Khảo sát hệ thống nhiên liệu động cơ K20Z2 lắp trên xe ôtô Honda Civic 2.0 iVTEC

0. MỞ ĐẦU
Trong cuộc sống hiện đại cùng với sự phát triển của xã hội việc vận chuyển
hàng hóa và đi lại của con người giữa vùng này và vùng khác, giữa nước này và
nước khác là một nhu cầu không thể thiếu.
Ngành vận tải nói chung và ngành vận tải ôtô nói riêng có chức năng vận
chuyển hành khách và hàng hóa, nhằm đáp ứng nhu cầu đi lại của con người cũng
như nhu cầu cho sản xuất và tiêu dùng. Là mạch máu của nền kinh tế quốc dân, có
liên quan trực tiếp đến tất cả các ngành ở mỗi quốc gia, giao lưu liên vận quốc tế. Là
khâu then chốt là đòn bẩy đối với toàn bộ các hoạt động kinh tế văn hóa xã hội. Đặc
biệt còn làm nhiệm vụ chuyển tải giữa các ngành vận tải khác như: Vận tải đường
không vận tải đường thủy, vận tải đường sắt đến các địa điểm sản xuất và tiêu dùng.
Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật ngành vận tải ôtô cũng phát triển
không ngừng, nhằm tạo ra các dòng xe chuyên dùng và hiện đại để phục vụ cho nhu
cầu ngày càng tăng và yêu cầu ngày càng khắt khe của xã hội. Trong đó dòng xe du
lịch được chú trọng cải tiến nhất với cả về mẫu mã và chất lượng vì nó đáp ứng nhu
cầu đi lại và tiện lợi trong việc lưu thông hiện nay. Đặc biệt động cơ được là bộ phận
được quan tâm nhất, vì nó là bộ phận phát ra công suất chính cho xe, tiêu thụ nhiên
liệu và thải khí thải ra môi trường chung quanh. Hệ thống nhiên liệu trong động cơ
được đặt lên hàng đầu để các nhà sản xuất nghiên cứu để cải tiến làm sao tận dụng
tối đa lượng nhiên liệu cần thiết cung cấp cho động cơ được sử dụng triệt để và có
hiệu quả nhất, để giảm bớt tiêu hao nhiên liệu nhằm giảm lượng khí thải độc hại ra
môi trường và hạ giá thành sản phẩm.
Từ ngày đầu sơ khai là động cơ hơi nước (đầu máy hơi nước) mà nhiên liệu chủ
yếu là than đá với hiệu suất η e có ích chỉ đạt từ η e = 0.09 ÷ 0.14. Rất nặng và cồng
kềnh vì cần có nhiều trang bị phụ như: Nồi hơi, buồng cháy và máy nén… khởi
động chậm và khó khăn, bảo dưỡng khó khăn và tốn rất nhiều nước trong suốt quá
trình hoạt động. Hiện nay qua hơn hai thế kỷ cải tiến kỹ thuật và ứng dụng các tiến
bộ khoa học kỹ thuật khác vào động cơ thì động cơ ôtô hiện nay đã được cải tiến
thành động cơ động cơ đốt trong hoàn chỉnh chủ yếu các nhiên liệu lỏng và hóa lỏng
như: Xăng, dầu điêden, hoặc ga hóa lỏng, hoặc hỗn hợp các loại nhiên liệu trên. Với
hiệu suất có ích cao có thể đạt được từ η e = 0.4÷ 0.52, có kích thước nhỏ gọn, khối

lượng nhẹ vì toàn bộ chu trình của động cơ đốt trong được thực hiện trong một thiết
bị duy nhất, khởi động nhanh và dễ dàng, ít hao nước, bảo dưỡng đơn giản và thuận
tiện.
Trong đó, hệ thống nhiên liệu động cơ xăng được cải thiện rõ rệt và đã có được
những bước đột phá vượt bậc. Hệ thống nhiên liệu sử dụng bộ chế hòa khí đơn giản

1


nhất là bộ chế hòa khí kiểu bốc hơi có cấu tạo rất đơn giản, việc hòa trộn không khí
và nhiên liệu (hòa khí) xảy ra trực tiếp trong bình xăng và tiếp tục trên đường ống
nạp bằng việc cho không khí đi qua mặt thoáng của bình xăng tận dụng sự bốc hơi
của xăng hình thành hòa khí rồi qua đường ống nạp đi vào động cơ. Rồi đến, bộ chế
hòa khí kiểu phun có cấu tạo khá phức tạp nó dựa vào áp suất chân không để vận
hành việc phun xăng từ bình xăng ra đường ống nạp để tạo thành hòa khí cung cấp
cho động cơ. Sau đó là bộ chế hòa khí loại hút đơn giản, nó lợi dụng áp suất dư trên
đường ống nạp bằng việc thay đổi kích thước của cổ góp trong khí lưu lượng của
dòng khí không đổi để hút xăng từ bình xăng vào đường ống nạp để tạo thành hòa
khí. Và bộ chế hòa khí hút hiện đại có nguyên lý hoạt động gàn giống như bộ chế
hòa khí đơn giản nhưng nó có thêm các hệ thống và cơ cấu phụ khác ngoài hệ thống
phun chính như: Hệ thống không tải, hệ thống làm đậm, bơm tăng tốc, hệ thống khởi
động, cơ cấu hiệu chỉnh độ cao so với mặt nước biển, cơ cấu hiệu chỉnh theo trạng
thái của động cơ, hiệu chỉnh không tải nhanh, hiệu chỉnh không tải cưỡng bức, hạn
chế tốc độ cực đại. Nhằm tạo thành hòa khí có thành phần khí nhiên liệu phù hợp
với mọi chế độ hoạt động của động cơ. Các hệ thống nhiên liệu trên liên tục được cải
tiến và nâng cấp tuy nhiên chúng vẫn còn tồn tại một số khuyết điểm như: Thành
phần hỗn hợp không khí_nhiên liệu không được tối ưu, do các mạch xăng ở các chế
độ làm việc hoàn toàn điều khiển bằng cơ khí. Nếu hoà khí quá đậm dẫn đến xăng
cháy không hết sản sinh ra khí độc như HC, CO và ngược lại nếu hoà khí quá nhạt
sẽ sinh ra khí độc NO x. Các xilanh trên cùng một động cơ nhận lượng hoà khí đồng

nhất, hỗn hợp không khí_nhiên liệu càng xa bộ chế hòa khí càng giàu xăng.
Để tối ưu hóa việc cung cấp nhiên liệu cho động cơ và khắc phục các nhược
điểm trên, hiện nay cùng với sự phát triển của các ngành khác đặc biệt là ngành điện
tử và vi mạch điện tử. Người ta đã áp dụng các thành tựu của các ngành khoa học
này để cải tiến hệ thống cung cấp nhiên liệu xăng cho ôtô đời mới. Và hệ thống phun
xăng điện tử đã ra đời nó kết hợp giữa các tín hiệu điện tử, bộ vi xử lý và hệ thống
nhiên liệu thông thường, nó giúp khắc phục các nhược điểm không thể khắc phục
được của bộ chế hòa khí và giúp cho việc tạo ra hòa khí để cung cấp cho xi lanh
động cơ được chính xác, thuận lợi hơn, tiết kiệm tối đa nhiên liệu, giảm khí thải độc
hại ra môi trường và công suất động cơ được nâng cao. Vì việc cung cấp nhiên kiểu
để tạo thành hòa khí trong động cơ được điều chỉnh bằng bộ điều khiển điện tử
thông minh (ECU) và hoàn toàn tự động.
Điều đó đã được các hãng xe lớn trên thế giới như:Honda, Toyota, Mecider,
Pord… đặc biệt quan tâm và phát triển từ những thập niên 90 của thế kỷ trước.
Trong đó nỗi lên là hãng Honda ra đời tại Nhật Bản đầu tiên vào năm 1973 trải qua

