Luận văn Khảo sát và đánh giá thiết bị làm sạch kim phun trực tiếp trên động cơ đốt trong (Phần 1)

Nội dung text: Luận văn Khảo sát và đánh giá thiết bị làm sạch kim phun trực tiếp trên động cơ đốt trong (Phần 1)

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN HUỲNH MINH KHẢO SÁT VÀ ĐÁNH GIÁ THIẾT BỊ LÀM SẠCH KIM PHUN TRỰC TIẾP TRÊN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC - 60520116 S K C0 0 4 3 6 5 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 09/2014
2. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN HUỲNH MINH KHẢO SÁT VÀ ĐÁNH GIÁ THIẾT BỊ LÀM SẠCH KIM PHUN TRỰC TIẾP TRÊN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC -60520116 Hướng dẫn khoa học: PGS.TS NGUYỄN HỮU HƯỜNG Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 9 năm 2014
3. Khảo sát và đánh giá thiết bị làm sạch kim phun trực tiếp trên động cơ đốt trong LÝ LỊCH KHOA HỌC I. LÝ LỊCH SƠ LƢỢC: Họ & tên: Nguyễn Huỳnh Minh Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 17 / 01 / 1973 Nơi sinh: Ninh Thuận Quê quán: TP Phan Rang – Ninh Thuận Dân tộc: Kinh Chỗ ở riêng hoặc địa chỉ liên lạc: 715 Thống Nhất – TP Phan Rang – N.Thuận Điện thoại nhà riêng: 0907653372 E-mail: minhdaynghe@gmail.com II. QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: 1. Trung học chuyên nghiệp: Hệ đào tạo: Chính quy Thời gian đào tạo từ 7/1992 đến 7/1995 Nơi học (trƣờng, thành phố): Trƣờng CĐGTVT.KVIII - TP.HCM Ngành học: Kỹ Thuật Ô Tô 2. Đại học: Hệ đào tạo: Chính quy Thời gian đào tạo từ 09/1995 đến 07/1999 Nơi học (trƣờng, thành phố): Trƣờng Đại Học Sƣ phạm Kỹ Thuật TP.HCM Ngành học: Cơ Khí Động Lực Tên đồ án, luận án hoặc môn thi tốt nghiệp: Nghiên cứu thiết bị cân bơm cao áp động cơ diesel Ngày & nơi bảo vệ đồ án, luận án hoặc thi tốt nghiệp: Tháng 7 năm 1999, Trƣờng Đại Học Sƣ Phạm Kỹ Thuật TP.HCM. Ngƣời hƣớng dẫn: GVC Bùi Dũng III. QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC: Thời gian Nơi công tác Công việc đảm nhiệm Trƣờng Dạy nghề Ninh 07/2003 – 07/2008 Giáo viên công nghệ ô tô Thuận Trƣờng Trung Cấp Nghề Trƣởng bộ môn công nghệ 10/2008 – 10/2012 Ninh Thuận ô tô Trƣờng Cao đẳng Nghề 2012 – đến nay Phó khoa công nghệ ô tô Ninh Thuận CBHD: PGS.TS. NGUYỄN HỮU HƢỜNG HVTH: KS. NGUYỄN HUỲNH MINH i
4. Khảo sát và đánh giá thiết bị làm sạch kim phun trực tiếp trên động cơ đốt trong LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chƣa từng đƣợc ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tp. Hồ Chí Minh, ngày 22 tháng 09 năm 2014 (Ký tên và ghi rõ họ tên) Nguyễn Huỳnh Minh CBHD: PGS.TS. NGUYỄN HỮU HƢỜNG HVTH: KS. NGUYỄN HUỲNH MINH ii
