý hoạt động của động cơ Diesel bốn kỳ

b kỳ nén

Trong kỳ nén, Piston (2) chuyển động từ ĐCD lên điểm ĐCT, đồng thời cácXupáp nạp và xả sẽ đóng kín Piston thực hiện quá trình nén làm tăng áp suất và do đólàm tăng nhiệt độ của không khí đã nạp vào trước đó Môi chất bên trong Xy lanhđộng cơ Diesel được nén với tỉ số nén ε = (14  22) và có nhiệt độ áp suất cao, t =(600  650)0C, P = (3,5  4,0)MPa

b kỳ cháy dãn nở sinh công

Vào những thời điểm cuối quá trình nén khi Piston chuyển động đến gần hoặcqua ĐCT, nhiên liệu được phun vào dưới dạng các hạt bụi nhỏ Các hạt nhiêu liệuđược phun vào môi trường có khí ôxy và nhiệt độ cao, bắt đầu bay hơi, hòa trộn vớiôxy và cháy Quá trình cháy nhiên liệu sảy ra rất nhanh có tính chất như một vụ nổ.Năng lượng nhiệt do cháy nhiên liệu tạo ra trong buồng đốt khi cháy có nhiệt độ và ápsuất cao Sự dãn nở sinh công của khối cháy đẩy Piston đi xuống Ở kỳ này nhiệt độ và

áp suất trong buồng cháy rất cao t = (1800  2000)0C, P = (6  8)MPa Cuối kỳ ápsuất còn khoảng P = 0,5 MPa, t = (600 700)0C

c Kỳ thải (xả)

kỳ xả bắt đầu khi Piston từ ĐCD lên ĐCT đồng thời Xupáp xả (1) đang mởtrong khi Xupáp nạp (5) đang đóng Do Xupáp xả mở, khí cháy sẽ tự do thải ra ngoàigiai đoạn đầu và bị Piston cưỡng bức đẩy ra ngoài vào giai đoạn cuối Khí cháy đượcthải ra ngoài để chuẩn bị cho kỳ nạp của chu trình kế tiếp sẵn sàng thực hiện

2.1.2 Các yếu tố ảnh hưởng tới chất lượng làm việc của nhóm P-X-X

Các chi tiết nhóm P-X-X phải làm việc trong những điều kiện khắc nghiệtnhư nhiệt độ cao, môi trường có chất ăn mòn, màng dầu bôi trơn luôn bị nhiên liệulàm loãng, dầu bôi trơn và nhiên liệu có lẫn cặn bẩn, v.v

Trong toàn bộ hình trình của Piston, những vị trí khác nhau của Xy lanh chịunhững điều kiện ma sát khác nhau và do đó độ mòn của Xy lanh theo chiều trụckhông đồng đều Phía đỉnh Xy lanh bị mòn nhiều hơn phần dưới, do đó Xy lanhsau thời gian làm việc có dạng côn, theo chiều hướng kính xyanh bị mòn theo hình

ô van Lượng mài mòn lớn nhất trong Xy lanh ứng với điểm chết trên của Xéc măngthứ nhất Sở dĩ như vậy, là vì ở điểm chết trên của Xéc măng thứ nhất điều kiện làmviệc của Xy lanh là xấu nhất, áp suất của Xéc măng lên Xy lanh là lớn nhất, nhiệt độcháy cao nhất và bôi trơn kém nhất

Các ký hiệu trên hình 2.2:

P0 - Áp lực khí (N/mm2);

Pi; Pi’; Pi+1 - lần lượt là lực ma sát giữa các Xéc măng và vách Xéc măng (N);

Fzi - Lực ma sát trên Xéc măng thứ i (N);

Xy - Áp lực căng màng dầu của váy Piston (N);

v; E - lần lượt là tốc độ Vận động hướng trục của Piston và tốc độ chuyển động ngang (m/s)

Hình 2.2: Sơ đồ chịu lực của Nhóm Piston-Xécmăng-Xylanh

2.1.2.1 Ảnh hưởng của áp suất tác dụng lên Xéc măng

Áp suất của Xéc măng tác dụng lên Xy lanh phụ thuộc vào sức bật của Xécmăng và áp lực của khí cháy tác dụng lên lưng Xéc măng Nếu coi áp suất của khícháy là 100% thì áp lực tác dụng lên các Xéc măng lần lượt sẽ là khoảng 76%,20% và 7,6% Áp lực tác dụng lên Xéc măng thứ nhất là lớn nhất Khi Piston đixuống, áp lực trong Xy lanh giảm dần, do đó áp suất tác dụng lên Xy lanh cũnggiảm dần Khi lực tác dụng vuông góc với mặt ma sát càng lớn thì những phân tửcủa các mặt ma sát găm vào nhau càng nhiều và do đó phần trên của Xy lanh bị mònnhiều nhất Dạng đường cong đặc tính mài mòn tương tự như dạng đường congphân bổ áp lực trong Xy lanh theo chiều trục và điều đó đã nói lên ảnh hưởng của

áp lực đối với độ mòn.

Trong quá trình làm việc cũng như không làm việc Xéc măng luôn áp sát vàothành Xy lanh, để giải thích sự mài mòn của Xéc măng có hai trường hợp:

- Đẳng áp: Trong trường hợp này áp lực Xéc măng lên thành Xy lanh là đồng

đều nhưng nó chỉ dùng trên lý thuyết để tính toán, trong thực tế thì không có, vì

có khe hở miệng của Xéc măng Qua thời gian sử dụng và thực tế nhiều lần đo đạckhảo sát, thấy rằng khu vực gần miệng Xéc măng là chịu mài mòn lớn nhất Do đókhi lắp Xéc măng vào Piston người ta phải phân bố đều hướng miệng Xéc măng đểtránh hiện tượng lọt khí xuống Các te, bảo đảm cho sự bao kín buồng cháy

- không đẳng áp: hiện tượng phân bố lực theo hình trái lê mà áp lực ở miệng

Xéc măng là lớn nhất (có giá trị bằng 3P) Sau quá trình làm việc thì áp lực 3P giảmxuống còn từ 1P đến 2P do có sự mài mòn, do đó áp lực lớn nhất còn ở khu vực từ

