Những hạn chế của bộ chế hòa khí hiện tại và các cảm biến trong hệ thống phun xăng điện tử

Khoá luận tốt nghiệp

Lời cảm ơn
Lời đầu tiên, em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc nhất tới
thầy Trần Văn Giảng, Khoa Vật Lý Trường Đại Học Sư Phạm Hà Nội 2,
người đã tận tình chỉ bảo, giúp đỡ em trong suốt quá trình thực hiện và hoàn
thiện bản khoá luận tốt nghiệp này.
Em xin cảm ơn thầy Nguyễn Duy Thực – Khoa Cơ Khí Trường Cao
Đẳng Nghề Việt Xô - Vĩnh Phúc, thầy đã giúp đỡ em rất nhiều trong quá
trình nghiên cứu và hoàn thành khoá luận.
Nhân dịp này, cho phép em được cảm ơn Ban Giám Hiệu, Ban Chủ
Nhiệm Khoa Vật Lý, các thầy cô khoa Vật Lý Trường Đại Học Sư Phạm Hà
Nội 2, đã tạo điều kiện thuận lợi cho em hoàn thành khoá luận này.
Em xin được gửi lời cảm ơn chân thành tới gia đình, bạn bè và các bạn
sinh viên lớp K31c – khoa Vật Lý đã luôn bên em, động viên, tạo điều kiện
và giúp đỡ em rất nhiều trong quá trình thực hiện và hoàn thiện khoá luận tốt
nghiệp.
Hà Nội, tháng 5 năm 2009
Tác giả
Lê Thị Kim Dung

Lê Thị Kim Dung

1

K31C – Vật Lý


Khoá luận tốt nghiệp

Lời cam đoan

Tôi tên là: Lê Thị Kim Dung
Sinh viên lớp K31c – Khoa Vật Lý – Ngành Sư Phạm Kỹ Thuật,
Trường Đại Học Sư Phạm Hà Nội 2.
Xin cam kết đề tài: “Những hạn chế của bộ chế hoà khí hiện tại và
các cảm biến trong hệ thống phun xăng điện tử”.
1. Đây là đề tài do bản thân tôi nghiên cứu dưới sự hướng dẫn của gv.
Trần Văn Giảng, Khoa Vật Lý Trường Đại Học Sư Phạm Hà Nội 2.
2. Đề tài không hề sao chép từ bất cứ một tài liệu có sẵn nào.
3. Kết quả nghiên cứu không trùng khớp các tác giả khác.

Lê Thị Kim Dung

2

K31C – Vật Lý


Khoá luận tốt nghiệp

Mục lục
Lời cảm ơn.
Lời cam đoan.
Mở
đầu……………………………………………...........................................1
Chương 1: Hệ thống cung cấp nhiên liệu………..............................................3
1.1. Xăng và yêu cầu về tỉ lệ của xăng với không khí………………………...3
1.2. Qúa trình cháy trong động cơ xăng…………............................................8
1.3. Nhiệm vụ và phân loại hệ thống cung cấp nhiên liệu…………………..10
1.4. Hệ thống nhiên liệu dùng bộ chế hoà khí…….........................................10

1.5. Hệ thống phun xăng………………………….........................................11
Chương 2:Những hạn chế của bộ chế hoà khí hiện tại………........................13
Chương 3: Các cảm biến trong hệ thống phun xăng điện tử………………18
3.1. EFI là gì………………………………………........................................18
3.2. Các cảm biến của EFI………………………….......................................19
3.2.1. Cảm biến lưu lượng khí nạp…………………......................................19
3.2.2. Cảm biến áp suất đường ống nạp (cảm biến chân không)……………21
3.2.3. cảm biến vị trí bàn đạp ga…………………….....................................22
3.2.4. Cảm biến vị trí trục cam………………………....................................24
3.2.5. Cảm biến vị trí trục khuỷu……………………....................................24.
3.2.6. Cảm biến nhiệt độ nước/cảm biến nhiệt độ khí nạp…………………..25
3.2.7. Cảm biến oxy…………………………………....................................26
3.2.8. Cảm biến tỉ lệ không khí – nhiên liệu…………...................................26
3.2.9. Cảm biến lambda………………………………...................................27
3.2.10. Bộ cảm biến vị trí bướm ga………………….....................................28
3.2.11. Một số cảm biến khác…………………………..................................30
3.3. Một số hệ thống phun xăng điện tử………………..................................31

Lê Thị Kim Dung

3

K31C – Vật Lý


Khoá luận tốt nghiệp

3.3.1. HTPX điện tử nhiều điểm Bosh Motronic………................................31
3.3.2. HTPX điện tử Mono – Jetronic……………….....................................34
3.3.3. Một số hệ thống phun xăng điển hình…………...................................35

