Tính toán thiết kế ống venturicung cấp khí CNG cho động cơ phun xăng

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

LỜI NÓI ĐẦU
Động cơ đốt trong sử dụng các loại nhiên liệu truyền thống cùng với các phương
tiện giao thông vận tải là nguồn gây ô nhiễm chủ yếu và nghiêm trọng cho môi trường
không khí. Ngày nay, với sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật các quá trình làm việc của
động cơ đốt trong đã được điện tử hoá, tin học hoá tạo ra những thành công đáng kể về
cải thiện công suất động cơ, nâng cao hiệu suất, tiết kiệm nhiên liệu, giảm ô nhiễm
môi trường. Nhưng với sự khắt khe của các tiêu chuẩn về ô nhiễm môi trường của khí
thải động cơ của một số nước thì các giải pháp trên cũng không đáp ứng được các tiêu
chuẩn khắt khe đó.
Vì vậy chúng ta cần có các giải pháp hữu hiệu hơn để khắc phục vấn đề trên. Một
trong các giải pháp đó là sử dụng các loại nhiên liệu “sạch” ít gây ô nhiễm để thay thế
cho các loại nhiên liệu truyền thống.
Với tình hình khan hiếm nhiên liệu và mức độ ô nhiễm bầu khí quyển như hiện
nay, việc ứng dụng CNG vào các phương tiện vận tải là một thiết yếu nhằm đa dạng
hoá nguồn nhiên liệu và giải quyết hữu hiệu vấn để ô nhiễm môi trường do các phương
tiện vận tải gây ra, chính vì lẽ đó mà em đã chọn đề tài‘‘Tính toán thiết kế ống venturi
cung cấp khí CNG cho động cơ phun xăng’’ để giải quyết các vấn đề trên.
Cuối cùng em xin được gởi lời cảm ơn chân thành đến thầy hướng dẫn Nguyễn
Thành Trung đã chỉ bảo em tận tình, giúp em vượt qua những khó khăn vướng mắc
trong khi hoàn thành đồ án của mình. Bên cạnh đó em cảm ơn các Thầy trong khoa đã
tạo mọi điều kiện để em hoàn thành thật tốt đồ án tốt nghiệp này.
Vĩnh Phúc, ngày tháng năm 200
Sinh viên thực hiện

GVHD. Nguyễn Thành Trung

1

SVTH. Doãn Quang Hải

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1. Giới thiệu chung.
1.1.1 Sự cần thiết phải có nguồn nhiên liệu thay thế nguồn nhiên liệu lỏng truyền
thống.
Từ những năm 1849 - 1850, con người đã biết chưng cất dầu mỏ để lấy ra dầu
hỏa, còn xăng là thành phần chưng cất nhẹ hơn dầu hỏa thì chưa hề được sử dụng đến
và phải đem đổ đi một nơi thật xa. Lúc đó con người tạo ra dầu hỏa với mục đích thắp
sáng hoặc đun nấu đơn thuần. Nhưng với sự tiến hóa của khoa học và kỹ thuật, từ việc
sử dụng những động cơ hơi nước cồng kềnh và hiệu quả thấp, con người đã tìm cách
để sử dụng xăng và dầu diesel cho động cơ đốt trong, loại động cơ nhỏ gọn hơn nhưng
có hiệu quả cao hơn hẳn. Cùng với những khám phá khoa học vĩ đại khác, sự phát
minh ra động cơ đốt trong sử dụng xăng và dầu diezel đã thúc đẩy xã hội loài người
đạt những bước phát triển vượt bậc, đem đến cuộc sống ấm no, hạnh phúc và văn minh
cho hàng tỷ người trên thế giới.
Những hiệu quả và giá trị của dầu mỏ và động cơ đốt trong mang lại là không
thể phủ nhận nguồn năng lượng từ động cơ đốt trong mang lại là chiếm ưu thế hoàn
toàn. Do vậy, mà nhiều quốc gia trên thế giới đều muốn khai thác chế biến nguồn dầu
mỏ. Cuộc khủng hoảng năng lượng vào thập kỷ 70 của thế kỷ 20 đã một lần nữa khẳng
định tầm quan trọng chiến lược của dầu mỏ đối với mỗi quốc gia và cho toàn thế giới.
Nhưng theo dự đoán của các nhà khoa học thì với tốc độ khai thác hiện nay, trữ lượng
dầu mỏ còn lại của Trái Đất cũng chỉ đủ cho con người khai thác trong vòng không
quá 40 năm nữa.
Bên cạnh đó những hậu quả mà khi chúng ta sử dụng dầu mỏ và động cơ đốt
trong đem lại từ các chất thải khí làm ô nhiễm không khí, làm thủng tầng ôzôn, gây
hiệu ứng nhà kính.Trong các chất độc hại thì CO, NO x, HC do các loại động cơ thải ra
là nguyên nhân chính gây ô nhiễm bầu không khí, ảnh hưởng đến sức khỏe con người.

Do đó, con người phải đứng trước một thách thức lớn là phải có nguồn nhiên liệu thay
thế [1].
Ưu điểm của nhiên liệu thay thế
+ Là khí sạch nên không gây ô nhiễm môi trường,an toàn với sức khỏe
+ Giá thành rẻ,dễ dàng sử dụng và không gay hại cho động cơ
Nhược điểm
+ Giá thành chuyển đổi động cơ cao
+ Không gian chứa nhiên liệu chiếm diện tích lớn
+ Cơ sở vật chất còn hạn chế chưa thể nhân rộng
Yêu cầu của nhiên liệu thay thế
GVHD. Nguyễn Thành Trung

2

SVTH. Doãn Quang Hải


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
+ Các nhiên liệu thay thế được sử dụng là các nhiên liệu có trữ lượng lớn và có
thể sử dụng cho các động cơ đang lưu hành mà không cần thay đổi nhiều về kết
cấu,đồng thời có mức độ ô nhiễm về khí thải thấp hơn xăng và diesel.
Những loại nhiên liệu có thể dùng thay thế cho xăng và dầu diesel là:
+ Những khí thiên nhiên: CNG, LNG …[10]
+ Khí gas hoá lỏng (LPG) [8]
+ Khí biogas [9]
+ Cồn Ethanol [10]
+ Cồn Methanol [10]
+ Dầu thực vật [10]
+ Hyđrô [11]
Trong các loại nhiên liệu trên, khí thiên nhiên là nguồn năng lượng sơ cấp rất