1200 đến 2400 Đây là trường hợp mới được nghiên cứu và áp dụng Hiện nay trongcông nghệ chế tạo Xéc măng người ta mạ một lớp crôm xốp gần miệng Xéc măng cóchiều dày lớn hơn ở vị trí khác trên Xéc măng

Tác dụng của Xéc măng là bao kín buồng cháy và phải đảm bảo lượng lọt khínhỏ nhất Xéc măng phải khít với thành Xy lanh, khe hở giữa Xéc măng và rãnhXéc măng phải đảm bảo ở trị số nhỏ nhất sự kín khít giữa Xéc măng và Xy lanh đảmbảo được là do áp lực khí cháy giãn nở và sức bật của Xéc măng Ngoài quá trìnhgiãn nở, thì ở các quá trình khác sức ép của khí trong Xy lanh không đáng kể Do

đó tuổi thọ của Xéc măng có thể coi là thời gian mà Xéc măng còn ép khít được với

Xy lanh do sức bật của bản thân nó

Sức bật của Xéc măng sẽ giảm dần trong quá trình sử dụng do bị mòn theohướng kính và nơi mòn nhiều nhất là miệng của Xéc măng Theo các nghiên cứu chothấy, thì Xéc măng thứ nhất sau khi sử dụng bị mòn nhiều nhất và như vậy sức bậtcủa nó cũng giảm nhiều nhất Các Xéc măng càng ở phía sau bị mòn càng ít Ngoài

ra, nhiệt độ cao cũng làm cho sức bật của Xéc măng giảm Trong rãnh Xéc măngthứ nhất còn tồn tại cả mài mòn do cặn bẩn, do đó độ hở của Xéc măng và rãnh tănglên

Sự mài mòn của Xy lanh có tác dụng tương hỗ với sự mài mòn của Xécmăng Đặc điểm mòn của Xéc măng là chiều dày mòn nhiều, chiều cao mòn ít, Xécmăng khí mòn nhiều hơn Xéc măng dầu, trong đó Xéc măng khí thứ nhất do chịu áplực lớn nhất, bôi trơn kém nhất, nhiệt độ cao nhất là do đó bị mòn nhiều nhất

Để kéo dài tuổi thọ của Xéc măng và làm giảm hao mòn của nó cũng như Xylanh, người ta thường mạ crôm xốp cho những Xéc măng thứ nhất là Xéc măng làmviệc ở những điều kiện khắc nghiệt nhất

2.1.2.2 Ảnh hưởng của điều kiện nhiệt độ

Nhiệt độ ở các vị trí khác nhau trong Xy lanh cũng khác nhau Nhiệt độ củaphần trên Xy lanh cao nhất, chẳng hạn trong một số động cơ làm mát bằng nước tuầnhoàn, nhiệt độ bình quân của khu vực điểm chết trên của Piston lên tới khoảng

3500C và ở khu vực điểm chết dưới là khoảng 2000C Đối với một số động cơ làm

mát bằng không khí, thì các nhiệt độ đó có thể lên tới khoảng 4300C và 2200C Nhiệt

độ của Xéc măng thứ nhất ở điểm chết trên còn cao hơn nhiệt độ của Xy lanh Nhiệt

độ tăng làm cho độ nhớt của dầu giảm và do đó làm yếu màng dầu, thậm chí màngdầu tại nơi nhiệt độ cao còn có thể bị cháy, mặt khác sự cung cấp dầu cho phần trêncủa Xy lanh cũng khó khăn và đó cũng là lý do để giải thích tại sao phần trên của

Xy lanh lại bị mòn nhiều Khi động cơ làm việc, trong Xy lanh hình thành ba khu vựcnhiệt độ:

- Khu vực nhiệt độ cao

Dầu nhờn trong vùng nhiệt độ cao không có tác dụng bôi trơn, màng dầu bịphá hủy, áp suất của nhiên liệu phun sương mạnh cũng làm ảnh hưởng đến màngdầu bôi trơn, đặc tính và trị số hao mòn của Xy lanh phụ thuộc vào chế độ nhiệt, kếtcấu động cơ và mức độ làm mát khác nhau của Xy lanh trong cùng một động cơ Khinhiệt độ thành Xy lanh giảm thấp hơn nhiệt nhiệt độ tạo sương của các sản phẩmcháy trên thành Xy lanh thì hơi nước bị ngưng tụ, các loại axit cao phân tử, lưu huỳnh

và các hợp chất lưu huỳnh trong nhiên liệu cũng làm tăng nhanh sự hao mòn Dầunhờn trong vùng này bị cháy tạo ra muội than và nhựa bám vào các chi tiết củaPiston, Xéc măng, Xy lanh làm xấu quá trình công tác, giảm khả năng truyền nhiệt,gây tắc Vòi phun, tạo sự mài mòn các bề mặt kim loại Khi nhiên liệu bị đốt cháy,nhiệt độ tăng cao, màng dầu bôi trơn bị giãn nở cục bộ, bị làm loãng do nhiên liệuphun vào có tốc độ cao, do luồng khí nạp thổi vào Xy lanh, do sự thay đổi áp suất ởthời kỳ giản nở, do sự giảm tốc độ của Piston cho tới không và do sự đổi hướngchuyển động của nó, dẫn đến sự phá huỷ hoặc làm giảm chiều dầy của màng dầubôi trơn, làm cho các bề mặt kim loại tiếp xúc trực tiếp với nhau Những yếu tố trênlàm tăng ma sát và gây ra hao mòn không đồng đều trên chiều dài Xy lanh Độmòn lớn nhất thường thấy ở vùng Xéc măng lửa đầu tiên Khi độ mòn Xy lanh tănglên thì khe hở của nhóm P-X-X càng tăng do đó càng làm tăng nhanh quá trình haomòn

- Khu vực nhiệt độ trung bình

Ở khu vực này các sản phẩm cháy và dầu bôi trơn tạo keo, gây bó kẹt Xécmăng, làm mòn Xy lanh và Xéc măng