Kết luận………………………37
Tài liệu tham khảo……………38

Lê Thị Kim Dung

4

K31C – Vật Lý


Khoá luận tốt nghiệp

Mở đầu
1. Lí do chọn đề tài.
Hiện nay, cùng với sự phát triển không ngừng của nền công nghiệp –
khoa học kỹ thuật, ngành động cơ đốt trong cũng đã có những bước vượt bậc
đáng kể. Đầu tiên, ngành động cơ đốt trong được đánh dấu bằng việc phát
minh ra động cơ 2 kỳ chạy bằng khí thiên nhiên. Tiếp đó là những phát minh
về động cơ 4 kỳ chạy bằng xăng, động cơ 4 kỳ chạy bằng điezen… Hiện nay,
động cơ đốt trong đóng vai trò rất quan trọng trong các lĩnh vực sản suất và
đời sống. Nguồn năng lượng do động cơ đốt trong tạo ra chiếm khoảng 80%
tỉ trọng trong tổng năng lượng được sử dụng trên toàn thế giới. Tuy nhiên,
việc ứng dụng động cơ đốt trong lại gặp nhiều khó khăn và trở ngại, nhất là
vấn đề ô nhiễm môi trường và tính kinh tế khi sử dụng.
Là một sinh viên sư phạm kỹ thuật, tôi muốn đi sâu tìm hiểu và nghiên
cứu các giải pháp khắc phục những hạn chế của động cơ đốt trong. Vì vậy, tôi
đã chọn đề tài cho luận văn của mình là: “Những hạn chế của bộ chế hoà
khí hiện tại và các cảm biến trong hệ thống phun xăng điện tử”.
2. Mục đích nghiên cứu.
Mục đích nghiên cứu của đề tài là nghiên cứu các hạn chế và cách

khắc phục những hạn chế của bộ chế hoà khí hiện tại, các cảm biến của hệ
thống phun xăng điện tử.
3. Nhiệm vụ nghiên cứu.
- Tìm hiểu một số vấn đề về xăng và quá trình cháy trong động cơ
xăng.
- Nghiên cứu những hạn chế của bộ chế hoà khí hiện tại.
- Nghiên cứu thành phần cấu tạo, các giải pháp kỹ thuật tạo nên tính
kinh tế cao và giảm ô nhiễm môi trường của hệ thống phun xăng điện tử.

Lê Thị Kim Dung

5

K31C – Vật Lý


Khoá luận tốt nghiệp

4. Đối tượng, phạm vi nghiên cứu.
- Đối tượng nghiên cứu:
+ Nghiên cứu về xăng, thành phần cấu tạo của xăng và hệ số dư của
không khí.
+ Nghiên cứu các hạn chế của bộ chế hoà khí hiện tại.
+ Nghiên cứu về các cảm biến của hệ thống phun xăng điện tử.
Phạm vi nghiên cứu:
+ Các kiến thức liên quan đến xăng và hỗn hợp khí.
+ Các tài liệu và kiến thức về bộ chế hoà khí hiện tại và hạn chế của bộ
chế hoà khí hiện tại.
+ Các cảm biến của hệ thống phun xăng điện tử.
5. ý nghĩa thực tiễn.

Ngành động cơ đốt trong đóng vai trò rất lớn trong nền kinh tế quốc
dân. Tuy nhiên, động cơ đốt trong vẫn còn nhiều hạn chế, khí thải của động
cơ đốt trong là nguồn chủ yếu gây ô nhiễm môi trường. Sự ra đời của hệ
thống phun xăng điện tử đã góp phần cải thiện các hạn chế và đáp ứng yêu
cầu sử dụng: nâng cao hiệu quả kinh tế, giảm ô nhiễm môi trường… Vì vậy
cần phải nghiên cứu, phát triển và cải tiến công nghệ trong lĩnh vực này
nhằm đáp ứng quá trình công nghiệp hoá - hiện đại hoá.
6. Phương pháp nghiên cứu.
- Tìm hiểu lí thuyết, nghiên cứu các tài liệu tham khảo.
- Tìm hiểu thực tế.
- Thảo luận chuyên môn.
7. Cấu trúc luận văn.
Phần mở đầu.
Nội dung.
Chương 1. Hệ thống cung cấp nhiên liệu.

Lê Thị Kim Dung

6

K31C – Vật Lý


Khoá luận tốt nghiệp

Chương 2. Những hạn chế của bộ chế hoà khí hiện tại.
Chương 3. Các cảm biến trong hệ thống phun xăng điện tử.
Kết luận.

Lê Thị Kim Dung

7

K31C – Vật Lý


Khoá luận tốt nghiệp

Chương 1: hệ thống cung cấp nhiên liệu.
1.1. XĂNG Và YÊU CầU Về Tỉ Lệ CủA XĂNG với không khí.
a. Xăng.
* Thành phần chính của xăng.
Xăng là sản phẩm được chưng cất từ dầu mỏ, trong thành phần của
xăng có 85% C, 15% H. Xăng là hỗn hợp của nhiều cacbuahiđrô, xăng là loại
nhiên liệu nhẹ, ủ=0,65ữ0,8 g/cm3, dễ bay hơi và tính chất tự chảy kém.
Thành phần chính của xăng gồm cacbuahiđrô no nhưng có dạng mạch nhánh
và cacbuahiđrô thơm nhân benzen là các kết cấu rất bền vững. Ví dụ như
isôôctan C8H18 và metylbenzen C6H5CH3.