quan trọng. Trong những năm gần đây, sản lượng khí thiên nhiên hàng năm trên thế
giới đạt xấp xỉ 2 tỉ Tép (1 tép = 1.176,471 m 3), tương đương khoảng 60% sản lượng
dầu thô. Người ta ước tính đến năm 2020, sản lượng khí thiên nhiên trên thế giới sẽ là
2,6 tỉ Tép/năm so với sản lượng dầu thô là 3,5 tỉ Tép.
Trữ lượng khí thiên nhiên hiện nay khoảng 150 tỉ Tép, xấp xỉ với trữ lượng dầu
thô. Mặt khác, khí thiên nhiên có ưu điểm là phân bố hầu như trên khắp địa cầu nên
đảm bảo được sự cung cấp an toàn và thuận tiện hơn dầu thô [12].
Từ những năm 1990, việc nghiên cứu sử dụng khí thiên nhiên làm nhiên liệu đã
được thực hiện ở nhiều khu vực trên thế giới. Khí thiên nhiên được xem là nhiện liệu
sạch vì vậy việc sử dụng nó để chạy động cơ ngoài mục đích đa dạng hóa nguồn nhiên
liệu còn góp phần làm giảm ô nhiễm môi trường một cách đáng kể.
Khí thiên nhiên có thể chứa trong bình nhiên liệu của ô tô ở hai dạng:
+ Dạng khí ở nhiệt độ môi trường và áp suất cao
+ Dạng lỏng ở nhiệt độ -1610C và áp suất môi trường không khí [1].
Trong đồ án này, chủ yếu nghiên cứu nhiên liệu thiên nhiên ở dạng khí ở nhiệt
độ môi trường và áp suất cao CNG (Compressed Natural Gas).
1.1.2. Giới thiệu về khí nén thiên nhiên.
1.1.2.1. Nguồn gốc, quá trình khai thác và sử lý khí.
Khí thiên nhiên được tạo ra từ sinh vật phù du, các vi sinh vật sống dưới nước
bao gồm tảo và động vật nguyên sinh. khi các vi sinh vật này chết đi và tích tụ trên đáy
đại dương, chúng dần bị chôn đi và xác của chúng được nén dưới các lớp trầm tích.
Trải qua hàng triệu năm, áp suất và nhiệt do các lớp trầm tích chồng lên nhau tạo nên
trên xác các loại sinh vật này đã chuyển hoá hoá học các chất hữu cơ này thành khí
thiên nhiên. Do dầu mỏ và khí thiên nhiên thường được tạo ra bằng các quá trình tự
GVHD. Nguyễn Thành Trung

3

SVTH. Doãn Quang Hải

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
nhiên tương tự nhau, hai loại hydrocacbon này thường được tìm thấy cùng nhau trong
các bể chứa ngầm tự nhiên. Sau khi dần được tạo nên trong lòng vỏ Trái Đất, dầu mỏ
và khí thiên nhiên đã dần chui vào các lỗ nhỏ của các tầng đá xốp xung quanh, những
tầng đá xốp này có vai trò như các bể chứa tự nhiên. Do các lớp đá xốp này thường có
nước chui vào, khí thiên nhiên vốn nhẹ hơn nước và kém dày đặc các tầng đá xung
quanh nên chúng chuyển lên trên qua lớp vỏ, đôi khi cách xa nơi chúng tạo ra. Cuối
cùng, một số hydrocacbon này bị bẫy lại bởi các lớp đá không thấm (đá không xốp),
các lớp đá này được gọi là đá “mũ chụp”. Khí thiên nhiên nhẹ hơn dầu mỏ, do đó nó
tạo ra một lớp nằm trên dầu mỏ. Lớp khí này được gọi là “mũ chụp khí”. Các lớp than
đá có chứa lượng mêtan đáng kể, mêtan là thành phần chính của khí thiên nhiên. Trong
các trữ lượng than đá, mêtan thường bị phân tán vào các lỗ các vết nứt của tầng than.
Khí thiên nhiên này thường được gọi là khí mêtan trong tầng than đá [13].
Để định vị được các mỏ khí, các nhà địa chất học thăm dò những khu vực có
chứa những thành phần cần thiết cho việc tạo ra khí thiên nhiên: đá nguồn giàu hữu cơ,
các điều kiện chôn vùi đủ cao để tạo ra khí tự nhiên từ các chất hữu cơ, các kiến tạo đá
có thể "bẫy" các hydrocacbon.
Khi các kiến tạo địa chất có thể chứa khí tự nhiên được xác định, thông thường
chứ không phải luôn ở bể trầm tích, người ta tiến hành khoan các giếng các kiến tạo
đá. Nếu giếng khoan đi vào lớp đá xốp có chứa trữ lượng đáng kể khí thiên nhiên, áp
lực bên trong lớp đá xốp có thể ép khí thiên nhiên lên bề mặt. Nhìn chung, áp lực khí
thường giảm sút dần sau một thời gian khai thác và người ta phải dùng bơm hút khi lên
bề mặt [14].
Khi khí thiên nhiên được khai thác khỏi mặt đất, nó được vận chuyển bằng
đường ống dẫn khí đến một nhà máy tinh lọc và xử lý, nơi nó được chế biến.
Khí thiên nhiên được chế biến bằng các thiết bị tách lọc khí để loại bỏ các hợp chất
không phải là hyđrôcacbon, đặc biệt là hyđrô sulfit và điôxit cacbon. Hai quá trình sử
dụng cho mục đích này là hấp thụ và hút bám (absorption and adsorption).
Quá trình hấp thụ sử dụng một chất lỏng hấp thụ khí tự nhiên và các tạp chất và

phân tán chúng trong chất lỏng này. Trong một quá trình được gọi là hấp thụ hóa học,
các tạp chất phản ứng với chất lỏng hấp thụ. Khí thiên nhiên sau đó thoát ra khỏi chất
hấp thụ còn chất hấp thụ còn tạp chất ở lại trong chất lỏng. Các chất lỏng hấp thụ
thường được sử dụng là nước, các dung dịch amin nước (aqueous amine) và cacbonat
natri.
Quá trình hút bám là một quá trình cô đặc khí tự nhiên trên bề mặt một chất rắn
hoặc một chất lỏng để loại bỏ tạp chất. Một chất thường được sử dụng cho mục đích
này là cacbon (than), là chất có diện tích bề mặt trên đơn vị trọng lượng rộng. Ví dụ,
GVHD. Nguyễn Thành Trung

4

SVTH. Doãn Quang Hải


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
các hợp chất lưu huỳnh trong phí tự nhiên được bề mặt hấp thụ của cacbon giữ lấy.
Các hợp chất lưu huỳnh được kết hợp với hyđrô và oxy để tạo thành axít sulphuric và
có thể loại bỏ.
Sau khi các tạp chất đã được loại bỏ trong các thiết bị tách lọc, khí thiên nhiên
phải được làm khô. Kỹ thuật làm khô khí phân thành các nhóm:
+ Hấp phụ nước bằng các chất hút ẩm thể rắn như silicagen, nhôm oxit hoạt
tính, zeolit NaA.
+ Hấp phụ bằng nước hút ẩm thể lỏng như dietylenglycol, trietylenglycol…
+ Ngưng tụ hơi nước hoặc đóng băng tạo tinh thể nước đá bằng kỹ thuật nén
hoặc làm lạnh [1].
1.1.2.2. Tính chất của khí CNG.
a) Thành phần hóa học.
Khí nén CNG (Compressed Natural Gas) là khí thiên nhiên được nén dưới áp
suất nhất định (205 ÷ 275 bar). Khí thiên nhiên là hỗn hợp chất khí cháy được bao

