Nghiên cứu, thiết kế và cải tiến động cơ honda wave 110 cho cuộc thi honda EMC 2021 đồ án tốt nghiệp ngành công nghệ kỹ thuật ô tô

TÓM TẮT
Trong bài nghiên cứu về “Nghiên cứu thiết kế và cải tiến động cơ HONDA WAVE
110 cho cuộc thi honda EMC 2021” dựa vào các kiến thức đã học và tài liệu tham khảo về
động cơ, chúng em tập trung chủ yếu vào các nội dung sau:
 Xác định các chi tiết thay thế thành động cơ sử dụng phun xăng điện tử để xe có thể
điều chỉnh được lượng phun nhiên liệu, thời điểm phun…
 Thiết kế và bố trí đường đi của hệ thống điện.
 Điều chỉnh ECU động cơ để điều chỉnh được lượng phun nhiên liệu, thời điểm
phun…
 Tiến hành đo đạc, kiểm tra, thu thập thông số.
 Nghiệm thu các thông số kiểm tra.
 Tiến hành lắp vào khung xe sinh thái.
 Tiếp tục nghiệm thu các thông số kiểm tra.
Hướng tiếp cận và giải quyết đồ án này chủ yếu vào việc tìm kiếm, tổng hợp, chọn lọc
từ các giáo trình của các trường đại học và tài liệu của hãng HONDA. Ngoài ra nhóm cịn thiết
kế vị trí đặt động cơ trên xe sao cho êm, không rung xe, đảm bảo độ bền và gọn gàng.

ii


MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN .............................................................................................................i
TÓM TẮT................................................................................................................. ii
MỤC LỤC ............................................................................................................... iii
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT VÀ KÍ HIỆU ................................................ viii
DANH MỤC HÌNH ẢNH ........................................................................................ix
DANH MỤC CÁC BẢNG......................................................................................xiv
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI ................................................................ 1
1.1. Lý do chọn đề tài ........................................................................................... 1
1.2. Tình hình nghiên cứu đề tài ......................................................................... 2
1.2.1. Trong nước ............................................................................................. 2

1.2.2. Ngoài nước ............................................................................................. 3
1.3. Mục tiêu đề tài .............................................................................................. 4
1.4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ................................................................ 5
1.5. Phương pháp nghiên cứu ............................................................................. 5
1.6. Ý nghĩa khoa học .......................................................................................... 6
1.7. Giới hạn đề tài............................................................................................... 6
1.8. Kết quả dự kiến đạt được ............................................................................. 6
CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU ...................................................................................... 7
2.1. Giới thiệu về cuộc thi EMC .......................................................................... 7
2.1.1. Lịch sử hình thành .................................................................................. 7

iii


2.1.2. Cuộc thi lái xe tiết kiệm nhiên liệu ở Việt Nam .................................... 7
2.1.3. Các quy định về cuộc thi về động cơ ..................................................... 9
2.2. Cơ sở lí thuyết ............................................................................................. 10
2.2.1. Cơ sở lý thuyết về tính kinh tế nhiên liệu của phương tiện ............... 10
2.2.2. Các giải pháp nâng cao hiệu quả kinh tế nhiên liệu........................... 12
2.2.2.1. Giảm suất tiêu hao nhiên liệu có ích của động cơ ....................... 12
2.2.2.2. Giảm các công suất tiêu hao và công suất cản chuyển động ....... 14
2.3. Ảnh hưởng của góc đánh lửa đến tính kinh tế và cơng suất động cơ ...... 16
2.3.1. Quá trình cháy trong động cơ đánh lửa cưỡng bức ........................... 16
2.3.2. Ảnh hưởng của góc đánh lửa tới công suất động cơ .......................... 18
2.3.3. Ảnh hưởng của góc đánh lửa tới tính kinh tế của động cơ ................ 18
CHƯƠNG 3: TÌM HIỂU ĐỘNG CƠ HONDA WAVE RSX 110 VÀ HỆ THỐNG
PHUN XĂNG ĐIỆN TỬ ......................................................................................... 21
3.1. Giới thiệu về động cơ WAVE 110 sử dụng bộ chế hịa khí ....................... 21
3.1.1. Cấu tạo của động cơ ............................................................................ 26
3.1.1.1. Hệ thống cung cấp nhiên liệu ....................................................... 26

3.1.1.2. Hệ thống phân phối khí ................................................................ 27
3.1.1.4. Hệ thống bơi trơn .......................................................................... 33
3.1.1.5. Hệ thống đánh lửa ......................................................................... 36
3.1.1.6. Moto khởi động ............................................................................. 42
3.1.1.7. Hệ thống truyền lực ...................................................................... 43
3.1.1.8. Cơ cấu trục khuỷu, thanh chuyền và piston ................................ 47

iv


3.1.1.9. Hệ thống làm mát .......................................................................... 56
3.2. Sự phát triển của hệ thống phun xăng ...................................................... 57
3.2.1.

Lịch sữ phát triển............................................................................... 57

3.2.2.

Các yêu cầu của một hệ thống phun xăng ........................................ 58

3.2.3.

Hệ thống điều khiển dòng nhiên liệu ................................................ 59

3.3. Cấu tạo, nhiệm vụ và quy trình của hệ thống phun xăng dùng bộ chế hịa
khí……………………………………………………………………………….. .60
3.3.1. Cấu tạo của hệ thống phun xăng bộ chế hịa khí................................ 60
3.3.2. Ngun lí hoạt động của hệ thống phun xăng bộ chế hòa khí ........... 62
3.3.3. Nhiệm vụ của hệ thống phun xăng bộ chế hịa khí............................. 63
3.3.4. Quy trình của hệ thống phun xăng bộ chế hịa khí ............................ 63

3.4.

Cấu tạo, ngun lí, nhiệm vụ và quy trình của hệ thống phun xăng điện

tử………………………………………………………………………………… 64
3.4.1.

Cấu tạo của hệ thống phun xăng điện tử .......................................... 64

3.4.2.

Nguyên lí của hệ thống phun xăng điện tử ....................................... 66

3.4.3.

Nhiệm vụ của hệ thống phun xăng điện tử ....................................... 66

3.4.4.