H

H

CH3

H

CH3

H

C

C

C

C

C

H

CH3

H

H

H

H

a. isôôctan
H
H

H

H

C
C

C

H

C

C

C

H

C
H
H

b. metylbenzen
Hình 1.1. Sơ đồcấu tạo phân tử

Lê Thị Kim Dung

8

K31C – Vật Lý

Khoá luận tốt nghiệp

* Tính chất của xăng.
Trị nhiệt của xăng cỡ 10000ữ11000 Kcal/kg (giá trị nhiệt của xăng).
Tính bay hơi của xăng phụ thuộc vào nhiệt độ. Nhiệt độ thấp bay hơi chậm,
nhiệt độ cao bay hơi nhanh nhưng không hoàn toàn tuyến tính. Tỉ trọng của
xăng nhẹ hơn nước ≈ 0,75 kg/lít.
b. Tỉ lệ xăng – không khí trong khí hỗn hợp.
* Thành phần khí hỗn hợp.
Thành phần khí hỗn hợp ảnh hưởng trực tiếp đến tốc độ cháy của động
cơ. Khí hỗn hợp dùng trong động cơ xăng phải đảm bảo hai yếu tố sau: cháy
tốt và cháy kiệt, nhiệt tỏa nhiều.
Khí hỗn hợp chia làm 5 mức:
- Khí hỗn hợp bình thường: Loại tạo thành theo tỉ lệ 1kg xăng hòa lẫn
với 15kg không khí, ta có tỉ lệ 1/15.
- Khí hỗn hợp đậm: Hỗn hợp được tạo thành theo tỉ lệ 1kg xăng hòa lẫn
với 13ữ<15kg không khí, hỗn hợp này hơi thiếu không khí và cháy với vận
tốc lớn.
- Khí hỗn hợp quá đậm: Hỗn hợp được tạo thành theo tỉ lệ 1kg xăng
hòa lẫn với <13kg không khí, quá thiếu không khí nhiên liệu cháy không hết,
công suất động cơ giảm. Hỗn hợp gồm 1kg xăng hòa trộn với <5kg không khí
thì không cháy được.
- Khí hỗn hợp nhạt: Hỗn hợp được tạo thành theo tỉ lệ 1kg xăng hòa lẫn
với >15ữ17kg không khí. Hỗn hợp này hơi thiếu xăng, trong trường hợp này
hỗn hợp vẫn cháy hết nhưng tốc độ cháy chậm dẫn đến công suất động cơ
nhỏ.
- Khí hỗn hợp quá nhạt: Hỗn hợp được tạo thành theo tỉ lệ 1kg xăng với
lượng không khí lớn hơn 17kg. Hỗn hợp này cháy rất chậm dẫn đến công suất

Lê Thị Kim Dung

9

K31C – Vật Lý


Khoá luận tốt nghiệp

giảm. Hỗn hợp gồm 1kg xăng hòa trộn với lượng không khí lớn hơn 21kg thì
không cháy được.
- Vậy để hòa khí cháy được thì tỉ lệ giữa xăng và không khí là: 1kg
xăng hòa trộn với 5ữ21kg không khí. Tuỳ theo chế độ làm việc của động cơ
mà ta lựa chọn hỗn hợp cho phù hợp.
* Tỉ lệ khí hỗn hợp lí tưởng.
Tỉ lệ khí hỗn hợp lí tưởng là 1/14,7. Tỉ lệ khí hỗn hợp 1/14,7 được gọi
là lí tưởng bởi vì lượng ôxy trong khí hỗn hợp này hoàn toàn thích ứng với
lượng hiđrôcacbon trong xăng, giúp cho quá trình cháy của khí hỗn hợp được
hoàn hảo nhất. Tỉ lệ khí hỗn hợp sẽ xảy ra tình trạng nhiều xăng đối với tỉ lệ
1kg xăng trên 14kg không khí, cũng như quá dư thừa ôxy đối với tỉ lệ hỗn
hợp 1kg xăng trên 16kg không khí.
*Hệ số dư lượng không khí.
Thành phần chủ yếu của hỗn hợp gồm các nguyên tố: oxy, hiđrô,
cacbon.
Nếu gọi thành phần khối lượng của các nguyên tố trên lần lượt là O, C,
H ta có:
H+C+O=1
Nhiên liệu sẽ cháy và toả nhiệt tuân theo các phương trình sau:
C + O2 = CO2
2H2 + O2 = 2H2O
Do đó ta có các phương trình cân bằng khối lượng của các phản ứng:

12kg C + 32kg O2 = 44kg CO2 (1)
4kg H2 + 32kg O2 = 36kg H2O (2)
Phương trình (1), (2) viết cho C kg cacbon và H kg hiđrô có dạng:
8
3

C kg cacbon + C kg ôxy =

Lê Thị Kim Dung

11
C kg cacbonic (3)
3

10

K31C – Vật Lý


Khoá luận tốt nghiệp

H kg hiđrô + 8 H kg ôxy = 9 kg nước

(4)