gồm phần lớn là các hydrocacbon (hợp chất hoá học chứa cacbon và hyđrô). Cùng với
than đá và dầu mỏ, Khí thiên nhiên là nhiên liệu hóa thạch. Khí thiên nhiên có thể
chứa đến 85% mêtan (CH4) và khoảng 10% êtan (C2H6), và cũng có chứa số lượng nhỏ
hơn propan (C3H8), butan (C4H10), pentan (C5H12), và các alkan khác. Khí thiên nhiên,
thường tìm thấy cùng với các mỏ dầu ở trong vỏ Trái Đất, được khai thác và tinh lọc
thành nhiên liệu cung cấp cho khoảng 25% nguồn cung năng thế giới. Khí thiên nhiên
chứa lượng nhỏ các tạp chất, bao gồm điôxít cacbon (CO 2), hyđrô sulfit (HS), và nitơ
(N2). Do các tạp chất này có thể làm giảm nhiệt trị và đặc tính của khí thiên nhiên,
chúng thường được tách khỏi khí thiên nhiên trong quá trình tinh lọc khí và được sử
dụng làm sản phẩm phụ [1].
Bảng 1.1 Thành phần CNG [1]
Thành phần
Methane
Ethane
Ethylene
Propane
Nitrogen

Cấu tạo
CH4
C2H6
C2H4
C3H8
N2

Hàm lượng (%)
90,42
4,04
0,14
2,05

3,32

b) Khả năng ứng dụng khí CNG cho động cơ.
Bảng 1.2 So sánh đặc tính của CNG với xăng [1]
GVHD. Nguyễn Thành Trung

5

SVTH. Doãn Quang Hải


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Đặc trưng
Chỉ số octan
Nhiệt trị khối lượng (KJ/Kg)
Năng lượng hỗn hợp (KJ/dm3)
Giới hạn dưới thể tích bốc cháy (%V)
Tốc độ cháy chảy tầng ở độ đậm đặc 0,80 (cm/s)
Năng lượng đánh lửa tối thiểu (mJ)
Nhiệt độ đoạn nhiệt của màng lửa (K)
A/F (Kg KK/kg nhiên liệu)
Thành phần hoá học % C
H
O

CNG
130
50009
3,10
0,50

30
0,33
2227
17,23
75
25
0

Xăng
95
42690
3,46
0,60
37,5
0,26
2266
14,60
85,4
14,6
0

Nhiệt trị riêng khối lượng của CNG cao hơn (khoảng 10%) so với nhiên liệu
lỏng thông thường. Cùng hiệu suất như nhau, suất tiêu hao nhiên liệu (tính theo khối
lượng) của động cơ dùng CNG giảm cũng chừng ấy lần.
Do quá trình cháy của CNG có đặc điểm sạch hơn, nên ô tô sử dụng động cơ
CNG hoạt động hiệu quả hơn so với ô tô xăng, làm tăng tuổi thọ cho ô tô. Ở những ô
tô làm việc nặng thì động cơ sử dụng CNG sẽ ít ồn hơn so với động cơ diesel.
Mặc dù CNG là khí đốt, nhưng phạm vi cháy hẹp, làm cho nó là nhiên liệu an
toàn. Mức độ an toàn của ô tô CNG ngang hàng với ô tô xăng. Khi bị tràn ra ngoài do
tai nạn,...thì CNG không gây hại cho đất và nước, nó không độc. Khả năng phân tán

của CNG nhanh, giảm tối thiểu sự nguy hiểm cháy nổ liên quan đến xăng [15].
c) Sự ô nhiễm khí thải khi sử dụng CNG làm nhiên liệu.
Cũng như đối với những loại nhiên liệu khác, đặc điểm phát sinh ô nhiễm của
động cơ dùng CNG liên quan đến thành phần hydrocarbure của nhiên liệu, ( thường
nhiên liệu CNG chứa ít nhất 90% methane). Khác với động cơ xăng, trong khí xả động
cơ CNG hầu như không có hydrocarbure nào có hơn 4 nguyên tử cacbon, đặc biệt hơn
nữa là không có sự hiện diện của thành phần hydrocarbure thơm.
Liên quan đến vấn đề tạo ozone ở hạ tầng khí quyển, khí thải động cơ CNG có
hoạt tính thấp hơn động cơ xăng đến hai lần. tính chất này chủ yếu do nhiên liệu CNG
chứa phần lớn methane, thành phần các chất hoạt tính (butenes, buta-1, 3-diene,
xylenes) rất thấp hoặc có thể bỏ qua.
Mặt khác, nhiên liệu CNG không bao giờ gây trở ngại đối với bộ xúc tác ba
chức năng do thành phần lưu huỳnh như trong trường hợp lỏng. Tuy nhiên sự ôxy hóa
methane còn lại trong khí xả rất khó khăn. Muốn loại trừ chất này cần sử dụng một bộ
xúc tác đặc biệt [2].
GVHD. Nguyễn Thành Trung

6

SVTH. Doãn Quang Hải


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Bảng 1.3 Mức độ phát ô nhiễm của động cơ dùng CNG [2]
Chất ô nhiễm
Mức độ
CO (g/mile)
0,655
HC tổng
0,230

HC không methane
0,016
NOx (g/mile)
0,112
CO2 (g/mile)
226,6
Tiêu thụ nhiên liệu
28,5
Hoạt động độc lập
175
Bảng 1.3cho chúng ta một vài ví dụ liên quan đến mức độ phát ô nhiễm. của ô
tô vận tải sử dụng CNG.Chúng ta nhận thấy, mức độ CO và bồ hóng rất thấp.Mức độ
HC đôi lúc gần với giá trị cho phép bởi luật môi trường, nhưng chỉ chứa phần lớn
methane (khoảng 90%), còn lại các thành phần khác rất thấp.
Còn về mức độ phát sinh NOX khí xả động cơ CNG có nồng độ NO X rất thấp
nếu động cơ làm việc với α = 1 và có lắp bộ xúc tác 3 chức năng. Nồng độ này cao
hơn một chút nhưng vẫn nằm trong giới hạn cho phép nếu dùng hỗn hợp nghèo.
Những phiền phức đặc biệt của động cơ diesel (ồn, hôi, khói đen …) sẽ được giảm đi
rất nhiềuđối với động cơ CNG. Mức độ ồn giảm được khoảng 3 db khi động cơ hoạt
động không tải với ô tô bus thành phố.
Về mùi hôi, chất phụ gia chứa lưu huỳnh để phát hiện sự dò rỉ được thêm vào
nhiên liệu với thành phần rất thấp (20 hay 25mg/m 3) nên bị đốt cháy hoàn toàn. Vì vậy
nên khí xả động cơ CNG rất ít hôi so với khí xả động cơ diesel.
Về sự ảnh hưởng của khí thải động cơ sử dụng CNG đến hiệu ứng nhà kính,
Methane cũng như CO2 và N2O là khí gây hiệu ứng nhà kính một cách trực tiếp vì vậy
ta rất quan tâm đến việc nghiên cứu ảnh hưởng của việc động cơ CNG đến việc nóng
lên của bầu khí quyển [2].