Quy trình của hệ thống phun xăng điện tử....................................... 67

3.5. So sánh ưu điểm và nhược điểm của động cơ dùng bộ chế hịa khí và động
cơ sử dụng phun xăng điện tử ............................................................................. 67
3.5.1.

So sánh ưu điểm của động cơ dùng bộ chế hịa khí và động cơ sử

dụng phun xăng điện tử .................................................................................. 67
3.5.2.

So sánh nhược điểm của động cơ dùng bộ chế hịa khí và động cơ sử

dụng phun xăng điện tử .................................................................................. 68

v


CHƯƠNG 4: CẢI TIẾN ĐỘNG CƠ ...................................................................... 69
4.1.

Nâng cáo hệ thống cung cấp nhiên liệu .................................................. 69

4.1.1.

Thay đổi từ bộ chế hịa khí sang phun xăng điện tử ........................ 69

4.1.2.

Sơ đồ và thành phần của hệ thống nhiên liệu xe sinh thái ............... 70

4.1.3.

Quy trình thay đổi hệ thống cung cấp nhiên liệu ............................. 77

4.1.4.

Giải pháp đốt hoàn toàn hổn hợp nhiên liệu .................................... 79

4.2.

Nâng cấp áp suất cuối kỳ nén .................................................................. 80

4.3.

Hạn chế sự truyền nhiệt từ động cơ ra môi trường ............................... 81

4.4.

Giảm trọng lượng và loại bỏ hệ thống truyền động của động cơ .......... 83

4.5.

Thiết kế nâng cấp hệ thống bôi trơn ....................................................... 85

4.5.1.

Cấu tạo của hệ thống bơi trơn cải tiến .............................................. 88

4.5.2.

Ngun lí hoạt động của hệ thống ..................................................... 90

4.5.3.

Quá trình thay đổi hệ thống bôi trơn ................................................ 92

4.6.

Hệ thống điện của động cơ ...................................................................... 94

4.6.1.

Phần tín hiệu ...................................................................................... 94

4.6.1.1. Cảm biến vị trí trục khuỷu (CKP) ............................................... 95
4.6.1.2. Cảm biến vị trí bướm ga (TA) ...................................................... 95
4.6.1.3. Cảm biến nhiệt độ động cơ (EOT) ............................................... 97
4.6.1.4. Cảm biến oxy ................................................................................. 98
4.6.1.5. Cảm biến nhiệt độ khí nạp (IAT) ................................................. 99
4.6.2.

Phần chấp hành ................................................................................. 99

4.6.2.1. Kim phun..................................................................................... 100

vi


4.6.2.2. Van điều khiển cầm chừng ......................................................... 100
4.6.3.

Phần điều khiển ............................................................................... 101

4.6.3.1. Giới thiệu về ECU Redleo V-Racing .......................................... 102
4.6.3.2. Các tính năng của ECU Redleo V-Racing ................................. 104
4.6.3.3. Phần mềm REDLEO ECU Pro 9.1X ......................................... 105
4.6.3.4. Các chức năng chính của Phần mềm ......................................... 105
4.6.3.5. Quy trình Remap ECU ............................................................... 111
4.6.3.6. Sơ đồ mạch điện của xe .............................................................. 114
4.7.

Thay đổi một số bộ phận bên trong động cơ ........................................ 116

4.8.

Đặt động cơ lên khung xe ...................................................................... 117

CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN ..................................................................................... 121
5.1. Kết luận ..................................................................................................... 121
5.2. Kiến nghị ................................................................................................... 122
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................. 123
MỘT SỐ HÌNH ẢNH THỰC TẾ KHI THỰC HIỆN ĐỀ TÀI ........................... 124

vii


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT VÀ KÍ HIỆU

AF

Air and Fuel

CDI

Capacitor Discharge Ignition

CKP

Crankshaft Position

IAT

Intake Air Temperature

ISC

Idle Speed Control

IC

Intergated-Circuit

ECU

Electronic Control Unit

ECM

Engine Control Module

EMC

Eco Mileage Challenge

PGM-FI

Programmed Fuel Injection

EOT

Engine Temperature

MAP

Manifold Absolute Pressure

TP

Throttle position

SOHC

Single Overhead Cam

viii


DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1. 1: Hình vẽ 2D khung sườn trong bài báo .................................................................. 3
Hình 1. 2: Piston cơ bản (Bên trái) và Piston được thêm khối lượng (Bên phải) ................... 4
Hình 2. 1: Suất tiêu hao nhiên liệu có ích của động cơ trong thực tế ................................... 13
Hình 2. 2: Đồ thị thể hiện các giai đoạn đánh lửa ............................................................... 16
Hình 2. 3: Đồ thị thể hiện các mối quan hệ có tính đến tiêu hao nhiên liệu ......................... 19
Hình 2. 4: Đồ thị thể hiện góc đánh lửa sớm ....................................................................... 20
Hình 3. 1: Mặt cắt ngang của động cơ ................................................................................ 21
Hình 3. 2: Mặt cắt thẳng đúng của động cơ ........................................................................ 22
Hình 3. 3: Thơng số kỹ thuật của động cơ WAVE RSX 110 ................................................. 23
Hình 3. 4: Đồ thị đặc tính ngồi.......................................................................................... 25
Hình 3. 5: Sơ đồ hê thống cung cấp nhiên liệu .................................................................... 26
Hình 3. 6: Bộ chế hịa khí thực tế ........................................................................................ 27