2


tám thời kỳ cải tiến kỹ thuật và phát triển quan trọng đến năm 2006 hãng đã cho ra
đời dòng xe đời mới hạng sang đó là xe Honda Civic 2.0 i-VTEC. Có công nghệ

tiến, giá thành hạ và chức năng an toàn vượt trội như:
Hình 0-1 Xe Honda Civic 2.0 i-VTEC trên thị trường
Xe được trang bị động cơ đời mới K20Z2, sử dụng hệ thống phun xăng điện tử
đa điểm tiên tiến nhất hiện nay, có hệ thống đóng mở xupáp thông minh nhằm tiết
kiệm nhiên liệu, khung gầm chắc chắn, hệ thống lái ổn định, hộp số năm tay số tự
động, khả năng chống xóc, chung rung và chống ồn đặc biệt tốt, với giá cả hợp lý
khoảng 605 triệu đồng Việt Nam (vào năm 2008). Nên kể từ khi Honda Việt Nam
chính thức giới thiệu xe Honda Civic trên thị trường Việt Nam vào ngày 24 tháng 8

năm 2006 cho đến ngày 19 tháng 10 năm 2007 các đại lý của hãng Honda đã bán
được 4000 xe Civic, liên tục giữ ngôi đầu trong phân khúc thị trường xe cùng loại.
Với tất cả các ý nghĩa nêu trên em đã chọn “Khảo sát hệ thống nhiên liệu động
cơ K20Z2 lắp trên xe Honda Civic 2.0 i-VTEC” làm đề tài tốt nghiệp cho mình
nhằm tìm hiểu kĩ hơn nữa về hệ thống nhiên liệu động cơ xăng, một lĩnh vực luôn
được ưu tiên phát triển qua các giai đoạn phát triển của ngành công nghiệp ôtô.
Với những nội dung chính sau:
+ Tổng quan về hệ thống nhiên liệu động cơ xăng.
+ Giới thiệu chung động cơ về K20Z2.
+ Khảo sát hệ thống nhiên liệu động cơ K20Z2.
+ Động học và động lực học.
+ Tính toán lượng phun và kiểm tra vòi phun.

3


MỤC LỤC
0. MỞĐẦU......................................................................................................................1
1. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU ĐỘNG CƠXĂNG................................6
1.1. Nhiệm vụ của hệ thống nhiên liệu động cơ xăng..............................................6
1.2. Các yêu cầu hỗn hợp cháy của động cơ xăng.....................................................6
1.2.1. Yêu cầu nhiên liệu xăng...............................................................................6
1.2.2. Tỷ lệ hỗn hợp giữa nhiên liệu và không khí (hoà khí)....................................6
1.2.3. Hệ số dư lượng không khí (α)........................................................................7
1.2.4. Đường đặc tính của hệ thống nhiên liệu động cơ xăng...............................8
1.3. Nguyên lý hoạt động của hệ thống nhiên liệu trong động cơ xăng.................11
1.3.1. Nguyên lý hoạt động của hệ thống nhiên liệu dùng cacbuaratơ.................11
1.3.2. Nguyên lý hoạt động của hệ thống nhiên liệu phun xăng.........................20
1.3.3. So sánh động cơ phun xăng với động cơ dùng bộ chế hòa khí.....................24
2. GIỚI THIỆU ĐỘNG CƠK20Z2..............................................................................27

2.1. Giới thiệu chung...............................................................................................27
2.1.1. Giới thiệu chung về xe Honda Civic 2.0 i-VTEC....................................27
2.1.2. Giới thiệu chung về động cơ K20Z2........................................................29
2.2. Các thành phần chính trong động cơ K20Z2....................................................31
2.2.1. Những chi tiết cố định...............................................................................31
2.2.2. Cơ cấu phân phối khí.................................................................................31
2.2.3. Cơ cấu trục khuỷu_thanh truyền...............................................................33
2.2.4. Hệ thống nhiên liệu...................................................................................34
2.2.5. Hệ thống bôi trơn........................................................................................35
2.2.6. Hệ thống làm mát......................................................................................36
2.2.7. Hệ thống đánh lửa.....................................................................................36
2.2.8. Hệ thống hồi lưu khí xả(EGR)...................................................................38
3. KHẢO SÁT HỆ THỐNG PHUN XĂNG ĐỆ
I N TỬĐỘNG CƠK20Z2.....................39
3.1. Hệ thống phun xăng điện tử động cơ K20Z2..................................................39
3.1.1. Sơ đồ bố trí chung của hệ thống phun xăng điện tử động cơ K20Z2.......40
3.1.2. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của các bộ phận chính...........................41
3.2. Hệ thống cung cấp không khí động cơ K20Z2...................................................47
3.2.1. Sơ đồ hệ thống cung cấp không khí.............................................................48
3.2.2. Các bộ phận chính của hệ thống cung cấp không khí..................................48
3.3. Hệ thống điều khiển phun xăng điện tử động cơ K20Z2................................49
3.3.1. Nguyên lý chung........................................................................................49
3.3.2. Sơ đồ điều khiển lượng phun....................................................................50
3.3.3. Các cảm biến.............................................................................................50
3.3.4. Hệ thống điều khiển điện tử ECU (Electronic Control Unit)..................60
4. TÍNH TOÁN NHIỆT & ĐỘNG HỌC, ĐỘNG LỰC HỌC .........................................64
4.1. Tính toán nhiệt...................................................................................................64
4.1.1. Các số liệu ban đầu...................................................................................64
4.1.2. Các số liệu chọn........................................................................................65
4.1.3. Tính toán các quá trình công tác...................................................................65

4.1.3.1. Tính toán quá trình nạp............................................................................65
4.1.3.2. Tính toán quá trình nén.............................................................................66
4.1.3.3. Tính toán quá trình cháy...........................................................................68
4.1.3.4. Quá trình giãn nở.....................................................................................70
4.1.3.5. Tính toán các thông số của chu trình công tác.............................................70
4. 2. Tính toán động học và động lực học...............................................................72
4.2.1. Xây dựng đồ thị công..................................................................................72
4.2.1.1. Xây dựng đường cong áp suất trên đường nén...........................................72
4.2.1.2. Xây dựng đường cong áp suất trên đường giãn nở................................73
a) Lập bảng tính...................................................................................................74
b) Xác định các điểm đặc biệt và hiệu chỉnh đồ thị công.....................................74
4.2.2. Xây dựng đồ thị chuyển vị pittông bằng phương pháp đồ thị BRICK.......76

4


4.2.3. Xây dựng đồ thị vận tốc............................................................................77
4.2.4. Xây dựng đồ thị gia tốc theo phương pháp TÔLÊ.......................................78
4.2.5. Xây dựng đồ thị lựcc quán tính PJ, lực khí thể PKH, lực tổng P1.............79
4.2.5.1. Đồ thị lực quán tính Pj.............................................................................79
4.2.5.2. Đồ thị lực khí thể Pkt...............................................................................81
4.2.5.3. Đồ thị lực tác dụng lên chốt pittông P1.....................................................82
4.2.6. Xây dựng lực tiếp tuyến T, lực pháp tuyến Z, lực ngang N....................82
4.2.7. Tính momen tổng T (ΣT)...........................................................................85
4.2.8. Xây dựng đồ thị véctơ phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu............................87
4.2.9. Triển khai đồ thị phụ tải ở toạ độ cực đại thành đồ thị Q-α.....................88
4.2.10. Xây dựng đồ thị véctơ phụ tải tác dụng trên đầu to thanh truyền...........91
Sau khi đã vẽ được đồ thị phụ tải tác dụng trên chốt khuỷu, ta căn c ứ vào đó để v ẽ
đồ thị phụ tải của ổ trượt ở đầu to thanh truyền. Cách vẽ như sau:........................91
4.2.11. Xây dựng đồ thị mài mòn chốt khuỷu......................................................92

