Đánh giá chuyển đổi xe gắn máy sử dụng bộ chế hòa khí sang phun xăng điện tử

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

NGUYỄN NGỌC HUYỀN TRANG

ĐÁNH GIÁ CHUYỂN ĐỔI
XE GẮN MÁY SỬ DỤNG BỘ CHẾ HỊA
KHÍ SANG PHUN XĂNG ĐIỆN TỬ

CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT Ô TÔ – MÁY KÉO

TP. HỒ CHÍ MINH, THÁNG 12 NĂM 2010


CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

Cán bộ hướng dẫn khoa học:

PGS.TS. ĐỖ VĂN DŨNG

Cán bộ chấm nhận xét 1:

…………………………………………

Cán bộ chấm nhận xét 2:

………………………………………

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại Học Bách Khoa, ĐHQG Tp.

HCM ngày …. tháng … năm ….
Thành phần hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:
1. ……………………………………………………
2. …………………………………………………....
3. ……………………………………………………
4. ……………………………………………………
5. ……………………………………………………
Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá Luận Văn và Bộ môn quản lý
chuyên ngành sau khi luận văn được chỉnh sửa (nếu có).
Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV

Bộ môn quản lý chuyên ngành


TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
#"

Tp. Hồ Chí Minh, ngày … tháng …2 năm 2010

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ và tên học viên: NGUYỄN NGỌC HUYỀN TRANG
Ngày tháng năm sinh: 27/07/1977

Phái: Nam
Nơi sinh: Đồng Nai

Chuyên ngành: KỸ THUẬT Ô TÔ – MÁY KÉO

MSHV: 01308291

Năm trúng tuyển: 2008
I. TÊN ĐỀ TÀI: ĐÁNH GIÁ CHUYỂN ĐỔI XE GẮN MÁY SỬ DỤNG BỘ
CHẾ HỊA KHÍ SANG PHUN XĂNG ĐIỆN TỬ
II. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:
Chuyển đổi xe gắn máy sử dụng bộ chế hịa khí sang sử dụng hệ
thống phun xăng điện tử
Tìm hiểu cách thức chế tạo hộp ECU điều khiển phun xăng và
đánh lửa cho xe gắn máy
Đo tiêu hao nhiên liệu và khí xả của động cơ khi sử dụng bộ chế
hịa khí và khi động cơ sử dụng bộ phun xăng điện tử
III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 02/07/2010
IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 06/12/2010
V. CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PGS.TS. ĐỖ VĂN DŨNG
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

CHỦ NHIỆM BỘ MÔN
QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH

-i-

KHOA QUẢN LÝ
CHUYÊN NGÀNH


Lời cảm ơn
Tôi xin chân thành gởi lời cảm ơn sâu sắc đến Thầy PGS.TS ĐỖ VĂN DŨNG,

Thầy đã tận tình hướng dẫn, động viên, giúp đỡ và hỗ trợ cho tơi trong q trình
thực hiện luận văn này.
Tơi xin gởi lời cảm ơn chân thành đến tất cả các Thầy trong Phịng thí nghiệm
động cơ đốt trong, Khoa Kỹ thuật Giao Thông, trường Đại học Bách Khoa
TP.HCM, đã luôn tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất cũng như đã giúp đỡ tơi hồn
thành tốt luận văn.
Xin cảm ơn các bạn sinh viên đã giúp tôi thực hiện đề tài.
Xin cảm ơn các bạn học cùng lớp, các bạn đồng nghiệp đã giúp đỡ và động viên
tơi trong q trình làm luận văn này.
Con xin cảm ơn cha mẹ đã sinh con ra đời, nuôi con lớn khôn, tạo điều kiện cho
con đươc học hành để con có được kết quả như ngày hôm nay.

-ii-


MỤC LỤC
Trang
NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ .........................................................................i
LỜI CẢM ƠN ...........................................................................................................ii
Mục lục ................................................................................................................... iii
Danh sách sơ đồ - hình........................................................................................... vii
Danh sách bảng ........................................................................................................xi
Danh sách các từ viết tắt ........................................................................................ xii
Tóm tắt .................................................................................................................. xiii
Mở đầu ...................................................................................................................xiv
Chương 1: Tổng quan.............................................................................................1
1.1 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước.........................................................1
1.2 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ......................................................................3
1.3 Tính cấp thiết của đề tài ......................................................................................3
1.4 Phương pháp nghiên cứu ....................................................................................3

1.5 Ý nghĩa khoa học và tính thực tiễn của đề tài.....................................................3
1.6 Tình trạng của đề tài ...........................................................................................4
1.7 Kết luận...............................................................................................................4
Chương 2: Tình hình việc sử dụng xe gắn máy, mức độ ô nhiễm môi trường
và các biện pháp làm giảm mức tiêu hao..............................................................5
2.1 Tình hình sử dụng xe gắn máy hiện nay tại Việt Nam .......................................5
2.2 Mức độ ô nhiễm môi trường do xe gắn máy gây ra hiện nay tại Việt Nam .......6
2.2.1 Tác hại đối với sức khỏe con người..........................................................7
2.2.2 Tác hại đối với mơi trường .......................................................................8
2.3 Phân tích ngun nhân gây ơ nhiễm môi trường của xe gắn máy ......................9
2.4 Chuẩn ô nhiễm môi trường giao thông đường bộ.............................................10

