1


Mục lục
Lời nói đầu...................................................................................................................................................3
1. Điều kiện làm việc – yêu cầu...................................................................................................................4
1.1. Điều kiện làm việc............................................................................................................................4
1.2. Yêu cầu..............................................................................................................................................4
2. Trình bày phương án và chọn phương án..............................................................................................4
2.1. Bộ chế hòa khí..................................................................................................................................4
2.2. Bộ lọc không khí:..............................................................................................................................6
2.3. Bơm xăng..........................................................................................................................................7
2.4. Thùng xăng.......................................................................................................................................8
3. Thiết kế bố trí chung...............................................................................................................................9
3.1 Sơ đồ bố trí chung.............................................................................................................................9
3.2 Tính toán sơ bộ.................................................................................................................................9
4. Thiết kế kỹ thuật....................................................................................................................................12
4.1. Tính toán bộ chế hòa khí...............................................................................................................12
4.2. Bơm xăng........................................................................................................................................14
4.3. Thùng xăng.....................................................................................................................................16
5. Thiết kế công nghệ................................................................................................................................17
6. Tính kinh tế thiết kế..............................................................................................................................17
Tài liệu tham khảo.....................................................................................................................................18

2


Lời nói đầu

3

1. Điều kiện làm việc – yêu cầu
1.1. Điều kiện làm việc
-

Động cơ hoạt động ở phạm vi rộng.
Hoạt động ở nhiều điều kiện môi trường (tạp chất, bẩn bụi).
Rung lắc nhiều khi làm việc.
Có nguy cơ chịu ứng suất nhiệt truyền qua từ động cơ.
Chịu ăn mòn hóa học.
Nhiên liệu dễ bay hơi.

1.2. Yêu cầu
-

Lượng hòa khí được đưa đến các xy lanh đồng đều, xăng – không khí phải được
lọc sạch nước và tạp chất cơ học, . . .
Nhiên liệu phải đạt tiêu chuẩn Euro hiện hành, động cơ phù hợp chỉ số octan, ít
ăn mòn.
Sử dụng vật liệu tránh sự ăn mòn, biến tính do tiếp xúc xăng (rò rỉ, cháy nổ).
Lượng nhiên liệu phù hơp chỉ số A/F, đáp ứng toàn dãy hoạt động (chế độ tải và
số vòng quay).
Kết cấu ống nạp (từ chế hòa khí đến buồng cháy) phù hợp.
Thùng nhiên liệu phải có cơ cấu giảm áp hóa hơi, giảm chấn động mạnh.

Yêu cầu chung: độ bền, ổn định, tuổi thọ cao, dễ chế tạo, dễ bảo trì bảo dưỡng,
sửa chữa, có phụ tùng thay thế, mẫu mã đẹp, giá thành rẻ.

2. Trình bày phương án và chọn phương án
2.1. Bộ chế hòa khí

2.1.1. Không có buồng phao
-

Ưu điểm:
Có kết cấu đơn giản, dễ gia công, chế tạo.
Nhược điểm:
Kích thước lớn, cồng kềnh, không đảm bảo được yêu cầu về thành phần hỗn
hợp hòa khí, hiện tại không còn được sử dụng trong chế tạo ô tô.

2.1.2. Có buồng phao

Hình : Hệ thống nhiên liệu với bộ chế hòa khí có buồng phao.
4


-

-

Ưu điểm:
Có kết cấu gọn nhẹ, độ chính xác trong từng chế độ làm việc cao hơn, dễ dàng
điều chỉnh thành phần hỗn hợp hòa khí mà không phụ thuộc vào độ cao của
mức nhiên liệu.
Nhược điểm:
Có cấu tạo phức tạp hơn, giá thành cao, các chi tiết đòi hỏi tính chính xác cao
hơn, quá trình bảo dưỡng, sửa chữa cũng phức tạp hơn.