5. TÍNH TOÁN HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU ĐỘNG CƠ K20Z2 & QUI TRÌNH KI ỂM
TRA BẢO DƯỠNG VÒI PHUN.....................................................................................94
5.1. Tính toán hệ thống nhiên liệu động cơ K20Z2.................................................94
5.1.1 . Xác định lượng nhiên liệu cung cấp cho một chu trình............................94
5.1.2. Tính toán bơm nhiên liệu............................................................................96
5.2. Qui trình kiểm tra vòi phun.................................................................................97
5.2.1. Kiểm tra sự hoạt động của vòi phun...........................................................97
5.2.2. Kiểm tra điện trở của vòi phun...................................................................97
Bước 2: Đọc chỉ số trên đồng hồ đo điện trở..............................................................97
5.2.2.3. Kết luận :........................................................................................................97
Nếu trong quá trình đo điện trở của vòi phun nào mà nằm trong phạm vi cho phép
[12-15.2 Ohm] thì vòi phun đó còn tốt (về mặt điều khiển vòi phun)................................97
Nếu khi đo điện trở của vòi phun nào mà không nằm trong phạm vi cho phép thì vòi
phun đó đã hỏng ...........................................................................................................97
5.2.2.4. Khắc phục: Thay mới vòi phun .......................................................................97
5.2.3. Kiểm tra sự rò rỉ của vòi phun...............................................................................98
5.2.3.1. Dụng cụ kiểm tra:...........................................................................................98
+ Vít dẹp......................................................................................................................98
+ Cà lê vòng...................................................................................................................98
+ Khay đựng nhiên liệu..............................................................................................98
5.2.3.2. Thao tác:.........................................................................................................98
Bước 1: Tháo đầu dưới của vòi phun ra khỏi ống nạp................................................98
Bước 2: Nối +B của ắc qui vào FP của giắc kiểm tra bơm nhiên liệu.......................98
Bước 3: Bật khóa điện đến vị trí ON ...........................................................................98
5.2.3.3. Kết luận..........................................................................................................99
Năm giây sau khi bật khoá điện bắt đầu quan sát các vòi phun .Tiêu chuẩn sự rò rỉ của
vòi phun :một giọt hay ít hơn một giọt trong một phút. Quan sát trong vòng m ột phút xem
vòi phun nào rò rỉ nhiều hơn một giọt thì kết luận vòi phun đó đã hỏng ,nếu ít hơn một giọt
thì vòi phun đó còn tốt .......................................................................................................99
5.2.3.4. Khắc phục: nếu lượng rò rỉ ít thì ta có thể sửa chữa, n ếu không được c ần ti ến

hành thay mới vòi phun ................................................................................................99
5.2.4. Qui trình Bảo dưỡng vòi phun.....................................................................99
5.2.4.1. Ngâm vòi phun.................................................................................................99
5.2.4.1.1.Dụng cụ........................................................................................................99
+ Cốc rót ......................................................................................................................99
+ Bình khí nén có áp suất 5 kG/cm2 gắn vòi thổi khí nén ................................................99
+ Dụng cụ để tháo vòi phun ........................................................................................99
5.2.4.1.2. Thao tác.......................................................................................................99
Bước 1 :Tháo các vòi phun ra khỏi động cơ ...............................................................99
Bước 2 :Đặt các vòi phun đứng trên một giá cố định...................................................99
Bước 2 :Dùng dầu tẩy rửa nhỏ đầy đầu vòi phun .........................................................99
5.2.4.2. Súc vòi phun.....................................................................................................100
Bước 1: Gắn giắc cắm điện vào các vòi phun ..........................................................100
Bước 2: Đổ dầu tẩy rửa vào các đầu vòi phun ..........................................................100

5


Bước 3: Đưa vòi thổi khí nén vào đầu này ..................................................................100
Bước 4: Phối hợp đồng thời bật khoá điện đến vị trí Start và mở vòi thổi khí nén......100
Lặp lại bước 2,3,4 khoảng 3 đến 4 lần tức thì vòi phun đã được súc sạch ................100
KẾT LUẬN.................................................................................................................100
....................................................................................................................................101
Sinh viên thực hiện....................................................................................................101
TÀI LIỆU THAM KHẢO...........................................................................................101

1. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU ĐỘNG CƠ XĂNG
1.1. Nhiệm vụ của hệ thống nhiên liệu động cơ xăng
Chuẩn bị và cung cấp hỗn hợp hơi xăng và không khí (hoà khí) cho động cơ,
đảm bảo số lượng và thành phần của hỗn hợp không khí và nhiên liệu luôn phù hợp

với chế độ làm việc của động cơ.
Hệ thống nhiên liệu của động cơ xăng bao gồm các thiết bị: Thùng xăng, bơm
xăng, lọc xăng... Đối với hệ thống nhiên liệu phun xăng điện tử còn có ống phân
phối, vòi phun chính, vòi phun khởi động lạnh, bộ điều áp, bộ giảm chấn áp suất
nhiên liệu, các cảm biến và hệ thống điều khiển kim phun ECU.
1.2. Các yêu cầu hỗn hợp cháy của động cơ xăng
1.2.1. Yêu cầu nhiên liệu xăng
Để đảm bảo cho động cơ hoạt động bình thường xăng phải đạt các yêu cầu sau:
+ Có độ bay hơi thích hợp để động cơ dễ khởi động và làm việc ổn định, không
tạo ra hiện tượng nghẽn hơi, đặc biệt vào mùa hè khi nhiệt độ môi trường cao.
+ Có tính chống kích nổ cao, để động cơ làm việc bình thường ở phụ tải lớn.
+ Có tính ổn định hóa học tốt, không tạo ra các hợp chất keo trong bình chứa,
khi cháy không để lại muộn than trong buồng đốt và không ăn mòn các chi tiết trong
động cơ.
+ Không đông đặc khi nhiệt độ hạ thấp, không hút nước và tạo ra các tinh thể
nước đá khi gặp lạnh.
1.2.2. Tỷ lệ hỗn hợp giữa nhiên liệu và không khí (hoà khí)
+ Có thành phần hỗn hợp thích ứng với từng chế độ làm việc của động cơ.
+ Hỗn hợp phải đồng nhất trong xilanh và như nhau với mỗi xilanh.

6


+ Đáp ứng từng chế độ làm việc của động cơ, thời gian hình thành hỗn hợp phải
đảm bảo tốc độ.
+ Hỗn hợp cung cấp phải đáp ứng với ảnh hưởng của nhiệt độ môi trường và
nhiệt độ động cơ.
+ Thành phần nhiên liệu phải đảm bảo giúp cho sự hình thành hỗn hợp tốt.
+ Công suất, suất tiêu hao nhiên liệu và thành phần khí thải phù hợp với tỷ lệ
hỗn hợp khí trên động cơ.

+Với động cơ xăng tỷ lệ hỗn hợp không khí - hơi xăng là 14,7 trên 1.
+ Lượng nhiên liệu được phun tùy theo tải, tốc độ động cơ và một thành phần
tùy theo thành phần của khí thải.
+ Sự hoạt động phụ thuộc chế độ hoạt động: Chế độ không tải, một phần tải, đầy
tải mà dẫn đến hệ số dư lượng không khí thích hợp.
1.2.3. Hệ số dư lượng không khí (α)
α=

Gk
Gnl .L0

Trong đó: Gk, Gnl- Lưu lượng không khí và nhiên liệu qua bộ chế hoà khí [kg/s]
L0- lượng không khí lý thuyết dùng để đốt cháy 1 kg nhiên liệu [kg/kgnl]
Ne
ge

Giaìu xàng
Ngheìo xàng

0

Nemax

Ne
ge min

ge

0

0

0,9

1

1,1

Hình 1-1 Đồ thị biểu diễn công suất (Ne) và suất tiêu hao nhiên liệu (ge) theo
hệ số dư lượng không khí (α)
Dựa vào đồ thị ta thấy công suất động cơ (Ne) đạt cực đại khi hỗn hợp hoà
khí đậm (α = 0,8 ÷ 0,9) và suất tiêu hao nhiên liệu (ge) cực tiểu khi hỗn hợp hoà khí
hơi loãng (α = 1,05 ÷ 1,15)

7


Hình 1-2 Đồ thị biểu diễn thành phần khí thải theo hệ số dư lượng không khí (α)
CH- Hydrocarbons; CO- Carbon monoxide; Nox- Nitrogen monoxide.
+ Với α= 1 lượng không khí nạp bằng lượng không khí lý thuyết.
+ Với α<1 không khí nạp ít, hỗn hợp giàu nhiên liệu. Như vậy công suất tăng
nhưng tiêu hao nhiên liệu cũng tăng.
+ Khi α = 0,80 ÷0,95 công suất động cơ đạt cực đại.
+ Với α > 1 không khí nạp nhiều, hỗn hợp nghèo nhiên liệu, nhiên liệu tiêu thụ
ít. Công suất động cơ thấp hơn.
+ Với α > 1,3 hỗn hợp không thể kéo dài sự cháy, với hai hình vẽ trên chứng tỏ
rằng công suất động cơ, suất tiêu hao nhiên liệu, thành phần khí thải luôn bị ảnh
hưởng của hệ số dư lượng không khí (α).
Từ đó, chúng ta thấy rằng không có một giá trị nào thích hợp cho mọi điều kiện
của động cơ.