Hình 3. 7: Cơ cấu xích của hệ thống phân phối khí ............................................................. 28
Hình 3. 8: Các chí tiết của hệ thống phân phối khí .............................................................. 28
Hình 3. 9: Mặt cắc ngang của nắp động cơ ......................................................................... 29
Hình 3. 10: Xupap............................................................................................................... 29
Hình 3. 11: Lị xo xupap...................................................................................................... 31
Hình 3. 12: Cị mổ xupap .................................................................................................... 31
Hình 3. 13: Trục cam .......................................................................................................... 32
Hình 3. 14: Sơ đồ đường dầu .............................................................................................. 33
Hình 3. 15: Mặt cắt của bom nhớt ....................................................................................... 34
Hình 3. 16: Bơm nhớt.......................................................................................................... 34
Hình 3. 17: Lọc nhớt ........................................................................................................... 35
Hình 3. 18: Bộ lọc li tâm ..................................................................................................... 36
Hình 3. 19: Sơ đồ hệ thống đánh lửa ................................................................................... 36

ix


Hình 3. 20: Chi tiết vơ lăng ................................................................................................. 37
Hình 3. 21: Vơ lăng và mâm lửa ......................................................................................... 37
Hình 3. 22: Cuộn phát xung đánh lửa ................................................................................. 39
Hình 3. 23: Vị trí của cảm biến trục khuỷu trên động cơ ..................................................... 39
Hình 3. 24: Bu gi ................................................................................................................ 40
Hình 3. 25: Bobine đánh lửa ............................................................................................... 41
Hình 3. 26: IC điều khiển .................................................................................................... 41
Hình 3. 27: Moto khởi động ................................................................................................ 42
Hình 3. 28: Các chi tiết rong hộp số ................................................................................... 44
Hình 3. 29: Ly hợp .............................................................................................................. 45
Hình 3. 30: Ly hộp sơ cấp ................................................................................................... 45
Hình 3. 31: Ly hợp thức cấp ................................................................................................ 47
Hình 3. 32: Piston, thanh truyền, trục khuỷu ....................................................................... 48

Hình 3. 33: Trục khuỷu ....................................................................................................... 49
Hình 3. 34: Má khuỷu ......................................................................................................... 50
Hình 3. 35: Đầu piston........................................................................................................ 51
Hình 3. 36: Xéc măng ......................................................................................................... 53
Hình 3. 37: Thanh truyền .................................................................................................... 54
Hình 3. 38:Đầu nhỏ thanh truyền ........................................................................................ 55
Hình 3. 39: Tiết diện ngang của thanh truyền ..................................................................... 55
Hình 3. 40: Đầu to thanh truyền.......................................................................................... 55
Hình 3. 41: Làm mát bằng gió............................................................................................. 56
Hình 3. 42: Các cánh tản nhiệt ở đầu lịng .......................................................................... 56
Hình 3. 43: Chi tiết của bộ chế hịa khí ............................................................................... 60
Hình 3. 44: Sơ đồ hoạt động của bộ chế hịa khí ................................................................. 61
Hình 3. 45: Ngun lí hoạt động ở các tốc độ khác nhau .................................................... 63
Hình 3. 46: Sơ đồ đường đi của nhiên liệu .......................................................................... 64
Hình 3. 47: Các chi tiết trong bộ phận cung cấp nhiên liệu ................................................. 65
Hình 3. 48: Các cảm biến trong hệ thống phun xăng điện tử của WAVE RSX 110............... 65

x


Hình 3. 49: Sơ đồ điều khiển của ECU ................................................................................ 66
Hình 4. 1: Sơ đồ hệ thống cung cấp nhiên liệu .................................................................... 70
Hình 4. 2: Sơ đồ hoạt động khi van điện từ ở vị trí ON........................................................ 70
Hình 4. 3: Sơ đồ hoạt động khi van điện từ ở vị trí OFF ..................................................... 71
Hình 4. 4: Van khí ............................................................................................................... 72
Hình 4. 5: Van 1 chiều dạng trượt ....................................................................................... 73
Hình 4. 6: Van 1 chiều dạng xoay ....................................................................................... 74
Hình 4. 7: Van 1 chiều dạng bích ........................................................................................ 74
Hình 4. 8: Bộ điều chỉnh áp suất ......................................................................................... 75
Hình 4. 9: Van điên từ ......................................................................................................... 75

Hình 4. 10: Bơm màng ........................................................................................................ 76
Hình 4. 11: Cấu tạo của bơm màng..................................................................................... 76
Hình 4. 12: Ống dây và khớp nối ........................................................................................ 77
Hình 4. 13: Bộ chế hịa khí (Bên trái) và cụm cung cấp nhiên liệu phun xăng điện tử (Bên
phải) ................................................................................................................................... 77
Hình 4. 14: Cụm cung cấp nhiên liệu đã được thay đổi ....................................................... 78
Hình 4. 15: Vô lăng 1 chấu(bên trái) và vô lăng Fi 9 chấu(bên phải) .................................. 78
Hình 4. 16: Hình thực tế vơ lăng được lắp lên động cơ ....................................................... 78
Hình 4. 17: Vị trí cảm biến nhiệt độ động cơ ....................................................................... 79
Hình 4. 18: Hình thực tế đã thay đổi hệ thống cung cấp nhiên liệu ..................................... 79
Hình 4. 19: Pít tơng đầu cao ............................................................................................... 81
Hình 4. 20: Đồ thị quan hệ của suất tiêu hao nhiên liệu với nhiệt độ động cơ ..................... 82
Hình 4. 21: Các lá tản nhiệt phía bên ngồi xylanh............................................................. 83
Hình 4. 22: Các lá tản nhiệt phía bên ngồi xylanh đã bị căt .............................................. 83
Hình 4. 23: Thân máy bên trái trước và sau cắt ................................................................. 84
Hình 4. 24: Thân máy bên trái trước và sau bị cắt .............................................................. 85
Hình 4. 25: Thân máy thực tế bị cắt .................................................................................... 85
Hình 4. 26: Sơ đồ hệ thống bơi trơn cơ bản trên xe máy ..................................................... 87

xi


Hình 4. 27: Sơ đồ đường đi của hệ thống bơi trơn ............................................................... 88
Hình 4. 28: Cacte ................................................................................................................ 88
Hình 4. 29: Bơm nhớt.......................................................................................................... 89
Hình 4. 30: Van khóa .......................................................................................................... 89
Hình 4. 31: Dây dẫn dầu và khớp nối .................................................................................. 90
Hình 4. 32: Sơ đồ hệ thống bôi trơn hoạt động lâu .............................................................. 90
Hình 4. 33: Sơ đồ hệ thống bơi trơn khi đi thi ..................................................................... 91
Hình 4. 34: Hình thực tế nhóm đã đắp nhơm các lỗ nhớt .................................................... 92