Lượng ôxy cần thiết cho 2 phản ứng (3), (4):
8
C + 8H
3

Trong 1kg nhiên liệu có sẵn O kg ôxy, vì vậy lượng ôxy cần thiết trong
không khí (Oct) để đốt cháy hoàn toàn 1kg nhiên liệu:
8
3

Oct = C + 8H – O
Ta đã biết, thành phần khối lượng của ôxy trong không khí là 0,32, còn
thành phần thể tích là 0,21. Ta có thể xác định lượng không khí cần thiết để
đốt cháy hoàn toàn 1kg nhiên liệu (Lo):
Lo =

1 8
( C + 8H – O) (kg/kg nhiên liệu)
0, 23 3

Thực tế, bằng thực nghiệm có thể xác định được lượng không khí thực
sự nạp vào động cơ tính cho 1kg nhiên liệu là L. Tỉ số  

L
gọi là hệ số dư
L0

lượng không khí. Hệ số dư lượng  đặc trưng cho mức độ đậm nhạt của hỗn
hợp.
* ảnh hưởng của hệ số dư lượng không khí.
Hệ số dư lượng chỉ rõ mức độ sai biệt giữa tỉ lệ xăng – không khí cung
cấp thực tế cho động cơ so với tỉ lệ hỗn hợp lí tưởng. Hệ số dư lượng không
khí ảnh hưởng tới công suất P và suất tiêu hao nhiên liệu be

Lê Thị Kim Dung

11

K31C – Vật Lý


Khoá luận tốt nghiệp

Hệ số dư lượng không khí



Hình1.2 : ảnh hưởng của hệ số dư lượng không khí  đối với công suất
động cơ P và suất tiêu hao nhiên liệu be.
Qua đồ thị ta thấy:

  1 lượng không khí nạp bằng lượng không khí yêu cầu lí tưởng.
  1 thiếu không khí nạp, hay khí hỗn hợp giàu xăng, công suất động
cơ tăng, hiệu suất động cơ giảm,  trong khoảng 0,85ữ0,95.

 > 1 dư không khí nạp hay khí hỗn hợp nghèo xăng,  trong khoảng
1,05ữ1,3. Công suất động cơ giảm đồng thời suất tiêu hao nhiên liệu cũng
giảm.

 > 1,3 hỗn hợp quá nghèo xăng, không thể cháy được.
 = 0,85ữ0,95 hỗn hợp cháy tốt phát huy công suất tối đa cho động cơ,
lượng không khí thiếu so với lí tưởng khoảng 5ữ15%.

 =1,1ữ1,2 suất tiêu hao nhiên liệu nhỏ tối đa, dư không khí khoảng
20%.

  1,0 hệ số dư không khí này sẽ cho một tỉ lệ khí hỗn hợp lí tưởng và
cho phép động cơ vận hành ổn định ở chế độ chạy cầm chừng.

Lê Thị Kim Dung

12

K31C – Vật Lý


Khoá luận tốt nghiệp

 = 0,85ữ0,75 thiếu khoảng 15%ữ20% không khí. Động cơ chuyển từ
chế độ làm việc này sang chế độ làm việc khác tốt.

1.2. Quá trình cháy trong động cơ xăng.

Hình 1.3. Sơ đồ qúa trình cháy trong động cơ xăng.
Qúa trình cháy trong động cơ xăng được chia làm 3 giai đoạn:
a. Giai đoạn I: Giai đoạn cháy trễ.
Diễn biến từ thời điểm 1 đến thời điểm 2 trên hình vẽ.

Lê Thị Kim Dung

13

K31C – Vật Lý

Khoá luận tốt nghiệp

ở thời điểm 1 bugi bật tia lửa điện. Tia lửa điện có tác dụng phân tích
nhiên liệu thành các gốc OH , CH 2 , O , … hoạt động rất mạnh (đó là những
ion và nguyên tử tự do).
Khi các gốc ion và nguyên tử tự do tích tụ nhiều thì mới bắt đầu có sự
cháy, vì thế ở động cơ xăng có sự cháy trễ (tức là giai đoạn chuẩn bị cháy).
Giai đoạn cháy trễ kết thúc vào lúc ở khu vực gần xung quanh bugi
xuất hiện sự cháy và hình thành màng lửa đầu tiên làm cho áp suất trong
xylanh bắt đầu tăng lên. Tại thời điểm 2 đường cong cháy tách khỏi đường
cong nén chuẩn bị cho sự lan tràn màng lửa.
b. Giai đoạn II: Giai đoạn lan tràn của màng lửa.
Diễn biến từ điểm 2 đến điểm 3 trên hình vẽ.
Giai đoạn này bắt đầu từ lúc màng lửa lan ra đến lúc môi chất có áp
suất cao nhất. Màng lửa được lan truyền với tốc độ tăng dần, hoà khí trong
xylanh có phản ứng ôxy hoá ngày một mãnh liệt và toả ra một số nhiệt lượng
lớn, trong khi dung tích xylanh gần như không thay đổi làm áp suất và nhiệt
độ môi chất tăng nhanh.
Giai đoạn này là giai đoạn cháy chính trong quá trình cháy hoà khí của
động cơ xăng, phần lớn nhiệt lượng được toả ra trong giai đoạn này. Quy luật
toả nhiệt sẽ quyết định việc tăng áp suất, tức là quyết định khả năng đẩy
pittông sinh công. Vì vậy, thời kỳ này có ảnh hưởng quyết định tới tính năng
của động cơ xăng.
Trường hợp cháy bình thường tốc độ màng lửa vào khoảng 10-30 m/s,
diện tích màng lửa thay đổi theo quy luật phân bố dung tích của màng cháy,
tốc độ toả nhiệt, áp suất và nhiệt độ môi chất trong xylanh trong thời kỳ này
tăng lên càng nhiều và làm cho công suất, hiệu suất động cơ đều được cải
thiện tốt hơn. Tuy vậy tốc độ cháy không thể quá lớn, nếu không sẽ làm tăng
nhanh tốc độ tăng áp suất, gây va đập cơ khí, tăng tiếng ồn, làm cho hoạt