-iii-


2.4.1 Đối với các nước phát triển.....................................................................10
2.4.2 Đối với Việt Nam....................................................................................11
2.5 Các biện pháp làm giảm mức tiêu hao nhiên liệu và giảm ô nhiễm môi trường
do xe gắn máy gây ra tại Việt Nam ........................................................................11
2.5.1 Tối ưu hóa quá trình nạp thải bằng cách thay đổi kết cấu động cơ ........11
2.5.2 Tối ưu hóa bằng cách thay đổi hệ thống cung cấp nhiên liệu.................11
2.5.3 Xử lý khí thải sau khi ra khỏi động cơ....................................................12
2.5.4 Dùng nhiên liệu sạch...............................................................................12
2.6 Kết luận.............................................................................................................12
Chương 3: Lý thuyết về hệ thống cung cấp nhiên liệu cho xe gắn máy...........13
3.1 Hệ thống cung cấp nhiên liệu sử dụng bộ chế hịa khí .....................................13
3.1.1 Ngun lý hoạt động của bộ chế hịa khí................................................13
3.1.2 Phân loại bộ chế hịa khí sử dụng cho xe gắn máy .................................14
3.2 Hệ thống cung cấp nhiên liệu sử dụng phun xăng............................................16
3.2.1 Sự ra đời của hệ thống phun nhiên liệu điện tử ......................................16

3.2.2 Phân loại..................................................................................................17
3.2.3 Giới thiệu hệ thống phun xăng K-JETRONIC .......................................19
3.2.4 Giới thiệu hệ thống phun xăng KE – JETRONIC ..................................22
3.2.5 Cấu trúc hệ thống điều khiển lập trình và thuật toán điều khiển ............24
3.2.6 Giới thiệu hệ thống phun xăng điện tử EFI ...........................................30
3.3 Kết luận.............................................................................................................40
Chương 4: Các phương án chuyển đổi hệ thống nhiên liệu sử dụng bộ chế
hịa khí sang phun xăng điện tử...........................................................................41
4.1 Chọn loại xe gắn máy cần chuyển đổi ..............................................................41
4.1.1 Giới thiệu một số loại xe gắn máy sử dụng bộ chế hòa khí phổ biến hiện
nay...........................................................................................................................41
-iv-


4.2 Các phương án chuyển đổi hệ thống nhiên liệu sử dụng bộ chế hịa khí sang
phun xăng điện tử....................................................................................................48
4.2.1 Phương án sử dụng hệ thống phun xăng điện tử có sẵn của một xe gắn
máy sử dụng hệ thống phun xăng điện tử ...............................................................48
4.3 Phương án thiết kế chế tạo hệ thống phun nhiên liệu điện tử cho xe gắn máy 51
4.3.1 Các thành phần cần thiết của một hệ thống phun xăng điện tử trên xe
gắn máy...................................................................................................................51
4.3.2 Lý thuyết tính tốn lượng phun cho xe gắn máy ....................................62
4.3.3 Chọn vi điều khiển ..................................................................................68
4.3.4 Chọn hệ thống đánh lửa theo chương trình.............................................68
4.4 Kết luận.............................................................................................................69
Chương 5: Đánh giá thực nghiệm việc chuyển đổi xe gắn máy sang phun
xăng điện tử ...........................................................................................................70
5.1 Mục đích và nội dung của việc thực nghiệm ....................................................70
5.1.1 Mục đích thực nghiệm ............................................................................70
5.1.2 Nội dung thực nghiệm ............................................................................70

5.2 Điều kiện để thực nghiệm .................................................................................70
5.3 Các thiết bị dùng để thực nghiệm trong phịng thí nghiệm ..............................70
5.3.1 Cân điện tử dùng để đo mức tiêu hao nhiên liệu ....................................70
5.3.2 Bình đựng nhiên liệu...............................................................................71
5.3.3 Máy đo khí xả .........................................................................................72
5.3.4 Máy đo tốc độ động cơ ...........................................................................72
5.3.5 Bệ thử động cơ ........................................................................................73
5.3.6 Giới thiệu tổng quan về bệ thử động cơ..................................................73
5.4 Chuyển đổi xe gắn máy sử dụng bộ chế hịa khí sang phun xăng điện tử........81
5.4.1 Thi cơng vơ lăng .....................................................................................81

-v-


5.4.2 Thi công quấn lại cuộn dây điện .............................................................81
5.4.3 Thi công gắn bộ phun xăng lên động cơ, lắp hệ thống điện và gắn động
cơ lên bệ thử............................................................................................................82
5.4.4 Thi công hộp ECU để thay thế hộp ECU của hệ thống phun xăng điện tử
của xe Future Neo FI...............................................................................................82
5.4.5 Thiết kế mạch điều khiển........................................................................87
5.5 Tiến hành đo thực nghiệm ................................................................................92
5.5.1 Đo tiêu hao nhiên liệu của ba hệ thống sử dụng bộ chế hịa khí, sử dụng
bộ phun xăng điện tử...............................................................................................92
5.5.2 Đo thành phần khí thải của ba hệ thống sử dụng bộ chế hịa khí, sử dụng
bộ phun xăng điện tử...............................................................................................94
5.6 So sánh các kết quả đo ......................................................................................96
5.6.1 Kết quả đo tiêu hao nhiên liệu ................................................................96
5.6.2 Kết quả đo nồng độ khí xả ......................................................................97
5.7 Đánh giá kết quả ............................................................................................101
5.8 Kết luận...........................................................................................................102

Chương 6: Kết luận và hướng phát triển của đề tài........................................103
TÀI LIỆU THAM KHẢO..................................................................................105

