Nghiên cứu về hệ thống kiểm soát khí xả trên động cơ 2AZ-FE lắp trên dòng xe CAMRY của hãng TOYOTA

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
……………

1


NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
……………………………………

2


MỤC LỤC

3


MỤC LỤC HÌNH

LỜI NÓI ĐẦU
Trong giai đoạn hiện nay ngành ôtô có vai trò rất quan trọng trong nền kinh tế quốc dân,

ôtô được sử dụng trong nhiều ngành kinh tế như: vận tải, xây dựng, du lịch…Cùng với sự
phát triển vượt bậc của mình ngành công nghệ ôtô ngày càng khẳng định vai trò quan trọng
không thể thiếu trong sự phát triển của một quốc gia.
Nhờ sự phát triển không ngừng của khoa học kỹ thuật và công nghệ, ngành ôtô đã không
ngừng tự làm mới mình để đáp ứng được những yêu cầu bức thiết trong vấn đề sử dụng.
Ngành ôtô đã có những bước tiến bộ vượt bậc về thành tựu kỹ thuật mới như: Điều khiển
điện tử và kỹ thuật bán dẫn cũng như các phương pháp tính toán hiện đại… đều được áp
dụng trên ôtô. Khả năng cải tiến, hoàn thiện và nâng cao để đáp ứng mục tiêu chủ yếu về
tăng năng suất, vận tốc, tải trọng có ích, tăng tính kinh tế, giảm cường độ cho người lái, tính
tiện nghi sử dụng cho khách hàng và giảm tối ưu lượng nhiên liệu.

4


Việc giảm tối ưu lượng nhiên liệu mà công suất của động cơ vẫn đảm bảo đang là vấn đề
bức thiết và là nhu cầu hàng đầu trong mục đích sử dụng của khách hàng. Công nghệ phun
nhiên liệu điện tử đã ra đời và đáp ứng được mục đích sử dụng. Cùng với công nghệ phun
Diesel điện tử, công nghệ phun xăng điện tử cũng đã và đang được nghiên cứu và ứng dụng
trong thực tiễn sử dụng của nghành ôtô.
Sau 3 năm học tập tại trường ĐHSP Kỹ Thuật Hưng Yên chúng em đã được khoa CKĐL
tin tưởng giao cho đề tài :
“Nghiên cứu về hệ thống kiểm soát khí xả trên động cơ 2AZ-FE lắp trên dòng xe
CAMRYcủa hãng TOYOTA.” do thầy: Lê Đăng Đông hướng dẫn.
Đây là một đề tài còn mới mẻ nên chúng em gặp rất nhiều khó khăn trong quá trình thực
hiện và sẽ còn thiếu sót. Vậy kính mong các thầy giáo chỉ bảo để đồ án của chúng em được
hoàn thiện hơn.
Chúng em xin chân thành cảm ơn các thầy, cô giáo trong khoa và thầy Lê Đăng Đông đã
tận tình chỉ bảo và hướng dẫn chúng em thực hiện đồ án này.

Sinh viên thực hiện:

Hoàng Văn Bách

5


PHẦN MỞ ĐẦU
GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI
1. Lý do chọn đề tài
Với một sự phát triển nhanh và mạnh của thị trường ô tô Việt Nam. Một yêu cầu
được đặt ra, đó là làm thế nào để khai thác được hiệu quả nhất động cơ của ô tô, nhất là về
phần điều khiển, để có thể đánh giá và sử dụng hết được những tính năng của nó, đem lại
chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật (ít tiêu hao nhiên liệu, sự ô nhiễm, công suất động cơ) cao nhất…
Đó là một nhiệm vụ được đặt ra cho một nước đang hội nhập với thế giới như Việt Nam.
Đó cũng là lý do mà em chọn Đề tài tốt nghiệp của mình là “Nghiên cứu về hệ thống
kiểm soát khí xả trên động cơ 2AZ-FE lắp trên dòng xe CAMRY của hãng TOYOTA”. Trong
phạm vi giới hạn của đề tài, khó mà có thể nói hết được tất cả các công việc cần phải làm để
khai thác hết tính năng về phần điều khiển đánh lửa động cơ xe ô tô. Tuy nhiên, đây sẽ là
nền tảng cho việc lấy cơ sở để khai thác những động cơ tương tự sau này, làm thế nào để sử
dụng một cách hiệu quả nhất, kinh tế nhất trong khoảng thời gian lâu nhất.

