LUẬN VĂN THẠC SĨ: Chuyển

đổi và đánh giá động cơ chế hòa khí sang phun xăng điện tử

Đại Học Quốc Gia Tp. Hồ Chí Minh
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
-------------------

NGUYỄN THANH TÙNG

CHUYỂN ĐỔI VÀ ĐÁNH GIÁ
ĐỘNG CƠ CHẾ HỊA KHÍ
SANG PHUN XĂNG ĐIỆN TỬ
Chun ngành: Kỹ Thuật Ơ Tơ – Máy Kéo (60 52 35)

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP. HỒ CHÍ MINH, Tháng 12 năm 2008
CBHD: PGS.TS. ĐỖ VĂN DŨNG

HVTH: KS. NGUYỄN THANH TUØNG


LUẬN VĂN THẠC SĨ: Chuyển

I.

đổi và đánh giá động cơ chế hòa khí sang phun xăng điện tử

CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH
Cán bộ hướng dẫn khoa học: PGS.TS. ĐỖ VĂN DŨNG
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
Cán bộ chấm nhận xét 1:...................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
Cán bộ chấm nhận xét 2: ..................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN
THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH,
ngày ….… tháng 12 Năm 2008.

CBHD: PGS.TS. ĐỖ VĂN DŨNG

HVTH: KS. NGUYỄN THANH TUØNG



LUẬN VĂN THẠC SĨ: Chuyển

đổi và đánh giá động cơ chế hòa khí sang phun xăng điện tử

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHIÃ VIỆT NAM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc

----------------

---oOo--Tp. HCM, ngày 25 tháng 01 năm 2008

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ và tên học viên: Nguyễn Thanh Tùng

Giới tính : Nam

Ngày, tháng, năm sinh : 02 - 09 -1974

Nơi sinh : Vĩnh Long

Chuyên ngành : Kỹ thuật ô tơ máy kéo (60 52 35)
Khố (Năm trúng tuyển) : 2006
1- TÊN ĐỀ TÀI: Chuyển đổi và đánh giá động cơ chế hịa khí sang phun xăng điện tử
2- NHIỆM VỤ LUẬN VĂN:

- Nghiên cứu lý thuyết hệ thống nhiên liệu động cơ xăng sử dụng bộ chế hịa khí và
hệ thống phun xăng điện tử.
- Tính tốn chuyển đổi động cơ sử dụng bộ chế hịa khí sang sử dụng hệ thống phun
xăng điện tử.
- Thực nghiệm chuyển đổi và đánh giá động cơ chế hịa khí sang phun xăng điện tử.
3- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 21 / 01/ 2008
4- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : 01/ 12/ 2008
5- HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PGS.TS. Đỗ Văn Dũng
Nội dung và đề cương Luận văn thạc sĩ đã được Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua.
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

CHỦ NHIỆM BỘ MÔN

(Họ tên và chữ ký)

QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH
(Họ tên và chữ ký)

CBHD: PGS.TS. ĐỖ VĂN DŨNG

HVTH: KS. NGUYỄN THANH TÙNG


LUẬN VĂN THẠC SĨ: Chuyển

đổi và đánh giá động cơ chế hòa khí sang phun xăng điện tử

LỜI CẢM ƠN
Tăng công suất, tiết kiệm nhiên liệu và giảm ô nhiễm mơi trường là những tiêu
chí phấn đấu của những nhà sản xuất ô tô, là những đề tài nghiên cứu của các nhà

khoa học và là mong ước của người sử dụng. Cùng với sự phát triển của khoa học
và công nghệ, ngày nay người ta đã sản xuất được những động cơ xăng có cơng suất
cao, tiết kiệm nhiên liệu và ít ơ nhiễm mơi trường như động cơ xăng sử dụng hệ
thống phun xăng điện tử, động cơ phun xăng trực tiếp…v.v. Tuy nhiên, hiện nay ở
Việt Nam vẫn còn rất nhiều động cơ xăng sử dụng bộ chế hịa khí đang họat động,
những động cơ này có công suất thấp, tiêu thụ nhiều nhiên liệu và mức độ gây ô
nhiễm môi trường rất cao.
Được sự hướng dẫn của Thầy PGS.TS. Đỗ Văn Dũng tác giả đã chọn đề tài
luận văn thạc sĩ " Chuyển đổi và đánh giá động cơ chế hịa khí sang phun xăng
điện tử". Đây là một đề tài mang tính thời sự và nếu nghiên cứu thành cơng nó sẽ
góp phần làm giảm chi phí cho người sử dụng ơ tơ và giảm thiểu được sự ơ nhiễm
mơi trường.
Tác giả xin tỏ lịng biết ơn về sự hướng dẫn tận tình của Thầy PGS.TS. Đỗ
Văn Dũng đã định hướng và giúp đỡ tác giả nghiên cứu đề tài. Tác giả xin chân
thành cảm ơn Q Thầy Cơ trong Ban Giám hiệu, Phịng Đào tạo Sau đại học,
Khoa Kỹ thuật Giao thông Trường Đại học Bách Khoa Thành phố Hồ Chí
Minh, Khoa Cơ khí Động lực Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố
Hồ Chí Minh, Ban Giám hiệu và Khoa Cơ khí Động lực Trường Cao đẳng Sư
phạm Kỹ thuật Vĩnh Long đã giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi cho tác giả thực
hiện đề tài này. Tác giả rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của q Thầy Cơ
và các bạn để đề tài được hòan chỉnh hơn. Xin chân thành cảm ơn!
Học viên thực hiện