- Khu vực nhiệt độ thấp

Ở khu vực này dầu bôi trơn hầu như vẫn giữ nguyên tính chất, ít bay hơi, dovậy khi khí cháy lọt xuống Các te, trong dầu có chứa lẫn hạt nhiên liệu, trong nhiênliệu có lưu huỳnh, các axít hữu cơ, có tác dụng làm loãng dầu nhớt mất phẩm chấtcũng gây nên hiện tượng ăn mòn Để giảm tính chất ăn mòn ta thêm chất phụ gia đachức năng để làm giảm tính oxy hoá, chống tạo nhựa, chống tính ăn mòn Trongtoàn bộ hành trình Piston làm việc ở những vị trí khác nhau của Xy lanh, chịunhững điều kiện ma sát khác nhau, do đó độ mòn Xy lanh theo chiều trục khôngđồng đều: phía đỉnh Xy lanh mòn nhiều hơn phần dưới theo hướng trục Xy lanh códạng hình côn, theo chiều hướng kính thì Xy lanh bị mòn theo hình ôvan Lượng màimòn lớn nhất trong Xy lanh ứng với điểm chết trên của Xéc măng thứ nhất

Trong mộ số tài liệu kỹ thuật đã lấy lực ngang N và kết quả của sự biến dạngcủa Xy lanh và Piston ở nhiệt độ cao để cắt nghĩa sự mài mòn không đều của Xy lanh.Song căn cứ vào đặc tính mòn thực tế của Xy lanh thì quan điểm này chưa thể thỏamãn được Vì vậy nơi mòn nhiều nhất của Xy lanh thường lại suất hiện ở nơi lựcngang N=0 và ngược lại ở nơi N=Nmax thì lượng hao mòn lại nhỏ hơn Mặt khác nếudùng sự biến dạng của Piston để giải thích sự mòn không đều của Xy lanh cũng chưađược vì phần đầu Piston không tiếp xúc với Xy lanh

Nói tóm lại, Xy lanh là chi tiết phải làm việc ở những điều kiện rất khắc nghiệt

và đặc tính hao mòn của chúng đã được xét một cách sơ bộ, cụ thể theo hướng kính

Xy lanh bị mòn thành ôvan, theo chiều trục bị mòn thành hình côn, phần bị mònnhiều nhất là phía đỉnh của nó (tức là phần ở buồng cháy)

2.1.2.3 Ảnh hưởng của luồng khí nạp thổi quét trên thành Xy lanh

Luồng khí nạp thổi quét trên thành Xy lanh cũng là nguyên nhân làm Xy lanhmòn không đều trên mặt cắt ngang

Có thể độ mòn theo hương kính của Xy lanh (Độ mòn lớn nhất ) nằm ở vị tríđối diện với Xupáp nạp tác dụng thổi quét của khí nạp nên thành Xy lanh làm nhiệt độcủa nó giảm xuống, do đó sự ăn mòn sảy ra mạnh hơn và như vậy cường độ mài mòntăng lên Bên cạnh đó điều kiện làm mát của động cơ cũng ảnh hưởng tới sự màimòn của Xy lanh theo hướng kính Nhiều thí nghiệm cho thấy rằng vị trí mòn trênhướng kính của Xy lanh không phải lúc nào cũng hoàn toàn đối diện với Xupápnạp, mà ở nơi nào nhiệt độ thấp nhất Trong thực tế, trên một động cơ đặc tính mòncủa các Xy lanh nói chung giống nhau về căn bản nhưng lượng mòn tuyệt đối cókhác nhau Nơi mòn nhiều nhất là các Xy lanh hai đầu có nhiệt độ thấp hơn các Xylanh khác Vị trí mòn nhiều nhất của Xy lanh của các động cơ khác nhau cũng

khác nhau, điều đó phụ thuộc vào sự bố trí Xupáp nạp và điều kiện làm mát của động

cơ

Trong quá trình nạp, không khí có tác dụng thổi quét lên thành Xy lanh và nhiên liệu ở thể hơi ngưng tụ sẽ rửa dầu nhờn trên vách Xy lanh, phá hoại màng dầu bôi trơn càng làm tăng cường độ mài mòn của phần trên Xy lanh

2.1.2.4 Ảnh hưởng của nhiên liệu tới độ mòn của các chi tiết nhóm P-X-X

Ảnh hưởng của nhiên liệu tới hao mòn chi tiết nhóm P-X-X được xác định chủyếu bởi lượng tạp chất có trong nhiên liệu, trong đó có axít, nhất là axít cao phân tửlưu huỳnh, và các hợp chất của lưu huỳnh có khả năng ăn mòn các chi tiết của động

cơ, ngoài ra ta còn phải kể đến độ nhớt của nhiên liệu và chất lượng phun nhiên liệuvào Xy lanh

Khi động cơ làm việc sẽ tạo ra khí SO2, SO3, trong khu vực Các te khí nàykết hợp với hơi nước tạo ra axit H2SO3 và H2SO4, cả hai loại axít cùng với bụi vàmột số axít khác trong nhiên liệu gây nên ăn mòn động cơ rất mạnh

Tính ăn mòn của những sản phẩm cháy cũng ảnh hưởng tới mức độ và đặctính ăn mòn của nhóm P-X-X Những sản phẩm cháy gồm có CO2, SO2, NO2, hơinước và các axít hữu cơ CH2O, C2H4O2, v.v Chúng có thể trực tiếp ăn mòn Xy lanhhoặc hòa tan trong hơi nước rồi ăn mòn Xy lanh, vì vậy sự ăn mòn do hai loại cùng

có tác dụng như nhau là loại ăn mòn hóa học và ăn mòn điện-hóa học

Mức độ bị ăn mòn của Xy lanh quyết định bởi nhiệt độ của vách Xy lanh,nhiệt độ càng cao hì sự ăn mòn càng mạnh Ta thấy, trong trường hợp này phầntrên của Xy lanh cũng lại chịu điều kiện làm việc xấu nhất Cụ thể, tuy nhiệt độ phầntrên Xy lanh có cao nhưng do áp lực khí cũng lớn do đó hơi nước bị ngưng tụ dẫnđến việc bôi trơn khó khăn, tác dụng chống ăn mòn của màng dầu hầu như không có