2. Mục tiêu của đề tài
Như đã trình bày ở phần trên, mục tiêu của Đề tài này là làm thế nào để chúng ta có
thể có một cái nhìn khái quát về các công việc có thể tiến hành để khai thác có hiệu quả nhất
hệ thống kiểm soát khí xả trên động cơ 2AZ-FE lắp trên xe CAMRY của hãng TOYOTA.
Qua tìm hiểu, ta có thể nắm được tổng quan về kết cấu các bộ phận của hệ kiểm soát
khí xả trên động cơ 2AZ-FE của Toyota Camry, nắm được cấu tạo chi tiết và sự hoạt động
của từng bộ phận trong hệ bôi trơn làm mát trên động cơ. Từ đó ta có thể rút ra được những
nguyên nhân hư hỏng và cách sửa chữa khi hệ thống gặp sự cố, ngoài ra ta cũng có thể thấy
được những ưu nhược điểm của hệ thống kiểm soát khí xả trên động cơ 2AZ-FE.
Nhờ những hiểu biết này, những người kỹ sư về ô tô có thể đưa ra những lời khuyên

cho người sử dụng cần phải làm như thế nào để sử dụng, khai thác hệ kiểm soát khí xả trên
động cơ Toyota Camry 2AZ-FE một cách hiệu quả nhất, trong thời gian lâu nhất giúp động
cơ hoạt động được với tính kinh tế và năng suất cao nhất. Cuối cùng, nắm vững và khai thác
hiệu quả hệ kiểm soát khí xả trên động cơ Toyota Camry 2AZ-FE, trên cơ sở nền tảng đó
chúng ta sẽ có thể khai thác tốt các loại hệ kiểm soát khí xả kiểu mới hơn, được ra đời sau
này và có các hệ thống tiên tiến hơn. Khai thác và sử dụng tốt hệ kiểm soát khí xả trên động
6


cơ 2AZ-FE cũng là một cách để chúng ta bảo vệ môi trường sống của chính chúng ta, bảo
vệ sức khỏe cộng đồng.
3. Mục đích của đề tài
Trong quá trình nghiên cứu thực hiện đề tài này, bản thân sinh viên nhận thấy đây là
một cơ hội rất lớn để có thể củng cố các kiến thức mà mình đã được học. Ngồi ra, sinh viên
còn có thể biết thêm những kiến thức thực tế mà trong nhà trường khó có thể truyền tải hết
được, đó thực sự là những kiến thức mà mỗi sinh viên rất cần khi công tác sau này.
Ngồi ra, thực hiện luận văn cũng là dịp để sinh viên có thể nâng cao các kỹ năng
nghề nghiệp, khả năng nghiên cứu độc lập và phương pháp giải quyết các vấn đề. Bản thân
sinh viên phải không ngừng vận động để có thể giải quyết những tình huống phát sinh, điều
đó một lần nữa giúp cho sinh viên nâng cao các kỹ năng và kiến thức chuyên ngành.
Cuối cùng, việc hòan thành luận văn tốt nghiệp sẽ giúp cho sinh viên có thêm tinh
thần trách nhiệm, lòng say mê học hỏi, sáng tạo. Và đặc biệt quan trọng là lòng yêu nghề
nghiệp.
4. Phương pháp nghiên cứu
Trong quá trình nghiên cứu thực hiện đề tài em có sử dụng một số phương pháp
nghiên cứu sau:
– Tra cứu trong các tài liệu, giáo trình kỹ thuật, sách vở, đặc biệt là các cuốn cẩm nang
khai thác, bảo dưỡng sửa chữa của chính hãng Toyota.
– Tìm kiếm thông tin trên mạng Internet, các website trong và ngòai nước. So sánh và
chắt lọc để sử dụng những thông tin cần thiết và đáng tin cậy.

– Tham khảo ý kiến của các Giảng viên trong ngành cơ khí ô tô. Trong đó phải kể đến
các Thầy trong khoa Cơ Khí Ô Tô của trường ĐHSPKT Hưng Yên , các kỹ sư,
chuyên viên kỹ thuật về ô tô tại các Trung tâm bảo hành, các xưởng sửa chữa, và cả
những người có kinh nghiệm lâu năm trong việc sử dụng và bảo quản xe…
– Tổng hợp và phân tích các nguồn dữ liệu thu thập được, từ đó đưa ra những đánh giá
và nhận xét của riêng mình.

5. Giới hạn đề tài

7


Do thời gian làm luận văn có hạn nên chỉ nghiên cứu cấu tạo và nguyên lý hoạt động
bộ phận chính trong hệ thống, từ đó có đưa ra nguyên lý hoạt động chung và cách sửa chữa
hư hỏng của hệ bôi trơn làm mát trên cơ 2AZ-FE trên xe CAMRY.
6. Kế hoạch thực hiện đề tài
1. Nghiên cứu.
Sau khi nhận được đề tài, em bắt đầu nghiên cứu đề tài, được tiến hành trong khoảng …
ngày bắt đầu từ ngày … tháng …năm 2013.
2. Tìm tài liệu.
Sau khi đã nghiên cứu chúng em bắt đầu tìm tài liệu liên quan đên đề tài
Thời gian từ ngày đến ngày tháng
3. Hoàn thành đề cương.
Viết và hoàn thành đề cương từ ngày đến ngày tháng
4. Viết và hoàn thành đề tài
Sau khi đã hoàn thành đề cương, chúng e bắt đầu viết và hoàn đề tài.
Từ ngày đến ngày tháng năm 2013.
5. Làm mô hình động cơ
a, Phần thiết kế mô hình dự tính thời gian tiến hành trong khoảng 15 ngày bắt đầu từ
ngày 18 tháng 03 năm 2013:

• Từ ngày 18 đến 24 tháng 03 năm 2013 thời gian tham khảo và tìm hiểu các mô
hình khác để tìm ra các ưu nhược điểm mà từ đó thiết kế ra mô hình động cơ
Toyota 2AR-FE một cách tối ưu nhất.
• Từ ngày 24 đến ngày 01 tháng 04 năm 2013 tiến hành thiết kế mô hình trên máy
tính.
b, Dự kiến thời gian xây dựng mô hình 60 ngày bắt đầu từ ngày 02 tháng 04 năm 2013:
• Từ ngày 02-04-2013đến ngày 01-05-2013 tiến hành thực hiện xây dựng mô hình
theo bản vẽ:
 Tuần thứ nhất: chuẩn bị nguyên vật liệu cho việc xây dựng mô hình.
 Tuần thứ hai và ba kế tiếp tiến hành xây dựng mô hình.
 Tuần thứ tư kiểm tra và khắc phục những chỗ chưa đạt yêu cầu.
• Từ ngày 02 tháng 05 đến ngày 16 tháng 05 năm 2013 tiến hành sơn bề mặt mô
hình theo quy trình sơn ôtô.
• Từ ngày 17 tháng 05 đến ngày 27 tháng 05 tiến hành chế tạo mặt market.
Từ ngày 28 tháng 05 đến 01 tháng 06 tiến hành đưa động cơ lên mô hình và kiểm

8


CHƯƠNG 1: KHÁI QUÁT VỀ HỆ THỐNG KIỂM SOÁT KHÍ XẢ
TRÊN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

1.1. LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA HỆ THỐNG KIỂM SOÁT KHÍ XẢ TRÊN ĐỘNG
CƠ .
Ô nhiễm môi trường do khí xả động cơ gây ra đã là mối quan tâm của của nhiều quốc
gia từ lúc nền công nghiệp ô tô bắt đầu phát triển. Theo thời gian, danh sách các chất ô
nhiễm ngày càng trở nên chi tiết hơn, giới hạn nồng độ của chúng trong khí xả ngày càng
trở nên khắt khe hơn và ngày càng nhiều quốc gia hưởng ứng vấn đề chống ô nhiễm môi
trường do khí xả ô tô gây ra.
Theo trình tự thời gian, chúng ta có thể kể các quốc gia đã sớm đặt vấn đề ô nhiễm môi

trường do khí xả động cơ gây ra như sau:
- Đức : 1910 - Mĩ : 1959
- Pháp : 1963 - Nhật : 1966
Tiếp theo là những nước khác trong cộng đồng Châu Âu, Canada, Úc, các nước thuộc khối
Đông Âu cũ, các nước Châu Á (Singapore, Đài Loan, Hàn Quốc...).

1.2. CÁC VẤN ĐỀ CHUNG
1.2.1. Thức trạng ô nhiễm không khí đô thị ở Việt Nam hiện nay
1.2.1.1. Việt Nam trong quá trình đô thị hóa nhanh
Bảo vệ môi trường đô thị ngày càng có tầm quan trọng trong phát triển bền vững
quốc gia, bởi vì dân số đô thị ngày càng lớn, chiếm tỷ lệ trong tổng dân số ngày càng cao.
Các hoạt động phát triển kinh tế - xã hội của quốc gia ngày càng tập trung trong các đô thị.
Ở khu vực ASEAN gần 3/4 GDP và khoảng 2/3 tổng sản lượng xuất khẩu quốc gia đều xuất
phát từ các đô thị. Thí dụ, riêng Metro Bangkok (2005) đóng góp 44% GDP của Thái Lan,
Metro Manila (2006) đóng góp 37% cho GDP của Philippine, Thành phố Hồ Chí Minh
(2006) đóng góp 23,5% cho GDP Việt Nam.
Năng lượng tiêu thụ ở các đô thị có thể chiếm tới 3/4 tổng năng lượng tiêu thụ của
quốc gia. Năng lượng tiêu thụ, tức là tiêu thụ nhiên liệu than, dầu, xăng, khí đốt càng nhiều,
9


nguồn khí thải ô nhiễm càng lớn, do đó các vấn đề ô nhiễm không khí trầm trọng thường
xảy ra ở các đô thị, đặc biệt là thường xảy ra ở các đô thị lớn.
Ở nước ta trong thời gian hơn 20 năm qua, cùng với quá trình công nghiệp hoá, hiện đại
hoá đất nước là quá trình đô thị hoá tương đối nhanh (bảng 1).