+ Trên thực tế, hệ số dư lượng không khí bằng 0,9 ÷1,1 là thích hợp nhất.
Tuy vậy để đạt được giới hạn này người ta phải đo lưu lượng không khí hút vào
động cơ, từ đó đưa ra lượng nhiên liệu thích hợp.
+ Khi α= 0,885 ÷0,9 công suất động cơ đạt tối đa, lượng không khí thiếu so với
trường hợp lý tưởng từ 5 ÷15%. Bộ phận đáp ứng chế độ này tương đương với bộ
phận mở rộng cánh bướm ga trong bộ chế hòa khí.
+ Khi α= 1,05 ÷1,15 khi đó suất tiêu hao nhiên liệu bé nhất, lượng không khí
thiếu khoảng 20%.
1.2.4. Đường đặc tính của hệ thống nhiên liệu động cơ xăng
Là quan hệ giữa hệ số dư lượng không khí theo độ chân không ở họng α =
f(ΔPh)
1.2.4.1. Bộ chế hoà khí đơn giản
Hệ số dư lượng không khí (α) của hoà khí trong bộ trong bộ chế hoà khí đơn
giản sẽ giảm dần (tức hoà khí đậm dần lên) khi tăng độ chân không ở họng hoặc lưu

8


lượng không khí qua họng. Trên thực tế, mật độ không khí giảm dần khi tăng độ
chân không ở họng (∆p) trong khi đó khối lượng riêng của xăng (ρnl) hầu như không
thay đổi, đó là lý do làm cho hoà khí đậm dần khi tăng ∆p.

Hình1-3 Đặc tính của bộ chế hoà khí đơn giản
1.2.4.2. Bộ chế hoà khí lý tưởng
+ Đồ thị α-Gk thể hiện biến thiên của hệ số dư lượng không khí (α) theo lưu
lượng không khí (Gk) (tính theo % lượng không khí mở hoàn toàn bướm ga) ở chế
độ công suất cực đại (đường 2) và suất tiêu hao nhiên liệu nhỏ nhất (đường 3) trong
thực tế sử dụng, người ta chỉ đòi hỏi công suất cực đại khi mở 100% bướm ga (điểm
1), còn lại các vị trí đóng nhỏ bướm ga cần điều chỉnh để động cơ hoạt động với
thành phần hoà khí tiết kiệm nhiên liệu nhất. Vì vậy mối quan hệ lý tưởng nhất giữa

α và Gk sẽ là đường 4 đó chính là đặc tính của bộ chế hoà khí lý tưởng khi chạy ở
một số vòng quay nhất định.

Hình 1- 4 Đặc tính của bộ chế hoà khí lý tưởng
1. Công suất cực đại khi mở 100% bướm ga; 2. Chế độ công suất cực đại
3. Suất tiêu hao nhiên liệu nhỏ nhất; 4. Mối quan hệ lý tưởng giữa α và Gk.
+ So sánh đặc tính của bộ chế hoà khí đơn giản (hình 1-3) và bộ chế hoà khí lý
tưởng (hình 1-4) thấy rằng: Bộ chế hoà khí lý tưởng hoà khí cho động cơ với thành
phần tốt nhất ở mọi chế độ hoạt động. Do đó muốn hiệu chỉnh để được hình dạng sát

9


với đặc tính của bộ chế hoà khí lý tưởng, thì trên cơ sở bộ chế hoà khí đơn giản cần
bổ sung thêm một số hệ thống và cơ cấu đảm bảo thỏa mãn các yêu cầu sau:
+ Ở chế độ không tải, muốn động cơ chạy ổn định cần có hoà khí đậm (α ≈ 0,4
÷ 0,8 ) và phải tạo điều kiện để xăng được phun tơi, phân bố đều và dễ bay hơi trong
dòng khí nạp.
+ Khi bướm ga mở tươmg đối rộng cần cung cấp hoà khí tương đối loãng (α ≈
1,07 ÷ 1,15 ).
+ Để đạt công suất cực đại khi mở 100% bướm ga cần đảm bảo (α ≈ 0,75 ÷
0,9).
Ngoài ra còn có các yêu cầu phụ, đảm bảo động cơ hoạt động tốt trong các chế
độ làm việc sau:
+ Khi khởi động lạnh ở tốc độ thấp cần hoà khí đậm (α ≈ 0,3 ÷ 0,4 hoặc đậm
hơn) để dễ khởi động.
+ Khi ôtô bắt đầu lăn bánh hoặc khi cần tăng tốc nhanh phải mở bướm ga để
hút nhiều hòa khí vào xilanh, những lúc ấy thường làm cho hòa khí bị nhạt (do quán
tính của xăng nhỏ hơn nhiều so với không khí làm cho tốc độ xăng vào xilanh chậm
hơn). Vì vậy khi mở nhanh bướm ga cần có biện pháp tức thời phun thêm xăng tới

mức cần thiết để hòa khí khỏi nhạt, qua đó rút ngắn thời gian bắt đầu lăn bánh cũng
như tăng tốc độ của ôtô.
1.2.4.3. Hệ thống phun xăng điện tử
Trong quá trình hoạt động của động cơ ECU của động cơ luôn nhận được tín
hiệu từ các cảm biến để nhận biết được tình trạng hoạt động của động cơ. Nhờ tín
hiệu từ cảm biến vị trí bướm ga mà ECU nhận biết được động cơ đang ở chế độ
không tải, tăng tốc hay toàn tải. Đồng thời nhờ tín hiệu từ cảm biến lưu lượng khí
nạp và cảm biến nhiệt độ khí nạp ECU xác định lượng nhiên liệu thích hợp cần cung
cấp cho phù hợp với từng chế độ hoạt động của động cơ.
Tuy nhiên lượng nhiên liệu phun vào động cơ luôn được ECU hiệu chỉnh để
động cơ hoạt động tối ưu nhất, lượng nhiên liệu hiệu chỉnh dựa trên các tín hiệu từ
cảm biến nồng độ ôxy. ECU động cơ sẽ so sánh điện áp của tín hiệu từ cảm biến so
với một điện áp định trước. Nếu điện áp của tín hiệu cao hơn, nó nhận biết rằng tỷ lệ
của hỗn hợp đậm hơn lý thuyết và nó sẽ giảm lượng nhiên liệu phun ở mức xác định.
Nếu điện áp của tín hiệu thấp hơn thì ngược lại nó sẽ tăng lượng nhiên liệu phun. Hệ
số hiệu chỉnh này thay đổi trên khoảng 0,8 ÷ 1,2 .
Mặc dù vậy, để ngăn ngừa không cho bộ lọc khí xả quá nóng và đảm bảo cho
động cơ hoạt động tốt ECU của động cơ sẽ không nhận được tín hiệu từ cảm nồng

10


độ ôxy trong các trường hợp sau: Trong khi động cơ khởi động, quá trình làm đậm
hỗn hợp sau khi khởi động, quá trình làm đậm khi tăng tốc, khi nhiệt độ nước làm
mát thấp hơn dưới một giá trị xác định, khi xảy ra cắt nhiên liệu.
Khi tình trạng kỹ thuật của động cơ thay đổi theo thời gian (do hao mòn) tỷ lệ
khí - nhiên liệu tạo bởi khoảng thời gian phun cơ bản do ECU động cơ tính toán sẽ
biến động so với lý thuyết. Sự biến động này lớn sẽ làm cho hiệu chỉnh phản hồi tỷ
lệ khí - nhiên liệu vượt quá tỷ lệ hiệu chỉnh và làm tăng thời gian hiệu chỉnh để trở
về tỷ lệ lý thuyết.