Lê Thị Kim Dung

14

K31C – Vật Lý


Khoá luận tốt nghiệp

động của động cơ trở nên rung, gây mài mòn chi tiết và làm giảm tuổi thọ sử
dụng động cơ.
c. Giai đoạn III: Giai đoạn cháy rớt.
Diễn biến từ thời điểm 3 đến thời điểm 5 trên hình vẽ.
ở thời điểm 4, khí cháy có nhiệt độ cao nhất. Qúa trình lan tràn của
màng lửa kết thúc gần điểm 5. Sở dĩ ở động cơ xăng cũng có giai đoạn cháy
rớt vì: có thể có một số điểm trong không gian buồng cháy của xylanh có
nhiên liệu nhưng không có không khí.
Do đó một số nhiên liệu chưa kịp cháy ở giai đoạn II mà phải sang giai
đoạn III mới có điều kiện gặp ôxy. Tuy nhiên, ở động cơ xăng giai đoạn III
rất ngắn. Giai đoạn cháy rớt không có lợi cho động cơ xăng.

1.3. Nhiệm vụ và phân loại hệ thống cung cấp nhiên liệu.
a. Nhiệm vụ.
Hệ thống cung cấp nhiên liệu và không khí trong động cơ xăng có
nhiệm vụ cung cấp hoà khí (hỗn hợp xăng và không khí) sạch vào xylanh
động cơ. Lượng và tỉ lệ hoà khí phải phù hợp với các chế độ làm việc của
động cơ.
b. Phân loại.
Theo cấu tạo bộ phận tạo thành hoà khí, hệ thống được chia ra hai loại:
- Hệ thống nhiên liệu dùng bộ chế hoà khí.

- Hệ thống nhiên liệu dùng vòi phun (hệ thống phun xăng).

1.4. Hệ thống nhiên liệu dùng bộ chế hoà khí.
a. Nhiệm vụ.
Bộ chế hoà khí (bình xăng con) có nhiệm vụ hoà trộn không khí và
xăng theo một tỉ lệ thích hợp và cung cấp hỗn hợp này cho động cơ đốt trong.

Lê Thị Kim Dung

15

K31C – Vật Lý


Khoá luận tốt nghiệp

b. Cấu tạo.

1. vòi phun; 2. họng khuyếch tán; 3. bướm ga; 4. ziclơ; 5. phao; 6. buồng phao; 7. van
kim; 8. ống dẫn xăng; 9. lỗ thông khí; 10. bướm gió.

Hình 1.4: Cấu tạo của bộ chế hoà khí.
Buồng phao (6) dùng để chứa xăng.
Phao (5) và van kim (7) để ổn định mức xăng trong buồng phao khi
động cơ làm việc.
Ziclơ (4) để điều chỉnh lưu lượng xăng qua vòi phun (1).
Vòi phun (1) để phun xăng từ buồng phao (6) vào họng khuyếch tán
(2).
Lỗ thông khí (9) để đảm bảo áp suất trong buồng phao bằng áp suất bên
ngoài.

Họng khuyếch tán (2) có tiết diện nhỏ nhằm tăng vận tốc dòng khí nạp,
tạo nên sự giảm áp suất khí tại họng.
Bướm ga (3) để điều chỉnh lượng hoà khí cấp vào xylanh động cơ.
c. Nguyên lý làm việc.
Bộ chế hoà khí làm việc theo nguyên tắc hoàn toàn cơ học. Xăng được
chuyển vào buồng phao qua ống dẫn nhiên liệu vào. Khi khoang chứa đã nạp
đầy đến một mức độ nhất định, phao và van phao sẽ dâng lên đóng kín đường