Các phương pháp điều hòa hỗn hợp hòa khí ở bộ chế hòa khí có buồng
phao
a. Điều chỉnh tiết diện lưu thông của ziclơ chính phối hợp với hệ thống không tải

Ưu điểm:
- Đường xăng chính đơn giản, vì không cần nhiều mạch xăng.
Nhược điểm:
Chỉ có thể điều chỉnh thành phần khí hỗn hợp theo vị trí của bướm ga mà không
thể điều chỉnh theo số vòng quay.
- Việc xác định hình dạng của kim và đặt kim vào vị trí chính xác trong ziclơ
chính đều là những việc rất khó đòi hỏi công nhân có kỹ thuật cao thực hiện.
- Mối quan hệ giữa thành phần khí hỗn hợp và vị trí của bướm ga phụ thuộc vào
mức độ mài mòn của kim và lỗ zictơ nên không thể dùng biện pháp điều chỉnh
để khắc phục sự biến đổi này được.
b. Lắp thêm ziclơ bổ sung
Ưu điểm:
- Cung cấp đủ nguồn nhiên liệu bổ sung vào chế độ toàn tải.
Nhược điểm:
- Lắp thêm một ziclơ bổ sung sẽ tạo ra một nguồn sai lệch phụ của bộ chế hòa
khí.
- Việc hiệu chỉnh hệ thống phun chính có hai ziclơ thường gặp nhiều khó khăn.
- Có cấu tạo phức tạp hơn vì phải có thêm đường ống không khí, đường ống xăng
phụ và vòi phun bổ sung.
c. Điều chỉnh độ chân không ở họng
Ưu điểm:
- Có thêm đường thông gió bổ sung cung cấp cho động cơ.
Nhược điểm:
- Rất khó điều chỉnh các chi tiết đàn hồi mở đường thông gió bổ sung.
- Chất lượng làm việc của các chi tiết đàn hồi, mở đường thông gió bổ sung,
không ổn định.
d. Tạo bọt khí trong xăng
Ưu điểm:
- Tăng chất lượng của khí hỗn hợp.
- Có cấu tạo đơn giản hơn so với các phương pháp trên.

Nhược điểm:
-

5


-

Cấu tạo đường dẫn phức tạp, do phải tích hợp nhiều mạch xăng cũng như tính
toán về các thông số áp suất đòi hỏi tính chính xác cao.

2.1.3. Số họng
a. Một họng
Ưu điểm:
- Được áp dụng ở bộ chế hòa khí kiểu đơn giản, có kết cấu đơn giản, dễ gia công,
chế tạo, kích thước bộ chế hòa khí nhỏ gọn, hệ số lưu lượng lớn so với loại bộ
chế hòa khí có nhiều họng với cùng kích thước đường kính buồng hỗn hợp.
Nhược điểm:
- Hệ số cản lớn, cản trở dòng hòa khí đi vào xy lanh.
b. Hai hoặc ba họng:

Hình : Bộ chế hòa khí loại nhiều họng.
-

-

Ưu điểm:
Có thể làm tăng độ chân không từ họng trong và hiệu suất hòa trộn nhiên liệu
mà sức cản của bộ chế hòa khí vẫn giữ nguyên không tăng.
Nhược điểm:

Đường kính và chiều dài của họng tăng lên đáng kể, dẫn đến kích thước tổng
thể của bộ chế hòa khí cũng tăng, hệ số lưu lượng thấp hơn so với loại bộ chế
hòa khí có một họng.

2.2. Bộ lọc không khí:
2.2.1. Lọc khô
-

Ưu điểm:
Lọc sạch những hạt bụi lớn.
Nhược điểm:
Không thể lọc sạch những hạt bụi nhỏ.

6


-

Chất lượng làm việc của lọc quán tính khô sẽ giảm khi giảm lưu lượng không
khí qua bình lọc.
2.2.2. Lọc ướt:

-

Ưu điểm:
Lọc sạch những hạt bụi nhỏ.
Nhược điểm:
Loại lưới tẩm dầu, khi dầu trên mặt lưới bốc hơi hoặc chảy hết thì hệ số lọc
giảm.
Chỉ làm việc ở vị trí thẳng đứng hoặc có góc nghiêng nhỏ.

2.2.3. Lọc kết hợp:

-

Ưu điểm:
Kết hợp hai loại lọc, lọc sạch không khí ở mọi chế độ làm việc.
Nhược điểm:
Sức cản của bình lọc lớn.

2.3. Bơm xăng
2.3.1. Dẫn động cơ khí - Bơm màng
-

Ưu điểm:
Điều chỉnh lưu lượng tự động, áp suất xăng phía sau bơm không thay đổi.
Giá thành rẻ, dễ mua, dễ chế tạo.
Dễ bảo dưỡng, độ bền cao.
Nhược điểm:
Dẫn động bơm khó khan .
Phải dùng tay hoặc chân đề bơm xăng để bơm xăng vào buồng phao trước khi
khởi động.
Dễ gây hỏa hoạn.
Tốn xăng động cơ hoạt động không ổn định.
2.3.2. Dẫn động điện

-

a. Bơm màng
Ưu điểm:
Dễ dẫn động bơm.