5. Khảo sát và đánh giá thiết bị làm sạch kim phun trực tiếp trên động cơ đốt trong LỜI CẢM ƠN Trải qua khóa học cao học cũng như trong quá trình thực hiện đề tài luận văn thạc sĩ tại trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp Hồ Chí Minh, tôi chân thành cảm ơn đến: - Ban giám hiệu, bộ phận Sau Đại Học – Phòng Đào Tạo, quý Thầy Cô khoa Cơ Khí Động Lực trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. Hồ Chí Minh đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi theo học lớp cao học chuy n ngành Kỹ thuật Cơ Khí Động Lực, tôi đã tiếp thu được nhiều kiến thức quý báu từ qúy Thầy, Cô để làm cơ sở và nền tảng trong việc nghi n cứu và tiếp cận th m tài liệu mới, từ đó giúp tôi hoàn thiện th m tr n rất nhiều lĩnh vực nhất là về lĩnh vực chuyên môn. - Bộ môn ô tô – Khoa Cơ Khí Giao Thông, Phòng Thí nghiệm Trọng điểm Động cơ đốt trong trường Đại Học Bách Khoa TP. Hồ Chí Minh. - Xin cảm ơn thầy PGS.TS Nguyễn Hữu Hường. Thầy đã hướng dẫn chỉ bảo tận tình giúp tôi hoàn thành tập luận văn này, xin chúc Thầy mạnh khỏe và hạnh phúc. - Xin cảm ơn Công ty TNHH ô tô Minh Hùng trường Đại Học Trần Đại Nghĩa TP. HCM. - Xin cảm ơn Trạm Đăng Kiểm PTCGĐB - 5001S TP. Hồ Chí Minh. - Xin cảm ơn các Thầy phản biện đã đóng góp nhiều ý kiến quý báo giúp tôi hoàn thiện nội dung tập luận văn. - Xin cảm ơn các học vi n lớp cao học 12B – Kỹ Thuật Cơ Khí Động Lực, đã có nhiều hỗ trợ và giúp đỡ tôi hoàn thành tập luận văn. - Về phía trường Cao Đẳng Nghề Ninh Thuận, tôi xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu nhà trường, Khoa Cơ khí động lực đã tạo điều kiện và giúp đỡ tận tình để tôi tham gia khóa học và hoàn thành tốt luận văn này. TP Hồ Chí Minh, ngày 22 tháng 09 năm 2014 Học vi n Nguyễn Huỳnh Minh CBHD: PGS.TS. NGUYỄN HỮU HƢỜNG HVTH: KS. NGUYỄN HUỲNH MINH iii
6. Khảo sát và đánh giá thiết bị làm sạch kim phun trực tiếp trên động cơ đốt trong TÓM TẮT "Thiết bị làm sạch kim phun trực tiếp trên động cơ đốt trong” ứng dụng trên động cơ phun xăng điện tử. Thiết bị làm sạch trực tiếp kim phun trên động cơ đốt trong kết hợp với nhiên liêu làm sạch đề xuất mới cho phép rút ngắn rất nhiều thời gian bảo dƣỡng động cơ (không cần tháo rời kim phun ra khỏi động cơ). Thiết bị vận hành an toàn và chính xác, mang tính hiệu quả rất cao. Đây là thiết bị mới đƣợc chế tạo ở Việt Nam kết hợp đƣợc tiến bộ mới về công nghệ kỹ thuật điện - điện tử và công nghệ thông tin, góp phần giảm phát thải ô nhiễm môi trƣờng, có thể ứng dụng cho độngcơ xăng, diesel lắp trên ô tô con (du lịch) đạt Tiểu chuẩn EURO 2. Kết quả nghiên cứu có thể áp dụng ngay vào thực tế chế tạo với giá thành rẻ, phù hợp khả năng công nghệ trong nƣớc, rút ngắn thời gian bảo trì sửa chữa động cơ đốt trong phun xăng. ABSTRACT "The directly cleaning eject needle equipment of the combustion engine'' which is used in electronical fuel-injected engine. It combines with the cleaning proposed fuel and let shorten the maintain engine time (no need take eject needle away the engine). The equipment operates safely and exactly, it has high economic effects. It is new equipment made in Vietnam and it combines with great progress of electronic and information technology that contributes to reduce the environmental pollution. The epuipment is applied for the fuel and diesel injection-engine, that they are installed in the automobile at EURO 2 standard (European emission standards). The result of the research could applies in manufacture reality with low cost, in accordance with domesstic ability technology, and shorten the maintain time for the fuel-injected combustion engine. CBHD: PGS.TS. NGUYỄN HỮU HƢỜNG HVTH: KS. NGUYỄN HUỲNH MINH iv