Lê Thị Kim Dung

16

K31C – Vật Lý


Khoá luận tốt nghiệp

nạp nhiên liệu vào. Trong quá trình nạp, pittông đi xuống, áp xuất xylanh
giảm, không khí được hút vào xylanh sẽ đi qua họng khuyếch tán.
Họng khuyếch tán có tiết diện nhỏ nên dòng khí đi qua họng có vận tốc
lớn và áp suất giảm thấp hơn so với áp suất buồng phao.
Do tác dụng của độ chân không và sự chênh lệch áp suất, xăng trong
buồng phao được hút qua vòi phun và phun vào họng khuyếch tán. Tại đây
xăng bị dòng khí xé tơi tạo thành các hạt xăng. Các hạt xăng này bay hơi và
hoà trộn vào không khí tạo thành hoà khí đi vào xylanh.
Khi cần điều chỉnh lượng hỗn hợp đi vào động cơ phù hợp với từng chế
độ làm việc của động cơ, cần thay đổi độ mở của bướm ga.
1.5. Hệ thống phun xăng.
a. Nhiệm vụ.
Hệ thống phun xăng có nhiệm vụ phun xăng vào xylanh đúng thời

điểm, đáp ứng các chế độ hoạt động.
b. Cấu tạo.
Các
cảm
biến

Bầu lọc
xăng

Bơm
xăng

Bộ
điều
khiển
phun
Bộ
điều
chỉnh
áp
suất

Bầu lọc
khí

vòi
phun

Thùng
xăng

Đường xăng chính.

Đường
ống
nạp

Xylanh
động
cơ

Đường xăng hồi
Đường hoà khí
Đường không khí

Lê Thị Kim Dung

17

K31C – Vật Lý


Khoá luận tốt nghiệp

Đường tín hiệu điều khiển phun
Hình 1.5: Sơ đồ khối hệ thống phun xăng.
c. Nguyên lý làm việc.
Khi động cơ làm việc, không khí được hút vào xylanh ở kì nạp nhờ sự
chênh lệch áp suất.
Nhờ bơm xăng và bộ điều chỉnh áp suất, xăng ở vòi phun luôn có áp

suất nhất định. Qúa trình phun xăng của vòi phun được điều khiển bởi bộ điều
khiển phun. Qúa trình phun được điều khiển theo nhiều thông số về tình trạng
và chế độ làm việc của động cơ nên hoà khí luôn có tỉ lệ phù hợp với chế độ
làm việc của động cơ.

Chương 2: những hạn chế của bộ chế hoà khí hiện tại.
Tuy bộ chế hoà khí đáp ứng được một số yêu cầu về chế độ làm việc
của động cơ nhưng vẫn tồn tại một số điểm sau:
- Đối với động cơ dùng bộ chế hoà khí khả năng thích ứng với các chế
độ làm việc không cao.
+ Khi động cơ giàu xăng, do thiếu oxy trong sản phẩm cháy sẽ có CO ,
H 2 O , N 2 , CO và H 2 . Trong đó CO và H 2 gây hại cho sức khoẻ con người,

gây ô nhiễm môi trường xung quanh.
+ Khi khí hỗn hợp nghèo xăng, sẽ thừa O2 , trong sản vật cháy sẽ có
CO 2 , H 2 O , thừa O2 và N 2 ít gây hại cho con người so với khí CO 2 và H 2 .

Lê Thị Kim Dung

18

K31C – Vật Lý


Khoá luận tốt nghiệp

- Đối với động cơ nhiều xylanh, dư lượng không khí giữa các xylanh
không đồng đều, dẫn đến công tạo ra giữa các xylanh trong kỳ nổ không đều
nhau gây ra tổn hao nhiên liệu. Hỗn hợp của các xylanh càng xa bộ chế hoà
khí càng giàu xăng.

+ Ví dụ: Các xylanh số 1 và số 4 của động cơ 4 xylanh, các xylanh số 1
và số 6 của động cơ 6 xylanh nhận được khí hỗn hợp giàu xăng nhất.
Sự phân phối khí hỗn hợp trong ống góp hút bộ chế hoà khí (hình 2.1).
Xupap hút xylanh số 5 mở, các hạt xăng nặng tiếp tục lưu thông đến cửa nạp
xylanh số 6 làm cho xylanh này dư xăng.

1. Xăng đọng; 2. Các hạt xăng lớn; 3. Khí hỗn hợp; 4. Xylanh số 5 đang hút
Hình 2.1: Nhược điểm của việc phân phối khí hỗn hợp kiểu bộ chế hoà
khí. Xylanh càng xa bộ chế hoà khí càng nhận được khí hỗn hợp giàu
xăng.
Xăng nặng hơn không khí nên lưu thông không thông suốt xuyên qua
các đoạn cong của ống nạp. Các hạt xăng lớn tiếp tục lưu thông theo quán
tính đến vách cuối của ống nạp và ngưng đọng tại đây. Số xăng này bốc hơi
và cung cấp thêm cho các xylanh đầu và cuối dẫn đến khí hỗn hợp cung cấp
cho các xylanh này luôn giàu xăng hơn các xylanh khác.