Hình 4. 35: Hình vẽ solidwork các lỗ nhớt cần được đắp nhơm .......................................... 92
Hình 4. 36: Nắp quy lát đã được khoan lỗ nhớt ................................................................... 93
Hình 4. 37: Nắp bảo vệ bên trái của động cơ đã được khoan lỗ .......................................... 93
Hình 4. 38: Vị trí đặt các cảm biến, ECU trên xe máy ......................................................... 94
Hình 4. 39: Các cảm biến ................................................................................................... 95
Hình 4. 40: Sơ đồ điện của cảm biến bướm ga .................................................................... 96
Hình 4. 41: Cảm biến bướm ga ........................................................................................... 96
Hình 4. 42: Nhiệt độ động cơ .............................................................................................. 97
Hình 4. 43: Sơ đồ cảm biến nhiệt độ động cơ ...................................................................... 97
Hình 4. 44: Sơ đồ cẩm biến ơ xy.......................................................................................... 98
Hình 4. 45: Cảm biến nhiệt độ khí nạp ................................................................................ 99
Hình 4. 46: Sơ đồ cảm biến nhiệt độ khí nạp ....................................................................... 99
Hình 4. 47: Kim phun........................................................................................................ 100
Hình 4. 48: ECU Redleo ................................................................................................... 102
Hình 4. 49: Bộ điều khiển Mode ........................................................................................ 103
Hình 4. 50: ECU ............................................................................................................... 103
Hình 4. 51: Cáp kết nối ..................................................................................................... 104
Hình 4. 52: Đĩa CD........................................................................................................... 104
Hình 4. 53: Kí hiệu phần mềm........................................................................................... 105
Hình 4. 54: Giao diện của ECU ở chức năng điều khiển lưu lượng phun .......................... 106
Hình 4. 55: Giao diện của ECU ở chức năng điều khiển góc đánh lửa .............................. 107

xii


Hình 4. 56: Giao diện của ECU ở chức năng điều khiển thêm nhiên liệu theo nhiệt độ máy
......................................................................................................................................... 107
Hình 4. 57: Giao diện của ECU ở chức năng điều khiển thêm tia lửa theo nhiệt độ máy ... 108
Hình 4. 58: Giao diện của ECU ở chức năng điều chỉnh các thơng số như RPM max và min
......................................................................................................................................... 110

Hình 4. 59: Giao diện của ECU ở chức năng điều khiển tổng hợp .................................... 110
Hình 4. 60: Điều chỉnh điện áp TCS.................................................................................. 112
Hình 4. 61: Hình ảnh thành viên nhóm đang thực hiện Remap ECU ................................. 112
Hình 4. 62: Bản MAP xăng khởi động ............................................................................... 113
Hình 4. 63: Bản MAP xăng ổn định .................................................................................. 113
Hình 4. 64: Sơ đồ mạh điện của xe sinh thái ..................................................................... 114
Hình 4. 65: Thứ tự các chân của ECU .............................................................................. 115
Hình 4. 66: Ơ bi SKF ........................................................................................................ 117
Hình 4. 67: Hình vẽ solidwork động cơ đặt trên khung xe ................................................. 118
Hình 4. 68: Các vị trí để cố định động cơ lên khung sườn ................................................. 118
Hình 4. 69: Các pát cố định trên khung xe ........................................................................ 119
Hình 4. 70: Hình động cơ được lắp lên khung xe .............................................................. 119
Hình 4. 71: Hình xe sinh thái của đội Lotus-UTE.............................................................. 120
Hình 5. 1: Hình ảnh thực tế hệ thống cung cấp nhiên liệu đã được chuyể nđổi…………...121

xiii


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 3. 1: Thông số kỹ thuật của động cơ ........................................................................... 23
Bảng 3. 2: Các thông số của đồ thị đặc tính ngồi .............................................................. 25
Bảng 3. 3:Thơng số kỹ thuật của xupap ............................................................................... 30
Bảng 3. 4: Thông số kỹ thuật của cò mổ .............................................................................. 32
Bảng 3. 5: Thông số kỹ thuật của cam ................................................................................. 33
Bảng 3. 6: Tỉ số truyền qua các tay số................................................................................. 43
Bảng 3. 7: Bảng thể hiện chi tiết của hộp số ....................................................................... 44
Bảng 3. 8: Bảng thể hiện các chi tiết của li hợp sơ cấp ....................................................... 46
Bảng 3. 9: Bảng thể hiện chi tiết của ly hợp thứ cấp ........................................................... 47
Bảng 3. 10: Thơng số của nhóm Piston ............................................................................... 52
Bảng 3. 11: Thông số Xec măng .......................................................................................... 53

Bảng 3. 12: Thông số của thanh truyền ............................................................................... 54
Bảng 3. 13: Chi tiết của bộ chế hịa khí ............................................................................... 60
Bảng 3. 14: Chi tiết của hê thống phun xăng điện tử ........................................................... 65

Bảng 4. 1: Các chân của ECU .......................................................................................... 115

xiv


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI
1.1. Lý do chọn đề tài
Ngày nay ô nhiễm môi trường và biến đổi khí hậu tồn cầu đang rất được quan tâm,
ơ nhiễm môi trường bắt nguồn từ nhiều nguyên nhân do rác thải sinh hoạt, do khí thải độc
hại từ các nhà máy, khí thải từ các phương tiện giao thông.... Chính vì thế các tiêu chuẩn
về khí thải đặt ra trên các dịng xe ơ tơ hiện nay là vơ cùng nghiêm ngặt, bên cạnh đó các
u cầu về cơng suất của động cơ cũng được quan tâm. Việc thiết kế, chế tạo một động cơ
tiết kiệm nhiên liệu nhưng vẫn giữ được công suất cao đáp ứng mong muốn của người tiêu
dùng là mục tiêu hàng đầu của các nhà sản xuất. Nguồn nhiên liệu hóa thạch là một nguồn
nhiên liệu giới hạn và ngày cạn kiệt đang đến gần, việc động cơ tiết kiếm nhiên liệu vẫn
đáp ứng nhu cầu di chuyển của người dùng, vừa bảo vệ môi trường, kéo dài thời gian
nghiên cứu tiềm kiếm nguồn năng lượng thay thế trong tương lai. Ngày nay các kỹ sư cũng
đã nghiên cứu ra nhiều nhiên liệu thay thế như sử dụng nguồn năng lượng điện, điện mặt
trời, khí thiên nhiên… Nhưng việc sử dụng xăng hay diesel vẫn mang lại sự tin tưởng cho
người tiêu dùng. Vấn đề trước mắt cần giải quyết đó là tiết kiệm nhiên liệu cho động cơ.
Hiện nay trên thế giới cũng có rất nhiều cuộc thi về thiết kế, chế tạo động cơ tiết kiệm nhiên
liệu nhằm tìm ra các phát minh đột phát, các kỹ sư giỏi và cũng nhằm nâng cao ý thức của
mỗi người trong quá trình sử dụng xe máy, ô tô ảnh hưởng đến môi trường. Trong các cuộc
thi đó ta có thể tiếp cận đến cuộc thi Shell eco marathon và trong nước ta có thể tham gia
“Cuộc thi Lái xe sinh thái – Tiết kiệm nhiên liệu Honda”.
Cuộc thi Lái xe sinh thái - Tiết kiệm nhiên liệu Honda nhằm nâng cao ý thức tiết