-vi-


DANH MỤC HÌNH
Trang
Hình 1.1: Các nguồn gây ơ nhiễm khí thải .................................................................1
Hình 1.2: Biểu đồ xu hướng phát triển của ô tô..........................................................2
Hình 2.1: Kẹt xe tại thường thấy tại TP HCM............................................................5
Hình 2.2: Biểu đồ trên cho thấy tỷ lệ sử dụng xe gắn máy so với các loại phương
tiện giao thơng khác tại việt Nam ...............................................................................6
Hình 2.3: Biểu đồ mơ tả q trình ơ nhiễm khí thải động cơ xăng 4 kỳ.....................9
Hình 2.4: Biểu đồ mơ tả q trình tạo khí thải xe gắn máy........................................9
Hình 3.1: Sơ đồ khối hệ thống cung cấp nhiên liệu cho động cơ dùng bộ chế hịa
khí ...............................................................................................................................13
Hình 3.2: Giới thiệu ngun lý hoạt động của bộ chế hịa khí ...................................14
Hình 3.3: Cấu tạo bộ chế hịa khí kiểu treo ................................................................15
Hình 3.4: Cấu tạo bộ chế hịa khí kiểu đứng ..............................................................16
Hình 3.5 Hệ thống phun xăng K-Jetronic ...................................................................19
Hình 3.6: Sơ đồ kết cấu hệ thống phun xăng KE-Jetronic .........................................22
Hình 3.7: Sơ đồ cấu trúc của hệ thống điều khiển lập trình ......................................25
Hình 3.8: Sơ đồ các khối chức năng của hệ thống điều khiển phun xăng..................26
Hình 3.9: Sơ đồ nguyên lý của hệ thống điều khiển động cơ với liên hệ ngược........26
Hình 3.10: Thuật tốn điều khiển động cơ .................................................................29
Hình 3.11: Sơ đồ kết cấu hệ thống phun xăng điện tử................................................30
Hình 3.12: Phun xăng điện tử đa điểm (MFI) và phun xăng điện tử đơn điểm
(TBI) ...........................................................................................................................33
Hình 3.13: Sơ đồ 2 hệ thống L-EFI và D-EFI ............................................................34

Hình 3.14: Giới thiệu sơ đồ khối của một hệ thống phun xăng điện tử EFI...............35
Hình 3.15: Sơ đồ cấu trúc hệ thống điều khiển động cơ phun xăng trên xe Future
Neo FI .........................................................................................................................36
Hình 3.16: Sơ đồ cấu trúc hệ thống điều khiển động cơ phun xăng trên xe SH.........37

-vii-


Hình 3.17: Sơ đồ cấu trúc hệ thống điều khiển động cơ phun xăng trên xe SCR,
Lead.............................................................................................................................38
Hình 4.1: Xe Lead.......................................................................................................41
Hình 4.2: Xe Air blade................................................................................................42
Hình 4.3: Xe PCX .......................................................................................................43
Hình 4.4: Xe SH..........................................................................................................43
Hình 4.5: Xe WAVE RSX ..........................................................................................44
Hình 4.6: Xe WAVE 110s ..........................................................................................45
Hình 4.7: Xe WAVE ALPHA ....................................................................................45
Hình 4.8: Xe SUZUKI REVO 110cc..........................................................................45
Hình 4.9: Xe ELEGANT 110cc..................................................................................46
Hình 4.10: Xe Jupiter MX 110cc................................................................................47
Hình 4.11: Xe Future ..................................................................................................47
Hình 4.12: Sơ đồ các bộ phận của hệ thống phun xăng PGM trên xe gắn máy .........48
Hình 4.13: Xe Future FI..............................................................................................49
Hình 4.14: Vị trí các bộ phận trong hệ thống PGM của xe Future Neo FI ................50
Hình 4.15: Sơ đồ hệ thống điện khiển phun xăng và đánh lửa xe Future Neo FI ......51
Hình 4.16: Các kiểu cảm biến đo khối lượng và lưu lượng khí nạp...........................52
Hình 4.17: Cảm biến áp suất đường ống nạp..............................................................53
Hình 4.18: Cảm biến vị trí bướm ga ...........................................................................55
Hình 4.19: Cảm biến vị trí bướm ga loại tuyến tính...................................................56
Hình 4.20: Cảm biến oxy ............................................................................................57

Hình 4.21: Cảm biến nhiệt độ khí nạp ........................................................................58
Hình 4.22: Cấu tạo cảm biến động cơ kiểu điện từ và dạng xung..............................59
Hình 4.23: Cảm biến nhiệt độ nước làm mát và mạch điện .......................................60
Hình 4.24: Kết cấu kim phun......................................................................................61
Hình 4.25: Các đầu kim phun .....................................................................................61
Hình 4.26: Bơm nhiên liệu..........................................................................................63
Hình 4.27: Sơ đồ khối tổng quát điều khiển phun xăng .............................................64
Hình 4.28: Sơ đồ khối điều khiển lượng phun cơ bản ................................................65
Hình 4.29: ECU làm giàu ở chế độ khởi động............................................................66

-viii-


Hình 4.30: ECU làm giàu ở chế độ tồn tải................................................................67
Hình 4.31: ECU làm giàu ở chế độ tăng tốc ...............................................................68
Hình 4.32: Sơ đồ khối của hệ thống đánh lửa.............................................................69
Hình 4.33: Sơ đồ khối hệ thống đánh lửa CDI-AC ....................................................69
Hình 4.34: Sơ đồ khối hệ thống đánh lửa CDI-DC ....................................................69
Hình 5.1: Cân nhiên liệu bằng điện tử ........................................................................71
Hình 5.2: Bình đựng nhiên liệu...................................................................................71
Hình 5.3: Máy đo khí xả .............................................................................................72
Hình 5.4: Máy đo tốc độ động cơ ...............................................................................72
Hình 5.5: Bệ thử động cơ............................................................................................73
Hình 5.6: Sơ đồ nguyên lý bệ thử động cơ xe gắn máy..............................................73
Hình 5.7: Sơ đồ động cơ – Dyno ................................................................................74
Hình 5.8: Bộ tạo tải dùng máy phát điện AC..............................................................75
Hình 5.9: Sơ dồ ngun lý xác dịnh cơng suất có ích của động cơ ............................75
Hình 5.10: Hệ thống điều khiển đo và thu thập dữ liệu..............................................77
Hình 5.11: Sơ đồ truyền lực bằng cacđăng ...............................................................77
Hình 5.12: Nguyên lý đo moment ..............................................................................78