Bảng 1.4 So sánh mức độ phát sinh khí gây hiệu ứng nhà kính đối với động cơ dùng
xăng, diesel, và CNG (gCO2/Km ) [2]

xăng
Diesel
CNG
Trước bộ xúc tác 356
281
267
Sau bộ xúc tác
310
251
231
Trong thực tế động cơ CNG phát sinh ít CO 2 so với động cơ nhiên liệu lỏng. Vì
vậy, lượng chất khí gây hiệu ứng nhà kính trong khí xảđộng cơ CNG thấp hơn khoảng
GVHD. Nguyễn Thành Trung

7

SVTH. Doãn Quang Hải


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
25% so với động cơ xăng và 5% so với động cơ Diesel. Do đó việc sử dụng CNG sẽ
làm giảm đi đáng kể lượng khí gây hiệu ứng nhà kính trên phạm vi toàn cầu.
Nhìn chung, động cơ dùng CNG có rất nhiều hứa hẹn đối với ô tô hoạt động
trong thành phố hay vùng ven đô, những khu vực mà tình trạng ô nhiễm môi trường do
phương tiện vận hành gây ra ngày càng trở nên trầm trọng. Ở một số khu vực trên thế
giới, người ta đã bắt đầu sử dụng CNG cho ô tô chạy trong thành phố. Các quốc gia
như Mỹ, Ý, Canada, Hà lan …đã xây dựng những cơ sở hạ tầng phục vụ cho việc phát
triển ô tô dùng nhiên liệu khí [15].
Sự phát triển CNG có thể diễn ra với một số điều kiện. Trước hết nhiên liệu này
cần cho thấy được tính ưu việt chắc chắn so với những nhiên liệu đang cạnh tranh như

nhiên liệu khí hóa lỏng LPG. Mặt khác, người ta chỉ tiếp tục nghiên cứu sử dụng nhiên
liệu khí nếu như những giải pháp kĩ thuật về xử lí ô nhiễm khí xả động cơ nhiên liệu
lỏng không cải thiện được so với yêu cầu của luật môi trường. Cuối cùng, như những
nhiên liệu khác, sự thâm nhập của CNG đòi hỏi:
+ Chính sách thuế khuyến khích người sử dụng
+ Cơ sở hạ tầng phục vụ việc cung cấp CNG cho ô tô
+ Giải quyết vấn đề tâm lí của người sử dụng liên quan đến tính an toàn của ô
tô dùng CNG.
1.1.3. Các phương án cung cấp khí CNG cho động cơ đốt trong.
CNG được cung cấp vào động cơ ở dạng khí.
Hệthốngphunnhiênliệukhívàođườngnạpnhờđộchânkhôngtại họngVenturi của bộ hòa
trộnđượcdùngphổbiếnnhất.Tuynhiên,nhữnghệthốngphunnhiênliệumới đang được
nghiên cứu áp dụng thể hiện nhiều ưu điểmhơn như phun khí trên đường nạp và đặc
biệt là phun khí trực tiếp vào buồng đốt.
1.1.3.1. Cung cấp khí CNG cho động cơ sử dụng bộ hòa trộn.
Hệ thống cung cấp nhiên liệu khí sử dụng bộ hòa trộn có nhiều dạng
khác nhau, nhưng đối với CNG thường sử dụng dạng sơ đồ sau.

GVHD. Nguyễn Thành Trung

8

SVTH. Doãn Quang Hải


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
9

8

10

Ðu?ng di?u khi?n và tín hi?u di?n

Nu?c làm mát ra

4

5

Nhiên li?u CNG

Nu?c làm mát vào

1

2

3

6

7

Hình 1.1. Cung cấp khí CNG dùng bộ hòa trộn.
1. Bình chứ CNG; 2. Van bình chứa; 3. Van nạp; 4. Đồng hồ đo áp suất ;
5. Van điện từ; 6. Công tắc; 7. Bộ giảm áp; 8. Lọc không khí; 9. Bộ hòa trộn; 10. Van tiết lưu

Nhiên liệu CNG được nén trong bình chứa với áp suất 200 bar, khi khởi động
động cơ van bình sẽ mở ra cho nhiên liệu CNG đi vào bộ giảm áp.Tại bộ giảm áp, áp

suất nhiên liệu được giảm xuống giá trị làm việc, nhờ độ chân không ở họng venturi
thấp hơn áp suất khí trời nên CNG được hút vào đường nạp, lưu lượng CNG cung cấp
được khống chế bởi bộ giảm áp và độ chân không ở họng ống venturi, nhiên liệu CNG
đi vào bộ hỗn hợp hoà trộn với không khí tạo thành hỗn hợp nhiên liệu đi vào buồng
cháy.
Bộ hòa trộn kiểu họng Venturi được sử dụng phổ biến cho tất cả những
loại nhiên liệu khí (LPG, LNG, CNG,…) vì việc hòa trộn đơn giản, phù hợp
đối với nhiên liệu khí. Vì vậy kết cấu của hệ thống cung cấp sử dụng bộ hòa
trộn sẽ đơn giản làm cho giá thành rẻ.
Sự cung cấp CNG liên tục làm hạn chế khả năng khống chế tỷ lệ không
khí/ CNG, để khắc phục nhược điểm trên ta dùng phương án sử dụng bộ hoà
trộn kết hợp với van tiết lưu và van công suất.

GVHD. Nguyễn Thành Trung

9

SVTH. Doãn Quang Hải


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
1.1.3.2. Cung cấp CNG cho động cơ sử dụng bộ hòa trộn kết hợp với van tiết lưu và
van công suất.
10
9

12
13

8

11
7
14

Nu?c làm mát ra

Nu?c làm mát vào

1

2

3

6
4

5

Hình 1.2. Cung cấp khí CNG dùng bộ hoà trộn kết hợp van tiết lưu.
1. Bình chứa; 2. Van bình chứa; 3. Van nạp; 5. Công tắc; 6. Bộ giảm áp;
7. Bộ tiết kiệm nhiên liệu; 8. Lọc không khí; 9. Bộ hòa trộn; 10. Van điện từ;
11. Van tiết lưu; 12. ECU; 13. Cảm biến oxy; 14. Đồng hồ đo áp suất.