kiệm nhiên liệu và bảo vệ môi trường, đặc biệt là trong thế hệ trẻ. Bằng niềm vui sáng tạo
và hoạt động làm việc nhóm, cuộc thi mang tới một sân chơi bổ ích và năng động cho các
kỹ sư tương lai thỏa sức sáng tạo. Cũng là sinh viên với niềm đam mê chuyển động quay
tròn của bánh xe với đề tài này nhóm em mong muốn sẽ củng cố được những kiến thức mà
chúng em được học, cũng như vận dụng nó vào một sản phẩm thực tế.
“Nghiên cứu, thiết kế và cải tiến động cơ HONDA WAVE 110 cho Cuộc thi
HONDA EMC 2021” là một đề tài phù hợp với chúng em. Chúng em hi vọng Sản phẩm
1


sẽ được sử dụng làm tài liệu giảng dạy, giúp cho người học trực quan và sinh động hơn
trong quá trình học tập, nhằm nâng cao hiệu quả học tập, tiết kiệm thời gian và góp phần
vào sự nghiệp phát triển động cơ Sinh thái sau này.
Ngoài ra với sự chọn đề tài “Nghiên cứu thiết kế và cải tiến động cơ HONDA
WAVE 110 cho cuộc thi HONDA EMC 2021” cịn hướng dẫn q trình chuyển đổi động
cơ sử bộ chế hòa khí sang động cơ sử dụng phun xăng điện tử dùng ECU để điều khiển
lượng xăng, góc đánh lửa, tỉ lệ AF…
Bằng những kiến thức đã học về Ngành cơng nghệ kỹ thuật Ơ tơ và sự hướng của
thầy Th.S Nguyễn Tấn Ngọc chúng em tin rằng việc nghiên cứu và áp dụng những kinh
nghiệm về Ơ tơ sẽ giúp chúng em đạt được kết quả mong muốn trên sản phẩm động cơ xe
sinh thái.
1.2. Tình hình nghiên cứu đề tài
1.2.1. Trong nước
 Bài báo “Thiết kế và kiểm tra xe tiết kiệm nhiên liệu cho xe một người ngồi” của nhóm
tác giả Đỗ Nhựt Trí, Phạm Minh Quang của Trường Đại học Văn Lang.
 Tóm Tắt:
Bảo vệ môi trường sống để phát triển bền vững đang là mối quan tâm của nhân loại.
Trong đó, giảm lượng khí thải CO2 là tiêu chí hàng đầu. Một số công nghệ bao gồm phương
pháp cải thiện hiệu quả tiêu thụ nhiên liệu hóa thạch đã được đưa vào ơ tơ mới nhằm hạn
chế những tác động tiêu cực do CO2 gây ra. Trong bài báo này, các giải pháp công nghệ

mới sẽ được đề xuất. Chúng được kết hợp theo một phương pháp mới để cải thiện hiệu suất
động cơ xe, cải thiện hệ thống đánh lửa và hồi lưu khí cũng như giảm ma sát giữa xe và
môi trường khi xe đang di chuyển. Phương pháp đạo cụ được áp dụng trên một phương
tiện mới thực hiện cho Eco Mileage Challenge (EMC) 2019 do Honda Vietnam Compapy
tổ chức thường niên. Tất cả các bài kiểm tra và kết quả thi đấu ở mức trung bình 240 km/lít
xăng RON98 đều chứng minh rằng phương pháp đạo cụ là khả thi và hiệu quả trong việc
tiết kiệm nhiên liệu.

2


Hình 1. 1: Hình vẽ 2D khung sườn trong bài báo


Nhận xét:
Bài báo tập trung nghiên cứu về thay đổi kết cấu của động cơ để phù hợp với mục

đích cuộc thi cũng như đạt được quả mong đợi.
1.2.2. Ngoài nước


Cơng trình “Nghiên cứu và phát triển của xe ba bánh tiết kiệm nhiên liệu” của tác giả

Luo Jin, Ma Qihua, Luo Yiping thuộc Khoa Kỹ thuật Ơ tơ, Đại học Khoa học và Kỹ thuật
Thượng Hải, Thượng Hải, Trung Quốc.
 Tóm tắt:
Từ năm 2007, Honda China Eco Mileage Challenge được tổ chức trong 7 năm, đến
nay đã có gần trăm đội tham gia cuộc thi. Mặc dù xếp hạng quốc gia về ô tô tiết kiệm nhiên
liệu của trường chúng tôi là lý tưởng, nhưng kết quả cạnh tranh giữa trường chúng tôi và
các trường đại học cấp cao là rất xa. Để nâng cao hạng ô tô kinh tế, bài báo này phân tích

các bài báo về ô tô kinh tế đã xuất bản trong những năm gần đây, thảo luận về hướng nghiên
cứu chính của ô tô kinh tế và những thành tựu chính, phân tích từ hướng nghiên cứu chính
và phương pháp nghiên cứu, đưa ra công nghệ của xe kinh tế hiện tại trong nước, tóm tắt
xu hướng nghiên cứu về ơ tơ kinh tế, đưa ra định hướng cho việc thiết kế ô tô kinh tế trong
tương lai.