7. Khảo sát và đánh giá thiết bị làm sạch kim phun trực tiếp trên động cơ đốt trong MỤC LỤC Trang Quyết định giao đề tài Xác nhận của cán bộ hƣớng dẫn LÝ LỊCH KHOA HỌC i LỜI CAM ĐOAN ii LỜI CẢM ƠN iii TÓM TẮT iv MỤC LỤC v DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT viii DANH MỤC CÁC BẢNG x DANH MỤC CÁC HÌNH xi Chƣơng 1 xi TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI 1 1.1. Tổng quan các vấn đề nghiên cứu về thiết bị làm sạch kim phun trực tiếp trên ô tô hiện nay. 1 1.1.1 Tình hình nghiên cứu trong nƣớc 2 1.1.2 Tình hình nghiên cứu ngoài nƣớc 3 1.2. Tính cấp thiết của đề tài 9 1.3. Mục tiêu và ý nghĩa của đề tài 9 1.4. Phƣơng pháp tiếp cận và hƣớng nghiên cứu 9 Chƣơng 2 10 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 10 2.1. Hệ thống phun xăng điện tử L – JETRONIC 10 2.2. Hệ thống phun xăng điện tử GDI 10 2.3. Kim phun 12 2.4. Tổng quan về quá trình cháy của động cơ xăng 13 2.5. Tính chất của màng lửa 18 2.6. Cháy hoàn toàn lý thuyết 19 2.7. Phản ứng hoá học của hỗn hợp 21 2.8. Cơ chế hình thành khí thải 22 2.8.1. Cơ chế hình thành các oxyde nitơ (NOX) 22 2.8.2. Cơ chế hình thành monoxyde nitơ (NO) 22 CBHD: PGS.TS. NGUYỄN HỮU HƢỜNG HVTH: KS. NGUYỄN HUỲNH MINH v
8. Khảo sát và đánh giá thiết bị làm sạch kim phun trực tiếp trên động cơ đốt trong 2.8.3. Cơ chế hình thành dioxyde nitơ (NO2) 22 2.8.4. Cơ chế hình thành protoxyde nitơ (N2O) 23 2.8.5. Cơ chế hình thành CO 23 2.8.6. Cơ chế hình thành HC 24 2.9. Mức giới hạn khí thải 25 Chƣơng 3 28 THIẾT KẾ THIẾT BỊ LÀM SẠCH KIM PHUN TRỰC TIẾP TRÊN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 28 3.1. Thiết kế mẫu, tính toán và lựa chọn các chi tiết 28 3.1.1.Tổng quan thiết kế mẫu thiết bị làm sạch kim phun 28 3.1.2. Các bộ phận cơ bản của thiết bị 29 3.1.3. Tóm tắt các dòng của chip STM32F103 điều khiển mạch điện 29 3.2. Thiết kế phần cứng dựa trên ý tƣởng thiết kế mẫu 31 3.2.1. Phạm vi ứng dụng 31 3.2.2. Các đặc điểm chính của phần cứng 32 3.2.3 Thiết kế phần cứng cho mạch hiển thị 35 3.2.4 Tổng quan về Chíp STM32F 36 3.2.5 Tính toán thiết kế thực tế các mạch điều khiển và lập trình 41 Chƣơng 4 48 ĐÁNH GIÁ NHIÊN LIỆU SÚC RỬA KIM PHUN TRỰC TIẾP TRÊN ĐỘNG CƠ XĂNG 48 4.1. Nhiên liệu xăng (gasoline) 48 4.1.1. Tính chất của nhiên liệu 48 4.1.2. Đánh giá tính chống kích nổ của nhiên liệu xăng 49 4.2. Acetone 50 4.2.1.Tính chất hoá học 50 4.2.2. Sản xuất Acetone 51 4.3. Toluen 52 4.3.1. Tính chất vật lí của Benzen & Toluen 52 4.3.2. Tính chất hóa học của toluen 53 4.4. Kết quả kiểm nghiệm thành phần nhiên liệu mới 55 4.5. Ảnh hƣởng của nhiên liệu súc rửa đến động cơ xăng 56 CBHD: PGS.TS. NGUYỄN HỮU HƢỜNG HVTH: KS. NGUYỄN HUỲNH MINH vi