Khi bật khoá điện, dòng điện qua cuộn dây sinh ra một từ tính làm van điệntừ
mở ra cho khí CNG nén từ bình chứa áp suất cao đến bộ giảm áp, tại bộ giảm áp áp
suất nhiên liệu được giảm xuống giá trị làm việc khoảng 0,8 ÷1,5 bar, sau đó nhiên
liệu được qua bộ lọc áp suất thấp trước khi đi vào van tiết lưu, van tiết lưu được điều
khiển tự động bởi bộ vi xử lý, lưu lượng CNG cung cấp được khống chế bởi bộ giảm

áp, tiết diện lưu thông của van tiết lưu và độ chân không ở ống venturi, tiết diện lưu
thông của van tiết lưu được điều khiển tương ứng với phần trăm vị trí bướm ga thông
qua cảm biến vị trí bướm ga. Nhiên liệu đi vào bộ hỗn hợp hoà trộn với không khí tạo
thành hỗn hợp nhiên liệu đi vào buồng cháy.
Khí CNG không những chỉ định lượng bởi độ chân không trong ống venturi mà
còn bởi sự thay đổi độ tiết lưu trên đường nạp, sự điều chỉnh mức độ tiết lưu trên
đường nạp được thực hiện nhờ bộ vi xử lí chuyên dụng nhận tín hiệu từ các cảm biến.
Khi sử dụng bộ hòa trộn công suất của động cơ giảm đi khoảng (5-8)% do tổn thất
lượng không khí nạp tại họng và do CNG chiếm chỗ.

GVHD. Nguyễn Thành Trung

10

SVTH. Doãn Quang Hải


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
1.1.3.3. Cung cấp CNG cho động cơ bằng phương pháp phun CNG trên đường nạp.
9
8

10

7

CNG

13

11
12

Nu?c làm mát ra

CNG
CNG

CNG

Nu?c làm mát vào

1

2

3

6
4

5

Hình 1.3. Cung cấp khí CNG bằng phương pháp phun trên đường nạp.
1. Bình chứa; 2. Van bình chứa; 3. Van bình chứa; 4. Van điện từ; 5. Công tắc;
6. Bộ giảm áp; 7. Bộ tiết kiệm nhiên liệu; 8. Lọc không khí; 9. ECU; 10. Cảm biến oxy;
11. Đồng hồ đo áp suất; 12. Cảm biến áp suất; 13. Vòi phun.

Nhiên liệu CNG được nén trong bình chứa với áp suất 200 bar. Khi bật khoá
điện khởi động động cơ, dòng điện qua cuộn dây sinh ra một từ tính làm van điện từ

mở ra cho CNG nén từ bình chứa đến bộ giảm áp.Tại bộ giảm áp, áp suất nhiên liệu
được giảm xuống giá trị làm việc, sau đó nhiên liệu qua bộ lọc áp suất thấp trước khi
dẫn đến vòi phun. Vòi phun được bộ vi xử lý điều khiển một cách tự động, thời gian
phun được điều khiển tương ứng tỷ lệ với phần trăm vị trí tay ga thông qua cảm biến
vị trí tay ga. Bộ xử lý này nhận phần lớn các tín hiệu cần thiết từ hệ thống cung cấp
nhiên liệu CNG. Hệ thống phun CNG trên đường nạp bao gồm các hệ thống cơ bản
sau.
Hệ thống cung cấp CNG: Gồm bình chứa , van điện từ , bộ điều hoà áp suất, vòi
phun CNG . Do đặc thù riêng của nhiên liệu CNG nên áp suất cần thiết để cung cấp
nhiên liệu đến vòi phun là 5 bar để tránh hiên tượng hoá hơi trên đường ống nhiên liệu.
Vì hoạt động của hệ thống nhiên liệu ở áp suất cao nên vấn đề an toàn của hệ thống
được đặt lên hàng đầu.
Hệ thống điều khiểngồm các cảm biến ghi nhận thông tin về chế độ làm việc
của động cơ, ECU xử lý các thông tin nhận được từ các cảm biến và phát tín hiệu điều
khiển đến các vòi phun CNG để điều khiển thời gian mở vòi phun cung cấp CNG. Các
tín hiệu điều khiển tới vòi phun là các xung thời gian có độ dài tương ứng tỷ lệ với
GVHD. Nguyễn Thành Trung

11

SVTH. Doãn Quang Hải


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
lượng CNG cần phun vào ống góp nạp. Các loại cảm biến trong hệ thống gồm: Cảm
biến vị trí tay ga, cảm biến tốc độ động cơ, nhiệt độ khí nạp, cảm biến nồng độ Oxy…
Đồng thời trong bộ vi xử lý có bổ sung thêm cảm biến đo áp suất bình chứa nhiên liệu
CNG, từ đó tín hiệu được ECU xử lý phát tín hiệu điều khiển tới vòi phun.
Hệ thống phun CNG trên đường nạp cho phép cải thiện được tính năng của
động cơ và mức độ phát ô nhiễm. Khác với bộ hòa trộn, hệ thống này phun nhiên liệu

dưới áp suất khoảng 5 bar. Điều này cho phép cung cấp một lượng nhiên liệu chính
xác theo chế độ làm việc của động cơ. Mặt khác do không có họng venturi nên hệ số
nạp được cải thiện đáng kể. Phun nhiên liệu CNG được thực hiện theo phương án
riêng rẽ nên giảm khả năng hồi lưu ngọn lửavào đường nạp, cải thiện được sự đồng
đều nhiên liệu cung cấp cho các xi lanh của động cơ. Việc khống chế lưu lượng CNG
nạp vào xi lanh được thực hiện nhờ bộ vi xử lí .

GVHD. Nguyễn Thành Trung

12

SVTH. Doãn Quang Hải


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
1.1.3.4. Cung cấp CNG cho động cơ bằng phương pháp phun CNG trực tiếp vào
buồng cháy.
Hệ thống cung cấp nhiên liệu khí CNG bằng phương pháp phun trực tiếp hoạt
động tương tự như hệ thống phun gián tiếp chỉ có khác là nhiên liệu được phun trực
tiếp vào trong buồng cháy của động cơ.
6

5

4

3

ECU

7

2
9

10
13

12

1

11

8

17

16

15

14

Hình 1.4. Cung cấp khí CNG bằng phương pháp phun trực tiếp.
1. Bình chứa CNG; 2. Van nạp; 3. Thiết bị đo áp suất; 4. Lọc CNG;
5. Van 1 chiều; 6. Bugi; 7. Cuộn dây cao áp ; 8. CẢm biến oxy;
9. Cảm nhiệt độ nước làm mát; 10. Vòi phun; 11. Cảm biến bướm ga;
12. Cảm biến áp suất khí nạp; 13. Lọc không khí; 14. Công tắc đánh lửa;
15. Công tắc CNG; 16. Ác quy; 17. Cảm biến tốc độ vòng quay động cơ.

Phương pháp này có rất nhiều ưu điểm vì nó cho phép đồng thời làm giảm mức
độ gây ô nhiễm và làm tăng tính kinh tế của động cơ. Phun trực tiếp CNG vào buồng
cháy cho phép kết hợp các ưu điểm của khí thiên nhiên và quá trình cháy của hỗn hợp
nghèo phân lớp. Mặt khác, hệ thống phun CNG còn thừa hưởng ưu thế của nhiên liệu
nén ban đầu nên không cần bơm nhiên liệu áp suất cao. Động cơ có thể hoạt động
không có tổn thất hệ số nạp và ở điều kiện hỗn hợp nghèo. Nhược điểm chính của hệ
thống này là đòi hỏi kĩ thuật chế tạo và điều chỉnh chính xác hệ thống phun vì vậy đắt
tiền [16].