Lê Thị Kim Dung

19

K31C – Vật Lý


Khoá luận tốt nghiệp

- Hệ số nạp của bộ chế hoà khí không cao vì có chỗ thắt ở họng
khuyếch tán và tổn thất nhiệt độ để sấy nóng đường ống nạp dẫn đến hiệu suất
không cao.
- Khi động cơ làm việc ở độ cao càng lớn so với mực nước biển, mật độ
không khí càng giảm dẫn đến lượng không khí nạp thực tế giảm đi và hỗn

hợp càng đậm lên. Do lượng không khí nạp giảm dẫn đến công suất giảm và
làm tăng độc hại khí thải.
- Đối với hệ thống làm đậm: do dẫn động bằng cơ khí nên thời điểm bắt
đầu làm đậm chỉ phụ thuộc vào độ mở bướm ga mà không phụ thuộc vào tốc
độ vòng quay n nên ảnh hưởng đến đặc tính tải của động cơ ở chế độ này
(hình vẽ). Công suất của động cơ tăng do làm đậm tại 80% độ mở bướm ga
trở đi.
+ Khi n lớn, công suất của động cơ tăng nhanh theo độ mở của bướm
ga nên làm đậm ở 80% là hợp lý(đường 1).
+ Khi n nhỏ, công suất của động cơ tăng chậm nên làm đậm ở 80%
công suất tăng rất ít (đường 2).

Hình2.2: Đặc tính tải của động cơ khi làm đậm
cơ khí.

Lê Thị Kim Dung

20

K31C – Vật Lý


Khoá luận tốt nghiệp

- Hệ thống không tải: Khi động cơ chạy không tải hoặc tải nhỏ
bướm ga gần như đóng kín. Lúc đó một lượng khí sót đáng kể còn lưu lại
trong xilanh làm cho tốc độ cháy của hỗn hợp rất chậm và nạp không đầy.
- Đối với hệ thống tăng tốc: Trong qúa trình mở đột ngột bướm ga,
lò xo bị nén lại, khi quá trình kết thúc lò xo dãn ra từ từ có tác dụng kéo dài
quá trình phun nhiên liệu thêm một thời gian nữa, do đó có thể tránh được

hiện tượng động cơ rồ máy lên đột ngột rồi chết máy do hỗn hợp nhạt đi
đột ngột, vì hệ thống chưa kịp thời cung cấp nhiên liệu cho động cơ.
Nhưng việc chế tạo lò xo dãn ra từ từ rất khó và độ chính xác không cao..
- Động cơ không phát hết công suất có thể do thành phần khí hỗn hợp
quá nhạt hoặc quá đậm. Thành phần khí hỗn hợp quá nhạt thường gây nổ trên
ống hút, vì hỗn hợp nhạt có tốc độ cháy chậm. Khi xupáp hút mở, khí hỗn
hợp chưa cháy hết trong xylanh và châm cháy hỗn hợp trên đường ống hút.
- Bộ chế hoà khí dẫn động bằng cơ khí nên điều khiển không tức thì,
xảy ra mài mòn, cong vênh, do đó điều khiển không chính xác. Mặt khác cần
phải bôi trơn, thay thế kiểm tra thường xuyên.
- Hỗn hợp được hình thành từ họng khuyếch tán nên khi hỗn hợp đi qua
đường ống nạp vào buồng cháy sẽ có một lượng xăng đọng bám trên đường
ống nạp, vì vậy có thể ảnh hưởng đến chế độ hoạt động của động cơ sau đó.
- Động cơ ấm sẽ khởi động khó có thể là vì bướm gió hư hoặc bướm
gió bị đóng, hoặc van điều khiển nhiệt cổ góp bị kẹt đóng.
- Động cơ ấm lên chậm có thể do bướm gió hư hoặc van điều khiển
nhiệt cổ góp kẹt mở.
- Khi động cơ làm việc có thể xảy ra trường hợp vì một lý do nào đó
sức cản bên ngoài giảm hoặc mất đột ngột, bộ chế hoà khí chưa phản ứng kịp
thời để đóng bớt bướm ga nên động cơ chạy không tải với tốc độ vòng quay

Lê Thị Kim Dung

21

K31C – Vật Lý


Khoá luận tốt nghiệp

rất lớn làm mài mòn và có thể làm hư hỏng các chi tiết chuyển động do lực
quan tính lớn đồng thời làm tiên tốn nhiên liệu và ô nhiễm môi trường.
- Trong buồng cháy có nhiều muội than, do nhiên liệu ngưng đọng bị
phân huỷ vì nhiệt.
- Bộ chế hoà khí không đáp ứng kịp thời nhiên liệu trong quá trình tăng
tốc động cơ do sử dụng bằng phương pháp cơ khí nên không tức thời.
- Chế độ từ không tải đến tải nhỏ hỗn hợp rất đậm, do tỉ lệ khí sót trong
hỗn hợp lớn và nhiệt độ động cơ thấp nên điều kiện bay hơi, hoà trộn, hình
thành hỗn hợp và cháy kém.
+ Hỗn hợp rất giàu gây nên khí xả có màu đen, khói mù.
+ Động cơ chết máy khi nó ấm lên.
+ Động cơ chết máy sau khi đang chạy tốc độ cao.
- Hỗn hợp nhiên liệu giàu hoặc nghèo quá làm động cơ cháy ngược.
- Không khí vào động cơ có thể không qua bộ chế hoà khí, mà đi qua
các khớp nối không kín khít của bộ chế hoà khí hoặc qua các mặt tiếp giáp
không kín giữa ống hút vào nắp xylanh động cơ. Làm ảnh hưởng đến chế độ
làm việc của động cơ.
- Khi động cơ bị nghiêng, bộ chế hoà khí làm việc không tốt, có thể
không hoạt động.
- Động cơ chạy với tốc độ nhanh, hoàn toàn không tải vẫn tốn xăng.
...
Để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao đối với quá trình hình thành khí hỗn
hợp, nhằm giảm áp suất tiêu hao nhiên liệu và độc hại trong khí thải, cũng
như cải thiện chất lượng làm việc của động cơ ở mọi chế độ làm việc, người
ta trang bị hệ thống điều khiển bằng điện tử. Cụ thể là hệ thống phun xăng
điện tử EFI.