Hình 5.13: Ngun lý đo moment bằng loadcell ........................................................78
Hình 5.14: Vơ lăng sau khi được thi cơng ..................................................................81
Hình 5.15: Cuộn dây điện (mâm lửa) sau khi được quấn lại......................................81
Hình 5.16: Động cơ đã gắn bộ phun xăng được lắp trên bệ thử.................................82
Hình 5.17: Sơ đồ khối điều khiển ...............................................................................83
Hình 5.18: Lưu đồ thuật tốn điều khiển ngắt ............................................................84
Hình 5.19: Sơ đồ xung kích sau khi được nắn............................................................86
Hình 5.20: Mạch cấp nguồn........................................................................................87
Hình 5.21: Hình dạng xung kích.................................................................................87
Hình 5.22: Mạch nắn xung kích..................................................................................88
Hình 5.23: Mạch đánh lửa ..........................................................................................89
Hình 5.24: Mạch phun xăng .......................................................................................90
Hình 5.25: Mạch cảm biến vị trí cánh bướm ga .........................................................90
Hình 5.26: Sơ đồ mạch điều khiển phun xăng và đánh lửa ........................................91

-ix-


Hình 5.27: Mặt trên ECU điều khiển phun xăng và đánh lửa ...................................91
Hình 5.28: Mặt dưới ECU điều khiển phun xăng và đánh lửa ..................................92
Hình 5.29: Đồ thị so sánh sự tiêu hao nhiên liệu của động cơ sử dụng bộ chế hịa
khí…. ..........................................................................................................................96
Hình 5.30: Đồ thị so sánh nồng độ CO trong khí xả của động cơ sử dụng bộ chế
hịa khí, phun xăng điện tử và phun xăng điện tử có thay đổi hộp ECU ....................97
Hình 5.31: Đồ thị so sánh nồng độ CO2 trong khí xả của động cơ sử dụng bộ chế
hịa khí, phun xăng điện tử và phun xăng điện tử có thay đổi hộp ECU ....................99
Hình 5.32: Đồ thị so sánh nồng độ HC trong khí xả của bộ động cơ sử dụng bộ
chế hịa khí, phun xăng điện tử và phun xăng điện tử có thay đổi hộp ECU .............100

-x-

DANH MỤC BẢNG
Trang
Bảng 2.1: Dự báo sự tăng trưởng xe máy tại TP HCM ............................................6
Bảng 2.2: Ơ nhiễm khí thải của các loại xe ..............................................................7
Bảng 2.3: Giới hạn tiêu chuẩn CO, HC + NOx , NOx và bụi PM (Particular Matter)
theo tiêu chuẩn châu Âu..........................................................................................10
Bảng 2.4: Tiêu chuẩn khí thải cho xe mô tô 2 bánh trên 150 cm3 tại châu Âu ......11
Bảng 2.5: Tiêu chuẩn khí thải cho xe mô tô 2 bánh công cộng tại California cho
các xe có model sau 2003 .......................................................................................11
Bảng 2.6: Giới hạn tối đa cho phép của thành phần ơ nhiễm trong khí thải của xe
gắn máy hiện nay tại Việt Nam theo tiêu chuẩn EURO 2, được áp dụng từ năm
2007.........................................................................................................................11
Bảng 3.1: So sánh sự khác nhau giữa phun nhiên liệu và bộ chế hịa khí ..............39
Bảng 5.1: Kết quả trung bình qua 3 lần đo tiêu hao nhiên liệu của động cơ sử dụng
bộ chế hịa khí .........................................................................................................92
Bảng 5.2: Kết quả trung bình qua 3 lần đo tiêu hao nhiên liệu của động cơ sử dụng
bộ phun xăng điện tử...............................................................................................93
Bảng 5.3: Kết quả trung bình qua 3 lần đo tiêu hao nhiên liệu của động cơ sử dụng
bộ phun xăng điện tử có thay đổi hộp ECU............................................................93
Bảng 5.4: Kết quả trung bình qua 3 lần đo khí thải của động cơ sử dụng bộ chế
hịa khí.....................................................................................................................94
Bảng 5.5: Kết quả trung bình qua 3 lần đo khí thải của động cơ sử dụng bộ phun
xăng điện tử.............................................................................................................94
Bảng 5.6: Kết quả trung bình qua 3 lần đo khí thải của động cơ sử dụng bộ phun
xăng điện tử có thay đổi hộp ECU..........................................................................95

-xi-

DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT
EFI:Electronic Fuel Injection
ECU: Electronic Control Unit
TBI: Throttle Body Injection
MPI: Multy Port Injection
CDI AC: Capacity Discharge Ignition Alternating Current
CDI DC: Capacity Discharge Ignition Direct Current
PGM FI: Programmed Fuel Injection.
VTA: Valve Throttle Area
MAP: Manifold Absolute Pressure
IDL: Idle
IC: Integrated Circuit.
ROM: Read Only Memory.
RAM: Random Access memory.
PROM: Programmable Read Only Memory.
KAM: Keep Alive Memory.
CPU: Control Processing Unit.
A/D: Analog to Digital Converter.
CIS : Continuous Injection System
AFC: Air Flow Controlled Fuel Injection
SPI : Single Point Injection
CI:Central Injection

-xii-


TĨM TẮT
Trong q trình thực thi những quy định về kiểm sốt khí thải, lượng
khí thải trên xe mơtơ được coi là một phần rất nhỏ trong tổng số lượng khí

thải. Vì vậy việc kiểm sốt lượng khí thải khơng áp dụng hoặc áp dụng từ từ
đối với xe môtô. Nhưng do xu thế phát triển của hệ thống phun xăng điện tử
cũng như các quy định gắt gao về việc kiểm sốt khí thải, nên các nhà sản
xuất xe mô tô cũng bắt đầu phát triển hệ thống phun nhiên liệu điện tử trên
xe mô tô vào những năm đầu của thập niên 1980.
Ngày nay hệ thống phun xăng điện tử đã đạt được khí thải ít độc hại và
nó trở thành cơng nghệ then chốt giúp giảm thiểu lượng khí thải độc hại và
giúp bảo vệ mơi trường. Do vậy việc nghiên cứu chuyển đổi xe gắn máy sử
dụng bộ chế hịa khí sang phun xăng điện tử cũng khơng ngồi mục đích đó.
Việc chuyển đổi dựa trên hệ thống phun xăng điện tử trên xe future
Neo FI của hãng Honda. Bên cạnh đó là việc thi cơng các chi tiết cơ khí,
chuyển đổi hê thống điện cho phù hợp với hệ thống phun xăng mới. Cũng
như nghiên cứu chế cách thức chế tạo hộp ECU cho phù hợp với các thông
số của động cơ ban đầu.