GVHD. Nguyễn Thành Trung

13

SVTH. Doãn Quang Hải


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
1.2.Nhiệm vụ và phương pháp nghiên cứu đồ án.
1.2.1.Nhiệm vụ.
Phân tích tình hình sử dụng nhiên liệu CNG trên động cơ xăng ở Việt Nam và trên
thế giới.
Nghiên cứu các phương pháp cung cấp khí CNG cho động cơ xăng.
Tính toán thiết kế ông venturi (bộ hòa trộn) cho động cơ 1TR-FE lắp trên Toyota
Innova.
1.2.2.Phương pháp nghiên cứu đồ án.
Nghiên cứu lí thuyết tổng quan về CNG.
Tính toán thiết kế bộ hòa trộn.
1.2.3.Đối tượng và phạm vi nghiên cứu.
Đối tượng nghiên cứu:Trên động cơ xăng 1TR-FE lắp trên xe Innova.

Phạm vi nghiên cứu:Chỉ nghiên cứu trên động cơ tĩnh tại chưa đề cập đến vấn đề
thực nghiệm.

GVHD. Nguyễn Thành Trung

14

SVTH. Doãn Quang Hải


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1. Giới thiệu chung về ô tô INNOVA.
Xe Toyota Innova là loại xe du lịch 8 chỗ ngồi. Xe được trang bị động cơ đời
mới 1TR-FE, khung gầm xe cứng cáp cho hiệu quả lái xe ổn định. Khả năng giảm xóc
và chống rung tốt tạo cảm giác thoải mái và êm dịu cho mọi hành khách trong xe trên
mọi nẻo đường.
Toyota Innova có 2 loại: Innova G và Innova J.
Bảng 2.1.Các thông số kỹ thuật của xe Innova [3]
Loại xe

Innova G

Innova J

Động cơ
Hộp số
Số chỗ ngồi

2.0 lít (1TR-FE)
5 số tay
8 chỗ

2.0lít(1TR-FE)
5 số tay
8 chỗ

Bảng 2.2.Trọng lượng và kích thước xe
Loại xe
Trọng lượng toàn tải
Trọng lượng không tải
Dài x rộng x cao toàn bộ
Chiều dài cơ sở
Chiều rộng cơ sở
Khoảng sáng gầm xe
Bảng 2.3.Khung xe

[3]

Innova G
Innova J
2170 kg
2170 kg
1530 kg
1515 kg
4555mm x 1770mm x 1745mm
2750 mm
2750 mm
1510 mm

176 mm

1510 mm
176 mm

[3]

Loại
Treo trước
Treo sau
Phanh trước
Phanh sau
Bán kính quay vòng tối thiểu
Dung tích bình xăng
Vỏ và mâm xe

Innova G
Innova J
Độc lập với lò xo cuộn, đòn kép và
thanh cân bằng
4 điểm liên kết, lò xo cuộn và tay đòn
bên
Đĩa thông gió
Tang trống
5,4 m
55 lit
205/65R15 Mâm
195/70R14 Thép,
đúc
chụp kín

2.2. Đặc điểm tổng quát động cơ 1TR-FE.
Bảng 2.4.Động cơ
[3]
GVHD. Nguyễn Thành Trung

15

SVTH. Doãn Quang Hải


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Loại động cơ
Kiểu
Dung tích công tác
Đường kính xy lanh D
Hành trình piston S
Tỉ số nén
Công suất tối đa
Mô men xoắn tối đa
Hệ thống phun nhiên liệu
Tiêu chuẩn khí xả
Cơ cấu phối khí
Thời điểm Nạp
phối khí
Xả

Mở
Đóng
Mở

Đóng
Độ nhớt /cấp độ của dầu bôi trơn

1TR-FE
4 xilanh thẳng hàng, 16 van, cam kép
DOHC có VVT-I, dẫn động xích.
1998 cm3
86 mm
86 mm
9,8
134Hp/5600 rpm
182/4000 (N.m/rpm)
L-EFI
Euro Step 2
16 xupap dẫn động bằng xích,có VVT-i
520~00 BTDC
120~640 ABDC
440 BTDC
80 ABDC
5W-30/API SL, SJ, EC or ILSAC

2.2.1. Động cơ.
Động cơ 1TR-FE lắp trên xe Innova của hãng Toyota là loại động cơ xăng thế hệ mới,
4 xy lanh thẳng hàng, dung tích xylanh 2,0 [lít] trục cam kép DOHC 16 xupap dẫn
động bằng xích thông qua con đội thuỷ lực với hệ thống van nạp biến thiên thông minh
VVT-i. Hệ thống đánh lửa trực tiếp điều khiển bằng điện tử và hệ thống nhiên liệu
phun trực tiếp điều khiển bởi ECU [3].

GVHD. Nguyễn Thành Trung

16

SVTH. Doãn Quang Hải


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Hình 2.1. Cách bố trí xupap, trục cam trên động cơ
1. Con đội thủy lực; 2. Trục cam; 3. Xupap; 4. Vòi phun.

Do có con đội thủy lực nên luôn duy trì khe hở xupap bằng “0” nhờ áp lực của
dầu và lực của lò xo.
+ Nắp quy lát được đúc bằng hợp kim nhôm nhẹ, các trục cam đều được phân
bố trên đầu quy lát.
+ Thân máy cũng giống các động cơ cổ điển nhưng hoàn thiện hơn. Lốc máy
được chế tạo bằng thép đúc có dạng gân tăng cứng nhằm giảm rung động và tiếng ồn.
+ Piston: Được làm bằng hợp kim nhôm có kết cấu đặc biệt đỉnh piston vát hình
nón cụt. Rãnh piston trên cùng có tráng lớp ôxit axit, phần đuôi piston có tráng nhựa.
+ Sécmăng: Có 3 Sécmăng loại có ứng suất thấp secmăng khí số 1 được xử lý
PVD*, secmăng khí số 2 được mạ crôm và Sécmăng dầu.

Hình 2.2. Cấu tạo piston, secmăng
1. Piston; 2. Secmăng khí số 1; 3. Secmăng khí số 2; 4. Secmăng dầu

GVHD. Nguyễn Thành Trung

17

SVTH. Doãn Quang Hải

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Khe hở cho phép của các secmăng cho dưới bảng:
Bảng 2.5.Khe hở secmăng [3]
Secmăng
Điều kiện tiêu chuẩn
số 1
0,22 đến 0,34mm
số 2
0,45 đến 0,57mm
dầu
0,1 đến 0,4mm
+ Thanh truyền: Được đúc bằng thép hợp kim có đường kính đầu to: 52,989
đến 53,002mm.

Hình 2.3. Kết cấu thanh truyền
1. Thân thanh truyền; 2. Bu lông thanh truyền; 3. Nắp đầu to.

+ Trục khuỷu: Có kết cấu khá đặc biệt, bên trong có đường dầu đi bôi trơn các
bạc lót và cổ trục.Đường kính cổ trục tiêu chuẩn: 59,981 đến 59,994mm, đường
kính các cổ biên tiêu chuẩn: 52,989 đến 53,002mm.