Lê Thị Kim Dung

22

K31C – Vật Lý


Khoá luận tốt nghiệp

Chương 3: các cảm biến trong hệ thống phung xăng điện tử .

3.1. EFI là gì?
EFI là chữ viết tắt của Electronic Fuel Injectoin, có nghĩa là hệ thống
điều khiển bằng điện tử. Hệ thống này cung cấp hỗn hợp khí cho động cơ
một cách hoàn hảo. Tuỳ theo chế độ làm việc của động cơ, EFI thay đổi tỉ lệ
khí – nhiên liệu để luôn luôn cung cấp cho động cơ một hỗn hợp khí tối ưu.
Cụ thể ở chế độ khởi động trong thời tiết lạnh giá, hỗn hợp khí được cung cấp
giàu xăng, sau khi động cơ đã được nhiệt độ vận hành, hỗn hợp khí sẽ nghèo
xăng hơn. ở chế độ cao tốc lại được cung cấp hỗn hợp khí giàu xăng trở lại.
Cả hai hệ thống (bộ chế hoà khí hay hệ thống EFI) đo lượng khí nạp
mà thay đổi theo góc mở của bướm ga và tốc độ động cơ, đều cung cấp một tỉ
lệ nhiên liệu và không khí thích hợp đến các xilanh phụ thuộc vào lượng khí
nạp.

Lê Thị Kim Dung

23

K31C – Vật Lý


Khoá luận tốt nghiệp

Do kết cấu của chế hoà khí khá đơn giản, nó đã được sử dụng trên hầu
hết các động cơ xăng trước đây. Mặc dù vậy, để đáp ứng các nhu cầu hiện
nay về khí xả sạch hơn, tiêu hao nhiên liệu kinh tế hơn, cải thiện khả năng
tải…, bộ chế hoà khí ngày nay phải được lắp đặt các thiết bị hiệu chỉnh khác
nhau, làm cho nó trở thành một hệ thống phức tạp hơn.
Do vậy, hệ thống EFI được sử dụng thay thế cho bộ chế hoà khí, đảm
bảo tỉ lệ khí – nhiên liệu thích hợp cho động cơ làm việc phun nhiên liệu điều
khiển điện tử theo các chế độ làm việc khác nhau.

hình 3.1: Hệ thống phun xăng điện tử efi
3.2. Các cảm biến của EFI.
3.2.1. Cảm biến lưu lượng khí nạp.
Bộ cảm biến không khí nạp đựơc thiết kế dựa trên nguyên tắc hoạt
động của “vật treo” và được nắp đặt trong ống hút phía trước cánh bướm ga

Lê Thị Kim Dung

24

K31C – Vật Lý


Khoá luận tốt nghiệp

a. Cấu tạo

+ Khối lượng
dòng không
khí nạp bé,
mâm đo M được

nâng lên
thấp.

+ Khối lượng
dòng không
b. Nguyên lý hoạt động của cảm biếnkhí
dòngnạp
khôngtăng
khí nạp được thể
lớn, mâm đo M
hiện như hình vẽ.
được nâng lên
caobằng
hơnhai cách:
c. Khối lượng không khí nạp được đo kiểm
* Đo kiểm gián tiếp dòng không khí nạp
Nhờ vận tốc trục khuỷu, vị trí bướm ga và độ chân không MAP trong
ống nạp. Thông tin về vận tốc trục khuỷu cũng như tải trọng động cơ có trể
báo cho ECM biết bao nhiêu không khí đang được nạp vào động cơ. Từ đó
ECM điều chỉnh lượng xăng, gọi là kỹ thuật điều chỉnh nhiên liệu dựa theo
vận tốc – mật độ. Trong đó:
+ Vận tốc: Vận tốc trục khuỷu động cơ.
+ Mật độ: Tỉ trọng của không khí hay của khí hỗn hợp trong ống nạp.
Thông tin về vị trí bướm ga có thể báo cho ECM biết bao nhiêu không
khí đang nạp vào động cơ.
Thông tin về độ chân không MAP trong ống nạp được ghi nhận liên
tục nhờ một bộ cảm biến. Các mức độ chân không này được biến đổi thành

Lê Thị Kim Dung

25

K31C – Vật Lý