Nguyễn Thanh Tùng
CBHD: PGS.TS. ĐỖ VĂN DŨNG

HVTH: KS. NGUYỄN THANH TÙNG


LUẬN VĂN THẠC SĨ: Chuyển


đổi và đánh giá động cơ chế hòa khí sang phun xăng điện tử

TĨM TẮT LUẬ N VĂN THẠC SĨ
Để tăng công suất, giảm tiêu hao nhiên liệu và giảm ô nhiễm môi trường cho
động cơ xăng sử dụng bộ chế hịa khí. Tác giả đã nghiên cứu chuyển động cơ
Toyota 5A-F đang sử dụng bộ chế hịa khí sang sử dụng hệ thống phun xăng điện tử
đa điểm với 3 phương án khác nhau:
- Phương án 1: Giữ nguyên đường ống nạp cũ của động cơ Toyota 5A-F (ống
nạp ngắn) và lắp vòi phun xăng trên nắp máy, gần supap nạp.
- Phương án 2: Thay đường ống nạp của động cơ Toyota 5A-F (ống nạp
ngắn) bằng đường ống nạp của động cơ Toyota 5A-FE (ống nạp dài) và lắp vòi
phun xăng trên nắp máy, gần supap nạp.
- Phương án 3: Thay đường ống nạp của động cơ Toyota 5A-F (ống nạp
ngắn) bằng đường ống nạp của động cơ Toyota 5A-FE (ống nạp dài) và lắp vòi
phun xăng trên đường ống nạp của động cơ.
Sau khi chuyển đổi tác giả đã tiến hành thí nghiệm đo công suất, momen,
lượng nhiên liệu tiêu thụ và nồng độ khí thải của động cơ Toyota 5A-F sử dụng bộ
chế hịa khí và hệ thống phun xăng điện tử, kết quả thí nghiệm đo được như sau:
Thơng số kỹ thuật

Động cơ chế
hịa khí

Số vịng quay tối đa

6000

6200


6100

6100

Cơng suất có ích lớn
nhất Ne max (KW)

49

58

55

53

Mơmen có ích lớn nhất

99

114

109

106

Phun xăng
Phun xăng Phun xăng
điện tử, ống điện tử, ống điện tử, ống
nạp ngắn, vòi nạp dài, vòi nạp dài, vòi
phun lắp trên

phun lắp
phun lắp
nắp máy
trên nắp trên ống nạp
máy

nmax (v/ph)

Me max (N.m)

CBHD: PGS.TS. ĐỖ VĂN DŨNG

HVTH: KS. NGUYỄN THANH TÙNG


LUẬN VĂN THẠC SĨ: Chuyển

đổi và đánh giá động cơ chế hòa khí sang phun xăng điện tử

Lượng nhiên liệu tiêu
thụ trung bình

86,75

62,75

67,42

69,58


5,17

3,51

3,41

4,14

7471

509

1143

1152

Gnltb (g/ph)
Nồng độ CO (% Vol)
khí thải
lớn nhất HC(ppmVol)

Vậy khi chuyển động cơ Toyota 5A-F sử dụng bộ chế hồ khí sang phun xăng
điện tử sẽ giúp động cơ tăng công suất khoảng 18%, tăng momen khoảng 15%, tiết
kiệm nhiên liệu khoảng 27,6% và giảm ô nhiễm môi trường: CO giảm khoảng 32%,
HC giảm khoảng 93%. Tuy nhiên do kết cấu của đường ống nạp dài không phù hợp
với hình dáng và kích thước của lỗ nạp trên nắp máy, nên khi lắp đường ống nạp dài
động cơ làm việc không tốt bằng khi lắp đường ống nạp ngắn (đường ống nạp
ngun thủy của động cơ).

CBHD: PGS.TS. ĐỖ VĂN DŨNG


HVTH: KS. NGUYỄN THANH TÙNG


LUẬN VĂN THẠC SĨ: Chuyển

đổi và đánh giá động cơ chế hòa khí sang phun xăng điện tử

ABSTRACT

To increase power, fuel economy and reduced emissions of carbureted engine.
Author has studied to convert Toyota 5A-F carbureted engine to electronic fuel
injection (EFI) by three different way:
1. The first way: The old manifold of Toyota 5A-F carbureted engine has
remained (short manifold) and the injectors have been install in the cylinder head
where near the intake valve.
2. The second way: The old manifold of Toyota 5A-F carbureted engine has
been replaced by the Toyota 5A-FE long manifold and the injectors have been
install in the cylinder head where near the intake valve.
3. The third way: The old manifold of Toyota 5A-F carbureted engine has
been replaced by the Toyota 5A-FE long manifold and the injectors have been
install in the manifold where near the intake valve.
After converting, Author has tested the power, torque, speed, specific fuel
consumption and emission of Toyota 5A-F carbureted engine and Toyota 5A-F EFI
engine, the test result as follows:

Specifications

Max engine speed


Carbureted EFI engine,
engine
short manifold
and the
injectors have
been installed
in the cylinder
head

EFI engine,
long manifold
and the
injectors have
been installed
in the cylinder
head

EFI engine,
long
manifold and
the injectors
have been
installed in
the manifold

6000

6200

6100


6100

49

58

55

53

99

114

109

106

nmax (RPM)
Max power
Ne max (KW)
Max torque
Me max (N.m)
CBHD: PGS.TS. ĐỖ VĂN DŨNG