3


Hình 1. 2: Piston cơ bản (Bên trái) và Piston được thêm khối lượng (Bên phải)
 Nhận xét:
Ở bải nghiên cứu này đã tập phân tích và thay đổi kết cấu của piston, bài nghiên cứu
đã tăng khối lượng piston bằng phương pháp Hàn làm tăng quán tính chuyển động quay
của động cơ.
Mỗi nhóm nghiên cứu sẽ đưa ra một vấn đề riêng, sẽ thay đổi những thứ mà họ cho
rằng khơng cần thiết hoặc điều đó sẽ làm tiêu hao nhiên liệu. Nhưng mục tiêu của các
nghiên cứu vẫn hướng về một động tiêu tốn ít nhiên liệu nhưng lại cho công suất đủ dùng.

1.3.

Mục tiêu đề tài
Nghiên cứu, thiết kế và cải tiến động cơ HONDA WAVE 110 để tham gia cuộc thi

Xe sinh thái, mục tiêu quan trọng nhất chúng em đề ra chính là xây dựng được một động
cơ tiết kiệm nhiên liệu nhưng vẫn đáp ứng đủ công suất và momen xoắn cần thiết để đẩy
tốc độ xe theo yêu cần cuộc thi.
Tạo ra một sản phẩm đáp ứng yêu cầu của cuộc thi và qua đó cũng là một sản phẩm
để giúp cho Sinh viên Sư phạm kỹ thuật có thể tham khảo cho những cuộc thi tiếp theo
mang lại kết quả tốt hơn.
Động cơ được cắt bỏ hộp số, cắt gọt một vài chi tiết cho động cơ nhẹ hơn và chuyển

từ động cơ nguyên bản là sử dụng bộ chế hòa khí sang sử dụng phun xăng điện tử. Qua đó
nhóm cũng ôn lại các kiến thức về cấu tạo, nguyên lý hoạt động, sơ đồ mạch điện về hệ
thống phun xăng điện tử cũng có phần tương tự và đơn giản như hệ thống phun xăng điện
4


tử trong Ơ tơ.
Ngồi ra, mục tiêu của nhóm cũng là rèn luyện các kỹ năng hàn, cắt, lắp ráp, căn
chỉnh, thi công trên sản phẩm một cách đúng kỷ thuật. Đây cũng là cơ hội để chúng em
nâng cao khả nâng xử lí, chẩn đoán, kiểm tra, sửa chữa động cơ khi có vấn đề xảy ra.
1.4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
 Đối tượng nghiên cứu
 Động cơ WAVE RSX 110 của hãng HONDA sử dụng bộ chế hịa khí do
HONDA Việt Nam cung cấp.
 Phạm vi nghiên cứu và thực hiện đề tài
 Nghiên cứu động cơ HONDA WAVE RSX 110.
 Chuyển đổi hệ thống cung cấp nhiên liệu từ sử dụng bộ chế hòa khí sang sử dụng
Phun xăng điện tử - FI.
 Thiết kế đường đi của hệ thống cung cấp nhiên liệu có sử dụng bôm màng.
 Thiết kế hệ thống ngắt động cơ động tạm thời.
 Thiết kế lại hệ thống bôi trơn cung cấp nhớt đến các chi tiết nhằm bôi trơn và
làm mát động cơ.
 Nghiên cứu các phương pháp tăng hiệu suất động cơ và các biện pháp áp dụng
trên được vào điều kiện thực tế.
 Nghiên cứu và Tunning ECU cho phù hợp với từng chế độ như khởi động, tăng
tốc hay bắt đầu nổ lại khi xe đang có qn tính…
1.5. Phương pháp nghiên cứu
Trong q trình thực hiện đề tài đã sử dụng một số phương pháp sau:
 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết.
 Tham khảo tài liệu do giảng viên hướng dẫn cung cấp và các tài liệu giáo trình

5


đã học, đồng thời tham khảo một số nguồn tài liệu có uy tín trên mạng Internet.
 Phương pháp tham khảo, sưu tầm tài liệu chuyên ngành ô tô.
 Phương pháp sử dụng các phần mềm mô phỏng.
 Tham khảo ý kiến của các thầy và bạn bè để học hỏi những kinh nghiệm của
thầy cô, bạn bè trong việc thi công và thiết kế các cụm chi tiết của mơ hình.
 Phương pháp thực nghiệm tìm ra thơng số ở số vịng quay mà nó tiết kiệm nhiên,
cơng suất và momen xoắn ở con số hợp lí.
1.6. Ý nghĩa khoa học
Đề tài “Nghiên cứu, thiết kế và cải tiến động cơ HONDA WAVE 110 tham gia cuộc
thi Xe sinh thái” Giải quyết các vấn đề sau:
 Là công cụ để sinh viên có thể mở rộng tầm hiểu biết về các phương pháp nghiên
cứu, cải tiến động cơ trong tương lai, từ đó việc hình thành các q trình và giai
đoạn nghiên cứu động cơ trở nên dễ dàng và ít tốn thời gian hơn.
 Tạo thêm sự hiểu biết sâu rộng và có cái nhìn tổng qt, giúp sinh viên có thêm
ý tưởng tạo ra nhiều sản phẩm sáng tạo.
 Với đề tài này nhóm hi vọng là một tài liệu hữu ích giúp cho sinh viên tham
khảo, cũng như cải tiến động cơ mà nhóm cịn sai sót.
1.7. Giới hạn đề tài
Vì cơ sở vật chất và điều kiện kinh tế có giới hạn nên với đề tài “Nghiên cứu, thiết
kế và cải tiến động cơ HONDA WAVE 110 tham gia cuộc thi Xe sinh thái” nhóm tập trung
nghiên cứu và thiết kế một số bộ phận quan trọng trên động cơ và tinh chỉnh ECU.
1.8. Kết quả dự kiến đạt được
Hiểu rõ và áp dụng các lí thuyết về động cơ đốt trong. Hiểu rõ được lý thuyết thử
nghiệm động cơ. Nắm rõ quy trình vận hành phịng thử.
Mơ phỏng và xây dựng được đồ thị mô-ment, công suất, lượng nhiên liệu tiêu thụ,
suất tiêu hao nhiên liệu, áp suất khí nạ... Đánh giá các kết quả đạt được.