-xiii-


MỞ ĐẦU
Đất nước ta đang trên con đường công nghiệp hóa - hiện đại hóa, phấn đấu
để trở thành một quốc gia cơng nghiệp hóa vào năm 2020; trong đó ngành giao
thơng vận tải đóng vai trị hết sức quan trọng, đặc biệt là vận chuyển hàng hóa và
con người.
Ở các quốc gia phát triển, nền công nghiệp ô tô – xe gắn máy trên thế giới đã
có từ rất lâu đời và ngày nay họ đã tạo ra những chiếc xe vừa rất tiện nghi, sang
trọng, kinh tế cũng vừa giảm thiểu được tối đa về ô nhiễm môi trường.
Ở Việt Nam ta hiện nay, do điều kiện kinh tế, xã hội mà chúng ta chưa phát
triển được một ngành công nghiệp ô tô hiện đại, việc sử dụng những chiếc xe ô tôxe gắn máy đời cũ, không đạt tiêu chuẩn về khí thải và tiêu hao nhiều nhiên liệu
đã gây ra tình trạng ơ nhiễm mơi trường hết sức nghiêm trọng. Mặt khác sự gia
tăng các phương tiện vận chuyển cá nhân đặc biệt là xe gắn máy (chiếm hơn 90%

số lượng xe cá nhân) đã khiến cho việc ùn tắc giao thơng và tình trạng ơ nhiễm
mơi trường do khí thải tại các thành phố lớn ngày càng trầm trọng hơn.
Do đó đề tài nghiên cứu “Đánh giá chuyển đổi xe gắn máy sử dụng bộ chế
hồ khí sang phun xăng điện tử” khơng ngồi mục đích tìm kiếm giải pháp cho
việc giảm thiểu ơ nhiễm môi trường và tiết kiệm năng lượng do xe gắn máy gây ra
hiện nay. Nội dung đề tài trình bày những nghiên cứu xoay quanh việc thiết kế
một hệ thống phun xăng điện tử cho một chiếc xe gắn máy đang sử dụng bộ chế
hịa khí và đánh giá hiệu quả của việc chuyển đổi này, bao gồm các nội dung cơ
bản sau:
Chương 1: Tổng quan các vấn đề cần nghiên cứu
Chương 2:Tình hình việc sử dụng xe gắn máy, mức độ ô nhiễm môi
trường và các biện pháp làm giảm mức tiêu hao nhiên liệu và giảm ô nhiễm
môi trường do xe gắn máy gây ra hiện nay tại Việt Nam
Chương 3: Lý thuyết về hệ thống cung cấp nhiên liệu cho xe gắn máy
Chương 4: Các phương án chuyển đổi hệ thống nhiên liệu sử dụng bộ
chế hòa khí sang phun xăng điện tử
Chương 5: Thực nghiệm và đánh giá việc chuyển đổi xe gắn máy sử
dụng bộ chế hịa khí sang phun xăng điện tử
Chương 6: Kết luận và hướng phát triển của đề tài
Tài liệu tham khảo.

-xiv-


Luận văn Thạc Sĩ

Chương 1

GVHD: PGS.TS Đỗ Văn Dũng

TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ CẦN NGHIÊN CỨU

1.1 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước
Như chúng ta biết, vấn đề trái đất nóng lên và việc cắt giảm lượng khí thải có
liên quan mật thiết khơng thể tách rời. Sự ấm dần lên của trái đất bắt đầu được
quan tâm tới từ những năm 1990.

Hình 1.1: Các nguồn gây ơ nhiễm khí thải
Đặc biệt gần nay các nhà khoa học nghi ngờ rằng khí nhà kính, trong đó có
khí cacbon dioxide (CO2) sinh ra từ những hoạt động của con người như sản xuất,
sử dụng các phương tiện giao thông vận tải là “90% nguyên nhân gây ra sự ấm
dần lên của trái đất” (Theo báo cáo đưa ra năm 2007 của IPCC – Ủy Ban Liên
Chính Phủ Về Biến Đổi Khí Hậu).
Để khắc phục điều này hàng loạt giải pháp đã được thực hiện như: ứng dụng
kỹ thuật đốt nghèo trong động cơ, tìm các nguồn năng lượng mới, nguồn năng
lượng sạch cho ô tô – xe gắn máy thay thế nguồn năng lượng hóa thạch.

HVTH: Nguyễn Ngọc Huyền Trang

Trang 1


Luận văn Thạc Sĩ

GVHD: PGS.TS Đỗ Văn Dũng

Hình 1.2: Biểu đồ xu hướng phát triển của ô tô
Đối với các nước phát triển, họ có một nền kinh tế phát triển ổn định mà
trọng tâm là phát triển công nghiệp trong đó có ngành cơng nghiệp sản xuất ơ tơ.
Để giảm thiểu các tai nạn giao thông và giảm thiểu ô nhiễm môi sinh thì họ đầu tư

trang thiết bị máy móc đo kiểm và phịng thí nghiệm cũng như đưa ra những tiêu
chuẩn nghiêm ngặt về khí thải, an toàn…để kiểm tra đánh giá tất cả các loại xe
được sản xuất trong nước hay xe nhập khẩu từ các nước khác. Do đó ngành cơng
nghiệp ơ tơ của họ ngày càng phát triển để đáp ứng những yêu cầu khắc khe trên
đồng thời qua đó cũng tạo ra những chiếc ô tô – xe gắn máy vừa tiện nghi sang
trọng, kinh tế mà lại giảm thiểu tối đa về ô nhiễm môi trường đã không còn xa lạ
ở các nước phát triển.
Riêng ở Việt Nam ta hiện nay, chúng ta đang trên đường cơng nghiệp hóa,
hiện đại hóa mà trong đó ngành cơng nghiệp ơ tơ – xe gắn máy là một trong
những ngành giữ vai trò chủ đạo. Tuy nhiên do điều kiện cơ sở hạ tầng, những
khó khăn về kinh tế cộng với nhu cầu đi lại quá lớn ở nước ta (sử dụng phương
tiên cá nhân mà chủ yếu là xe gắn máy) và một vài yếu tố khách quan khác đã tạo
nên một số khó khăn khách quan như:
Mật độ giao thông quá dày đặc, tình trạng ách tắc giao thơng dễ dàng xảy ra
làm cho thời gian lưu thông trên đường sẽ lâu hơn, dẫn đến:
+ Tiêu hao nhiều nhiên liệu hơn so với lưu thơng bình thường.
HVTH: Nguyễn Ngọc Huyền Trang