HVTH: KS. NGUYỄN THANH TUØNG


LUẬN VĂN THẠC SĨ: Chuyển


đổi và đánh giá động cơ chế hòa khí sang phun xăng điện tử

Average value fuel
cosumption

86,75

62,75

67,42

69,58

CO (% Vol)

5,17

3,51

3,41

4,14

HC(ppmVol)

7471

509


1143

1152

Gnltb (g/min)
Max
emissions

When the Toyota 5A-F carbureted engine has been converted to electronic fuel
injection, the power increase about 18%, torque inrease about 15%, fuel economy
about 27.6% and reduced emissions (CO reduced about 32%, HC reduced about
93%). However, the long manifold structure was not suitable for Toyota 5A-F
engine structure so the long manifold EFI engine did not work as well as the short
manifold EFI engine.

CBHD: PGS.TS. ĐỖ VĂN DŨNG

HVTH: KS. NGUYỄN THANH TUØNG


LUẬN VĂN THẠC SĨ: Chuyển

đổi và đánh giá động cơ chế hòa khí sang phun xăng điện tử

MỤC LỤC
Nội dung

Trang

MỞ ĐẦU ......................................................................................................................1

1. Lý do chọn đề tài .................................................................................................1
2. Mục tiêu nghiên cứu ............................................................................................1
3. Nội dung nghiên cứu ...........................................................................................1
4. Đối tượng nghiên cứu ..........................................................................................2
5. Phương pháp nghiên cứu .....................................................................................2
6. Giới hạn đề tài .....................................................................................................3
7. Ý nghiã khoa học và thực tiễn của đề tài.............................................................3
TỔNG QUAN ..............................................................................................................4
Chương 1: Cơ sở lý thuyết hệ thống nhiên liệu động cơ xăng ...............................6
1.1. Hệ thống nhiên liệu xăng sử dụng bộ chế hịa khí ..........................................6
1.1.1. Sơ đồ hệ thống nhiên liệu xăng ...............................................................6
1.1.2. Lọc xăng ..................................................................................................6
1.2.3. Bơm xăng ................................................................................................7
1.2.4. Bộ chế hịa khí .........................................................................................8
1.2. Hệ thống phun xăng điện tử ............................................................................11
1.2.1. Sơ đồ hệ thống phun xăng điện tử ..........................................................11
1.2.2. Bơm xăng ................................................................................................11
1.2.3. Kim phun .................................................................................................13
1.2.4. Kim phun khởi động lạnh và công tắc nhiệt thời gian ............................14
1.2.5. Bộ điều áp ...............................................................................................17
1.2.6. Bộ dập dao động áp suất .........................................................................17
Chương 2: Lý thuyết điều khiển động cơ phun xăng điện tử ................................19
2.1. Sơ đồ cấu trúc hệ thống điều khiển động cơ phun xăng điện tử .....................19
2.2. Lý thuyết điều khiển động cơ ..........................................................................19
2.3. Điều khiển phun xăng ......................................................................................22
CBHD: PGS.TS. ĐỖ VĂN DŨNG

HVTH: KS. NGUYỄN THANH TUØNG



LUẬN VĂN THẠC SĨ: Chuyển

đổi và đánh giá động cơ chế hòa khí sang phun xăng điện tử

2.3.1. Lượng xăng phun ....................................................................................22
2.3.2. Tính tốn thời gian phun ........................................................................22
2.4. Các lọai cảm biến và tín hiệu ngõ vào .............................................................25
2.4.1. Cảm biến đo gió ......................................................................................25
2.4.2. Cảm biến tốc độ động cơ và cảm biến vị trí piston ...............................37
2.4.3. Cảm biến vị trí cánh bướm ga .................................................................43
2.4.4. Cảm biến nhiệt độ ...................................................................................45
2.4.5. Cảm biến ôxy ..........................................................................................47
2.4.6. Cảm biến tốc độ xe ..................................................................................49
2.4.7. Cảm biến kích nổ ....................................................................................50
2.4.8. Một số tín hiệu đầu vào khác ..................................................................51
2.5. Bộ điều khiển điện tử (ECU – ELECTRONIC CONTROL UNIT) ...............56
2.5.1. Khái quát .................................................................................................56
2.5.2. Cấu tạo ECU ........................................................................................... 56
2.5.3. Cấu trúc ECU ..........................................................................................57
2.5.4. Mạch giao tiếp ngõ vào ...........................................................................58
2.6. Điều khiển cơ cấu chấp hành ...........................................................................60
2.6.1. Điều khiển bơm xăng ..............................................................................60
2.6.2. Điều khiển kim phun ...............................................................................63
2.6.3. Điều khiển kim phun khởi động lạnh ......................................................65
2.6.4. Điều khiển không tải ...............................................................................66
Chương 3: Tínhtốnvà chuyển đổi động cơ chế hịakhí sangphunxăng điện tử .....................71
3.1. Các phương ánchuyển đổi động cơchế hoà khí sang phun xăng điện tử .......................................71
3.1.1. Đối với những động cơ có đường ống nạp ngắn ..................................... 71
3.1.2. Đối với những động cơ có đường ống nạp dài ....................................... 71
3.2. Phương pháp chuyển đổi động cơ chế hồ khí sang phun xăng điện tử .........71