Bảng 1 : Diễn biên quá trình đô thị hoá ở nước ta trong hơn 20 năm qua
Năm

1986

1990

Số lượng đô thị (tất
480
cả các loại)

1995

2000

2003

2006

2008

500

550

649

656

729

13,77

14,938

19,47

20,87

22,83

24,23

25,4

20,0

20,75

24,7

25,8

27,2

28,1

29,6

729

2009
754

Dân số đô thị
11,87
(triệu người)
Tỷ lệ dân ĐT trên
19,3
tổng dân số (%)

1.2.1.2. Hoạt động giao thông vận tải là nguồn thải lớn nhất gây ra ô nhiễm môi
trường không khí
Hoạt động giao thông vận tải, các ngành công nghiệp, thủ công nghiệp và hoạt động xây
dựng là những nguồn chính gây ô nhiễm không khí ở các khu đô thị. Theo đánh giá của các
chuyên gia, ô nhiễm không khí ở đô thị do giao thông gây ra chiếm tỷ lệ khoảng 70%.
Xét các nguồn thải gây ra ô nhiễm không khí trên phạm vi toàn quốc (bao gồm cả khu vực
đô thị và khu vực khác), ước tính cho thấy, hoạt động giao thông đóng góp tới gần 85%
lượng khí CO, 95% lượng VOCs. Trong khi đó, các hoạt động công nghiệp là nguồn đóng
góp chính khí SO2. Đối với NO2, hoạt động giao thông và hoạt động sản xuất công nghiệp
có tỷ lệ đóng góp xấp xỉ nhau (Biểu đồ 5 và Bảng 2).

10


Hình 1.1. Biểu đồ tỷ lệ phát thải chất gây ô nhiễm do các nguồn thải chính
ở Việt Nam năm 2005

Bảng 1. Ước tính thải lượng các chất gây ô nhiễm từ các nguồn thải chính của Việt Nam
năm 2005 (Đơn vị: tấn/năm)
T
T

Nghành sản xuất

CO

NO2

SO2

VOCs

1

Nhiệt điện

4.562

57.263

123.66
5

1.389

3

Sản xuất công nghiệp dịch vụ
54,004
sinh hoạt

151,031

272,49
7

854

4

Giao thông vận tải

301.77
9

92.728

18.928

47.462

Cộng

360.34
5

301.022

415.09
0

49.705

Biểu đồ 4 cho thấy tỷ lệ phát thải các khí ô nhiễm của các loại phương tiện khác
nhau. Xe máy là nguồn đóng góp chính các khí như CO, H mCn và VOCs. Trong khi đó, xe
tải lại thải ra nhiều SO2 và NOx.
11


Hình 1.2. Biểu đồ tỷ lệ phát thải chất gây ô nhiễm do các phương tiện
cơ giới đường bộ của Việt Nam
1.2.2. Hệ thống kiểm soát khí xả là gì
Hệ thống kiểm soát khí xả giúp hạn chế lượng khí thải có hại cho con người và môi
trường.
1.2.2.1. Khí thải là gì ?
Thuật ngữ khí thải dùng để chỉ nhiên liệu bay hơi từ thùng nhiên liệu, khí lọt ra qua
khe giữa píttông và thành xy-lanh, và khí xả.
Khí thải có hại cho môi trường và con người vì chúng có những chất độc như CO (cacbon
oxit), HC (hyđrôcacbon) và NOx (nitơ oxit)
Xe có động cơ điêzen không những thải ra các khí như CO, HC và NOx mà còn có các hạt
cácbon, chúng cũng có tác động đến môi trường và con người.
- CO (cácbon oxit)
CO được sinh ra khi lượng ôxy đưa vào buồng đốt không đủ (cháy không hoàn toàn)
2C (cácbon) + O2 (ôxy) = 2CO (cácbon ôxít)
Khi CO được hít vào trong cơ thể, nó hoà tan vào máu và làm hạn chế khả năng vận chuyển
ôxy của máu. Hít vào một lượng lớn CO có thể dẫn đến tử vong.