6


CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU
2.1. Giới thiệu về cuộc thi EMC
2.1.1. Lịch sử hình thành
Được khởi nguồn từ HONDA Nhật Bản từ năm 1981, cuộc thi lái xe sinh thái tiết
kiệm nhiên liệu là một cuộc thi, sự kiện hướng đến bảo vệ môi trường. Tính đến nay, cuộc
thi đã trãi qua quãng đường tròn 33 năm. Cuộc thi’ Lái xe sinh thái tiết kiệm nhiên liệu
HONDA” là một sân chơi lành mạnh nời những người tham gia kết hợp sự sáng tạo, trí
tưởng tượng và những hiểu biết về công nghệ để thiết kế ra những chiếc xe và cạnh tranh
về hiệu suất tiêu hao nhiên liệu. Cuộc thi mỗi năm thường hướng tới mục đích nâng cao
niềm vui sáng tạo trong làm việc nhóm của các thành viên, cũng như ý thức bảo vệ môi
trường của giới trẻ hiện nay và tương lai. Và hiện nay, không chỉ Nhật Bản mà cuộc thi
còn lan rộng ra các nước lân cận ở Châu Á như: Thái Lan, Trung Quốc và cả Việt Nam ta.
Với khẩu hiệu “Bạn có thể đi được bao nhiêu km chỉ với 1 lít xăng?”, kỷ lục tiết kiệm nhiên
liệu cao nhất từ trước đến nay là: 3.644,86 Km/lít xăng đã được đội FireBall xác lập vào
năm 2011 tại Nhật Bản với động cơ HONDA 50cc và 1800 Km/lít đối với động cơ 110 cc
của đội Elite của Trung Quốc.
2.1.2. Cuộc thi lái xe tiết kiệm nhiên liệu ở Việt Nam
Cuộc thi Lái xe tiết kiệm nhiên liệu đã được tổ chức ở Việt nam từ năm 2010 cho
đến nay đã tổ chức được 11 lần và vẫn đang tiếp tục phát triển qua từng năm. Đây là sân
chơi để sinh viên các trường trên cả nước có cơ hội giao lưu cọ sát với nhau.
Cuộc thi Lái xe sinh thái - Tiết kiệm nhiên liệu HONDA là cuộc thi trong đó người
tham gia sẽ ứng dụng các ý tưởng và công nghệ độc đáo để chế tạo ra phương tiện sử dụng
động cơ 4 kỳ của HONDA đi được quãng đường xa nhất chỉ với 1 lít xăng.
Mục đích của Cuộc thi Lái xe sinh thái - Tiết kiệm nhiên liệu HONDA nhằm nâng
cao ý thức tiết kiệm nhiên liệu và bảo vệ môi trường, đặc biệt là trong thế hệ trẻ. Bằng niềm
vui sáng tạo và hoạt động làm việc nhóm, cuộc thi mang tới một sân chơi bổ ích và năng

động cho các kỹ sư tương lai thỏa sức sáng tạo.

7


Đối tượng tham gia: Tất cả cá nhân, tổ chức đều có thể đăng ký tham gia vào hạng
mục xe tự chế. Mỗi đội (5 thành viên) sẽ chế tạo phương tiện sử dụng động cơ HONDA
WAVE 110cc do HONDA Việt Nam sản xuất để cạnh tranh về mức tiêu hao nhiên liệu.
 Nhóm I: Học sinh, sinh viên các trường học.
 Nhóm II: Các Doanh nghiệp, tổ chức.
 Nhóm III: Nội bộ HONDA Việt Nam.
 Thi đấu
 Tốc độ chạy: tốc độ trung bình tối thiểu 25 km/h.
 Quãng đường và Thời gian chạy.
Bảng 2. 1: Số vòng đua, số kilomet và thời gian hoàn thành
Hạng mục xe tự chế
Số vòng

8 vòng

Số km

̴ 9.5 km

Thời gian

̴ 22 phút 24 giây

 Lượng nhiên liệu tiêu hao được tính theo công thức:
[khối lượng ban đầu – khối lượng sau khi về đích]

 Cơng thức tính tốn mức tiêu hao nhiên liệu: Mức tiêu hao nhiên liệu (km/l) =
Quãng đường chạy ÷ (Lượng nhiên liệu tiêu hao ÷ tỷ trọng nhiên liệu)
 Xếp hạng
Thứ hạng sẽ được xác định như sau:
 Mức tiêu thụ nhiên liệu càng ít, thứ hạng càng cao.
 Nếu hai hay nhiều phương tiện có cùng mức tiêu thụ nhiên liệu, phương tiện nào
chạy với tốc độ trung bình cao hơn sẽ xếp thứ hạng cao hơn.
 Nếu hai hay nhiều phương tiện từ mục 2 có cùng mức tốc độ trung bình như
nhau, phương tiện nào có người lái nặng cân hơn sẽ xếp thứ hạng cao hơn.

8


2.1.3. Các quy định về cuộc thi về động cơ
Sử dụng động cơ 4 thì, 110cc do HONDA Việt Nam sản xuất. Được phép thực hiện
các thay đổi tuân thủ theo các quy định dưới đây [10]:
 Dung tích buồng đốt phải đảm bảo giống động cơ từ 108~110cc của HONDA
Việt Nam (đảm bảo đường kính xi lanh và hành trình piston theo đúng thơng số
kỹ thuật gốc) và động cơ phải được hút khí tự nhiên. (Ban tổ chức có quyền kiểm
tra dung tích động cơ đảm bảo đúng quy định).
 Dầu bơi trơn phải đảm bảo khơng rị rỉ vào lốp xe, phanh, ... hoặc ra đường chạy.
 Các tấm chắn dầu phải ngăn không cho dầu bôi trơn rị rỉ ra ngồi phương tiện.
 Các tấm chắn phải có kích thước đủ lớn và phải được lắp đặt sao cho có thể
chống nước chảy vào, hoặc chống rung khi phương tiện đang chạy.
Xác định dung tích động cơ:
 Dung tích động cơ được tính tốn theo cơng thức về thể tích xy lanh. Đối với xy
lanh, đường kính là đường kính bên trong và khoảng chạy pittong là khoảng cách
giữa điểm chết trên và điểm chết dưới.
 Dung tích (cc) = (D x D x 3,14 x C ÷ 4) x số xy lanh
Trong đó:

D = đường kính (cm).
C = hành trình pittiong (cm).
Dung tích sẽ được làm tròn đến 1 chữ số thập phân.