9. Khảo sát và đánh giá thiết bị làm sạch kim phun trực tiếp trên động cơ đốt trong Chƣơng 5 58 THỰC NGHIỆM THIẾT BỊ LÀM SẠCH KIM PHUN TRỰC TIẾP TRÊN ĐỘNG CƠ XĂNG 58 5.1. Qui trình sử dụng thiết bị làm sạch kim phun 58 5.2. Giới thiệu thiết bị đo khí thải HESHBON-Model HG 520 61 5.3. Thực nghiệm thiết bị súc rửa trên động cơ TOYOTA- D4 model 1997 63 5.3.1 Đánh giá hóa chất súc rửa ở thị trƣờng FUEL INJECTION của Mỹ 63 5.3.2 Đánh giá nhiên liệu súc rửa đã đƣợc nghiên cứu, kết nối trên động cơ TOYOTA D4 64 5.4 Thực nghiệm thiết bị súc rửa trên xe SYM model 2010 66 Chƣơng 6 68 KẾT LUẬN - HƢỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI 69 6.1. Kết luận 69 6.2. Hƣớng phát triển của đề tài 70 TÀI LIỆU THAM KHẢO 71 PHỤ LỤC 1: Điều khiển chƣơng trình 73 PHỤ LỤC 2: Sơ đồ khối mạch điện điều khiển 101 PHỤ LỤC 3: Kết nối thiết bị với động cơ D4 102 PHỤ LỤC 4: Kiểm nghiệm thực tế 103 CBHD: PGS.TS. NGUYỄN HỮU HƢỜNG HVTH: KS. NGUYỄN HUỲNH MINH vii
10. Khảo sát và đánh giá thiết bị làm sạch kim phun trực tiếp trên động cơ đốt trong DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT CO: Monoxyde cacbon NOx: Oxyde nitơ HC: Hydrocarbure CO2: Cacbônic H2: Hydrô NO: Monoxyde nitơ N2O: Protoxyde nitơ NO2: Dioxyde nitơ LPG: Liquified petroleum gas CNG: Compressed natural gas SCAI: Sonex Controlled Auto Ignition GDI: Gasoline Direct Injected MC: Micro-chamber AC: Alternating current ECU: Electronic control unit IG: Ignition D4: Direct 4 xilanh Ppm: Part per million A/F: Air/Fuel DC: Direct current STM32 STMicroelectrolic 32 bit RAM: Random access memory RC: Real clock PCB: Printed Circuit Board RTC: Real Time Clock VBAT: Voltage battery ADC: Analog digital converter VREF: Voltage references POR: Power On Reset PDR: Power Down Reset CBHD: PGS.TS. NGUYỄN HỮU HƢỜNG HVTH: KS. NGUYỄN HUỲNH MINH viii
11. Khảo sát và đánh giá thiết bị làm sạch kim phun trực tiếp trên động cơ đốt trong LCD Liquid crytal display LED Light emitting diode ISP: Internet service provider TDC: Tử điểm chết NC: Nghiên cứu QCVN: Qui chuẩn Việt nam BGTVT: Bộ giao thông vận tải TCVN: Tiêu chuẩn Việt nam PTCGĐB: Phƣơng tiện cơ giới đƣờng bộ CBHD: PGS.TS. NGUYỄN HỮU HƢỜNG HVTH: KS. NGUYỄN HUỲNH MINH ix
12. Khảo sát và đánh giá thiết bị làm sạch kim phun trực tiếp trên động cơ đốt trong DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1. Nhóm hợp chất của dầu mỏ là Ankan 16 Bảng 2.2. Giá trị giới hạn khí thải cho xe lắp động cơ cháy cƣỡng bức – mức EURO 2 25 Bảng 2.3. Giá trị giới hạn khí thải lắp động cơ diesel – mức EURO 2 26 Bảng 2.4. Giá trị giới hạn khí thải của động cơ xe – mức EURO 2 27 Bảng 3.1. Công suất tiêu thụ của các linh kiện chung nguồn 5V VDC 42 Bảng 4.1. Tính chất của nhiên liệu 54 Bảng 4.2. Thành phần nhiên liệu súc rửa mới 55 Bảng 5.1. Thông số kỹ thuật của thiết bị đo khí thải HG – 520 60 Bảng 5.2. So sánh kết quả thành phần khí thải sau thử nghiệm 64 CBHD: PGS.TS. NGUYỄN HỮU HƢỜNG HVTH: KS. NGUYỄN HUỲNH MINH x