và tóm lại độ mòn cũng lớn

Độ nhớt của nhiên liệu đúng yêu cầu thì động cơ sẽ làm việc bình thường, nếu

độ nhớt lớn thì lúc lưu động sẽ gây ra cản trở lớn làm xấu chất lượng phun

Độ nhớt bé làm giảm áp suất phun nhiên liệu, dễ bị rò lọt qua khe hở giữanhóm P-X-X, kim phun và đế kim phun nhiên liệu hòa lẫn vào dầu bôi trơn làm giảmtính lý hóa dẫn đến sự hao mòn chi tiết Ta còn phải để ý tới trị số xêtan của nhiênliệu vì khi động cơ Diesel dùng nhiên liệu có trị số xêtan bé thì kéo dài giai đoạncháy trễ, động cơ có khói đen tạo muội than, sức tiêu hao nhiên liệu tăng, gây hiệntượng va đập, làm hao mòn Xy lanh, Piston, Xéc măng Do đó để nâng cao các chỉtiêu kinh tế và kỹ thuật, làm giảm bớt sự mài mòn thì nhiên liệu động cơ Diesel cónhững yêu cầu sau:

- Nhiệt độ đông đặc, nhiệt độ vẩn đục, độ nhớt cần phải đúng đảm bảo cho việccấp nhiên liệu qua Vòi phun không bị gián đoạn chứa ít tạp chất axit, lưu huỳnh, bụi;

- phải có giai đoạn cháy trễ càng ngắn càng tốt trong quá trình cháy;

- Phải có khả năng tự bốc cháy tốt (nâng cao trị số xêtan);

- Đảm bảo cháy hoàn toàn không có khói đen, không tích muội than, nhiênliệu Diesel nếu đạt yêu cầu trên thì nhóm P-X-X trong động cơ sẽ giảm rất nhiều về

độ hao mòn

2.1.2.5 Ảnh hưởng của chất lượng dầu bôi trơn

Chất lượng dầu bôi trơn ảnh hưởng đáng kể tới độ mòn của các chi tiết nhómP-X-X Ngoài các nhiệm vụ cơ bản như: bôi trơn, làm sạch, làm mát, làm kín, chốnghan rỉ, dầu bôi trơn phải có tính năng làm giảm mài mòn, đảm bảo chi tiết máy làmviệc lâu bền Vì vậy dầu bôi trơn phải đạt các yêu cầu kỹ thuật sau:

- Có khả năng tạo thành màng dầu vững chắc trên bề mặt công tác của chi tiết;

- Có khả năng đông đặc ở nhiệt độ thấp;

- Tạo muội than ít nhất;

- Bền vững hoá học đối với ôxy và không khí;

- Không có tạp chất cơ học và nước

Hàm lượng nước ngưng tụ lẫn vào dầu bôi trơn khi động cơ làm việc ở chế độnhiệt độ thấp cũng ảnh hưởng đến độ mài mòn Nước sẽ làm xấu tính bôi trơn củamàng dầu, khi lọt vào bề mặt Xy lanh nó sẽ thúc đẩy quá trình ăn mòn khốc liệt hơn

Một số chỉ tiêu đặc trưng của dầu ảnh hưởng tới sự mài mòn:

- Nhiệt độ đông đặc: là nhiệt độ thấp nhất mà ở nhiệt độ đó dầu mất tính lưu

động, để đảm bảo dầu bôi trơn tốt nhất thì nhiệt độ đông đặc không phải lớn Đểlàm giảm nhiệt độ đông đặc người ta pha thêm một chất phụ gia, việc làm giảmnhiệt độ đông đặc tức là tạo sự ổn định cho dầu khắc phục ít nhất sự mài mòn

- Độ nhớt: là một trong những tiêu chuẩn giới hạn của dầu bôi trơn, nó biểu

thị công suất cần thiết trong khắc phục ma sát, khi những phân tử của dầu chịu lựctác dụng bên ngoài thì dầu có lực đối kháng hay còn gọi là độ nhớt

Độ nhớt của dầu là một trong những tính chất quan trọng nhất là trong nhữngđiều kiện nhiệt độ cao, các tính chất lý hoá của dầu cũng ảnh hưởng đến độ nhớt,khi nhiệt độ tăng thì độ nhớt giảm, tăng khe hở các chi tiết, tăng hao dầu, tăng tảitrọng đơn vị trên bề mặt ma sát Khi nhiệt độ thấp thì độ nhớt tăng gây khó khăn choviệc dẫn dầu bôi trơn đến các chi tiết, ảnh hưởng đến sự luân chuyển tuần hoàn củadầu bôi trơn từ đó gây hao mòn chi tiết Dầu bôi trơn phải có tính ổn định lý hoá tốt

khi vận chuyển và bảo quản trong một thời gian dài Khi ở nhiệt độ cao để làm giảmtính chất ăn mòn, người ta pha thêm chất phụ gia để dầu không bị biến chất (giữvững tính lý hoá).

2.1.2.6 Ảnh hưởng của quá trình khởi động động cơ

Qúa trình khởi động làm cho động cơ từ trạng thái tĩnh chuyển sang trạngthái động (làm việc), do đó không tránh khỏi hiện tượng hao mòn Khi bắt đầukhởi động, trong lòng Xy lanh đã có hơi nước ngưng tụ từ trước, lúc này màng dầubôi trơn chưa hình thành và quá trình ăn mòn Xy lanh xảy ra (hiện tượng xâmthực) Khi khởi động, các chi tiết chịu ma sát ở tốc độ truợt lớn và tải trọng đơn vịcao Lúc này xuất hiện ma sát khô và ma sát giới hạn vì bề mặt kim loại tiếp xúc trựctiếp với nhau Khi vật liệu bôi trơn chỉ tồn tại ở một số vùng trên bề mặt kim loại, bềmặt chi tiết sản sinh ra một lượng nhiệt không kịp tản sâu vào kim loại, nó làmthay đổi cấu trúc các lớp bề mặt chi tiết, độ chống mòn của kim loại giảm xuốngnhanh chóng và làm tăng nhanh sự hao mòn, và đó là mài mòn cơ học Độ mòn lớnnhất xảy ra trong khoảng 1 đến 2 giây đầu tiên sau khi khởi động, sau đó nó sẽ trởlại trạng thái ổn định.Trên đầu máy Diesel hiện nay, khi động cơ dừng hoạt độngthì dầu bôi trơn sẽ rơi về Các te và khi khởi động thì phải nâng cần gia tốc mục đích