Giá thành rẻ.
Bơm xăng tự động vào buồng phao trước khi khởi động.
An toàn.
Nhược điểm:
Lưu lượng xăng đi vào buồng phao không đều làm cho lượng xăng trong buồng
phao lúc cao lúc thấp.
Các chi tiết phức tạp.
7


-

b. Bơm li tâm
Ưu điểm
Lưu lượng xăng đều.
Dễ dẫn động bơm.
An toàn, độ tin cậy cao.
Nhược điểm
Khối lượng lớn, tổn hao điện lớn.
Giá thành cao.
Đặt trong thùng xăng, nguy cơ hư hỏng ăn mòn.
Đòi hỏi công nghệ cao.
Khó bảo dưỡng.
Khó thiết kế tính toán.

2.4. Thùng xăng
Xăng có tính ăn mòn kim loại do sự có mặt của các hợp chất lưu huỳnh, các axít,
keo nhựa chưa tinh chế hết trong quá trình chế biến. Cần thùng dày, có lỗ thông hơi.

2.4.1. Tôn mạ kẽm

-

Ưu điểm:
Nhẵn bóng, bền, giảm sự oxy hóa.
Rẻ, nhẹ, dễ tái sử dụng.
Chịu nhiệt tốt.
Nhược điểm:
Mềm, mỏng (thường dưới 2mm).
Bề mặt mạ kẽm dễ bị bong tróc.
2.4.2. Thép (dập) tráng thiếc
Ưu: Cứng, dày, bền, giảm sự oxy hóa.
8


-

Bề mặt sáng bóng.
Chịu nhiệt tốt.
Nhược:
Ô nhiễm môi trường, độc hại.
Giá cao.
2.4.3 Nhựa (thường dùng cho xe mô hình, xe cỡ nhỏ)

-

Ưu:
Nhẹ, rẻ, bóng, dễ tái sử dụng.
Chống ăn mòn.
Không dẫn điện.
Nhược:

Giòn, chịu nhiệt và va đập kém.

Chọn Phương án
a. chọn bộ chế hòa khí
- Loại 1 họng.
- 1 buồng hỗn hợp.
b. Chọn bơm xăng
- Bơm màng dẫn động cơ khí.
c. Chọn lọc gió
- Lọc gió kết hợp.
d. Chọn thùng xăng
- Vị trí thùng xăng phía sau.
- Vật liệu thép tráng thiết.

3. Thiết kế bố trí chung
3.1 Sơ đồ bố trí chung

9


Hình 1: Sơ đồ bố trí chung của hệ thống động cơ nhiên liệu xăng.

3.2 Tính toán sơ bộ
-

Khối lượng riêng kk: 1.205kg/m2
Xăng: 700kg/m2

Thông số động cơ 1977 BMW 320 E21:
1

2
3
4

Loại động cơ
Công suất cực đại, kW (HP)/vg.ph
Momen xoắn cực đại, Nm/vg.ph
Tỉ số nén

I6
89KW(120hp)/6000 rpm
160Nm/4000 rpm
9.2

5

Dung tích động cơ, cm3

1991cc

6
7
8
9
10
11

Hành trình/ đường kính, mm
Trọng lượng toàn bộ xe, kg
Trọng lượng xe kể cả người lái, kg

Suất khối lượng xe, kg/kW
Tiêu hao nhiên liệu, lít/100km
Loại nhiên liệu

66/80 (=0.826)
1115 kg
1180 kg
12.6
9.6
Xăng cao cấp không chì
10


12
13

Dung tích của thùng xăng, lít
Tốc độ tối đa, km/h
3.2.1. Bộ chế hòa khí
Tính toán đường kính buồng hỗn hợp

58 lít
181 km/h

Trong đó:
(dm3).
.
.
Dãy số an4
Số

xylanh
Hệ số an

1

2

3

4

5

6

24,2

17,1

14,15

13

12,85

11,9

Với: h

a. Đường kính họng khuếch tán:

- Loại 1 họng:
- Loại 2 họng:

- Loại 3 họng:
Chọn phương án bộ chế hòa khí có 1 họng khuếch tán:

b. Chiều dài buồng hỗn hợp:

11


c. Ziclo:
- Chọn tỷ số giữa chiều dài và đường kính ziclo , tốt nhất nên chọn .
d. Buồng phao:
- Chọn đường kính van kim:
- Chọn góc ở đỉnh van:
- Chọn khoảng cách từ trục quay đến van kim:
- Chọn khoảng cách từ trục quay đến trục thẳng đứng của phao:
3.2.2.Tính toán bơm xăng

-

Chọn hành trình trục bơm:
Xác định Dt, D2, D1:’
Chọn D2 =
Chọn D1 = D2
Tính Dt = D2 + 4r + 4δ, thông thường Dt =
Trong đó r: Bán kính góc lượn của đĩa ép phía dưới và phía trên của màng
bơm (mm)
- δ: Chiều dày màng bơm (mm), thông thường δ = 0.5 mm


4. Thiết kế kỹ thuật
4.1. Tính toán bộ chế hòa khí.
4.1.1.Tốc độ trung bình của hòa khí qua hỗn hợp

Trong đó:
(cm3)

Hệ số kỳ của động cơ, tức là số hành trình piston trong một chu trình
(cm)
Để tính được hệ số nạp , ta thực hiện các bước sau đây:
- Áp suất không khí nạp po:
Được chọn bằng áp suất khí quyển: po = 0.1 MN/m2.
- Nhiệt độ không khí nạp mới Tk:
Phụ thuộc vào nhiệt độ trung bình của môi trường.
Nước ta thuộc khu vực nhiệt đới, nhiệt độ trung bình trong ngày có thể chọn là
tkk = 29oC, do đó: To = (tkk + 273)oK = 302oK.
12


Áp suất khí nạp trước xú páp nạp pk:
Đối với động cơ xăng 4 kì không tăng áp: pk = po = 0.1 MN/m2.
- Nhiệt độ không khí nạp trước xú páp nạp Tk:
Đối với động cơ xăng 4 kì không tăng áp: Tk = To = 302oK.
- Nhiệt độ cuối quá trình nạp pa:
Đối với động cơ xăng 4 kì không tăng áp, pa có thể chọn trong khoảng: (0.80
0.95)po.
Chọn pa = 0.9po = 0.09 MN/m2.
- Hệ số nạp thêm λ1:
Hệ số nạp thêm phụ thuộc chủ yếu vào pha phối khí, λ1 chọn trong giới hạn

1.021.07.
Chọn λ1 = 1.05
- Nhiệt độ cuối quá trình nạp
Động cơ xăng chọn : Ta=340 400
Chọn Ta=360
Hệ số nạp:
-

 Với:

(*)


(*) Do có 6 xi lanh dùng chung buồng hỗn hợp nên tốc độ trung bình của môi chất đi
qua buồng hỗn hợp cao
4.1.2.Xác định tiết diện lưu thông của họng:

Trong đó:
: tiết diện lưu thông họng (m2 )
: Hệ số lưu lượng của họng phụ thuộc vào hình dáng, chất lượng của họng và
số họng.
= 0,85÷ 0,99: với loại một họng.
= 0,7÷ 0,85:với loại hai hoặc ba họng
13


: lưu lượng khối lượng của khí hỗn hợp (kg/s)
: khối lượng riêng của không khí trước ống nạp (kg/m3 )
: độ chân không của họng (N/m2 )
Độ chân không


(3)
Trong đó:
S – Hành trình của piston
Khối lượng riêng của không khí
D – Đường kính của piston
− Đường kính họng khuếch tán
Tốc độ quay của trục khuỷu (vòng/phút)
Số xy lanh của động cơ
Hệ số lưu lượng, chọn trong khoảng từ 0.85 0.9 đối với loại một họng và từ
0.7 0.85 đối với loại hai hoặc ba họng
Với:
S = 66 (mm)
D = 80 (mm)

Lưu lượng khối lượng của khí hỗn hợp:
Trong đó:

Vậy tiết diện của họng là:

4.2. Bơm xăng

14


Lưu lượng thể tích hỗn hợp:
Lưu lượng thể tích xăng:

Lưu lượng xăng do bơm cấp trong một chu trình V,xmax


Trong đó:
It – tỷ số truyền giữa trục khuỷu động cơ dẫn động bơm chuyền xăng
n- số vòng quay của trục khuỷu động cơ (vg/ph)
Lưu lượng xăng với hct = 0.1hc có thể tính theo công thức gần đúng sau:

r- bán kính góc lượng của đĩa ép phía trên và phía dưới của màng bơm
- chiều dầy của màng bơm (mm),
Lượng xăng lý thuyết do bơm cung cấp trong một chu trình