Vì vậy khi có sự cố xảy ra, ECU động cơ ghi nhớ giá trị trung bình của tỷ lệ
hiệu chỉnh và xác định lại khoảng thời gian phun cơ bản theo giá trị trung bình đó.
Chức năng này gọi là điều khiển ghi nhớ tỷ lệ khí - nhiên liệu. Kết quả của điều
khiển ghi nhớ này là sự hiệu chỉnh phản hồi tỷ lệ khí - nhiên liệu luôn luôn đưa được
giá trị trung bình của tỷ lệ hiệu chỉnh về một. Điều này cho phép tỷ lệ khí - nhiên
liệu nhanh chóng trở về khoảng gần với lý thuyết. Hơn nữa, hiệu chỉnh ghi nhớ được
thực hiện sẽ làm cho tỷ lệ khí - nhiên liệu nhanh chóng trở về với khoảng gần lý
thuyết hơn.
α
1,2
1
0,8
0

α =1

Gk

Hình 1.5. Đường đặc tính động cơ phun xăng
1.3. Nguyên lý hoạt động của hệ thống nhiên liệu trong động cơ xăng
1.3.1. Nguyên lý hoạt động của hệ thống nhiên liệu dùng cacbuaratơ
Trên các động cơ xăng cổ điển việc tạo hỗn hợp nhiên liệu không khí đều ở
bên ngoài động cơ một cách thích hợp trong một thiết bị riêng trước khi đưa vào
buồng cháy động cơ gọi là bộ chế hòa khí. Các bộ chế hòa khí hiện nay được chia ra
làm ba loại sau: Loại bốc hơi, loại phun, loại hút.
Trong bộ chế hoà khí loại hút có hai loại là bộ chế hoà khí loại hút đởn giản và
bộ chế hoà khí loại hút hiện đại.
1.3.1.1. Bộ chế hòa khí bốc hơi
Bộ chế hòa khí bốc hơi chỉ dùng cho loại xăng dễ bốc hơi.
Sơ đồ nguyên lý

11


Hình 1-6 Sơ đồ bộ chế hòa khí bốc hơi
1- Họng; 2- Bầu xăng; 3- Ống nạp; 4- Bướm ga.
Xăng được đưa từ thùng chứa đến bầu xăng (2) của bộ chế hòa khí. Trong
hành trình hút của động cơ không khí theo đường ống (1) lướt qua mặt xăng của bầu
xăng (2), ở đây không khí hòa trộn với hơi xăng tạo thành hỗn hợp giữa hơi xăng và
không khí. Sau đó hỗn hợp đi qua đường ống nạp (3), bướm ga (4) và được hút vào
động cơ. Bướm ga (4) có nhiệm vụ dùng để điều chỉnh lượng hòa khí nạp vào động
cơ. Muốn điều chỉnh nồng độ của khí hỗn hợp tức là điều chỉnh thành phần hơi
nhiên liệu chứa trong hỗn hợp phải thay đổi thể tích phần không gian bên trên giữa
mặt xăng và thành của bầu xăng (2).
Ưu điểm chính của loại chế hòa khí bốc hơi là hơi xăng và hỗn hợp không khí
hòa trộn với nhau rất đều. Nhưng loại này lại có nhiều khuyết điểm như cồng kềnh,
dễ sinh hỏa hoạn, rất nhạy cảm với mọi thay đổi của điều kiện khí trời, lúc động cơ
chạy phải luôn điều chỉnh vì vậy nên hiện nay người ta ít dùng.
1.3.1.2. Chế hòa khí loại phun
Sơ đồ nguyên lý

Hình 1-7 Sơ đồ bộ chế hòa khí phun

12


1- Họng; 2- Buồng chứa không khí áp suất cao; 3- Màng mỏng; 4- Buồng chứa
không khí áp suất thấp; 5- Buồng chứa nhiên liệu áp suất thấp; 6- Màng mỏng; 7Buồng chứa nhiên liệu áp suất cao; 8- Cán van; 9- Van nhiên liệu; 10- Ziclơ; 11- Vòi
phun; 12- Bướm ga; 13- Đường ống.
Nguyên lý làm việc của chế hòa khí loại là dùng áp lực để phun nhiên liệu vào

không gian hỗn hợp.
Buồng không khí (2) ăn thông với đường ống nạp động cơ nhờ đường ống
(13). Miệng của đường ống (13) đặt đối diện với chiều lưu động của dòng khí vì vậy
áp suất trong buồng (2) bằng tổng áp suất động và áp suất tĩnh của dòng khí. Buồng
không khí (4) nối liền với họng (1) nên trong buồng (4) có độ chân không. Lực tác
động ở buồng (2) lên màng mỏng (3) làm cho màng (3) uốn cong về phía buồng (4).
Kết quả làm cho cán van (8) và van (9) chuyển dịch sang bên phải làm cho cửa
van(9) được mở rộng. Với một áp suất nhất định nhiên liệu được bơm qua van (9)
buồng (7). Từ buồng (7) đi qua ziclơ (10) và vòi phun (11), nhiên liệu được phun
thành những hạt nhỏ và hỗn hợp đều với không khí. Nhờ một đường ống nối liền với
nhiên liệu ở sau ziclơ (10) nên buồng (5) cũng chứa đầy nhiên liệu nhưng áp suất
trong buồng (5) thấp hơn áp suất trong buồng (7) vì vậy màng mỏng (6) cũng bị uốn
cong với khuynh hướng đóng nhỏ van (9). Khi các lực tác dụng lên màng mỏng ở vị
trí cân bằng thì van nhiên liệu (9) nằm ở một vị trí nhất định tương ứng với một chế
độ làm việc của động cơ.
Các bộ chế hòa khí phun làm việc chính xác, ổn định dù động cơ đặt ở bất kỳ
vị trí nào nhưng việc bảo dưỡng, điều chỉnh khó khăn và phức tạp.
1.3.1.3. Bộ chế hoà khí hút đơn giản
Sơ đồ nguyên lý

Hình 1-8 Sơ đồ bộ chế hoà khí hút
1- Bướm ga; 2- Đường ống nhiên liệu; 3- Van kim; 4- Buồng phao;
5- Phao; 6- Ziclơ; 7- Đường ống nạp; 8- Vòi phun; 9- Họng.

13


Không khí từ khí trời được hút qua bầu lọc vào đường ống nạp (7) qua họng
(9) của bộ chế hòa khí họng (9) làm cho đường ống bị thắt lại vì vậy tạo nên độ chân
không khi không khí đi qua họng. Chỗ tiết diện lưu thông nhỏ nhất của họng là nơi

có độ chân không nhỏ nhất. Vòi phun (8) được đặt tại tiết diện lưu thông nhỏ nhất
của họng. Nhiên liệu từ buồng phao (4) qua ziclơ (6) được dẫn động tới vòi phun.
Nhờ có độ chân không ở họng nhiên liệu được hút khỏi vòi phun và được xé thành
những hạt sương mù nhỏ hỗn hợp với dòng không khí đi qua họng vào động cơ. Để
bộ chế hòa khí làm việc chính xác thì nhiên liệu trong buồng phao luôn luôn ở mức
cố định vì vậy trong buồng phao có đặt phao (5). Nếu mức nhiên liệu trong buồng
phao hạ xuống thì phao (5) cũng hạ theo, van kim (3) rời khỏi đế van làm cho nhiên
liệu từ đường ống (2) đi vào buồng phao. Phía sau họng còn có bướm ga (1) dùng để
điều chỉnh số lượng hỗn hợp đưa vào động cơ.
1.3.1.4. Bộ chế hoà khí hút hiện đại
Hệ thống phun chính là hệ thống cung cấp lượng xăng chủ yếu cho các chế
độ tải của động cơ, được phát triển từ bộ chế hòa khí kiểu hút đơn giản nhưng nó có
khả năng kết hợp với các hệ thống và cơ cấu phụ khác để giúp cho tỉ lệ hòa trộn giữa
không khí và nhiên liệu được tốt hơn và tiến sát hơn đến đường đặc tính của bộ chế
hòa khí lý, nhằm giúp động cơ hoạt động tốt hơn ở mọi chế độ tải cũng như sự thay
đổi về nhiệt độ môi trường và địa hình.

1

2

3

4

5

6

7

8

9
10

14

13

12

11

Hình 1-9 Hệ thống phun chính

14


1- Van khởi động; 2- Bướm gió; 3- Họng thắt; 4- Vòi phun chính; 5- Jiclơ không khí
hệ thống phun chính; 6- Lọc nhiên liệu; 7- Kim phao; 8- Phao xăng; 9- Bầu phao;
10- Mắt kính; 11- Jiclơ chính; 12- Đường cung cấp nhiên liệu phun chính; 13- Ống
nhũ tương; 14- Bướm ga.
Khi động cơ hoạt động bướm gió được mở ra, tạo áp suất chân không ở họng
thắt (3), ở đây người ta đặt một vòi phun chính (4). Lúc này xăng được hút từ bầu
phao (9) tới Jiclơ (11) được đặt trong đường cung cấp nhiên liệu chính (12) để tăng
tốc dòng nhiên liệu trước khi tới vòi phun chính (4) rồi phun ra họng gió để cung
cấp nhiên liệu cho hòa khí; mắt kính (10) dùng để xem mức xăng trong bầu phao (9).
Khi nhiên liệu trong bầu phao (9) giảm xuống lúc đó phao xăng (8) cũng chìm
xuống theo và mở van kim (7) tạo điều kiện cho xăng đi từ thùng xăng qua lọc nhiên