12


- HC (hydrôcácbon)
HC được sinh ra trong quá trình đốt cháy không hoàn toàn, cũng như CO. Ngoài ra
HC còn sinh ra trong các trường hợp sau:

Khi nhiệt độ ở khu vực dập lửa thấp, chưa đạt tới nhiệt độ bốc cháy.
Khí nạp thổi qua trong thời gian lặp của xupáp.
Hỗn hợp không khí-nhiên liệu càng giàu, càng sinh ra nhiều HC. Hỗn hợp càng nghèo,
càng ít sinh ra HC.
Lượng HC sinh ra càng trở nên lớn hơn khi hỗn hợp không khí-nhiên liệu quá nghèo, vì nó
không cháy được.
Khi HC được hít vào cơ thể, nó trở thành tác nhân gây ung thư. Nó cũng gây ra hiện tượng
sương khói quang hoá.
- NOx (nitơ oxit)
NOx được sinh ra do nitơ và ôxy trong hỗn hợp không khí-nhiên liệu, khi nhiệt độ
của buồng đốt tăng cao trên 1800oC. Nhiệt độ của buồng đốt càng cao, lượng NOx sản ra
càng nhiều.
Khi hỗn hợp không khí-nhiên liệu nghèo, NOx sinh ra nhiều hơn vì tỷ lệ ôxy trong hỗn hợp
không khí-nhiên liệu cao hơn. Như vậy, lượng NOx được sinh ra tuỳ theo hai yếu tố: nhiệt
độ cháy và hàm lượng ôxy.
N2 (nitơ) + O2 (ôxy) = 2 NO (NO2,N2...NOx)
Khi NOx được hít vào cơ thể, nó gây kích thích mũi và họng. Nó cũng gây ra hiện tượng
sương khói quang hoá.
1.2.2.2. Nguyên nhân sản sinh ra khớ xả độc hại
Khí xả được thải ra qua ống xả. Theo lí thuyết, khi đốt cháy xăng thì chỉ sinh ra CO2
(cácbon điôxit) và H2O (hơi nước). Tuy nhiên, không phải toàn bộ xăng đều tham gia phản
ứng như lí thuyết, do ảnh hưởng của các yếu tố như tỷ lệ hỗn hợp không khí-nhiên liệu, nitơ
trong không khí, nhiệt độ cháy, thời gian cháy... Đó là nguyên nhân sinh ra các khí độc hại
như CO, HC hoặc NOx
13


1.2.2.3. Biểu đồ sản sinh ra CO/HC/NO
Biểu đồ bên trái cho thấy quan hệ
giữa tỷ lệ hỗn hợp không khí-nhiên liệu và

lượng CO/HC/NOx sinh ra. :
1. Đậm hơn CO/HC : tăng NOx : giảm
2. Nhạt hơn CO : Giảm HC : Giảm
Tuy nhiên, lượng này sẽ tăng lên vì động
nổ không tốt khi hỗn hợp không khí-Một
Phần Triệu, được sử dụng làm đơn vị nồng

cơ
độ.
Hì

nh 1.3. Biểu đồ sản sinh ra CO/HC/NO
1.2.2.4. Các tiêu chuẩn về khí xả.
Các quy định kiểm soát khí thảI .Ngày nay hầu hết các nước trên thế giới đều có những
quy định nhằm ngăn ngừa ô nhiễm không khí vì khí thải. Những quy định này được gọi là
quy định về khí thải. Phương pháp đo cũng như trị số tiêu chuẩn có thay đổi tuỳ theo từng
nước. Sự khác nhau về
chế độ đo được giới thiệu một cách đại thể như sau .
- Hoa kỳ (Chế độ đo LA#4) Chế độ mô phỏng vận hành tổng hợp ở vùng ngoại ô Los
Angeles. Chế độ này gần giống với điều kiện vận hành xe thực tế.
- EU (Chế độ EU mới) Chế độ đo này được bổ sung chế độ vận hành trên đường cao tốc,
trong đó NOx được quy định rất nghiêm ngặt.
- Nhật Bản (chế độ 10.15)

1.2.2.5. Tìm hiểu tiêu chuẩn về khí xả động cơ ở một số quốc gia và ở Việt Nam
1.Hoa kỳ
Bảng 1 giới thiệu sự thay đổi về giới hạn nồng độ các chất ô nhiễm trong khí xả ô tô ở
Mỹ theo thời gian đối với ô tô du lịch. Giới hạn này được áp dụng ở hầu hết các bang trừ
California và NewYork (những bang có yêu cầu khắc khe hơn) và đo theo quy trình FTP75.
Các bang này cho thấy mức độ khắc khe của tiêu chuẩn tăng dần theo thời gian: nồng độ

14


cho phép của CO từ 84g/dặm năm 1960 giảm xuống còn 3,4g/dặm hiện nay (giảm khoảng
25 lần); nồng độ HC cũng trong thời gian đó giảm từ 10,6g/dặm xuống còn 0,25g/dặm
(giảm khoảng 40 lần); mức độ giảm NOx có thấp hơn, từ 4,1 xuống 0,4 (giảm khoảng 10
lần).
Bảng 1. Tiêu chuẩn Mỹ đối với ô tô du lịch (tính theo g/dặm quy trình FTP75)

3. Nhật Bản
Đối với ô tô du lịch sử dụng động cơ xăng.Tiêu chuẩn Nhật Bản theo chu trình thử
Bảng 2. Tiêu chuẩn Nhật Bản đối với ô tô du lịch sử dụng động cơDiesel