Lượng xăng lý thuyết của bơm

n- số chu trình làm việc của bơm trong 1 phút , n= 3000 vg/phút

15


4.3. Thùng xăng

Dung tích thùng xăng của ô tô dựa vào công thức tính thực tế sau:
S
Vt   � �V100
100
(lít)

Trong đó:
� = 1,06 ÷ 1,12: hệ số sử dụng dung tích
Chọn � = 1,12
S: quãng đường xe chạy mà không cần đổ thêm xăng vào thùng
Đối với ô tô tải: S = 300 km
Đối với ô tô du lịch: S = 400 ÷ 450 km

Chọn S = 450
V100 : lượng nhiên liệu tiêu thụ khi chạy 100km. (lít)

450
Vt  1,12 � �9, 6  48,384
100
(lít)

Sai số so với thực tế
Thùng xăng được chế tạo lớn hơn so với lý thuyết 16,58% vì:
- Tạo một lượng dư dự phòng khi sử dụng.
- Bù trừ cho chất lượng làm việc của lọc khí khi sử dụng lâu ngày chưa vệ sinh.

16


5. Thiết kế công nghệ
Bước này có nhiệm vụ phản hồi trực tiếp cho bước thiết kế kỹ thuật.
Quy trình chế tạo.
1. Nghiên cứu bản vẽ chi tiết.
2. Xác định dạng sản xuất.
3. Chọn nguyên vật liệu và phương pháp chế tạo phôi.
4. Thứ tự gia công, sơ đồ thứ tự gá đặt trong các nguyên công.
5. Xác định lượng dư gia công.
6. Thiết kế và tính toán chế độ cắt, gia công tạo hình, lắp ráp, hàn, mài và đánh bóng.
7. Thiết kế, bố trí máy móc thiết bị và nhân công cho từng nguyên công.
8. Thiết kế đồ gá, khuôn.
Bên cạnh đó, sử dụng máy móc, thiết bị hiện đại đúng quy chuẩn, phù hợp tính kinh tế
và được kết hợp với thợ có tay nghề phù hợp từng nguyên công.
Quy trình kiểm tra

1. Từng nguyên công.
Tay nghề thợ.
Hoạt động của máy móc, thiết bị.
2. Thiết bị, dụng cụ.
Độ chính xác, mài mòn.
Độ bền, chất lượng làm việc.
3. Trình độ chuyên môn cao của người kiểm tra vì cần độ chuẩn xác, kỹ lưỡng, khả
năng xử lý tình huống.
4. Thành phẩm.
Phần tử vật liệu.
Chiều dày chi tiết áp lực (độ bền).
Chất lượng bề mặt.
Độ ăn mòn.
Độ chính xác thông số kích thước.
Kiểm tra vận hành.
Nếu một trong các bước kiểm tra phát hiện lỗi ngoài mức độ cho phép thì quay lại quy
trình chế tạo.

6. Tính kinh tế thiết kế
Lương công - nhân viên.
Chi phí vật liệu, vật tư, phụ tùng đảm bảo từng nhu cầu sử dụng của khách hàng.
Khấu hao nhà xưởng, máy móc, thiết bị, dụng cụ.
Chi phí quản lý dự án, dịch vụ quảng cáo, marketing, bán hàng, vận chuyển, phân
phối.
Bảo hành, hậu mãi, …
Chi phí điện, nước, môi trường và các loại thuế.

17



Tài liệu tham khảo
[1] Hồ Tất Chuẩn – Nguyễn Đức Phú – Trần Văn Tế – Nguyễn Tất Tiến. Kết cấu và
tính toán động cơ đốt trong, tập III, Nhà Xuất Bản giáo dục 1996.
[2] Lý Hùng Anh – Bài giảng môn học Cơ học thủy khí.
[3] Văn Thị Bông – Nguyễn Thanh Bình – Phạm Xuân Mai, Nhà xuất bản Đại học
quốc gia TP Hồ Chí Minh 2002. Tính toán nhiệt và động lực học Động cơ đốt trong.
[4] Văn Thị Bông – Huỳnh Thanh Công, Nhà xuất bản Đại học quốc gia TP Hồ Chí
Minh. Lý thuyết động cơ đốt trong, tái bản lần thứ hai, năm 2016.

18