13. Khảo sát và đánh giá thiết bị làm sạch kim phun trực tiếp trên động cơ đốt trong DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1 Piston Sonex GDI 4 Hình1.2 Phần bên trong piston 4 Hình 1.3 Thiết bị kiểm tra kim phun và bugi 5 Hình 1.4 Thiết bị làm sạch trực tiếp kim phun 6 Hình 1.5 Thiết bị làm sạch 3M 6 Hình 1.6 Các bộ phận cơ bản của máy 7 Hình 2.1 Hệ thống phun xăng trên đƣờng ống nạp 10 Hình 2.2 Sơ đồ hệ thống phun xăng trực tiếp (GDI) 11 Hình 2.3 Sơ đồ phân bố hai hệ thống phun xăng 12 Hình 2.4 Mạch điều khiển kim phun 13 Hình 2.5. Biểu diễn biến thiên tỉ số (A/F)lt theo y 21 Hình 2.8. Biểu đồ ảnh hƣởng của hệ số dƣ lƣợng không khí đến nồng độ CO . 24 Hình 3.1. Sơ đồ khối của thiết bị làm sạch trực tiếp kim phun 28 Hình 3.2. Vị trí chân của Chip STM32F103xC, STM32F103xD 30 Hình 3.3. Vị trí chân của Chip STM32F103xC, STM32F103xE 31 Hình 3.4. Mô hình thực tế 32 Hình 3.5. Sơ đồ nối dây điện của hệ thống 32 Hình 3.6. Mặt bên cạnh và mặt trƣớc của thiết bị 33 Hình 3.7. Sơ đồ bơm xăng 34 Hình 3.8. Mặt sau của thiết bị 35 Hình 3.9. Mặt hiển thị điều khiển thiết bị 35 Hình 3.10. Cấu trúc bộ nhớ 37 Hình 3.11 Các miền năng lƣợng bên trong STM32 38 Hình 3.12 Sơ đồ bố trí tụ chóng nhiễu cho STM32 39 Hình 3.13 Đồ thì đặc tính của mạch reset bên trong STM32 39 Hình 3.14 Sơ đồ cơ bản cho một thiết kế thực tế của STM32 40 Hình 3.15 Mạch điều khiển (chế tạo) 41 Hình 3.16 Sơ đồ nguyên lý mạch nguồn cho bộ điều khiển 43 Hình 3.17 Sơ đồ mạch vi điều khiển 44 CBHD: PGS.TS. NGUYỄN HỮU HƢỜNG HVTH: KS. NGUYỄN HUỲNH MINH xi
14. Khảo sát và đánh giá thiết bị làm sạch kim phun trực tiếp trên động cơ đốt trong Hình 3.18 Thiết kế thực tế mạch LCD, nút nhấn 45 Hình 3.19 Sơ đồ mạch LCD, nút nhấn 45 Hình 3.20 Lƣu đồ thuật toán điều khiển 47 Hình 4.1 Tỉ lệ pha Acetone và Toluen 55 Hình 5.1a. Hiển thị chức năng khi khởi động 59 Hình 5.1b Chọn động cơ DC1 60 Hình 5.1c Chọn thời gian súc rửa 60 Hình 5.2 Thiết bị đo khí thải HG 520 61 Hình 5.3 Pha trộn hóa chất Feul Injection với xăng 63 Hình 5.4 Thành phần khí thải sau khi súc rửa sử dụng nhiên liệu Fuel Injection 64 Hình 5.5 Thành phần khí thải sau khi sử dụng nhiên liệu súc rửa mới (NC) 64 Hình 5.6 Muội than bám trên đầu bugi trƣớc và sau khi sử dụng nhiên liệu súc rửa đã đƣợc nghiên cứu 65 Hình 5.7 Thành phần khí thải trƣớc khi sử dụng nhiên liệu súc rửa 66 Hình 5.8 Thành phần khí thải sau khi sử dụng nhiên liệu súc rửa mới (NC) 67 Hình 5.9 Muội than bám trên đầu bugi sau khi sử dụng nhiên liệu súc rửa mới 67 Hình P 3.1 Thực nghiệm động cơ D4 102 Hình P 4.1. Thử nghiệm trên ô tô Daewoo Lacetti ( động cơ FI) 103 Hình P 4.2 Thành phần khí thải trƣớc khi sử dụng nhiên liệu súc rửa 104 Hình P 4.3 Thành phần khí thải sau khi sử dụng nhiên liệu súc rửa mới 104 Hình P 4.4. Muội than đã đƣợc làm sạch sau khi sử dụng nhiên liệu súc rửa mới 105 CBHD: PGS.TS. NGUYỄN HỮU HƢỜNG HVTH: KS. NGUYỄN HUỲNH MINH xii
15. Khảo sát và đánh giá thiết bị làm sạch kim phun trực tiếp trên động cơ đốt trong Chƣơng 1 TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI 1.1. Tổng quan các vấn đề nghiên cứu về thiết bị làm sạch kim phun trực tiếp trên ô tô hiện nay. Ngày nay, chúng ta đang tiến bƣớc vào thế kỷ mới, thế kỷ của nền kinh tế tri thức. Thế kỷ mà kỹ thuật số dần dần khẳng định vị trí của mình và là sự kế thừa nền tảng của kỹ thuật tƣơng tự. Với tốc độ phát triển nhanh chóng của khoa học kỹ thuật, nhiều