Trang 2


Luận văn Thạc Sĩ

GVHD: PGS.TS Đỗ Văn Dũng

+ Mức độ ô nhiễm cao hơn so với lưu thông bình thường.
* Đa số là các xe gắn máy sử dụng bộ chế hịa khí, chỉ một số ít xe gắn máy
sử dụng phun xăng điện tử.
Mặt khác xe gắn máy là phương tiện vận chuyển của đại đa số nhân dân lao
động ở Việt Nam, chính điều này là nguyên nhân làm cho tác giả thực hiện đề tài

nghiên cứu này.
1.2 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Phạm vi nghiên cứu của đề tài:
- Một số xe gắn máy 110 phân khối cúa các hãng xe máy đang sản xuất tại
Việt Nam như Yamaha, Suzuki, SYM, Honda…
Đối tượng nghiên cứu của đề tài:
- Hệ thống phun xăng điện tử trên xe gắn máy Future 110 phân khối do Honda
sản xuất tại Việt Nam.
1.3 Tính cấp thiết của đề tài
Với mục đích đáp ứng được nhu cầu sử dụng hệ thống phun xăng điện tử
thay cho bộ chế hịa khí trên động cơ xe gắn máy nên tôi đã quyết định chọn động
cơ có dung tích xy lanh là 110 phân khối (được sử dụng phổ biến nhất trên các xe
gắn máy hiện nay tại Việt Nam)
1.4 Phương pháp nghiên cứu
Kết hợp đồng thời các phương pháp như:
-

Phương pháp nghiên cứu tài liệu: Tham khảo tài liệu về xe gắn máy của
các hãng sản xuất xe gắn máy, tài liệu qua internet, các tài liệu về tính
tốn, thiết kế ơ tơ – xe gắn máy…

-

Phương pháp thiết kế mạch điện phun xăng điện tử.

-

Phương pháp lập trình vi điều khiển.

-

Phương pháp thực nghiệm.

-

Phương pháp so sánh các số liệu thực nghiệm.

-

Tham khảo ý kiến các thầy cô, các chuyên gia trong lĩnh vực ơ tơ.

1.5 Ý nghĩa khoa học và tính thực tiễn của đề tài
Do số lượng xe gắn máy tại TP.HCM và Hà Nội cũng như một số thành phố
lớn khác gia tăng một cách nhanh chóng đã dẫn đến những hệ quả nghiêm trọng
về ơ nhiễm mơi trường. Vì vậy nghiên cứu tìm cơ chế hoạt động tối ưu cho động
HVTH: Nguyễn Ngọc Huyền Trang

Trang 3


Luận văn Thạc Sĩ

GVHD: PGS.TS Đỗ Văn Dũng

cơ xe gắn máy với điều kiện Việt Nam để giảm thiểu ô nhiễm môi trường và giảm
tiêu thụ nhiên liệu là vấn đề cần thiết và cấp bách.
Mức độ ô nhiễm cao do xe gắn máy gây ra chủ yếu do quá trình cháy của
động cơ chưa được tối ưu hóa. Vì vậy trong quá trình nghiên cứu sẽ tiếp cận được
với các vi điều khiển, các hệ thống phun xăng điện tử hiện đại đã được phát triển
và ứng dụng thành công ở các xe ô tô và sẽ được nghiên cứu ứng dụng trên xe gắn

máy sẽ giúp cho quá trình cháy của động cơ được tối ưu hóa, qua đó làm giảm
tiêu hao nhiên liệu và giảm ơ nhiễm môi trường.
Do số lượng xe gắn máy ở Việt Nam là khá lớn và đặc biệt ờ dòng xe 110
phân khối là lớn nhất nên đề tài có khả năng ứng dụng cao.
1.6 Tình trạng của đề tài
Hệ thống phun xăng điện tử cho xe gắn máy đã được nghiên cứu và ứng
dụng rộng rãi. Tại Việt Nam một số hãng xe gắn máy như Honda, Suzuki,
Yamaha, SYM cũng đã sản xuất một số dịng xe có trang bị hệ thống phun xăng
điện tử như Future Neo F1, SCR, LEAD,… nhưng các xe này đều đắt tiền, không
phù hợp với đa số người dân Việt Nam. Mặt khác các hãng xe đã bán ra thị trường
Việt Nam số lượng lớn xe 110 phân khối có hệ thống nhiên liệu sử dụng bộ chế
hịa khí. Do đó để tối ưu hóa việc hoạt động của loại xe này thì việc nghiên cứu
chuyển sang hệ thống phun xăng điện tử cho xe Future và đánh giá hiệu quả của
việc chuyển đổi này vẫn có khả năng ứng dụng cao ở nước ta hiện nay.
1.7 Kết luận
Ngày nay mức độ ô nhiễm môi trường do các q trình sản xuất cơng nghiệp
và do các phương tiện giao thông gây ra ngày càng tăng cao, đặc biệt ở các đô thị
lớn như TP.HCM và Hà Nội ơ nhiễm khơng khí do giao thơng gây ra chiếm tỉ lệ
khoảng 70%, ở nhiều khu vực nồng độ các khí CO, SO2, NOx. HC vượt tiêu chuẩn
cho phép gấp nhiều lần.
Vì vậy việc nghiên cứu tìm ra các biện pháp làm giảm ơ nhiễm mơi trường,
trong đó có việc nghiên cứu các biện pháp làm giảm ơ nhiễm do giao thông gây ra
như nghiên cứu giảm ô nhiễm do xe gắn máy là công việc cần thiết và cấp bách
cho chúng ta.