3.3. Lý thuyết tính tốn cơ bản ...............................................................................72
3.3.1. Tính lượng khơng khí lý thuyết cần để đốt cháy hịan tịan 1kg xăng ....72
3.3.2. Tính tóan khối lượng nhiên liệu cần cung cấp cho động cơ ...................73

CBHD: PGS.TS. ĐỖ VĂN DŨNG

HVTH: KS. NGUYỄN THANH TÙNG


LUẬN VĂN THẠC SĨ: Chuyển

đổi và đánh giá động cơ chế hòa khí sang phun xăng điện tử

3.4. Tính tóan lượng nhiên liệu cung cấp cho động cơ Toyota 5A-F ....................74
Chương 4: Thực nghiệm chuyển đổi và đánh giá động cơ Toyota 5A-F chế
hịa khí sang phun xăng điện tử .............................................................77
4.1. Thực nghiệm chuyển đổi động cơ Toyota 5A-F chế hồ khí sang phun xăng điện tử ...................77
4.2. Kiểm tra đánh giá nồng độ khí thải của động cơ .............................................92
4.3. Đánh giá suất tiêu hao nhiên liệu, công suất và momen của động cơ Toyota
5A-F chế hịa khí và phun xăng điện tử .........................................................107
4.3.1 Giới thiệu thiết bị thí nghiệm động cơ Weinlich MP 100S .....................107
4.3.2. Đo lượng nhiên liệu tiêu thụ của động cơ Toyota 5A-F .........................111
4.3.3. Đo công suất và momen của động cơ Toyota 5A-F ...............................125
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI.........................................136
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO ..................................................................138
LÝ LỊCH TRÍCH NGANG .......................................................................................139
PHỤ LỤC ....................................................................................................................140
1. Tổng hợp số liệu phương tiện giao thông trong cả nước ....................................140
2. Thống kê ô tô đang lưu hành ở Việt Nam ..........................................................141
3. Thống kê số lượng phương tiện ở Việt Nam ......................................................142

4. Bảng lưu lượng phun xăng của một số loại động cơ ..........................................144
5. Kết quả đo khí thải động cơ Toyota 5A-F chế hịa khí và phun xăng điện tử ...148
6. Kết quả đo lượng nhiên liệu tiêu thụ của động cơ Toyota 5A-F chế hịa khí và
phun xăng điện tử ..............................................................................................156
7. Kết quả đo công suất và momen động cơ Toyota 5A-F .....................................................160

CBHD: PGS.TS. ĐỖ VĂN DŨNG

HVTH: KS. NGUYỄN THANH TÙNG


Trang 1
LUẬN VĂN THẠC SĨ: Chuyển

đổi và đánh giá động cơ chế hòa khí sang phun xăng điện tử

MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
- Theo Bộ Tài nguyên và Môi trường, năm 2002 các phương tiện giao thông vận
tải của Việt Nam đã sử dụng khoảng 1,5 triệu tấn xăng và dầu diezen, tương ứng
với lượng phát thải là 6 triệu tấn CO2, 61.000 tấn CO, 35.000 tấn NOX, 12.000
tấn SO2 và trên 22.000 tấn HC. Tại các nút giao thông ở một số đô thị, nồng độ
bụi vượt quá tiêu chuẩn cho phép từ 1,5 đến 3 lần, nồng độ SO2 gấp 2-3 lần. Các
hoạt động giao thông vận tải là nguyên nhân chủ yếu làm cho không khí bị ơ
nhiễm. Trong đó động cơ xăng sử dụng bộ chế hịa khí là thủ phạm gây ra ơ
nhiễm mơi trường nhiều nhất. Hiện nay Việt Nam có khoảng 800.000 ơ tơ các
loại, trong đó có khoảng 320.000 ơ tơ du lịch và cịn khoảng 80.000 ơ tơ sử dụng
bộ chế hịa khí [8].
- Mặt khác, động cơ xăng sử dụng bộ chế hịa khí cịn tồn tại nhiều nhược điểm
so với động cơ phun xăng điện tử như: tiêu hao nhiều nhiên liệu, công suất thấp,

khả năng tăng tốc kém…v.v.
- Do đó việc chuyển đổi động cơ sử dụng bộ chế hịa khí sang phun xăng điện tử
là thật sự cần thiết trong tình hình hiện nay.
2. Mục tiêu nghiên cứu
- Nghiên cứu và đề xuất phương pháp chuyển đổi động cơ Toyota 5A-F sử dụng
bộ chế hoà khí sang sử dụng hệ thống phun xăng điện tử.
- Nghiên cứu đánh giá các chỉ tiêu ô nhiễm, công suất và suất tiêu hao nhiên liệu
của động cơ Toyota 5A-F sử dụng bộ chế hồ khí và sử dụng hệ thống phun
xăng điện tử.
3. Nội dung nghiên cứu
- Nghiên cứu lý thuyết về cấu tạo, nguyên lý làm việc, đặc tính của bộ chế hịa