9


2.2. Cơ sở lí thuyết
2.2.1. Cơ sở lý thuyết về tính kinh tế nhiên liệu của phương tiện
Tính kinh tế chung của một phương tiện giao thông được đánh giá bằng giá thành
theo đơn vị số lượng và quãng đường vận chuyển: tấn - km hoặc một hành khách - km.
Tổng giá thành vận chuyển của phương tiện phụ thuộc vào: kết cấu, tình trạng kỹ thuật của
chúng, giá thành lượng nhiên liệu tiêu thụ, điều kiện đường xá, điều kiện khí hậu khi sử
dụng, chi phí lao động phải trả…
Tính kinh tế nhiên liệu của ôtô được đánh giá bằng mức tiêu hao nhiên liệu trên
quãng đường 100km hoặc mức tiêu hao nhiên liệu cho một tấn-km. Đối với ôtô khách được
tính theo mức tiêu hao nhiên liệu trên một hành khách-km hoặc 100km.
Mức tiêu hao nhiên liệu cho một đơn vị quãng đường chạy qd của một phương tiện
được tính theo biểu thức [1]:
qd 

100Q
S

 l 100km 

(2.1)

Trong đó:
Q – Lượng tiêu hao nhiên liệu (l).

S– Quãng đường chạy được của ôtô (km).
Mức tiêu hao nhiên liệu trên đơn vị quãng đường chạy tính theo công thức trên
không kể đến khối lượng hàng hóa hay con người mà phương tiện vận chuyển được mặc
dù khi xe chuyên chở hàng hóa thì lượng nhiên liệu tiêu thụ sẽ lớn hơn khi khơng có chun
chở hàng hóa. Cho nên cần đánh giá tính kinh tế nhiên liệu cịn có thể đánh giá theo một
đơn vị hàng hóa vận chuyển. Ví dụ đối với phương tiện vận tải, mức tiêu hao nhiên liệu
cho một đơn vị hàng hóa qc được tính theo biểu thức sau [1]:
qc 

Qn
Gt St

 kg t.km

(2.2)

Trong đó:
Gt – Khối lượng hàng hóa chuyên chở (tấn).
St – Quãng đường chun chở của ơtơ khi có hàng hóa (km).
n – Tỷ trọng nhiên liệu (kg/l).
10


Khi xe chuyển động, tính kinh tế nhiên liệu của nó phụ thuộc vào tính kinh tế nhiên
liệu của động cơ đặt trên và tiêu hao công suất để khắc phục lực cản chuyển động. Khi thí
nghiệm động cơ trên bệ thí nghiệm, ta xác định được mức tiêu hao nhiên liệu theo thời gian
(kg/h) và công suất phát ra của động cơ Pe (kW).
Mức tiêu hao nhiên liệu theo thời gian được xác định theo biểu thức [1]:

Gt 

Qn
t

 h

(2.3)

kg

Trong đó:
t – Thời gian làm việc của động cơ (h).
Để đánh giá tính kinh tế nhiên liệu của động cơ, ta dùng suất tiêu hao nhiên liệu có
ích [1]

ge 

Gt Q  n

Pe
Pet

 kg kW .h 

(2.4)

Trong đó:
Pe – Cơng suất có ích của động cơ (kW).
Thơng qua thí nghiệm động cơ và tính toán, ta xây dựng được đồ thị quan hệ giữa
suất tiêu hao nhiên liệu với số vòng quay của trục khuỷu và moment xoắn động cơ (hoặc

độ mở bướm ga, hoặc công suất động cơ) [1]:
ge  f  ne,Te 

(2.5)

Từ đó ta rút ra được biểu thức để xác định mức tiêu hao nhiên liệu như sau [1]:
qd 

100 g e Pet 100 g e Pe

S n
vn

 l 100km 

(2.6)

Trong đó:
v

S
là vận tốc chuyển động của ôtô (km/h).
t

Khi ô tô chuyển động, công suất của động cơ phát ra cần thiết để khắc phục các lực
cản chuyển động và được biểu thị theo phương trình cân bằng cơng suất như sau [1]:

11

Petl  P  P  Pj
 Pe 

F  F  F j
1000

(2.7)
v

Trong đó:

F , F , F j – Các lực cản chuyển động (N).
v – Vận tốc chuyển động của ôtô (m/s).
Như vậy mức tiêu hao nhiên liệu của ôtô phụ thuộc vào suất tiêu hao nhiên liệu có
ích của động cơ và cơng suất tiêu hao để khắc phục các lực cản chuyển động.
Ta có cơng thức tính mức tiêu hao nhiên liệu:
qd 

0,36 g e  F  F  Fj 

 ntl



l

100km



(2.8)

Phương trình trên gọi là phương trình đánh giá mức tiêu hao nhiên liệu cho phương
tiện chuyển động trong điều kiện tổng quát.
2.2.2. Các giải pháp nâng cao hiệu quả kinh tế nhiên liệu
Từ công thức tính mức tiêu hao nhiên liệu, để phương tiện đạt tính kinh tế nhiên
liệu cao khi vận hành, chúng ta có hai giải pháp chính:
 Một là giảm suất tiêu hao nhiên liệu có ích của động cơ.
 Hai là giảm các công suất tiêu hao và các công suất cản chuyển động của xe.
2.2.2.1. Giảm suất tiêu hao nhiên liệu có ích của động cơ
Suất tiêu hao nhiên liệu có ích phụ thuộc vào tình trạng kỹ thuật và trạng thái làm
việc của động cơ. Xét quá trình nhiệt động lực học diễn ra bên trong buồng đốt động cơ
xăng, ta có suất tiêu hao nhiên liệu của động cơ liên hệ với các đặc tính kỹ thuật của động
cơ như sau [1]:
ge  A

1

i m

Gnl  B v ne


 kg kW .h 
 kg h 

(2.9)

Trong đó:
12