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


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

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

07/2003 – 07/2008

Trƣờng Dạy nghề Ninh
Thuận

Giáo viên công nghệ ô tô

10/2008 – 10/2012

Trƣờng Trung Cấp Nghề
Ninh Thuận

Trƣởng bộ môn công nghệ
ô tô

2012 – đến nay

Trƣờng Cao đẳng Nghề
Ninh Thuận

Phó khoa công nghệ ô tô

- 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

engine.

CBHD: PGS.TS. NGUYỄN HỮU HƢỜNG

HVTH: KS. NGUYỄN HUỲNH MINH
iv


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

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



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

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


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 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


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


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

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


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


CBHD: PGS.TS. NGUYỄN HỮU HƢỜNG

HVTH: KS. NGUYỄN HUỲNH MINH
5


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
[http://autoprosusa.com/fuel-system-cleaner-3m-fuel-system-tune-up-kitreview.]

Hình 1.5 Thiết bị làm sạch 3M
CBHD: PGS.TS. NGUYỄN HỮU HƢỜNG

HVTH: KS. NGUYỄN HUỲNH MINH
6


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