là để đạt tới trị số vòng quay hợp lý làm động cơ hoạt động, đó cũng là nguyên nhândẫn tới sự hao mòn Nhiều thí nghiệm tiến hành trong các điều kiện khác nhau đãchứng tỏ rằng sự khởi động động cơ nguội trong một mức độ nào đó đều làm tăngnhanh quá trình hao mòn chi tiết nhóm P-X-X

2.1.3 Phân tích kết cấu và các hư hỏng nhóm P-X-X

2.1.3.1 Kết cấu và các hư hỏng của Xy lanh

Kết cấu Xy lanh:

Kết cấu Xy lanh là một ống hình trụ có thể được đúc liền thân máy hoặc đượclàm riêng ở dạng ống lót và lắp vào thân máy Loại thân máy có thân đúc liền với thângọi là thân máy kiểu thân Xy lanh (hình 2.3.a) Khi thân Xy lanh làm riêng thành ốnglót rồi lắp vào thân thì Thân máy này gọi là Vỏ thân (hình 2.3b) Ở động cơ làm mátbằng nước khoảng không gian bao quanh Xy lanh gọi là áo nước (hình 2.3a,b) Trongkhi làm việc Xy lanh làm việc trong điều kiện rất khắc nghiệt như : Chịu nhiệt độ cao,mài mòn ở ma sát khô (khi động cơ khởi động), chịu mài mòn do các hóa chất của sảnphẩm cháy,

Hình 2.3: Thân máy kiểu thân Xy lanh - hộp trục khuỷu

1 - Thân Xy lanh; 2 - Hộp trục khuỷu

Điều kiện làm việc:

- chịu nhiệt độ cao và biến thiên không đều, động

cơ Diesel: Tmax = 2200 0K;

- Vùng trên chịu nhiệt độ cao hơn vùng dưới và

thay đổi trong một chu kỳ;

- Chịu ma sát lớn, đặc biệt đối với động cơ cao

tốc Ở khu vực sát buồng cháy thường phải chịu ma sát

khô và tới hạn, vùng dưới ma sát tới hạn và ma sát ướt

- Môi trường: sản vật cháy chứa các chất ăn mòn

như: CO2, NO, SO2, kết hợp với nước tạo thành các

axit

- Chịu tải trọng lớn và thay đổi theo chu kỳ

Ma sát giữa xéc măng và Xy lanh phụ thuộc vào lực ép của Xéc măng lên

k3 = 0,05 - 0,08

Piston ép lên Xy lanh

theo phương vuông góc bệ chốt

về hai phía do lực ngang N Sự

biến thiên của lực ngang N theo

chiều cao của Xy lanh và theo

góc quay của trục khuỷu được

biểu diễn trên hình 2.7

Hao mòn Xy lanh theo phương dọc trục

Vận tốc trượt do tiếp xúc giữa Xéc măng và thân Piston thay đổi lớn Haomòn của Xy lanh tỷ lệ thuận với lực, vận tốc trượt, nhiệt độ Đó là hao mòn có quiluật

Hình 2.8: Dạng mòn theo hướng trục của Xy lanh

Hao mòn theo phương hướng kính

Theo phương lực ngang N Xy lanh bị mòn nhiều nhất

dọc theo chiều trục (hình 2.9)

Hao mòn không theo quy luật

Trong vùng nhiều bụi, khoảng giữa hai Xy lanh mòn

nhiều do bụi (Hạt mài tỷ lệ với vận tốc trượt) Bụi càng

nhiều quy luật mòn càng tăng về phía dưới

+ Mòn nhiều theo phương vuông góc lực ngang N thì

+ Bề mặt của Xy lanh bị cháy rỗ và ăn mòn hóa học do tiếp xúc với sản vậtcháy.

+ Bị nứt, vỡ do Piston bị kẹt trong Xy lanh, do chốt Piston thúc vào hoặc dotháo lắp không đúng kỹ thuật, nhiệt độ thay đổi đột ngột

2.1.3.2 Kết cầu và các hư hỏng Piston

Kết cấu Piston

Để thuận lợi phân tích kết cấu, có thể chia Piston

thành những phần như: đỉnh Piston,đầu Piston và thân

Piston (hình 2.10 ) mỗi phần đều có nhiệm vụ riêng và

những đặc điểm kết cấu riêng

- Đỉnh Piston : Có nhiệm vụ cùng với nắp máy

và Xy lanh tạo thành buồng cháy, về mặt kết cấu gồm

các loại đỉnh Piston sau: đỉnh bằng, đỉnh lồi, đỉnh lõm

và đỉnh chứa buồng cháy

- Đầu Piston: Đường kính đầu Piston thường nhỏ hơn đường kính thân của

Piston Kết cấu đầu Piston phải đảm bảo những yêu cầu sau:

+ Bao kín tốt cho buồng cháy nhằm ngăn khí cháy lọt xuống Các te dầu và dầubôi trơn từ Các te sục lên buồng đốt Thông thường người ta dùng xec măng để baokín

+ Tản nhiệt tốt cho Piston vì phần lớn nhiệt của Piston truyền qua Xéc măng cho

Xy lanh đến môi chất làm mát

- Thân Piston: là nhiệm vụ dẫn hướng chuyển động Piston ở thân có bệ chốt, có

lỗ để lắp chốt Piston Để tăng cường sức bền và độ cứng vững cho bệ chốt Pistonngười ta thiết kế gân trợ lực