HVTH: Nguyễn Ngọc Huyền Trang

Trang 4

Luận văn Thạc Sĩ

GVHD: PGS.TS Đỗ Văn Dũng

Chương 2 TÌNH HÌNH VIỆC SỬ DỤNG XE GẮN MÁY, MỨC ĐỘ Ơ
NHIỄM MÔI TRƯỜNG VÀ CÁC BIỆN PHÁP LÀM GIẢM MỨC TIÊU
HAO NHIÊN LIỆU VÀ GIẢM Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG DO XE GẮN
MÁY GÂY RA HIỆN NAY TẠI VIỆT NAM
2.1 Tình hình sử dụng xe gắn máy hiện nay tại Việt Nam
Hệ thống giao thông công cộng chỉ đáp ứng được một phần nhỏ nhu cầu đi
lại của người dân đã dẫn đến sự phát triển nhanh chóng của phương tiện cá nhân
mà đặc biệt là xe gắn máy do đây là phương tiện cơ động và tiện lợi cũng như có
giá thành phù hợp với người dân.
Tuy nhiên điều này đã dẫn tới những hệ lụy như tình hình tắc nghẽn giao
thơng nghiêm trọng, tình trạng ơ nhiễm mơi trường do khí thải của phương tiện
giao thơng cũng như những thiệt hại về kinh tế do quá trình tắc nghẽn giao thơng
gây ra.

Hình 2.1: Kẹt xe tại thường thấy tại TP HCM
Theo số liệu từ Cục Đăng Kiểm Việt Nam, hiện nay cả nước có khoảng 20
triệu xe gắn máy, trong đó số lượng xe gắn máy tại TP.HCM chiếm khoảng ¼ cả
nước. Đến năm 2020, dự báo lượng xe máy lưu hành trong cả nước sẽ khoảng 35
– 40 triệu xe.

HVTH: Nguyễn Ngọc Huyền Trang

Trang 5


Luận văn Thạc Sĩ

GVHD: PGS.TS Đỗ Văn Dũng

Hình 2.2: Biểu đồ trên cho thấy tỷ lệ sử dụng xe gắn máy so với các loại
phương tiện giao thông khác tại việt Nam
(Nguồn: Cục đăng kiểm Việt Nam)
Bảng 2.1: Dự báo sự tăng trưởng xe máy tại TP HCM
Xu hướng

Quy hoạch tổng thể

Năm

Tổng số xe
(chiếc)

1996

1.000.000

.0,30

100

1.400.000

.0,30

100

2000

1.600.000

0,44

160

2.050.000

0,39

145

2005

3.150.000

0,50

257

3.150.000

0,50

225

2010

3.750.000

0,50

276

3.750.000

0,50

270

2020

4.500.000

0,50

296

4.500.000

0,50

320

Số
Chỉ số tăng
xe/người
trưởng

Tổng số
xe (chiếc)

Số
Chỉ số tăng
xe/người
trưởng

(Nguồn: Công ty tư vấn MVA)
2.2 Mức độ ô nhiễm môi trường do xe gắn xe gắn máy gây ra hiện nay tại
Việt Nam
Những số liệu đo đạc được của Sở Tài Nguyên Môi Trường và của Viện Môi
Trường và Tài Nguyên Đại Học Quốc Gia TP. HCM cho thấy ô nhiễm giao thơng
đang ở mức cao và có chiều hướng gia tăng theo sự gia tăng của số lượng xe cá
nhân mà đặc biệt là xe gắn máy trên địa bàn TP. HCM. Còn theo Cục Đăng Kiểm
Việt Nam, tại TP. HCM xe gắn máy chiếm 95% tổng số phương tiện giao thông
và lượng xăng tiêu thụ của xe gắn máy chiếm khoảng 60% nhưng lượng khí thải
ra lại lớn hơn rất nhiều so với tổng lượng khí thải của các loại xe cơ giới kể cả

HVTH: Nguyễn Ngọc Huyền Trang

Trang 6


Luận văn Thạc Sĩ

GVHD: PGS.TS Đỗ Văn Dũng

chạy bằng xăng và diesel. Theo thống kê của Phòng Cảnh Sát Giao Thơng Đường

Bộ TP. HCM thì 80% cảnh sát giao thơng bị viêm mũi và viêm đường hô hấp do
các chỉ tiêu khí thải như khí CO, NOx, SO2, HC, bồ hóng đều vượt q giới hạn
cho phép.
Bảng 2.2: Ơ nhiễm khí thải của các loại xe
Loại xe

SO2(%)

NOX(%)

CO(%)

CO2(%)

HO(%)