CBHD: PGS.TS. ĐỖ VĂN DŨNG

HVTH: KS. NGUYỄN THANH TÙNG


Trang 2
LUẬN VĂN THẠC SĨ: Chuyển

đổi và đánh giá động cơ chế hòa khí sang phun xăng điện tử

khí và hệ thống phun xăng điện tử.
- Nghiên cứu lý thuyết điều khiển động cơ phun xăng điện tử.
- Tính tốn chuyển đổi bộ chế hịa khí sang hệ thống phun xăng điện tử.
- Đề xuất các phương án chuyển đổi động cơ sử dụng bộ chế hịa khí sang hệ
thống phun xăng điện tử.
- Thực nghiệm chuyển đổi động cơ Toyota 5A-F sử dụng bộ chế hịa khí sang
phun xăng điện tử.
- Thực nghiệm đo và đánh giá các chỉ tiêu ô nhiễm, công suất và suất tiêu hao

nhiên liệu của động cơ Toyota 5A-F sử dụng bộ chế hòa khí và hệ thống phun
xăng điện tử.
4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Đối tượng nghiên cứu: Động cơ Toyota 5A-F sử dụng bộ chế hịa khí và hệ
thống phun xăng điện tử.
- Phạm vi nghiên cứu: Tính tốn chuyển đổi động cơ Toyota 5A-F sử dụng bộ
chế hoà khí sang sử dụng hệ thống phun xăng điện tử và đánh giá các chỉ tiêu ô
nhiễm, công suất và suất tiêu hao nhiên liệu của động cơ Toyota 5A-F sử dụng
bộ chế hồ khí và sử dụng hệ thống phun xăng điện tử.
5. Phương pháp nghiên cứu
- Phân tích lý thuyết cơ bản của bộ chế hịa khí và hệ thống phun xăng điện tử.
- Thực nghiệm chuyển đổi động cơ Toyota 5A-F sử dụng bộ chế hịa khí sang
phun xăng điện tử.
- Thực nghiệm đo các chỉ tiêu ô nhiễm, công suất và suất tiêu hao nhiên liệu của
động cơ Toyota 5A-F sử dụng bộ chế hịa khí và hệ thống phun xăng điện tử.
- Quan sát, thống kê kết quả thực nghiệm.
- Phân tích, đánh giá các chỉ tiêu ô nhiễm, công suất và suất tiêu hao nhiên liệu
của động cơ.

CBHD: PGS.TS. ĐỖ VĂN DŨNG

HVTH: KS. NGUYỄN THANH TUØNG


Trang 3
LUẬN VĂN THẠC SĨ: Chuyển

đổi và đánh giá động cơ chế hòa khí sang phun xăng điện tử

6. Giới hạn đề tài

- Chỉ thực nghiệm chuyển đổi động cơ Toyota 5A-F sử dụng bộ chế hịa khí
sang phun xăng điện tử.
- Chỉ khảo sát đánh giá công suất, suất tiêu hao nhiên liệu và các chỉ tiêu ô
nhiễm của động cơ Toyota 5A-F sử dụng bộ chế hịa khí và phun xăng điện tử.
7. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
- Hiện nay Việt Nam có khoảng 800.000 ơ tơ các loại, trong đó có khoảng
320.000 ô tô du lịch và còn khoảng 80.000 ô tô sử dụng bộ chế hịa khí [8].
- Dựa vào các thơng số chủ yếu của động cơ chế hồ khí Toyota 5A-F, tác giả
tính tốn sức tiêu hao nhiên liệu và lựa chọn hệ thống phun xăng điện tử phù
hợp có sẵn trên thị trường để thay thế cho bộ chế hồ khí. Sau đó, thực nghiệm
đo cơng suất, suất tiêu hao nhiên liệu và các chỉ tiêu ô nhiễm của động cơ
Toyota 5A-F sử dụng bộ chế hịa khí và hệ thống phun xăng điện tử.
- Theo quyết định số 249/2005/QĐ-TTg ký ngày 10/10/2005 của Thủ Tướng
Chính Phủ, từ ngày 1/7/2008 sẽ áp dụng tiêu chuẩn khí thải tương đương mức
Euro 2 cho tất cả các lọai phương tiện giao thông đường bộ mới sản xuất, lắp ráp
và nhập khẩu, còn các loại phương tiện đang tham gia giao thơng sẽ áp dụng
mức 1 của bộ tiêu chuẩn khí thải này. Nếu áp dụng theo tiêu chuẩn khí thải này
thì hầu hết các động cơ xăng sử dụng bộ chế hịa khí sẽ khơng đạt tiêu chuẩn và
sẽ bị cấm lưu hành. Vì vậy việc nghiên cứu tính tóan chuyển đổi động cơ xăng
sử dụng bộ chế hồ khí sang phun xăng điện tử là đề tài mang tính thời sự và cấp
bách. Nếu nghiên cứu thành công đề tài sẽ đem lại lợi ích thiết thực cho xã hội
và góp phần làm giảm ơ nhiễm mơi trường.

CBHD: PGS.TS. ĐỖ VĂN DŨNG

HVTH: KS. NGUYỄN THANH TÙNG


Trang 4
LUẬN VĂN THẠC SĨ: Chuyển


đổi và đánh giá động cơ chế hòa khí sang phun xăng điện tử

TỔNG QUAN
Năm 2003, Brian Higgins, August Goers, Allen Lipper và Lynn Mosher ở Đại
học Bách khoa California đã nghiên cứu chuyển đổi động cơ Wolkwagen Jetta 1.6L
1997 sử dụng bộ chế hoà khí sang hệ thống phun xăng đơn điểm. Thực nghiệm đo
khí thải ở tốc độ khơng tải và ở tốc độ 2500 v/ph khi có lắp và khi khơng có lắp bộ
TWC - three way catalyst. Kết quả nghiên cứu cho thấy khi chuyển từ bộ chế hồ
khí sang hệ thống phun xăng điện tử thì mức độ phát sinh ơ nhiễm giảm [1].