Điều kiện làm việc

Piston phải hoạt động trong điều kiện rất khắc nghiệt với tốc độ cao, phải chịucác lực va đập, lực khí thể và lực quán tính lớn và thay đổi theo chu kỳ Piston phảichịu nhiệt độ và áp suất cao nên dễ bị biến dạng, chịu ma sát với xec măng, Xy lanhtrong điều kiện bôi trơn khó khăn Đỉnh của Piston còn bị ăn mòn hoá học do khí cháysinh ra

Hư hỏng Piston

- Phần thân Piston: bị mòn do ma sát với thành vách Xy lanh, mòn côn và ôvan, thân bị cháy rỗ, cào xước Piston bị mòn làm giảm đường kính, thay đổi độ côn,

Hình 2.10: Kết cấu Piston

độ ô van, khe hở giữa Piston và Xéc măng tăng, Piston chuyển động không vững vàngtrong Xy lanh gây ra va đập khi làm việc, Piston có thể bị nứt vỡ khi làm việc

- Rãnh lắp Xéc măng: bị mòn do va đập với Xéc măng, trong đó rãnh trên cùng

bị mòn nhiều nhất, trong cùng một rãnh thì mặt dưới mòn nhiều hơn mặt trên Dẫn đếntăng khe hở giữa Piston và Xéc măng, có thể làm gẫy Xéc măng khi làm việc, sục dầubôi trơn lên buồng đốt và lọt khí cháy xuống Các te

- Lỗ bệ chốt: bị mòn côn và ô van do va đập với chốt Piston, gây tiếng gõ khi

động cơ làm việc

- Đỉnh Piston: thông thường đỉnh Piston bị cháy rỗ, ăn mòn hóa học do tiếp xúc

với khí cháy

2.1.3.3 Kết cấu và các hư hỏng của Xéc măng

Xéc măng được lắp trong rãnh Xéc măng ở phần đầu Piston, cùng với Pistonbao kín buồng cháy không cho khí cháy lọt xuống Các te và ngăn không cho dầu bôitrơn sục lên buồng cháy Xéc măng truyền phần lớn nhiệt độ từ đầu Piston sang thành

Xy lanh ra nước làm mát (hoặc không khí) Đưa dầu đi bôi trơn cho Piston, Xy lanh,Xéc măng để làm giảm ma sát mài mòn chi tiết này

Xéc măng mới phải đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật sau:

+ Khe hở miệng từ 0,15 ¿ 0,25 mm Lớn nhất là 1mm đối với Xéc măng hơi;1,5mm đối với Xéc măng dầu

+ Xéc măng phải thấp hơn mép rãnh 0,2 mm

+ Xéc măng phải có khe hở cạnh so với rãnh 0,015 ¿ 0,02 mm

+ Xéc măng không được có khe hở lưng nhỏ hơn 1/3 chu vi (tổng số cung lọtánh sáng không quá 3 cung và tổng số góc lọt ánh sáng không quá 1/3 chu vi)

+ Phải đảm bảo đủ lực đàn hồi cho mỗi loại

Hình 2.11: Xéc măng

a - Xéc măng khí và Xéc măng dầu; b - Xéc măng dầu tổ hợp;

c - miệng Xéc măng; d - mặt cắt.

Điều kiện làm việc

- Chịu nhiệt độ cao: trong quá trình làm việc, Xéc măng trực tiếp tiếp xúcvới khí cháy, do Piston truyền nhiệt cho Xy lanh qua Xéc măng và do ma sát vớivách Xy lanh nên Xéc măng có nhiệt độ cao, nhất là Xéc măng thứ nhất Khi Xécmăng khí bị hở, không khít với Xy lanh, khí cháy thổi qua chỗ bị hở làm cho nhiệt độcục bộ vùng này tăng lên rất cao, có thể làm cháy Xéc măng và Piston Nhiệt độ củaXéc măng khí thứ nhất 623-673K, các Xéc măng khí khác 473-523K, Xéc măng dầu373-423K Do nhiệt độ cao, sức bền cơ học bị giảm sút, Xéc măng dễ bị mất đàn hồi,dầu nhờn dễ bị cháy thành keo bám trên Xéc măng và Xy lanh, làm xấu thêm điềukiện làm việc, thậm chí làm bó kẹt Xéc măng

- Chịu lực va đập lớn: khi làm việc, lực khí thể và lực quán tính tác dụng lênXéc măng, các lực này có giá trị rất lớn, luôn thay đổi về trị số và chiều tác dụng nêngây ra va đập mạnh giữa Xéc măng và rãnh Xéc măng

- Chịu mài mòn: khi làm việc, Xéc măng ma sát với vách Xy lanh rất lớn.Công ma sát của Xéc măng chiếm đến 50 - 60% toàn bộ công tổn thất cơ giới củađộng cơ đốt trong Xéc măng sở dĩ ma sát lớn và mài mòn nhiều (nhất là Xéc măngkhí thứ nhất) là do áp suất tiếp xúc của Xéc măng tác dụng lên vách Xy lanh lớn, tốc

độ trượt lớn mà bôi trơn lại rất kém, bị ăn mòn hoá học và mài mòn bởi các tạp chấtsinh ra trong quá trình cháy hoặc có lẫn trong khí nạp và trong dầu nhờn

Hao mòn Xéc măng

- Xéc măng hao mòn ở phần miệng và phần lưng là nhiều nhất (hình 2.12).

Đối với Xéc măng ô tô máy kéo khi khe hở miệng = 1,52mm thì loại bỏ.