Xe gắn máy

20

12

70

44

73

Ơ tơ con

5

5

19

12

4

Xe khách

20

6

0

8

0

Xe 3 bánh

0

0

0

0

1

Xe điện

0

0

3

1

1

Xe tải

55

77

8

35

21

2.2.1. Tác hại đối với sức khỏe con người
+ Khí CO: là sản phẩm khí khơng màu, khơng mùi, khơng vị, sinh ra do oxi

hóa khơng hồn tồn cacbon trong nhiên liệu trong điều kiện thiếu oxi. CO ngăn
cản sự dịch chuyển của hồng cầu trong máu làm cho các bộ phận cơ thể thiếu oxi.
Nạn nhân tử vong khi 70% số hồng cầu bị khống chế. Ở nồng độ thấp hơn, CO có
thể gây nguy hiểm lâu dài đối với con người: khi 20% hồng cầu bị khống chế, gây
nhức đầu, chóng mặt,.. và khi tỉ lệ này la 50%, não người bắt đầu bị ảnh hưởng
mạnh.
+ Khí NOx: là các oxit Nitơ, trong đó NO chiếm đa số. NO khơng gây nguy
hiểm, nhưng là cơ sở tạo NO2 , là chất khó hịa tan, do đó nó có thể theo đường hơ
hấp vào trong phổi gây viêm nhiễm và hủy hoại tế bào.
+ Khí Hydrocarbure (HC): hình thành do q trình cháy khơng hoàn toàn
khi hỗn hợp giàu. Chúng gây ra tác hại chủ yếu là do các Hydrocabure thơm, là
nguyên nhân gây ung thư máu, gây rối loạn thần kinh và các bệnh về gan.
+ Khí SO2: là chất khi hịa tan trong nước tạo thành H2SO4 và muối
amonium rồi theo đường hô hấp vào cơ thể, làm giảm khả năng đề kháng và tăng
cường độ tác hại của các chất gây ô nhiễm với nạn nhân.
+ Bồ hóng: là chất ô nhiễm quan trọng trong khí xả động cơ Diesel. Nó gây
cản trở đường hô hấp, là nguyên nhân gây ra các bệnh ung thư.

HVTH: Nguyễn Ngọc Huyền Trang

Trang 7


Luận văn Thạc Sĩ

GVHD: PGS.TS Đỗ Văn Dũng

+ Chì: làm chất phụ gia gia tăng tính kích nổ trong xăng. Chì khi vào cơ thể
gây xáo trộn trao đổi ion ở não, trở ngại cho việc tổng hợp enzyme tạo hồng cầu,
tác động lên thần kinh làm trẻ em chậm phát triển.

2.2.2. Tác hại đối với môi trường
a. Thay đổi nhiệt độ khí quyển
- Phân tích những ảng hưởng đến nhiệt độ môi trường.
Sự hiện diện của các chất ô nhiễm, đặc biệt là những chất khí gây hiệu ứng
nhà kính, trong khơng khí trước hết ảnh hưỡng đến q trình cân bằng nhiệt của
bầu khí quyển. Trong số những chất gây hiệu ứng nhà kính, ngươi ta quan tâm
đến khí CO2 và nó là thành phần chính trong sản phẩm cháy của nhiên liệu có
chứa thành phần cacbon. Sự gia tăng nhiệt độ khí quyển do sự hiện diện của các
chất có thể được giải thích:
Quả đất nhận năng lượng mặt trời và bức xa lại không gian một phần nhiệt
nó nhận được. Các chất khí khác nhau có dải hấp thụ bức xạ khác nhau. Do đó,
thành phần các chất khí có trong khí quyển ảnh hưởng đến trao đổi nhiệt giữa mặt
trời trái đất và không gian. Cacbonic là chất khí có dải hấp thụ bức xạ cực đại ứng
với bước sóng 15mm, nó được xem là trong suốt với bức xạ mặt trời nhưng là
chất hấp thụ tia bức xạ hồng ngoại từ mặt đất. Một phần nhiệt lượng nó hấp thụ sẽ
bức xạ ngược lại trái đất làm nóng bầu khí quyển.
Với tốc độ gia tăng khí cacbonic như hiện nay, người ta dự đốn vào khoảng
giữa thế kỉ 22, nồng độ khí cacbonic có thể tăng gấp đơi. Khi đó, sẽ xảy ra thay
đổi quan trọng với sự cân bằng nhiệt:
Nhiệt độ bầu khí quyển tăng 2oC đến 3oC.
Băng sẽ tan một phần ở Bắc và Nam cực làm mực nước biển tăng theo.
Thay đổi mưa, gió và sa mạc hóa.
b. Ảnh hưởng đến sinh thái
- Phân tích những ảng hưởng đến hệ sinh thái của khí thải động cơ sử dụng
nhiên liệu gốc hóa thạch.
Sự gia tăng NOx, đặc biệt là protoxyde nito N2O có nguy cơ làm gia tăng sự
hủy hoại tầng ozone, lớp khí cần thiết lọc tia cực tím phát xạ từ mặt trời. Tia cực
tím gây ung thư da, gây đột biến sinh học, đặc biệt là đột biến sinh ra những vi
trùng làm lây lan các căn bệnh lạ dẫn tới hủy hoại cuộc sống sinh vật.
Mặc khác, các chất khí có tính axit như SO2, NO2, bị oxi hóa thành axit

sulfuric, axit nitric hịa tan trong mưa, trong tuyết, trong sương mù… làm hủy
hoại thảm thực vật trên mặt đất và gây mịn các cơng trình kim loại.

HVTH: Nguyễn Ngọc Huyền Trang

Trang 8


Luận văn Thạc Sĩ

GVHD: PGS.TS Đỗ Văn Dũng

2.3. Phân tích nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường của xe gắn máy
Trong quá trình cháy, dù động cơ làm việc với hỗn hợp nghèo, trong khí xả
vẫn có chứa sản vật cháy khơng hồn tồn do hỗn hợp khơng được hịa trộn đồng
đều một cách lý tưởng hoặc do màng lửa bị dấp tắt khi va chạm với thành buồng
cháy hoặc ở các khe, các hốc của buồng cháy. Do vậy trong thực tế sẽ có một bộ
phận hóa năng của nhiên liệu trong hỗn hợp khơng được biến đổi hồn tồn thành
nhiệt năng để sinh cơng. Cho nên mức độ ô nhiễm khí xả của động cơ xăng 4 kỳ
theo tỉ lệ hịa khí được thể hiện theo biểu đồ sau:

Hình 2.3: Biểu đồ mơ tả q trình ơ nhiễm khí thải động cơ xăng 4 kỳ
Do đặc điểm của nhiên liệu và gần như các xe gắn máy đều sử dụng động cơ
đánh lửa cưỡng bức ví thế ơ nhiễm của động cơ xe gắn máy có thể được diễn tả
theo hình dưới đây.

Hình 2.4: Biểu đồ mơ tả q trình tạo khí thải xe gắn máy

HVTH: Nguyễn Ngọc Huyền Trang

Trang 9