sản phẩm công nghệ cao đƣợc tích hợp với mật độ ngày càng tinh vi đã ra đời làm việc với tốc độ cao, chính xác đã đƣợc áp dụng trong nhiều lĩnh vực điều khiển để đáp ứng nhu cầu của xã hội. Ngành công nghiệp ô tô đã có những tiến bộ vƣợt bậc về công nghệ, đặc biệt đã ứng dụng đƣợc những công nghệ mới nhất của các ngành công nghệ hỗ trợ lên các chiếc xe nhằm đem lại sự tiện nghi sang trọng, kinh tế và hơn hết là vấn đề bảo vệ môi trƣờng. Hiện nay vấn đề này đă trở thành đối tƣợng điều chỉnh của luật bảo vệ môi trƣờng, ô tô là thủ phạm chính gây ra ô nhiễm môi trƣờng nhƣ NOx, CO, HC, bồ hóng có xu hƣớng gia tăng mạnh mẽ ở nƣớc ta. Luật bảo vệ môi trƣờng ở Việt Nam đã đƣợc áp dụng 1994 đối với khí xả ô tô, nồng độ các chất trong khí xả phụ thuộc vào loại động cơ và chế độ vận hành, động cơ diesel nồng độ CO rất nhỏ, nồng độ HC chiếm khoảng 20% nồng độ HC của động cơ xăng, nồng độ NOx có giá trị tƣơng đƣơng nhau, sự gia tăng nhiệt độ của nồng độ CO chất gây hiệu ứng nhà kính. Vấn đề cần giải quyết tiếp theo chính nguồn năng lƣợng từ dầu mỏ, sự khai thác cạn kiệt của các nguồn năng lƣợng này là thách thức lớn đối vơí những nhà khoa học, do nhu cầu đòi hỏi ngày càng cao của con ngƣời sử dụng ngành công nghiệp ô tô những năm gần đây, đã sử dụng nguồn năng lƣợng sạch khai thác từ thiên nhiên dần dần sẽ thay thế cho nhiên liệu xăng, giảm mức độ phát thải rất nhiều đến quá trình cháy của động cơ, hỗn hợp nhiên liệu đƣợc đốt CBHD: PGS.TS. NGUYỄN HỮU HƢỜNG HVTH: KS. NGUYỄN HUỲNH MINH 1
16. Khảo sát và đánh giá thiết bị làm sạch kim phun trực tiếp trên động cơ đốt trong cháy hoàn toàn tiết kiệm đƣợc nhiên liệu, chính là bài toán kỹ thuật làm cho càng trở nên khó khăn hơn, nhờ kỹ thuật điện điện tử và công nghệ thông tin đã giúp cho các nhà kỹ thuật giải quyết bài toán khó trở nên đơn giản và chính xác hơn. Từ vấn đề nêu trên với sự hƣớng dẫn của thầy PGS.TS Nguyễn Hữu Hƣờng, tác giả đã thực hiện đề tài: "Khảo sát và đánh giá thiết bị làm sạch kim phun trực tiếp trên động cơ đốt trong". Đây cũng chính là hƣớng nghiên cứu mới so với ở nƣớc ta hiện nay, mục tiêu sản xuất với chi phí thấp, đồng thời làm chủ đƣợc công nghệ cao để có đƣợc sự chủ động trong công việc nghiên cứu. Nghiên cứu thiết bị làm sạch kim phun trực tiếp trên động cơ đốt trong, ứng dụng cho động cơ xăng và diesel. Lĩnh vực nghiên cứu chính của đề tài: là thiết bị làm sạch trực tiếp kim phun trên động cơ phun xăng điện tử (không tháo kim phun ra khỏi động cơ), kết hợp với sự nghiên cứu ra đƣợc nhiên liêu làm sạch mới một cách khả thi, hỗn hợp quá trình cháy giữa nhiên liệu xăng và nhiên liệu mới hoàn toàn hơn so với hóa chất làm sạch bên ngoài thị trƣờng, rút ngắn đƣợc thời gian bảo dƣỡng động cơ. 1.1.1 Tình hình nghiên cứu trong nƣớc Ô tô sản xuất ngày nay đƣợc trang bị hệ thống điện-điện tử khá phức tạp nhƣ hệ thống phun xăng, hệ thống đánh lửa điện tử, hệ thống kiểm soát khí thải Ở Việt Nam nền công nghiệp này còn khá non trẻ so với các nƣớc khác. Tuy nhiên trong những năm gần đây, ô tô Việt nam đã có những bƣớc phát triển rất