- Mòn theo chiều cao chủ yếu mòn ở các góc

Khi mòn nhiều lực bung giảm kiểm tra như hình 2.13

Thử bề dày Xéc măng: lăn trong rãnh Xéc măng không đảo là được

- Xéc măng mòn làm tăng khe hở miệng, làm giảm độ kín khít gây ra va đậpgiữa Xéc măng và rãnh gây sục dầu, lọt hơi, công suất của động cơ bị giảm Xéc măngđôi khi bị bó kẹt, gẫy do nhiệt độ cao, thiếu dầu bôi trơn, Xéc măng gẫy có thể gây càoxước Xy lanh

2.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP CHẨN ĐOÁN ĐỘNG CƠ

2.2.1 Các dấu hiệu chẩn đoán động cơ

Trong quá trình sử dụng công suất hiệu dụng của động cơ giảm chậm và chi phínhiên liệu riêng tăng chậm Tuy nhiên các chỉ tiêu này bị làm xấu đi thường là do sựkhông nhạy điều chỉnh của các hệ thống trong động cơ và không thể làm cơ sở để gửi

đi sửa chữa lớn.Trong đa số các trường hợp hao tổn công suất và giảm tính tiết kiệmchi phí nhiên liệu có thể khắc phục được ngay ở cơ sở vận tải hoặc các trạm bảo dưỡngnhỏ, đặc biệt khi đó có các thiết bị đánh giá định lượng các chỉ tiêu này

Các nguyên nhân cơ bản của các hỏng hóc trên động cơ thường là hở đườngnạp không khí, điều chỉnh không đúng hoặc thay đổi góc bắt đầu phun hoặc góc đánhlửa, kẹt tắc các thiết bị phun nhiên liệu và nói chung là sai lệch trạng thái hoạt độngđúng của hệ thống cung cấp nhiên liệu và đốt cháy Đối với mỗi dạng cấu trúc của các

hệ thống này, các sai lệch sẽ có những biểu hiện riêng, thí dụ đối với hệ thống cungcấp chế hoà khí là sai lệch trạng thái của Chế hòa khí còn đối với hệ thống phun xăng

trạng tháicủa Vòi phun hoặc mạch điều khiển điện tử… Các

nguyên nhân khác là chất lượng các chi tiết làm kín kém, các chi tiết không được xiết

đủ chặt, điều chỉnh không đúng các cơ cấu và hệ thống, cân bằng không đủ cho động

cơ, làm sạch kém các bộ phận lọc dầu, rò lọt ở hệ thống làm mát Khả năng làm việccủa động cơ được đánh giá cơ bản bằng các chỉ tiêu công suất và tính tiết kiệm hiênliệu (chi phí nhiên liệu riêng) cũng như chất lượng khởi động, mức ồn và gõ Nhữngsai lệch chủ yếu ảnh hưởng khả năng làm việc của động cơ là: hao mòn các chi tiết củanhóm P-X-X, mòn cổ biên và cổ chính của trục khuỷu, mất điều chỉnh trong cơ cấu

bung của xéc măng

Xupáp và các sai lệch trong hệ thống cung cấp nhiên liệu, hệ thống đốt cháy Đa số các

hư hỏng và sai lệch xảy ra ở hệ thống cung cấp nhiên liệu, hệ thống đốt cháy, cơ cấubiên tay quay và nhóm P-X-X

Trên thiết bị nhiên liệu của động cơ Diesel, số hư hỏng lớn nhất xuất hiện ởbơm nhiên liệu và Vòi phun Lượng cung cấp nhiên liệu trong một chu trình thay đổikhi mòn cặp Piston-Xy lanh bơm dẫn đến làm muộn thời điểm phun và tăng vọt nhiênliệu Do mòn không đều cặp Piston-Xy lanh bơm làm tăng tính không đều của lượngcung cấp nhiên liệu trong một chu trình theo các nhánh bơm Hao mòn van áp suất(van triệt hồi) dẫn đến tăng áp suất cao, điều đó làm tăng lượng cung cấp nhiên liệutrong một chu trình và tính không đều của việc cung cấp theo các Xy lanh Từ nhữngquan hệ đó dẫn đến phá huỷ quá trình chảy trong động cơ và tăng tải trọng lên cơ cấubiên tay quay

Mất điều chỉnh thời điểm bắt đầu phun nhiên liệu ảnh hưởng xấu đến công suấttính tiết kiệm và độ làm việc cứng của động cơ

Hao mòn còn tác động lớn hơn nữa đến các liên kết Xéc măng - Piston, các gối

đỡ chính và gối đỡ biên Khi đó thường gặp hơn cả trong các gối đỡ là sự phá huỷ lớpchống ma sát, xước trên bề mặt lốp, đệm cổ chính, làm nóng chảy hoặc ép vỡ tróc lớpchống ma sát, làm tắc lỗ dẫn dầu

Trong nhóm P-X-X các hư hỏng và sai lệch chủ yếu là: tăng khe hở hướngkính giữa Xy lanh và Piston, khe hở trong liên kết giữa Xéc măng hơi và đầu trênPiston, khe hở ở trong chốt Piston, giảm đàn hồi và vỡ gẫy Xéc măng hơi, Xéc măngdầu Khi có sự không kín khít trong nhóm P-X-X làm tăng lọt khí từ không gian bêntrên Piston xuống Các te Điều đó làm xấu chất lượng tạo thành hỗn hợp và đốt cháynhiên liệu và tiếp theo làm tăng chi phí nhiên liệu riêng, tăng độ khói, khí xả, tác độngxấu đến thành phần khí xả

Sai lệch chủ yếu của hệ thống bôi trơn là giảm áp suất dầu trong mạch dầuchính do các nguyên nhân sau: mức dầu trong Các te thấp, mòn liên kết trong cơ cấubiên tay quay, giảm lượng cung cấp của bơm dầu, mất điều chỉnh van dòng hoặc van

an toàn, độ nhớt dầu thấp

Sai lệch trong cơ cấu phân phối khí dẫn đến giảm công suất động cơ, tăng chiphí nhiên liệu gây ồn gõ, tăng hao tổn dầu nhờn Việc giảm công suất xảy ra khi điềuchỉnh không đúng cơ cấu, cháy hoặc biến dạng Xupáp, mòn mặt cam trên trục phânphối, giảm độ đàn hồi của lò xo Xupáp Hao tổn dầu tăng là do lọt qua các bộ phậnlàm kín, thông hơi Các te kém, mòn Xéc măng và Piston, Piston và Xy lanh và làmmất độ kín khít

Các thông số chẩn đoán trong đa số các trường hợp được đặc trưng bởi phươngpháp chẩn đoán Các phương pháp hiện đại để chẩn đoán động cơ dựa trên việc đo cácthông số chẩn đoán cơ bản sau:

- Các thông số biên độ - pha của các quá trình làm việc tạo bởi độ nhớt làm việchoặc khí làm việc, trong hệ thống bôi trơn, hệ thống cung cấp nhiên liệu, hệ thống đốtcháy, hệ thống trao đổi khí của động cơ

- Các thông số đặc trưng cho trạng thái hoạt của các phần tử trong mạch điềukhiển điện tử như điều khiển phun xăng, điều khiển đánh lửa Trên đa số các động cơhiện đại ứng dụng điều khiển điện tử được bố trí chức năng tự giám sát và chẩn đoán

và lưu trữ các trạng thái hoạt động của mạch điều khiển

- Các thông số đặc trưng của dao động hoặc ồn tạo bởi tác động qua lại của cáccặp liên kết động học Sự phụ thuộc của diễn biến quá trình vào góc quay trục khuỷucủa động cơ được xác định bởi các kỳ làm việc và trật tự làm việc của các Xy lanh.Khi chẩn đoán động cơ nhiều Xy lanh, để có năng suất chẩn đoán lớn nhất người ta sửdụng các xung được tạo ra trong các hệ thống khác nhau nối tiếp nhau theo tất cả các

Xy lanh tương ứng với trật tự làm việc của chúng Để phân tích hệ thống nhiên liệutrong động cơ Diesel có thể sử dụng các xung áp suất nhiên liệu được tạo ra ở cácnhánh bơm nhiên liệu Để phân tích hệ thống đốt cháy có thể sử dụng các xung điện ápcủa các cuộn dây sơ cấp và thứ cấp Để phân tích độ kín khít của nhóm P-X-X có thể

sử dụng xung áp suất khí tạo ra trong Các te Để phân tích trạng thái của cơ cấu phânphối khí có thể sử dụng xung áp suất khí tạo ra trong đường nạp và đường xả Để phântích quá trình nén trong Xy lanh có thể sử dụng xung dòng điện và điện áp máy đềtrong chế độ quay không động cơ

Sự hỏng hóc trong các bộ phận của động cơ liên quan đến hao mòn tự nhiên củacác đơn vị lắp ghép và liên kết tạo ra lệch pha và biên độ trong quan hệ giữa quá trìnhlàm việc và góc quay của trục khuỷu

Các chỉ tiêu cơ bản đặc trưng cho chất lượng sử dụng của động cơ là công suất

và tính tiết kiệm, do đó các thông số cơ bản để đánh giá trạng thái kỹ thuật của động

cơ một cách tổng hợp là: công suất động cơ, mô men quay trên trục khuỷu, chi phí nhiên liệu giờ, chi phí nhiên liệu tức thời và chi phí nhiên liệu riêng Ngoài ra còn có thể đánh giá động cơ qua áp suất trong mạch dẫn chính và phân tích khí xả Công suất và tính tiết kiệm của động cơ là những chỉ tiêu đồng bộ có tính tổng quát và phụ thuộc vào nhiều yếu tố Do đó khi chẩn đoán kỹ thuật người ta tiến hành thử động cơ

để đánh giá trạng thái kỹ thuật và tìm hiểu về các chỉ tiêu cơ bản là công suất và tính tiết kiệm.

2.2.2 Phương pháp chẩn đoán động cơ

2.2.2.1 Chẩn đoán động cơ theo công suất có ích Ne

Các yếu tố ảnh hưởng tới công suất động cơ

- Chất lượng quá trình nạp (đều, đủ) Việc bảo đảm chất lượng nạp do hệ thốngphối khí, hệ thống nạp quyết định

- Điều kiện cháy: Tc, pc do tình trạng nhóm bao kín buồng cháy quyết định

- Chất lượng nhiên liệu: thể hiện qua tính chất của nhiên liệu khả năng bay hơi,thành phần chưng cất, nhiệt độ bén lửa, trị số Cêtan, Ốc tan

- Chất lượng làm việc của hệ thống đánh lửa (động cơ xăng): góc đánh lửa, chấtlượng tia lửa, điện áp thứ cấp U2

- Chất lượng làm việc của hệ thống nhiên liệu: lượng nhiên liệu, góc phunsớm,

áp suất phun, mức độ tơi (động cơ Diesel), độ đậm hỗn hợp (động cơ xăng)

- Chất lượng làm việc của hệ thống bôi trơn, hệ thống làm mát

Như vậy, Ne giảm chủ yếu là do hệ thống đánh lửa, hệ thống nhiên liệu,khi điều chỉnh sai góc đánh lửa hay góc phun sớm có thể làm giảm công suất 20 -30% Nhất là khi có hiện tượng bỏ máy

Các hiện tượng của động cơ khí có N e giảm

- Áp suất cuối kỳ nén yếu (pc giảm)

- Động cơ quá nóng

- Khả năng tăng tốc kém

- Khí thải màu xanh sẫm

- Máy rung động nhiều

Các phương pháp đo công suất của động cơ dùng trong chẩn đoán

Phương pháp đo không phanh: đây là phương pháp đơn giản vì không phải

tháo động cơ ra khỏi xe Người ta lợi dụng tổn thất cơ giới của các Xy lanh khônglàm việc để làm tải cho Xy lanh cần đo Khi đo thanh răng ở vị trí cực đại (hoặcbướm ga mở hết), đánh chết các Xy lanh dùng làm tải, chỉ để lại một Xy lanh làmviệc đo tốc độ của động cơ, thời gian đo chỉ khoảng 1 phút Lần lượt thay đổi các Xylanh khác và ghi kết quả đo số vòng quay

Đo công suất theo phương pháp gia tốc: dựa trên nguyên tắc sự thay đổi tốc

độ góc của động cơ phụ thuộc vào công suất động cơ, khi công suất động cơ cànglớn thì gia tốc góc càng lớn Thực chất của dụng cụ đo là đo thời gian tăng tốc từtốc độ thấp đến tốc độ định mức khi tăng tốc đột ngột, chỉ thị sẽ là công suất động cơ