Hình 1. Mức độ phát sinh khí thải của động cơ Wolkwagen Jetta 1.6L 1997 sử
dụng bộ chế hồ khí và hệ thống phun xăng điện tử
Sau đó Viện cơng nghệ Bắc Kinh thẩm định lại và so với tiêu chuẩn hiện hành
của Trung Quốc. Kết quả đo khi có bộ TWC - three way catalyst như sau:
Bảng 1. Bảng nồng độ khí thải của động cơ Wolkwagen Jetta 1.6L 1997 chuyển
sang sử dụng hệ thống phun xăng điện tử được đo tại Viện Công nghệ Bắc Kinh.

CBHD: PGS.TS. ĐỖ VĂN DŨNG

HVTH: KS. NGUYỄN THANH TÙNG


Trang 5
LUẬN VĂN THẠC SĨ: Chuyển

đổi và đánh giá động cơ chế hòa khí sang phun xăng điện tử

Hiện nay, có một số cơ sở sửa chữa ơ tơ ở thành phố Hồ Chí Minh đã thử lấy
hệ thống phun xăng điện tử của các động cơ tương tự lắp vào động cơ đang sử dụng

bộ chế hịa khí, nhưng do khơng có tính tóan chính xác và khơng có thử nghiệm cụ
thể trên các thiết bị chuyên dùng nên khơng đánh giá chính xác được kết quả
chuyển đổi. Hơn nữa, phương pháp chọn lắp lẫn của họ rất hạn chế, chỉ có thể thực
hiện được cho một ít xe có cùng chủng loại, cịn những xe khác chủng loại họ
không thể thực hiện được.
Dưới sự hướng dẫn của Thầy PGS.TS. Đỗ Văn Dũng, tác giả sẽ nghiên cứu
tính tốn chuyển đổi động cơ chế hồ khí bất kỳ sang hệ thống phun xăng điện tử.
Nhưng để thuận lợi trong quá trình nghiên cứu và việc đánh giá kết quả thực
nghiệm được chính xác, được sự đồng ý của thầy hướng dẫn tác giả chọn động cơ
Toyota 5A-F để thực nghiệm.

CBHD: PGS.TS. ĐỖ VĂN DŨNG

HVTH: KS. NGUYỄN THANH TÙNG


Trang 6
LUẬN VĂN THẠC SĨ: Chuyển

đổi và đánh giá động cơ chế hòa khí sang phun xăng điện tử

CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Chương 1:

HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU ĐỘNG CƠ XĂNG

1.1. HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU ĐỘNG CƠ XĂNG SỬ DỤNG BỘ CHẾ HỊA KHÍ
1.1.1. Sơ đồ hệ thống nhiên liệu xăng sử dụng bộ chế hịa khí


Hình 1.1. Sơ đồ hệ thống nhiên liệu xăng sử dụng bộ chế hịa khí
1.1.2. Lọc xăng

Hình 1.2. Cấu tạo và họat động của bầu lọc
Lọc xăng có nhiệm vụ lọc sạch các cặn bẩn lẫn trong xăng trước khi đưa

CBHD: PGS.TS. ĐỖ VĂN DŨNG

HVTH: KS. NGUYỄN THANH TÙNG


Trang 7
LUẬN VĂN THẠC SĨ: Chuyển

đổi và đánh giá động cơ chế hòa khí sang phun xăng điện tử

xăng tới bộ chế hịa khí, để tránh hiện tượng tắc bộ chế hịa khí.
Khi động cơ làm việc, xăng từ thùng chứa theo đường xăng vào  vỏ bầu lọc
 lõi lọc  đường xăng ra  bộ chế hịa khí. Xăng sau khi đi qua lõi lọc các cặn
bẩn sẽ bị giữ lại và lắng dưới đáy bầu lọc.
1.1.3. Bơm xăng
Bơm xăng có nhiệm vụ hút xăng từ thùng chứa đưa đến bộ chế hịa khí với
một áp suất nhất định.
Khi cam đội, cần bẩy kéo
trục màng bơm và màng bơm đi
xuống, tạo độ chân không ở buồng
trên của màng, van thóat đóng kín,
van nạp mở ra, nhiên liệu từ thùng
chứa được hút vào bơm.
Hình 1.3. Bơm xăng ở hành trình nạp


Khi cam khơng đội, lị xo hồi
vị màng bơm đẩy màng bơm đi lên
nén nhiên liệu, lúc này van nạp
đóng lại và van thóat mở ra, nhiên
liệu được bơm tới bộ chế hịa khí.

Hình 1.4. Bơm xăng ở hành trình bơm
Khi áp suất nhiên liệu trên đường xăng ra cao hơn qui định, lúc này áp lực
xăng phía trên của màng bơm lớn hơn lực đẩy của lò xo, nên màng bơm bị đẩy nằm
CBHD: PGS.TS. ĐỖ VĂN DŨNG

HVTH: KS. NGUYỄN THANH TÙNG


Trang 8
LUẬN VĂN THẠC SĨ: Chuyển

đổi và đánh giá động cơ chế hòa khí sang phun xăng điện tử

ở vị trí thấp nhất. Mặc dù, cam vẫn
quay, cần bẩy vẫn lắc, nhưng màng
bơm và thanh kéo không di chuyển,
bơm xăng ngưng làm việc. Màng
bơm sẽ dịch chuyển trở lại khi áp suất
nhiên liệu trên đường xăng ra nhỏ
hơn áp suất qui định.