nhanh đòi hỏi một số lƣợng lớn đội ngũ cán bộ khoa học kỹ thuật, công nhân lành nghề. Nội địa hoá sản phẩm, đẩy mạnh nền công nghệ sản xuất trong nƣớc là một yêu cầu tất yếu để hạ giá thành sản xuất, nâng cao chất lƣợng sản phẩm, nâng cao tính cạnh tranh của các sản phẩm Việt Nam trên thị trƣờng trong nƣớc cũng nhƣ quốc tế. Một số thiết bị tự chế làm sạch trực tiếp hoặc tháo rời kim phun động cơ xăng ở tất cả Gara ô tô Việt Nam, vẫn còn mang tính thủ công chƣa có khoa học hầu nhƣ sử dụng hóa chất làm sạch bên ngoài thị trƣờng. Từ sự mới mẽ CBHD: PGS.TS. NGUYỄN HỮU HƢỜNG HVTH: KS. NGUYỄN HUỲNH MINH 2
17. Khảo sát và đánh giá thiết bị làm sạch kim phun trực tiếp trên động cơ đốt trong trong các lĩnh vực điều khiển tự động, điều khiển điện điện tử trên ô tô hiện đại, lĩnh vực sử dụng nhiên liệu mới làm sạch kim phun trên ô tô (PGS-TSKH Đỗ Văn Dũng). Lĩnh vực nghiên cứu sự hình thành hổn hợp phân lớp trong động cơ đánh lửa cƣỡng bức phun trực tiếp - Hội nghị công nghệ mới - 2001 (TS Nguyễn Hữu Hƣờng). Lĩnh vực mô hình hóa quá trình cháy trong động cơ đốt trong -Tạp chí giáo dục-1998 (TS Trần Thanh Hải Tùng) Lĩnh vực nhiên liệu làm sạch mới có thể thay thế cho nhiên liệu xăng, chƣa có đề tài nào nghiên cứu. 1.1.2 Tình hình nghiên cứu ngoài nƣớc Prof. Dr Carsten Baumagarten, Dieter Mewes, Fan.z Mayinger đã mô tả đƣợc sự hình thành và pha trộn các chất trong quá trình cháy động cơ đốt trong. Nhờ sự nghiên cứu hoàn thiện việc tổ chức quá trình cháy trong động cơ trong hai mƣơi năm qua, mức độ phát sinh các hạt rắn của động cơ đã giảm đi rất nhiều. Mức độ phát thải của động cơ xăng, diesel lắp trên ô tô du lịch ở Châu Âu đã giảm từ 0,50 g/km xuống 0,08g/km, thỏa mãn tiêu chuẩn ô nhiễm năm 1996 của Euro. Với tốc độ tiến bộ nhƣ hiện nay trong nghiên cứu quá trình cháy và nâng cao tính chất nhiên liệu, trong những năm tới đây, các thế hệ động cơ mới có thể thỏa mãn đƣợc tiêu chuẩn Euro 2000 (khoảng 0,05 g/km). Cải tiến hình dạng buồng cháy, thay đổi thành phần nhiên liệu, pha các chất phụ gia có ít nhiều tác dụng làm giảm nồng độ phát thải, nhƣng công suất động cơ càng lớn thì hiệu quả kinh tế càng cao. Các nhà khoa học đã và đang ra sức tìm kiếm các giải pháp hoàn thiện quá trình cháy trong động cơ để giảm nồng độ ô nhiễm trong khí xả đến mức thấp nhất. Công nghệ đốt trong mới mang tên Sonex GDI đƣợc ra mắt ngày 3/10/2005 sử dụng piston mang hợp chất hoá học gây cháy nhằm thay thế cho bugi, do đó động cơ có thể chạy xăng, diesel hoặc cồn. Đây là phát minh của hãng nghiên cứu Sonex- Mỹ. Động cơ diesel có tỷ số nén cao nên không cần thiết bị đánh lửa (bugi). Tuy nhiên, trên thực tế, hiện tƣợng tự kích nổ vẫn xảy ra ở cả động cơ xăng và diesel tại thời điểm có tỷ số CBHD: PGS.TS. NGUYỄN HỮU HƢỜNG HVTH: KS. NGUYỄN HUỲNH MINH 3