Bảng 3. Tiêu chuẩn Nhật Bản đối với ô tô vận tải nhẹ sử dụng động cơ xăng hay GPL

15


5. Tiêu chuẩn Việt Nam
Năm 1990, Chính phủ Việt Nam đã ban hành tiêu chuẩn (TCVN 5123-90) quy định
về hàm lượng CO trong khí thải động cơ xăng ở chế độ không tải. Tiêu chuẩn này được áp
dụng cho tất cả ôtô sử dụng nhiên liệu xăng có khối lượng lớnhơn 400kg. Hàm lượng CO
được đo trực tiếp trong ống xả, cách miệng xả300mm, ở hai chế độ: nmin và
0,6ndm (ndm là tốc độ định mức). Hàm lượng COkhông được vượt quá 3,5% ở chế độ
nmin và 2,0% ở chế độ 0,6ndm. Năm 1991, Chính phủ Việt Nam ban hành tiêu chuẩn
TCVN 5418-91 quy định về độ khói trong khí thải động cơ Diesel. Tiêu chuẩn này được áp
dụng cho tất cả các loại ô tô sử dụng động cơ Diesel. Độ khói của khí thải đo ở chế độ
gia tốc tự do không vượt quá 40% HSU đối với động cơ không tăng áp và 50% HSUđối với
động cơ tăng áp.
1. Tiêu chuẩn TCVN 6438-98

Năm 1988, Chính phủ Việt Nam ban hành tiêu chuẩn TCVN 6438-98 quy
định lại cụ thể hơn giới hạn cho phép của các chất ô nhiễm trong khí thải của
phươngtiệnvậntải(Bảng9).
Bảng 4. Giới hạn tối đa cho phép của thành phần ô nhiễm trong khí xả
của các phương tiện vận tải.

16


1.2.3. Ảnh hưởng của khí xả tới môi trường và con người
1.2.3.1. Ảnh hưởng của khí xả tới môi trường
a) Thay đổi nhiệt độ khí quyển
Sự hiện diện của các chất ô nhiễm, đặc biệt là những chất khí gây hiệu ứng nhà kính,
trong không khí trước hết ảnh hưởng đến quá trình cân bằng nhiệt của bầu khí quyển. Trong
số những chất khí gây hiệu ứng nhà kính, người ta quan tâm đến khí carbonic CO2 vì nó là
thành phần chính trong sản phẩm cháy của nhiên liệu có chứa thành phần carbon. Sự gia
tăng nhiệt độ bầu khí quyển do sự hiện diện của các chất khí gây hiệu ứng nhà kính có thể
được giải thích như sau: Quả đất nhận năng lượng từ mặt trời và bức xạ lại ra không gian
một phần nhiệt. Các chất khí khác nhau có dải hấp thụ bức xạ khác nhau. Do đó, thành phần
các chất khí có mặt trong khí quyển có ảnh hưởng đến sự trao đổi nhiệt giữa mặt trời, quả
đất và không gian. Carbonic là chất khí có dải hấp thụ bức xạ cực đại ứng với bước sóng
15mm, vì vậy nó được xem như trong suốt đối với bức xạ mặt trời nhưng là chất hấp
thụquan trọng đối với tia bức xạ hồng ngoại từ mặt đất. Một phần nhiệt lượng do lớp khí
CO2giữ lại sẽ bức xạ ngược lại về trái đất (hình 1.6) làm nóng thêm bầu khí quyển theo hiệu
ứng nhà kính (Serre).