Hình 1.5. Bơm xăng ở vị trí bão hịa
1.1.4. Bộ chế hịa khí của động cơ Toyota 5A-F

Bộ chế hịa khí của động cơ Toyota 5A-F gồm có năm mạch xăng cơ bản sau:
- Mạch xăng không tải: Khi động cơ chạy ở chế độ không tải, bướm ga (18)
đóng gần kín làm cho độ chân khơng ở phía dưới bướm ga và miệng lỗ phun không
tải (16) lớn, nên nhiên liệu được hút từ buồng phao qua ziclơ xăng chính (14) 
ziclơ xăng khơng tải (8), hịa trộn với khơng khí từ ngồi qua ziclơ khơng khí vào
tạo thành hỗn hợp  van từ (7)  tiếp tục hịa trộn với khơng khí từ ngồi vào để
tạo thành hỗn hợp xăng khơng khí, rồi phun qua lỗ khơng tải (16) phía dưới bướm
ga. Để điều chỉnh lượng hỗn hợp xăng khơng khí cung cấp cho động cơ làm việc ở
chế độ khơng tải, ta xoay vít điều chỉnh (15) sẽ làm thay đổi tiết diện của lỗ phun.
Khi mở lớn bướm ga, lúc này độ chân không tại miệng lỗ không tải giảm, nên mạch
xăng không tải ngưng làm việc.
- Mạch xăng chính: Khi động cơ làm việc có tải, nhiên liệu từ buồng phao
qua giclơ xăng chính (14) vào mạch xăng chính, hịa trộn với khơng khí qua giclơ
gió của mạch xăng chính tạo thành hỗn hợp xăng khơng khí, rồi phun vào họng
khuếch tán qua vịi phun chính (6). Khi bướm ga mở càng lớn thì độ chân khơng ở
miệng vịi phun càng tăng, làm mực xăng trong giếng xăng giảm xuống, khơng khí
từ bên ngịai qua giclơ gió vào mạch xăng chính nhiều nên tránh được hiện tượng
CBHD: PGS.TS. ĐỖ VĂN DŨNG

HVTH: KS. NGUYỄN THANH TUØNG


Trang 9
LUẬN VĂN THẠC SĨ: Chuyển

đổi và đánh giá động cơ chế hòa khí sang phun xăng điện tử

giàu xăng ở tốc độ cao.
- Mạch xăng làm đậm dẫn động bằng chân không: Khi bướm ga mở nhỏ,
lúc này độ chân không trên đường ống nạp lớn, hút piston chân khơng (9) đi lên 

van làm đậm đóng lại. Khi bướm ga mở lớn hơn 80%, độ chân không trên đường
ống nạp nhỏ, lị xo đẩy piston chân khơng (9) đi xuống  van làm đậm mở ra cho
xăng từ buồng phao qua van làm đậm vào mạch xăng chính. Lúc này lượng xăng tới
vịi phun tăng lên nên khí hỗn hợp đậm hơn giúp cho động cơ có thể phát ra công
suất lớn nhất.
- Bơm gia tốc dẫn động bằng cơ khí: Khi mở nhanh bướm ga, hệ thống tay
đòn sẽ đi xuống nén lò xo đẩy piston đi xuống làm cho nhiên liệu trong khơng gian
phía dưới piston bị nén, van thoát (22) mở cho nhiên liệu qua vịi phun gia tốc phun
vào họng bộ chế hịa khí. Nếu mở từ từ bướm ga thì nhiên liệu qua các khe hỡ giữa
thành xy lanh, piston và van bi của bơm gia tốc trở về buồng phao. Tuy nhiên, hệ
thống gia tốc dẫn động bằng cơ khí có một nhược điểm là sau một lần gia tốc, nếu
cần gia tốc tiếp thì bướm ga phải đóng bớt lại để nạp nhiên liệu cho bơm, do đó tốc
độ của xe sẽ bị giảm.
- Hệ thống khởi động: Lúc khởi động, số vòng quay của động cơ rất nhỏ,
nên tốc độ khơng khí đi qua họng của bộ chế hịa khí rất thấp, nhiên liệu phun ít và
chất lượng phun kém. Mặt khác, động cơ lạnh nên nhiên liệu khó bốc hơi, dễ tạo
thành màng nhiên liệu trên thành đường ống nạp, do đó hỗn hợp đưa vào xylanh rất
lỗng, động cơ khó khởi động. Để khắc phục hiện tượng này, người ta bố trí một cơ
cấu khởi động hoặc một mạch xăng khởi động riêng. Khi khởi động ta đóng bướm
gió (5) lại, dẫn đến độ chân khơng ở khơng gian phía dưới bướm gió tăng, nên cả
mạch xăng chính và mạch xăng khơng tải đều làm việc, đo đó hỗn hợp xăng khơng
khí sẽ đậm, giúp cho động cơ dễ khởi động.
- Cơ cấu mở bướm ga thứ cấp: Khi động cơ chạy tốc độ thấp, độ chân
không tại họng khuếch tán nhỏ, nên lò xo đẩy màng và ty đẩy về bên phải  bướm
ga thứ cấp (19) đóng lại. Khi động cơ chạy tốc độ cao, độ chân không tại họng
khuếch tán lớn, nên màng và ty đẩy bị hút về bên trái  bướm ga thứ cấp (19) mở

CBHD: PGS.TS. ĐỖ VĂN DŨNG

HVTH: KS. NGUYỄN THANH TUØNG



Trang 10
LUẬN VĂN THẠC SĨ: Chuyển

đổi và đánh giá động cơ chế hòa khí sang phun xăng điện tử

ra. Độ mở của bướm ga thứ cấp tùy thuộc vào độ chân khơng tại họng khuếch tán.