18. Khảo sát và đánh giá thiết bị làm sạch kim phun trực tiếp trên động cơ đốt trong nén thấp. Để khắc phục hiện tƣợng tự kích nổ, hãng nghiên cứu Sonex cho ra đời loại piston có thể giúp đốt cháy các nhiên liệu nhẹ nhƣ cồn, xăng hay nhiên liệu nặng nhƣ diesel mà không cần bugi. Công nghệ Sonex có hiệu quả tốt nhất khi động cơ trang bị hệ thống phun xăng trực tiếp. Hình 1.1 Piston Sonex GDI . Hình1.2 Phần bên trong piston Công ty nghiên cứu Sonex, có trụ sở tại bang Maryland, Mỹ, tin tƣởng vào mức tiết kiệm nhiên liệu đạt đƣợc khi hệ thống kiểm soát tự kích nổ SCAI đƣợc phát triển cùng với hệ thống phun xăng trực tiếp GDI. Khi kết hợp cả hai công nghệ đó, động cơ sẽ không có bugi và bƣớm ga. "Sonex GDI cải thiện đƣợc 25% mức tiêu hao nhiên liệu", tiến sỹ Andrew Pouring, chủ tịch phòng nghiên cứu công nghệ, thuộc Viện Hàn lâm Naval, Mỹ, tuyên bố. Phần đỉnh piston đƣợc thiết kế thành những buồng nhỏ MC, và liên thông với nhau nhờ các đƣờng dẫn. Khi kim phun phun nhiên liệu vào buồng đốt chính, bộ phận SCAI cho phép một ít nhiên liệu đi vào hệ thống buồng nhỏ trong piston. Các hoá chất cháy trong buồng sẽ kích hoạt khối nhiên liệu đó, và quá trình cháy lan truyền từ buồng này sang buồng khác trƣớc khi thoát ra ngoài đốt cháy hoà khí bên ngoài buồng đốt chính. Nhƣ vậy, quá trình cháy diễn ra ngay khi tỷ số nén CBHD: PGS.TS. NGUYỄN HỮU HƢỜNG HVTH: KS. NGUYỄN HUỲNH MINH 4
19. Khảo sát và đánh giá thiết bị làm sạch kim phun trực tiếp trên động cơ đốt trong của piston còn thấp, khắc phục đƣợc hiện tƣợng tự kích nổ. Hiện tại, Sonex GDI đƣợc ứng dụng rộng rãi trên các thiết bị của quân đội Mỹ ở Iraq. Tuy nhiên, ngành công nghiệp ô tô vẫn chƣa đƣợc ứng dụng rộng rãi. Nguyên nhân chính là các nhà sản xuất ô tô thƣờng miễn cƣỡng sử dụng những phát minh không phải của họ. Hơn nữa, các hãng xe thƣờng quan tâm tới nồng độ khí thải của động cơ hơn là mức tiêu hao nhiên liệu. Cùng với sự phát triển của nền khoa học công nghệ và ngành công nghiệp luyện kim, ngƣời ta đã cho ra đời nhiều loại động cơ có công suất rất lớn, hiệu suất nhiệt cao và có tuổi thọ cao đáp ứng đƣợc nhu cầu của con ngƣời. Cho nên ngƣời ta đã thiết kế chế tạo nhiều thiết bị làm sạch muội than trên đỉnh piston, buồng đốt và xilanh, làm sạch kim phun trong động cơ đốt trong.  Loại thiết bị kiểm tra kim phun Hình 1.3 Thiết bị kiểm tra kim phun và bugi Xuất xứ China- hãng sản xuất PULI Nguồn điện AC: 220V, 50/60Hz. Thông sô khác Nhiệt độ hoạt động: 10~40℃ Mật độ giữ ẩm: ＜85% CBHD: PGS.TS. NGUYỄN HỮU HƢỜNG HVTH: KS. NGUYỄN HUỲNH MINH 5
20. Khảo sát và đánh giá thiết bị làm sạch kim phun trực tiếp trên động cơ đốt trong Tần suất công suất: 100W Áp suất: 0-0.65MPA Chiều cao xilanh: 120ml Kích thƣớc: D x R x C (mm) 480 x 500 x 460/500 x 430 x 780 Khối lƣợng: 65 kg  Loại thiết bị làm sạch kim phun trực tiếp trên động cơ xăng, diesel Xuất xứ ITALY, hãng sản xuất COMBI . Hình 1.4 Thiết bị làm sạch trực tiếp kim phun  Thiết bị làm sạch kim phun điện tử hãng 3M [ review.] Hình 1.5 Thiết bị làm sạch 3M CBHD: PGS.TS. NGUYỄN HỮU HƢỜNG HVTH: KS. NGUYỄN HUỲNH MINH 6
21. Khảo sát và đánh giá thiết bị làm sạch kim phun trực tiếp trên động cơ đốt trong  Thiết bị làm sạch kim phun sử dụng khí nén ECO POWER MINI PETROL Hình 1.6 Các bộ phận cơ bản của máy CBHD: PGS.TS. NGUYỄN HỮU HƢỜNG HVTH: KS. NGUYỄN HUỲNH MINH 7
22. S K L 0 0 2 1 5 4