liệu (6) đến cung cấp xăng cho bầu phao (9). Hệ thống phun chính cung cấp xăng
cho mọi chế độ tải của động cơ nhưng và nguyên tắc nó hoạt động gần giống với bộ
chế hòa khí đơn giản, nên nó chưa cải thiện được các nhược điểm chính của bộ chế
hòa khí đơn giản như: Khi đáp ứng được yêu cầu làm việc của động cơ ở chế độ
không tải và tải nhỏ thì khi động cơ làm việc ở chế độ tải ổn định và toàn tải thì hỗn
hợp lại quá đậm, động cơ không thể làm việc được. Ngược lại, khi động cơ làm việc
tốt ở chế độ tải lớn thì khi ở tải nhỏ và không tải thì hỗn hợp lại quá loãng. Để hòa
khí phù hợp với mọi chế độ tải của động cơ, ngoài hệ thống phun chính, các bộ chế
hòa khí hiện đại còn có thêm những hệ thống hỗ trợ như : Hệ thống không tải, hệ
thống làm đậm, bơm tăng tốc, hệ thống khởi động.v.v.
a) Hệ thống không tải
Ở chế độ không tải bướm ga gần như đóng kín, độ chân không ở họng ΔP h giảm
xuống chỉ vài mm cột nước, nên không thể hút xăng ra vòi phun chính (hình 1-10)
lúc ấy, trong xilanh có hệ số khí sót γ r rất lớn, muốn cho động cơ chạy ổn định đòi
hỏi phải có hoà khí đậm (α ≈ 0,6). Muốn vậy người ta đã sử dụng độ chân không sau
bướm ga Δpg (đạt tới 400 mm cột nước hoặc lớn hơn), cho truyền qua lỗ (9) vào
đường không tải (7, 3) để hút xăng từ buồng phao qua jiclơ (13, 1) vào hòa trộn
không khí được hút qua Jiclơ (14, 5) tạo thành bong bóng xăng trong đường không
tải (7).

15


5 4

321

6
7
8

9

10 11 12 13

Hình 1-10 Hệ thống không tải
1- Jiclơ không tải; 2,3,7- Đường thông; 4,5- Lỗ thông khí; 6- Vít điều chỉnh;
8- Lỗ không tải; 9- Lỗ phun; 10- Bướm ga; 11- Tay gạt; 12- Vít tỳ; 13- Jiclơ chính.
Sau đó bong bóng xăng được hút qua lỗ (9) vào không gian sau bướm ga, hòa trộn
với không khí đi qua lỗ nhỏ giữa bướm ga và thành ống hút tạo nên hòa khí cấp cho
xilanh động cơ. Lỗ (8) được đặt cao hơn mép bướm ga khi bướm ga đóng kín tức là
nằm trong vùng áp suất khí trời nên bong bóng xăng chỉ hút qua lỗ (9) còn lỗ (8) để
hút không khí phía trước bướm ga vào hòa trộn với bong bóng xăng trong đường
không tải rồi cùng hút qua lỗ (9) vào đường nạp. Lỗ (8) có tác dụng ngăn không cho
hòa khí quá nhạt khi chuyển từ chế độ không tải chậm sang chế độ không tải nhanh
vi khi đó bướm ga đã mở rộng hơn khiến lỗ (8) nằm ở khu vực sau bướm ga có độ
chân không Δpg nên nó chuyển thành lỗ hút bong bóng xăng từ đường không tải vào
ống nạp như lỗ (9). Nhờ đó hòa khí có thành phần phù hợp để chuyển qua chế độ tải
một cách êm dịu.
b) Hệ thống làm đậm
Đó là hệ thống đảm bảo cho hòa khí có thành phần đậm cần thiết để động cơ
phát công suất cực đại khi mở hết bướm ga. Nhờ hệ thống làm đậm, lưu lượng xăng
cấp cho động cơ Gnl sẽ tăng ở chế độ công suất đạt cực đại (mở hết bướm ga) và G nl
sẽ giảm khi bướm ga đóng nhỏ (chế độ ít tải) để chạy ở chế độ tiết kiệm nhất. Vì vậy
hệ thống làm đậm còn được gọi là hệ thống tiết kiệm nhiên liệu. Lượng xăng làm
đậm đi qua jiclơ làm đậm đặt song song với jiclơ chính.

16


1

54
2 3
Hình 1-11 Hệ thống làm đậm dẫn động cơ khí lắp song song
1- Van; 2- Jiclơ làm đậm; 3- Jiclơ chính; 4- Vòi phun; 5- Bướm gaPhương án hệ thống làm đậm dẫn động cơ khí đặt song song (hình 1-11) có:
Jiclơ chính (3) và jiclơ làm đậm (2). khi mở 100% bướm ga nhờ hệ thống truyền
động cơ khí kéo van (1) mở thông jiclơ làm đậm (2), bổ sung 10 ÷ 15% xăng đi qua
jiclơ (2) vào vòi phun để cấp cho động cơ, do đó jiclơ (2) rất nhỏ so với jiclơ chính
(3). Lúc đóng kín jiclơ làm đậm (ở tải nhỏ và vừa), jiclơ chính đảm bảo hòa khí có
thành phần tiết kiệm nhất.
Hình 1-12 giới thiệu phương án hệ thống làm đậm dẫn động chân không nhờ
pittông (4) và cán (2). Khi động cơ hoạt động ở tải nhỏ và trung bình bướm ga đóng
một phần, độ chân không sau bướm ga Δp g tương đối lớn truyền qua đường (5) hút
pittông (4) ép lò xo (3) để cán (2) không tỳ lên van (1) nên van (1) đóng kín lỗ
thông.

4
3
2

1
5

Hình 1-12 Hệ thống làm đậm dẫn động chân không
1- Van làm đậm; 2, 4- Cán và pittông; 3- Lò xo; 5- Ống chân không.

17


Khi mở rộng bướm ga, Δpg giảm, lực lò xo lớn hơn lực hút pittông, khiến cán

van (2) bị đẩy xuống mở đương thông của van (1) bổ sung xăng làm đậm tới jiclơ
chính và vòi phun. Thời điểm mở cửa van (1) của phương án chân không được bắt
đầu khi Δpg đạt khoảng 70 ÷ 180 mm cột thuỷ ngân.
Điểm khác nhau cơ bản của phương án dẫn động chân không so với dẫn động
cơ khí là vị trí bướm ga khi hệ thống làm đậm hoạt động, phương án dẫn động chân
không điều khiển cho hệ thông hoạt động ở các vị trí bướm ga khác nhau tùy theo
tốc độ động cơ, động cơ chạy càng chậm, hệ thống làm đậm bắt đầu hoạt động ở vị
trí đóng bướm ga càng nhỏ, nhờ đó gây tác dụng tốt với tính tăng tốc của xe. Thông
thường hệ thống bắt đầu hoạt động khi Δpg ≈ 60 ÷ 100 mm thủy ngân, như vậy khi
bướm ga mở 100%, hệ thống dẫn động chân không hoạt động ở mọi tốc độ động cơ.
Nhược điểm chính của phương án dẫn động chân không là cấu tạo phức tạp,
khó điều chỉnh trong sử dụng, có yêu cầu cao đối với độ kín khít của hệ thống, khi
độ mòn của pittông (4) thay đổi thì giá trị của Δp g thay đổi khiến hệ thống bắt đầu
hoạt động sẽ thay đổi theo.
c) Bơm tăng tốc
Muốn cho tải hoặc tốc độ tăng nhanh, phải mở bướm ga đột ngột, do cản trên
đường nạp giảm, nên không khí ngoài trời tràn vào nhanh làm tăng Δp h ở họng và
tốc độ xăng qua jiclơ Wd. Vì quán tính của xăng lớn hơn của không khí gần 1000 lần
nên lưu lượng xăng không khí Gnl tăng chậm hơn lưu lượng không khí G k. Mặt khác
do không khí tràn vào nhiều làm tăng áp và giảm nhiệt độ trong không gian hòa trộn
khiến xăng khó bay hơi và đọng thành màng trên đường ống nạp, kết quả làm cho
hòa khí nhạt rất nhanh trong giai đoạn đầu mở đột ngột bướm ga, gây khó cháy thậm
chí gây bỏ lửa. Muốn cải thiện tình trạng trên cần phải phun thật nhanh một lượng
xăng bổ sung vào số hòa khí nhạt kể trên, giúp hòa khí được đậm bình thường, việc
này được thực hiện bởi bơm tăng tốc.
Dẫn động bơm tăng tốc thường dùng dẫn động cơ khí hoặc chân không và
thường được kết hợp với hệ thống làm đậm.
Bơm tăng tốc cơ khí (hình 1-13) gồm có: Lò xo (3) lồng vào cán của pittông
(5). Mặt dưới lò xo tỳ lên vai pittông còn mặt trên tỳ vào thanh ngang (2) của hệ tay
đòn nối với tay gạt (9) của bướm ga (10). Ở vị trí đóng nhỏ bướm ga, thông qua hệ

tay đòn, thanh ngang kéo pittông lên trên.