Hình 1.6. Sơ đồ bộ chế hịa khí Toyota 5A - F

CBHD: PGS.TS. ĐỖ VĂN DŨNG

HVTH: KS. NGUYỄN THANH TÙNG


Trang 11
LUẬN VĂN THẠC SĨ: Chuyển

đổi và đánh giá động cơ chế hòa khí sang phun xăng điện tử

1.2. HỆ THỐNG PHUN XĂNG ĐIỆN TỬ
1.2.1. Sơ đồ hệ thống phun xăng điện tử

Hình 1.7. Sơ đồ hệ thống phun xăng điện tử
Trên hình 1.7 trình bày sơ đồ của một hệ thống phun xăng điện tử. Hệ thống
này bao gồm : ECU, các cảm biến và cơ cấu chấp hành...v.v.
1.2.2. Bơm xăng
Bơm xăng trong hệ thống phun xăng điện tử có hai loại
1.2.2.1. Bơm xăng kiểu cánh quạt

Lọai này thường được đặt trong thùng xăng. Nó có ưu điểm là làm việc êm
và ít dao động áp suất trong đường ống nhiên liệu nên được sử dụng rất rộng rãi.

CBHD: PGS.TS. ĐỖ VĂN DŨNG

HVTH: KS. NGUYỄN THANH TÙNG


Trang 12
LUẬN VĂN THẠC SĨ: Chuyển

đổi và đánh giá động cơ chế hòa khí sang phun xăng điện tử

Hình 1.8. Cấu tạo bơm xăng kiểu cánh quạt
1.2.2.2. Bơm xăng kiểu con lăn
Lọai này được đặt bên ngòai thùng xăng và luôn lắp gần thùng xăng để hiệu
suất bơm được cao hơn.

Hình 1.9. Cấu tạo bơm xăng kiểu con lăn

CBHD: PGS.TS. ĐỖ VĂN DŨNG

HVTH: KS. NGUYỄN THANH TÙNG


Trang 13
LUẬN VĂN THẠC SĨ: Chuyển

đổi và đánh giá động cơ chế hòa khí sang phun xăng điện tử


1.2.3. Kim phun
1.2.3.1. Cấu tạo
Cấu tạo của kim phun gồm các bộ phận
chính sau:
- Lưới lọc: Bảo đảm nhiên liệu đi vào kim
phun thật sạch
- Giắc cắm: Nối với mạch điện điều khiển
- Cuộn dây: Tạo từ trường khi có dịng điện
chạy qua
- Ty kim: Tác động đến sự đóng mở của van
kim
- Van kim: Đóng kín lỗ phun, khi có dịng Hình 1.10. Cấu tạo kim phun
điện sẽ bị nhấc lên cho nhiên liệu phun ra.
- Lỗ phun: Định góc phun và xé tơi nhiên liệu
- Vỏ kim phun
1.2.3.2. Nguyên lý làm việc của kim phun
- Trong quá trình họat động của động cơ, ECU liên tục nhận được các tín
hiệu từ cảm biến gởi về. Qua đó, ECU sẽ tính ra thời gian mở kim phun. Q trình
mở, đóng của kim phun diễn ra ngắt quãng và phụ thuộc vào độ rộng xung ứng với
từng chế độ làm việc của động cơ.
- Khi khơng có dịng điện chạy qua cuộn dây của kim phun, lò xo ép van kim
xuống đế, lúc này kim phun ở trạng thái đóng kín.
- Khi có dịng điện chạy qua cuộn dây của kim phun, tạo lực từ hút van kim
lên khỏang 0,1mm, nên nhiên liệu được phun ra khỏi kim phun.
Nếu ta gọi:

T - chu kỳ xung và i - độ dài xung

CBHD: PGS.TS. ĐỖ VĂN DŨNG


HVTH: KS. NGUYỄN THANH TÙNG


Trang 14
LUẬN VĂN THẠC SĨ: Chuyển

đổi và đánh giá động cơ chế hòa khí sang phun xăng điện tử

Thì lượng nhiên liệu phun ra khỏi kim Q, được tính bởi cơng thức:
i

Q   q ( )d

i
T

0

Hình 1.11. Xung điều khiển kim phun
1.2.4. Kim phun khởi động lạnh và công tắc nhiệt thời gian
1.2.4.1. Kim phun khởi động lạnh

Hình 1.12. Cấu tạo kim phun khởi động lạnh
Khi khởi động động cơ, do nhiệt độ động cơ còn thấp nên xăng khó bốc hơi
và bị ngưng đọng trên đường ống nạp, vì vậy kim phun khởi động lạnh sẽ cung cấp
thêm một lượng xăng để giúp động cơ khởi động dễ dàng.
CBHD: PGS.TS. ĐỖ VĂN DŨNG

HVTH: KS. NGUYỄN THANH TÙNG