Hình 2.4. Kết cấu trục khuỷu
1. Rãnh then lắp đĩa xích; 2. Chốt khuỷu; 3. Lỗ dầu; 4. Má khuỷu;
5. Cổ trục chính.

2.2.2. Cơ cấu phối khí.
Cơcấu phối khí bao gồm: Cò mổ loại con lăn, cơ cấu điều chỉnh khe hở xu páp
thủy lực và hệ thống VVT-i, trục cam kép DOHC 16 xupap dẫn động bằng xích.
+ Cò mổ: Cò mổ loại con lăn dùng 1 vòng bi kim giúp giảm ma sát, do đó cải

thiện được tính kinh tế nhiên liệu.
GVHD. Nguyễn Thành Trung

18

SVTH. Doãn Quang Hải


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Hình 2.5. Kết cấu cò mổ
1. Ổ bi kim; 2. Cò mổ.

+ Cơ cấu điều chỉnh khe hở thủy lực: Duy trì khe hở xupáp luôn bằng “0” nhờ
áp lực của dầu và lực lò xo.

Hình 2.6. Kết cấu con đội thủy lực
1. Piston đẩy; 2. Buồng áp suất thấp; 3. Đường dầu; 4. Lò xo;
5. Buồng dầu áp suất cao; 6. Lò xo van bi; 7. Van bi

+ Cam quay sẽ nén bộ piston đẩy và dầu trong buồng áp suất cao.
+ Khi đó cò mổ sẽ ép tới xu páp bằng cách dùng bộ điều chỉnh khe hởthủy lực làm
điểm tựa.
+ Lò xo đẩy piston đẩy đi lên, van 1 chiều sẽ mở ra và dầu sẽ điền đầy vào từ
buồng áp suất thấp.
+ Do piston được đẩy lên, và khe hở xu páp sẽ được duy trì không đổi bằng
không.
2.2.3. Hệ thống nhiên liệu.
Hệ thống nhiên liệu động cơ 1TR-FE đóng vai trò rất quan trọng, nó không đơn
thuần là hệ thống phun nhiên liệu, nhưng nó hợp thành một hệ thống đó là hệ thống

điều khiển điện tử (ECU), hệ thống đánh lửa điện tử, điều khiển tốc độ động cơ, tạo ra
sự tương trợ lẫn nhau, kim phun hoạt động như các kim phun của các xe đời mới. Khả
năng điều khiển tốt, công suất động cơ tăng, giảm tiêu hao nhiên liệu.
Lượng không khí nạp được lọc sạch khi đi qua lọc không khí và được đo bởi cảm biến
lưu lượng không khí. Tỷ lệ hoà trộn được ECU tính toán và hoà trộn theo tỷ lệ phù hợp
GVHD. Nguyễn Thành Trung

19

SVTH. Doãn Quang Hải


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
nhất. Có cảm biến ôxy ở đường ống xả để cảm nhận lượng ôxy dư, điều khiển lượng
phun nhiên liệu vào tốt hơn.
9
10

7
6

8

12
13

11
14

15

16

5

22

19

18

17

20

21

4

3
1

2

Hình 2.7. Sơ đồ hệ thống nhiên liệu động cơ 1TR-FE
1. Bình Xăng; 2. Bơm xăng điện; 3. Cụm ống của đồng hồ đo xăng và bơm;
4. Lọc Xăng; 5. Bộ lọc than hoạt tính; 6. Lọc không khí;
7. Cảm biến lưu lượng khí nạp; 8. Van điện từ; 9. Môtơ bước; 10. Bướm ga;
11. Cảm biến vị trí bướm ga;12. Ống góp nạp; 13. Cảm biến vị trí bàn đạp ga;
14. Bộ ổn định áp suất; 15. Cảm biến vị trí trục cam;

16. Bộ giảm chấn áp suất nhiên liệu; 17. Ống phân phối nhiên liệu;
18. Vòi phun; 19. Cảm biến kích nổ; 20. Cảm biến nhiệt độ nước làm mát;
21. Cảm biến vị trí trục khuỷu; 22. Cảm biến ôxy.

2.2.4. 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.

GVHD. Nguyễn Thành Trung

20

SVTH. Doãn Quang Hải


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Hình 2.8. Đồ thị biến thiên nồng độ các chất ô nhiễm
theo hệ số dư lượng không khí

Để giảm các chất khí có hại từ khí xả: Trước hết ta dùng bộ trung hòa khí xả
làm cho các chất độc hại CO (cacbon oxit), HC (Hiđrô cacbon) và NO x (Nitơ ôxit)
phản ứng với các chất vô hại (H 2O, CO2, N2) khi luồng khí xả đi qua, với các chất xúc
tác platin, pladini, iridi, rodi. Để khí xả ra ngoài môi trường không độc hại đối với sức
khỏe con người.
Bộ trung hòa khí thải hoạt động tốt nhất với tỷ lệ hỗn hợp không khí nhiên liệu
gần lý thuyết. Vì vậy cần có hệ thống thông tin phản hồi về tỷ lệ hỗn hợp không khí
nhiên liệu để giữ cho tỷ lệ này gần như tỷ lệ lý thuyết. Hệ thống thông tin phản hồi về
hỗn hợp không khí nhiên liệu theo dõi lượng ôxy trong khí xả bằng cách sử dụng cảm
biến ôxy gắn trong đường ống xả. Khi đó lượng nhiên liệu được ECU của động cơđiều

chỉnh để kiểm soát tỷ lệ hỗn hợp không khí nhiên liệu, giúp cho TWC làm việc có hiệu
quả.
Đối với nhiên liệu bay hơi từ thùng nhiên liệu: Nhiên liệu này được hấp thụ bởi
bộ lọc than hoạt tính. Sau đó khi động cơ hoạt động, nhiên liệu trong bộ lọc than hoạt
tính và không khí được dẫn vào đường ống nạp để đốt cháy.
2.2.5. Hệ thống xả.
Khí xả được thải ra ngoài môi trường qua ống xả.
Hệ thống xả gồm: Ống góp xả và ống xả nối với nhau bằng khớp cầu.Trên
ốngxả cócác bộ trung hòa khí xả để làm cho các chất độc hại CO (cacbon oxit), HC
(Hiđrô cacbon) và NOx (Nitơ ôxit) phản ứng với các chất vô hại (H 2O, CO2, N2) khi
luồng khí xả đi qua, với các chất xúc tác platin, pladini, iridi, rodi. Để khí xả ra ngoài
môi trường không độc hại đối với sức khỏe con người.

GVHD. Nguyễn Thành Trung

21

SVTH. Doãn Quang Hải


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Hình 2.9. Sơ đồ hệ thống xả động cơ 1TR-FE
1. Bộ trung hòa khí xả; 2. Bộ tiêu âm.