18


2

1

3

4

8

10 9

5 6

7

Hình 1-13 Bơm tăng tốc dẫn động cơ khí
1- Jiclơ tăng tốc; 2- Thanh ngang; 3- Lò xo; 4- Cán pittông; 5- Pittông; 6- Xi
lanh; 7- Van lá; 8- Van kim; 9- Tay gạt; 10- Bướm ga.
Xăng từ buồng phao qua của van (7) vào chứa đầy xilanh (6). Khi mở đột ngột
bướm ga (10) thì tay gạt (9) thông qua hệ tay đòn kéo thanh ngang (2) ép lò xo (3)
đẩy pittông (5) đi xuống làm tăng áp suất trong xilanh (6) lúc ấy van (7) bịt kín lỗ
thông vào buồng phao. Dòng xăng từ xilanh (6) đẩy mở van kim (8), phun qua jiclơ
tăng tốc (1) vào họng bộ chế hòa khí đảm bảo làm đậm hòa khí khi tăng tốc. Nếu chỉ
mở bướm ga một cách từ từ thì xăng trong xilanh (6) sẽ lọt qua van (7) và qua khe

hở giữa pittông (5) và xilanh (6) quay về buồng phao. Do hòa khí nhạt nặng nhất vào
lúc bắt đầu mở đột ngột bướm ga nên phải đặt vị trí tay đòn (9) sao cho pittông có
hành trình lớn nhất vào lúc bắt đầu mở đột ngột bướm ga.
d) Hệ thống khởi động
Lúc khởi động tốc độ động cơ rất thấp (n ≈ 50 ÷ 100 vòng/phút), tốc độ dòng
khí qua họng và Δph đều rất thấp, nên vòi phun cung cấp rất ít xăng. Mặt khác khi đó
động cơ còn lạnh, xăng khó bay hơi khiến hòa khí đi vào động cơ với thành phần rất
loãng, khó cháy nên khó khởi động. Muốn khởi động dễ dàng, kể cả trường hợp trời
lạnh, cần phải cấp hòa khí đậm (α ≈ 0,3 ÷ 0,4) thừa xăng để thành phần nhẹ trong
xăng kịp bay hơi tạo nên hòa khí dễ dàng khi khởi động.
Thường dùng bướm gió (hình 1-14) lắp ở miệng vào của bộ chế hòa khí làm cơ
cấu chính của hệ thống khởi động. Khi khởi động đóng kín bướm ga (hình 1-14 b),
lúc ấy mặt cam trên tay gạt (7), thông qua vít tỳ (12), đẩy bướm ga nhích mở so với
vị trí không tải chuẩn. khi quay động cơ để khởi động, số khí trên đường nạp được
hút vào xilanh làm cho độ chân không trên suốt đường nạp và tại họng bộ chế hòa
khí tăng nhanh, do có các vòi phun chính và không tải đều hoạt động làm cho hòa
khí đậm hẳn lên. Để ngăn cho hòa khí không quá đậm khi động cơ đã nổ mà chưa

19


kịp mở bướm ga, trên bướm ga có van an toàn (4) và lò xo. Độ chân không trong
ống nạp tự động hút mở van (4) bổ sung không khí giúp hòa khí có thành phần nằm
trong giới hạn cháy. Bướm gió chỉ được đóng lúc khởi động và chạy không tải, các
chế độ khác của động cơ bướm gió mở hoàn toàn.

4 5

3
2

1

6
7
8
12
11
10

9

a)

b)

Hình 1-14 Sơ đồ cơ cấu khởi động
a) Vị trí không khởi động; b) Vị trí khởi động.
1- Thanh kéo; 2- Miệng vào của bộ chế hoà khí; 3- Bướm gió; 4- Van an toàn;
5,7,9- Tay gạt; 6- Họng; 8- Cam; 11- Thành ống; 12- Vít tỳ.
Tùy theo điều kiện sử dụng, bộ chế hòa khí còn có thể có các cơ cấu khác nhau:
Xăng
Không
khíso với mặt nước biển.
+ Hiệu
chỉnh
+ Hiệu chỉnh theo trạng thái nhiệt của động cơ.
Bơm xăng điện
+ Hiệu chỉnh tải nhanh.
+ Hiểu chỉnh không tải cưỡng bức.
Bộ tích tụ xăng

+ Hạn chế tốc độ cực đại.
1.3.2. Nguyên lý hoạt động của hệ thống nhiên liệu phun xăng.
1.3.2.1.
Bộ Hệ
lọc thống
không phun
khí xăng cơ khí.
Bộ lọc xăng
Sơ đồ nguyên lý.
Đo lưu lượng
Khí

Điều chỉnh
hỗn hợp

Bướm ga

Định lượng
phân phối

Vòi phun

Đường ống nạp trước xupáp nạp

Buồng cháy động cơ

20


Hình 1-15 Sơ đồ nguyên lý hệ thống phun xăng kiểu cơ khí

Có thể chia các cơ cấu của hệ thống này thành 3 bộ phận chính:
+ Bộ phận cung cấp nhiên liệu gồm: Bình chứa, bơm xăng điện, bộ tích tụ
xăng, bộ lọc xăng, các ống dẫn nhiên liệu.
+ Bộ phận cung cấp không khí bao gồm: Đường ống nạp và bộ phận lọc khí.
+ Bộ phận điều khiển tạo hỗn hợp bao gồm: Thiết bị đo lưu lượng khí và thiết
bị định lượng nhiên liệu.
Lượng không khí nạp vào xilanh được xác định bởi lưu lượng kế. Căn cứ vào
lượng khí nạp thực tế lưu lượng kế sẽ chỉ huy việc định lượng nhiên liệu cung cấp
cho động cơ. Nhiên liệu được phun vào qua các vòi phun vào đường ống nạp ở ngay
trên xupáp nạp. Lượng hỗn hợp nạp vào xilanh được điều khiển bởi bướm ga.
Bộ tích tụ xăng có hai chức năng: Duy trì áp suất trong mạch nhiên liệu sau khi
động cơ đã ngừng hoạt động để tạo điều kiện khởi động dễ dàng và làm giảm bớt
dao động áp suất nhiên liệu trong hệ thống do việc sử dụng bơm xăng kiểu phiến
gạt.
1.3.2.2. Hệ thống phun xăng điện tử
Hệ thống phun xăng điện tử thực chất là một hệ thống điều khiển tích hợp cả
hai quá trình phun xăng và đánh lửa của động cơ. Hệ thống bao gồm ba khối thiết bị
sau:

21


Rồle õeỡn hỏỷu
Caớm bióỳn
tọỳc õọỹ

Baớng õọửng họử
Khoaù õióỷn

Cọng từc khồới

õọỹng trung gian

Rồle bọỹ sỏỳy kờnh

Giừc kióứm tra

Bồm nhión lióỷu

Rồle mồớ
maỷch

Bỗnh xng

Caớm bióỳn nhióỷt õọỹ
khờ naỷp

Van
ISC

Kờch hoaỷt
õióửu hoaỡ

ECU õọỹng cồ

Caớm bióỳn aùp suỏỳt
õổồỡng ọỳng naỷp
Bióỳn trồớ
Bọỹ õióửu aùp

Bióỳn trồớ vaỡ hóỷ thọỳng

õaùnh lổớa

Caớm bióỳn
tióỳng goợ
Caớm bióỳn vở
trờ bổồùm ga

ếc quy

Caớm bióỳn oxy
Caớm bióỳn
nhióỷt õọỹ nổồùc
laỡm maùt

Bỏửu loỹc khờ
thaới

Hỡnh 1-16 S khi h thng phun xng iu khin in t
+ Cỏc cm bin cú nhim v ghi nhn cỏc thụng s hot ng ca ng c (lu
lng khớ np, tc ng c, nhit , ti trng, nng ụxi trong khớ thi...)
+ B x lý v iu khin trung tõm: Tip nhn v x lý cỏc thụng tin do cỏc
cm bin cung cp. Tớn hiu in a n t cỏc cm bin s c chuyn i thnh
tớn hiu s ri c x lý theo mt chng trỡnh ó vch sn. Nhng s liu cn thit
khỏc cho vic tớnh toỏn ó c ghi nh sn trong b nh ca mỏy tớnh di dng
cỏc thụng s vn hnh hay c tớnh chun.
+ Cỏc tớn hiu ra ca b iu khin trung tõm c khuch i v a vo khi
th ba l b phn chp hnh. B phn ny cú nhim v phỏt cỏc xung in ch huy
vic phun xng v ỏnh la cng nh ch huy mt s c cu thit b khỏc (hi lu
khớ thi, iu khin mch nhiờn liu, mch khớ...) m bo s lm vic ti u ca
ng c.