Biểu đồ phổ bức xạ từ mặt trời

b) Biểu đồ phổ bức xạ từ mặt đất

Hình 1.4. Tác hại của các chất ô nhiễm trong khí xả động cơ đốt trong

17


Với tốc độ gia tăng nồng độ khí carbonic trong bầu khí quyển như hiện nay, người ta
dự đoán vào khoảng giữa thế kỉ 22, nồng độ khí carbonic có thể tăng lên gấp đôi. Khi đó,
theo dự tính của các nhà khoa học, sẽ xảy ra sự thay đổi quan trọng đối với sự cân bằng
nhiệt trên quả đất:
- Nhiệt độ bầu khí quyển sẽ tăng lên từ 2 đến 3°C.
- Một phần băng ở vùng Bắc cực và Nam cực sẽ tan làm tăng chiều cao mực nước biển.
- Làm thay đổi chế độ mưa gió và sa mạc hóa thêm bề mặt trái đất.
b) Ảnh hưởng đến sinh thái
Sự gia tăng của NOx, đặc biệt là protoxyde nitơ N2O có nguy cơ làm gia tăng sự hủy
hoại lớp ozone ở thượng tầng khí quyển, lớp khí cần thiết để lọc tia cực tím phát xạ từ mặt
trời. Tia cực tím gây ung thư da và gây đột biến sinh học, đặc biệt là đột biến sinh ra các vi
trùng có khả năng làm lây lan các bệnh lạ dẫn tới hủy hoại sự sống của mọi sinh vật trên
trái đất giống như điều kiện hiện nay trên Sao Hỏa.
Mặt khác, các chất khí có tính acide như SO2, NO2, bị oxy hóa thành acide sulfuric,
acide nitric hòa tan trong mưa, trong tuyết, trong sương mù... làm hủy hoại thảm thực vật
trên mặt đất (mưa acide) và gây ăn mòn các công trình kim loại.
1.2.3.2. Đối với sức khỏe con người
- CO: Monoxyde carbon là sản phẩm khí không màu, không mùi, không vị, sinh ra do ô xy
hoá không hoàn toàn carbon trong nhiên liệu trong điều kiện thiếu oxygène. CO ngăn cản sự
dịch chuyển của hồng cầu trong máu làm cho các bộ phận của cơthể bị thiếu oxygène. Nạn
nhân bị tử vong khi 70% số hồng cầu bị khống chế (khi nồng độCO trong không khí lớn
hơn 1000ppm). Ở nồng độ thấp hơn, CO cũng có thể gây nguy hiểm lâu dài đối với con
người: khi 20% hồng cầu bị khống chế, nạn nhân bị nhức đầu, chóng mặt, buồn nôn và khi
tỉ số này lên đến 50%, não bộ con người bắt đầu bị ảnh hưởng mạnh.
- NOx: NOx là họ các oxyde nitơ, trong đó NO chiếm đại bộ phận. NOx được hình thành do

N2 tác dụng với O2 ở điều kiện nhiệt độ cao (vượt quá 1100°C). Monoxyde nitơ(x=1)
không nguy hiểm mấy, nhưng nó là cơ sở để tạo ra dioxyde nitơ (x=2). NO2 là chất khí màu
hơi hồng, có mùi, khứu giác có thể phát hiện khi nồng độ của nó trong không khí đạt
khoảng 0,12ppm. NO2 là chất khó hòa tan, do đó nó có thể theo đường hô hấp đi sâu vào
phổi gây viêm và làm hủy hoại các tế bào của cơ quan hô hấp. Nạn nhân bị mất ngủ, ho, khó
thở. Protoxyde nitơ N2O là chất cơ sở tạo ra ozone ở hạ tầng khí quyển.
18


- Hydocarbure: Hydrocarbure (HC) có mặt trong khí thải do quá trình cháy không hoàn
toàn khi hỗn hợp giàu, hoặc do hiện tượng cháy không bình thường. Chúng gây tác hại đến
sức khỏe con người chủ yếu là do các hydrocarbure thơm. Từ lâu người ta đã xác định được
vai trò của benzen trong căn bệnh ung thư máu (leucémie) khi nồng độ của nó lớn hơn
40ppm hoặc gây rối loạn hệ thần kinh khi nồng độ lớn hơn 1g/m3, đôi khi nó là nguyên
nhân gây các bệnh về gan.
- SO2: Oxyde lưu huỳnh là một chất háu nước, vì vậy nó rất dễ hòa tan vào nước mũi, bị
oxy hóa thành H2SO4 và muối amonium rồi đi theo đường hô hấp vào sâu trong phổi. Mặt
khác, SO2 làm giảm khả năng đề kháng của cơ thể và làm tăng cường độ tác hại của các
chất ô nhiễm khác đối với nạn nhân.
- Bồ hóng: Bồ hóng là chất ô nhiễm đặc biệt quan trọng trong khí xả động cơDiesel. Nó tồn
tại dưới dạng những hạt rắn có đường kính trung bình khoảng 0,3mm nên rất dễ xâm nhập
sâu vào phổi. Sự nguy hiểm của bồ hóng, ngoài việc gây trở ngại cho cơquan hô hấp như bất
kì một tạp chất cơ học nào khác có mặt trong không khí, nó còn là Chương 1: Tác hại của
các chất ô nhiễm trong khí xả động cơ đốt trong 9 nguyên nhân gây ra bệnh ung thư do các
hydrocarbure thơm mạch vòng (HAP) hấp thụtrên bề mặt của chúng trong qua trình hình
thành.
1.2.4. Các cách thức kiểm soát khí xả