2.2.6. Hệ thống làm mát.
Hệ thống làm mát tuần hoàn cưỡng bức, nhiệt độ van hằng nhiệt mở là 80 0C,
dung tích bình chứa 7,8lít.
Quạt của hệ thống làm mát được điều khiển bằng khớp chất lỏng ba giai đoạn.
Van hằng nhiệt có van đi tắt được đặt ở phía đầu ra của két nước.

Hình 2.10. Hệ thống làm mát động cơ 1TR-FE
1. Két nước; 2. Van hằng nhiệt; 3.Đường nước đến cổ họng gió;
4. Đường nước về

2.2.7. Hệ thống bôi trơn.
Hệ thống bôi trơn kiểu cưỡng bức dùng để đưa dầu bôi trơn và làm mát các bề
mặt ma sát của các chi tiết chuyển động của động cơ.
Hệ thống bôi trơn gồm: Bơm dầu, bầu lọc dầu, cácte dầu, các đường ống... dầu
sẽ từ cácte được hút bằng bơm dầu, qua lọc dầu, vào các đường dầu dọc thân máy vào
trục khuỷu, lên trục cam, từ trục khuỷu vào các bạc biên, theo các lỗ phun lên thành
xylanh, từ trục cam vào các bạc trục cam, rồi theo các đường dẫn dầu tự chảy về cácte.

GVHD. Nguyễn Thành Trung

22

SVTH. Doãn Quang Hải


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
2.2.8. Hệ thống đánh lửa.
Hệ thống đánh lửa được điều khiển bằng điện tử ECU đánh lửa trực tiếp. Mỗi
xylanh có một bugi loại đầu dài và một cuộn dây đánh lửa được điều khiển bằng mạch
bán dẫn dùng transitor. Hệ thống đánh lửa điện tử luôn luôn gắn liền với hệ thống
phun nhiên liệu, nó điều khiển tia lửa, góc đánh lửa luôn phù hợp với góc phun của
nhiên liệu nhờ các cảm biến để thực hiện quá trình đốt cháy tốt hơn và nhiên liệu được
cháy hoàn toàn, ít tốn nhiên liệu, tăng công suất động cơ, chất thải ít độc hại.

Hình 2.11. Sơ đồ hệ thống đánh lửa động cơ 1TR-FE

1. Cầu chì dòng cao; 2. Khóa điện; 3. Cầu chì; 4. Cuộn đánh lửa số 1;
5. Cuộn đánh lửa số 2; 6. Cuộn đánh lửa số 3; 7. Cuộn đánh lửa số 4;
8. Bọc chống nhiễu; 9. Cảm biến vị trí trục khuỷu; 10. Cảm biến vị trí trục cam;
11. Bộ lọc ồn.

ECU căn cứ vào tín hiệu nhận được từ cảm biến vị trí trục khuỷu và căn cứ vào
góc đánh lửa cơ sở đã ghi sẵn trong bộ nhớ cũng như trong các thông số hiệu chỉnh để
xác định góc đánh lửa sớm cho động cơ. Việc tạo ra các tín hiệu dạng xung để cung
cấp dòng điện cho cuộn dây đánh lửa được lập trình sẵn để các cuộn dây cung cấp
dòng điện trong thời gian định mức trước với giá trị tính toán để đảm bảo cho:
Từ thông sinh ra trong các cuộn dây đạt giá trị lớn nhất, đảm bảo cuộn dây đủ
năng lượng để đánh lửa.
Điều khiển sự phát ra và chấm dứt tia lửa được ECU tính toán sau khi các dữ
liệu được nhập vào bởi:
+ Tốc độ động cơ.
+ Cảm biến vị trí trục khuỷu.
+ Cảm biến vị trí trục cam.
GVHD. Nguyễn Thành Trung

23

SVTH. Doãn Quang Hải


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
+ Cảm biến nhiệt độ động cơ.
+ Cảm biến vị trí bướm ga.
+ Cảm biến vị trí bàn đạp ga.
+ Cảm biến kích nổ.
2.2.9. Hệ thống khởi động.

Hệ thống khởi động bằng điện với phương pháp điều khiển gián tiếp bằng rơle
điện từ .
Để tránh khả năng không kịp tách bánh răng ra khi động cơđã nổ, người ta làm
kiểu truyền động một chiều bằng khớp truyền động hành trình tự do loại cơ cấu cóc.

Hình 2.12. Kết cấu máy khởi động
1. Bánh răng máy khởi động; 2. Cuộn giữ; 3. Cuộn đẩy; 4. Vành tiếp điểm; 5. Ắc quy

Khi người lái đóng khóa điện, dòng điện sẽ đi vào cuộn đẩy mà lõi thép của nó
được nối với cần gạt. Cuộn dây có điện trở thành nam châm hút lõi thép sang phải,
đồng thời làm quay cần gạt dịch chuyển bánh răng truyền động vào ăn khớp với bánh
đà. Khi bánh răng của khớp truyền động đã vào ăn khớp với bánh đà, thì vành tiếp
điểm cũng nối các tiếp điểm, đưa dòng điện vào các cuộn dây của máy khởi động.
Máy khởi động quay, kéo trục khuỷu của động cơ quay theo. Khi động cơđã nổ thì
người lái nhả khóa điện, các chi tiết trở về trạng thái ban đầu dưới tác dụng của lò xo
hồi vị.
2.2.10. Hệ thống nạp.
Hệ thống nạp dùng một bộ điều áp để điều chỉnh điện mà nó tạo ra bỡi sự quay
của cuộn dây rôto và nạp điện vào ắc quy.

GVHD. Nguyễn Thành Trung

24

SVTH. Doãn Quang Hải


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Hình 2.13. Sơđồ hệ thống nạp động cơ 1TR-FE

1. Máy phát ; 2. Bộ tiết chế; 3,7. Cầu chì; 4. Đèn báo nạp; 5. Khóa điện;
6,8,9. Cầu chì dòng cao; 10. Cuộn Stato; 11. Cuộn dây Rôto

2.3. Sơ đồ hệ thống nhiên liệu CNG.
Ta sử dụng nhiên liệu CNG cho động cơ 1TR-FE lắp trên ô tô INNOVA theo
kiểu hệ thống nhiên liệu lỏng và CNG song song là hệ thống nhiên liệu sử dụng cả hai
nhiên liệu vừa xăng vừa CNG độc lập.
Đặc điểm của hệ thống nhiên liệu xăng và CNG song song.
+ Ưu điểm: Có khả năng dự trữ năng lượng trên động cơ lớn hơn so với hệ
thống nhiên liệu lỏng hoặc hệ thống nhiên liệu CNG đơn. Khắc phục được tình trạng
tiếp nhiên liệu do sự hạn chế về cơ sở hạ tầng của CNG.
+ Nhược điểm: Cấu tạo động cơ trở nên phức tạp, rất khó khăn trong việc bố trí,
lắp đặt hệ thống nhiên liệu mới. Khó khăn trong việc vận hành, bảo trì, sửa chữa động
cơ.

GVHD. Nguyễn Thành Trung

25

SVTH. Doãn Quang Hải