a) H thng phun xng in t mt im
Trong phng ỏn phun xng ny, xng c phun vo ng np chung cung

22


cấp hòa khí cho các xilanh. Toàn bộ động cơ chỉ có một vòi phun ở đường ống nạp
chung cho tất cả các xilanh. Về mặt nguyên tắc có thể sử dụng các phương pháp
phun liên tục hay phun gián đoạn. Vòi phun được bố trí ngay trên bướm tiết lưu, tại
đây vận tốc dòng không khí lớn nhất tạo điều kiện tốt cho quá trình xé tơi xăng và
hòa trộn với không khí. Bộ điều khiển điện tử ECU nhận tín hiệu từ các cảm biến
khác nhau trên động cơ, trong đó thông số điều khiển chính là lưu lượng khí nạp.

Hình 1-17 Sơ đồ hệ thống phun xăng một điểm
Ưu nhược điểm: Dạng phun nhiên liệu ở hệ thống này có cấu tạo đơn giản hơn.
Nhưng nhược điểm chủ yếu của hệ thống này là hỗn hợp không đều, sự lưu thông
không khí bị cản trở, trên cánh bướm ga có thể tạo thành màng xăng. Vì vậy loại này
ít dùng
b) Hệ thống phun xăng điện tử nhiều điểm
Trong hệ thống phun xăng nhiều điểm, mỗi xilanh có một vòi phun bố trí ngay
trước xupáp nạp. Hệ thống phun xăng nhiều điểm so với hệ thống phun xăng một
điểm có ưu điểm là xăng được phun vào trước xupáp là nơi có nhiệt độ cao nên điều
kiện bay hơi tốt hơn và tránh được hiện tượng đọng bám xăng trên thành ống nạp.
Không khí qua bướm ga vào bình giảm âm, khi qua van tiết lưu thi lưu lượng
không khí được xác định bởi cảm biến lưu lượng không khí, cảm biên vị trí bướm ga
và cảm biến nhiệt độ khí nạp. Tùy theo lượng không khí đưa vào động cơ mà bộ xử
lý ECU điều khiển vòi phun phun một lượng nhiên liệu tương ứng với lượng không
khí nạp. Hỗn hợp được điền đầy vào kỳ nạp của động cơ

23

Hình 1-18 Sơ đồ hệ thống phun xăng nhiều điểm
Ưu nhược điểm: Hệ thống phun xăng loại này được sử dụng khá phổ biến trên
toàn thế giới vì chúng có nhiều ưu điểm (giới thiệu ở phần sau). Tuy nhiên giá thành
còn khá cao, điều chỉnh và bảo dưỡng khó khăn khi các thông số sử dụng của các bộ
phận không đạt tiêu chuẩn mà nhà chế tạo qui định.
1.3.3. So sánh động cơ phun xăng với động cơ dùng bộ chế hòa khí
1.3.3.1 Cách tạo hỗn hợp không khí – nhiên liệu
Tạo thành hòa khí dùng bộ chế hòa khí, trong quá trình nạp, không khí được
hút vào động cơ phải lưu thông qua họng khuếch tán có tiết diện bị thu hẹp. Tại đây,
do tác dụng của độ chân không ∆Ph, Xăng được hút ra từ buồng phao qua giclơ
nhiên liệu. Giclơ định lượng xác định lưu lượng xăng hút ra phù hợp với lượng
không khí để tạo thành hòa khí có hệ số dư lượng không khí α đúng như thiết kế.
Sau khi ra họng khuyết tán, nhiên liệu được dòng không khí xé tơi với độ chênh lệch
vận tốc đạt tới 20 – 40 m/s. Đồng thời, nhiên liệu bay hơi và hòa trộn với không khí
tạo thành hòa khí. Quá trình này còn tiếp tục diễn ra trên đường ống nạp và ở các
xilanh ở các thời kỳ nạp và nén. Do xăng nhẹ và rất dễ bay hơi, được hút ra họng
khuyết tán là nơi có áp suất chân không, được xé nhỏ bởi dòng không khí và khi vào
trong xilanh được sấy nóng bởi các chi tiết và khí sót nên gần cuối quá trình nén hòa
khí có thể coi là đồng nhất.
Hình thành hòa khí khi dùng phun xăng, xăng được đưa vào động cơ với áp
suất cao (khoảng 3 – 4 bar đối với phun xăng vào đường ống nạp và 40 bar đối với

24


phun xăng trực tiếp) thay vì hút qua bộ chế hòa khí. Do được phun ra với áp suất cao
và định lượng chính xác bằng điện tử nên xăng được xé nhỏ, bay hơi và hòa trộn với
không khí rất tốt tạo thành hòa khí.

1.3.3.2. Các chế độ làm việc
a)Khi khởi động
+ Bộ chế hòa khí: Khi khởi động nhiệt độ còn thấp, bướm gió đóng hoàn toàn để
giúp đạt được hỗn hợp đủ đậm. Sau khi khởi động bộ ngắt bướm gió sẽ hoạt động để
mở bướm gió ra một chút, nhằm tránh trường hợp hỗn hợp quá đậm dẫn đến ngột
xăng làm tắt máy.
+ Phun xăng điện tử: Hệ thống phun xăng sẽ nhận biết động cơ đang quay nhờ
vào tín hiệu máy khởi động, từ tín hiệu của máy khởi động bộ điều khiển trung tâm
sẽ điều khiển vòi phun cung cấp một lượng hỗn hợp đậm hơn trong khi khởi động.
b) Khi động cơ còn lạnh.
+ Khi động cơ còn lạnh nhiên liệu bay hơi rất kém, vì vậy cần phải có một hỗn
hợp đậm hơn so với khi khởi động.
+ Bộ chế hoà khí: Hệ thống bướm gió của bộ chế hoà khí thực hiện chức năng
này. Khi nhiệt độ còn thấp, bướm gió có thể vận hành bằng tay hay tự động để cung
cấp một hỗn hợp đậm hơn. Ở hệ thống vận hành bằng tay, sau khi động cơ đã khởi
động lái xe sẽ mở bướm gió khi động cơ ấm lên. Ở hệ thống tự động, bướm gió cũng
được mở như vậy nhờ cuộn nhiệt điện trở.
+ Phun xăng điện tử: Nhiệt độ nước làm mát được đo bằng một cảm biến, nó
nhận ra nhiệt độ nước làm mát còn thấp. Cảm biến có một nhiệt điện trở mà sự thay
đổi của điện trở này rất nhạy với sự thay đổi của nhiệt độ nước làm mát. Nhiệt độ
nước làm mát được chuyển thành tín hiệu điện và gởi đến bộ điều khiển trung tâm,
bộ điều khiển trung tâm sẽ làm đậm hỗn hợp tùy theo tín hiệu này. Ngoài ra ở hệ
thống phun xăng điện tử còn có vòi phun khởi động lạnh, hoạt động chỉ khi nhiệt độ
động cơ còn thấp để cung cấp một lượng phun lớn hơn khi đã khởi động. Vòi phun
này được thiết kế để cải thiện sự phun sương của nhiên liệu giúp cho nhiên liệu dễ
dàng hòa trộn và bốc cháy hơn.
c) Khi tăng tốc.
+ Bộ chế hòa khí: Để tránh cho hỗn hợp quá nhạt khi xe tăng tốc, một hệ thống
bơm tăng tốc được tạo ra. Khi bướm ga mở đột ngột, một lượng nhiên liệu xác định
được phun ra từ bơm tăng tốc để bù trừ lại sự chậm trễ trong việc cung cấp nhiên

liệu qua vòi phun chính.
+ Phun xăng điện tử: Ngược lại với bộ chế hòa khí, ở hệ thống phun xăng điện tử
không thực hiện bất kỳ hiệu chỉnh đặc biệt nào trong khi tăng tốc, bởi vì bộ chế hòa

25