19

1.3. CHỨC NĂNG CỦA HỆ THỐNG KIỂM SOÁT KHÍ XẢ
Hệ thống kiểm soát khí xả giúp hạn chế lượng khí thải có hại cho con người và môi
trường. giảm tiếng ồn sinh ra từ động cơ và dẫn khí xả có nhiệt độ cao, nồng độ chất độc lớn
đi ra phía sau, ở dưới thân xe một cách an toàn, sau đó qua một loại hệ thống giảm âm, xúc
tác chuyển đổi chất độc ... khí xả được tống ra ngoài.
1.4. YÊU CẦU
Phải có trình độ công nghệ cao mới có thể bảo đảm rằng tổng lượng các thành phần
(CO/HC/NOx) trong khí thải đáp ứng các quy định về khí thải. Đối với xe ôtô thực sự,
không những phải giảm những chất này mà còn phải đáp ứng các tiêu chuẩn khác như độ
bền, độ tin cậy, an toàn và tiêu hao nhiên liệu
1.5. GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ 2AZ-FE

20


21


Hình1.5. Mặt cắt ngang động cơ 2AZ – FE Động cơ 2AZ-FE

22


1 - Cacste; 2- Hộp trục khuỷu; 3- Bánh răng chủ động; 4- Thanh truyền; 5- Piston 6- Áo
nước; 7- Vòi phun; 8- Cam nạp; 9- Bô bin đánh lửa; 10- Cam xả; 11- Nắp đậy; 12- Nắp
xylanh; 13- Que thăm dầu;14- Thân xylanh; 15- Van hằng nhiệt; 16 - Thân xylanh.
Động cơ 2AZ- FE được lắp trên xe Camry 2.4 của hãng Toyota. Đây là một trong
những thế hệ động cơ hiện đại của hãng Toyota. Trên động cơ người ta đã thiết kế và trang
bị rất nhiều thiết bị điều khiển điện tử để nó làm ưu hơn.

∗ Một số đặc điểm cơ bản của động cơ như sau:
Động cơ 2AZ- FE là kiểu động cơ 4 kỳ, 4 xylanh thẳng hàng 2 cam.
–
–
–
–
–
–

–
–
–
–
–
–
–
–

Dung tích công tác của xylanh: 2362cm3
Công suất lớn nhất của động cơ 150 mã lực ở tốc độ 5600 vòng/ phút.
Mô men xoắn lớn nhất của động cơ: 22,2 kGm ở 3800 vòng/ phút.
Kiểu cung cấp nhiên liệu: phun xăng điện tử EFI
Hệ thống làm mát của động cơ là kiểu tuần hoàn cưỡng bức dưới áp suất của bơm
nước và có van hằng nhiệt ngay cả khi xe phanh hãm đột ngột.
Hệ thống bôi trơn của động cơ là kiểu cưỡng bức và vung té có lọc dầu toàn phần,
dùng để đưa dầu bôi trơn và làm mát các bề mặt ma sát của các chi tiết chuyển
động.
Đường kính xylanh/ hành trình làm việc piston: 86/86 mm.
Tỷ số nén .

Thứ tự nổ là 1 – 3 – 4 – 2
Trục khuỷu được đỡ bởi 5 ổ đỡ của thân máy. Các bạc ổ đỡ đều làm bằng hợp kim
nhôm.
Nắp máy được làm bằng hợp kim nhôm, có các cửa hút, cửa xả ở hai bên, buồng
cháy hình nệm.
Nến điện được bố trí bên phải buồng cháy.
Các lò xo nấm hút làm bằng thép và lò xo có khả năng chịu tải ở mọi chế độ vòng
quay động cơ.
Trục cam được dẫn động bằng xích. Trục cam có 5 ổ đỡ nằm giữa các con đội của
từng xylanh và ở phía đầu xylanh số 1. Việc bôi trơn các ổ trục cam được thực hiện
nhờ có đường dầu từ nắp máy.

23


∗ Sơ đồ hệ thống kiểm soát khí xả trên động cơ 2AZ-FE

Hình 1.6. Sơ đồ hệ thống kiểm soát khí xả trên động cơ 2AZ-FE

Hình 1.7. Sơ đồ khối hệ thống kiểm soát khí xả trên động cơ 2AZ-FE

24


Hình 1.8. Sơ đồ mạch hệ thống kiểm soát khí xả trên động cơ 2AZ-FE

1.6. HỆ THỐNG KIỂM SOÁT KHÍ XẢ
1.6.1. Cải thiện động cơ
Động cơ đã được cải tiến rất nhiều
để các đặc tính của động cơ về công suất

và tiêu hao nhiên liệu không bị xấu đi qua
thời gian sử dụng, hạn chế đến mức tối
thiểu sự sản sinh khí độc hại. Các biện
pháp dưới đây không phải là được áp dụng
cho tất cả các kiểu động cơ, tuy nhiên, hầu
hết các biện pháp thích hợp cho từng động
cơ thì đã được sử dụng.
a) Cấu tạo của buồng đốt và cải thiện hệ
thống nạp khí (a1) Sử dụng vùng rối vùng
rối trong buồng đốt tạo ra dòng rối mạnh
mẽ, bắt đầu từ cuối kỳ nén đến đầu kỳ nổ.

Hình 1.10. Cấu tạo buồng đốt
25