Xây dựng mô hình hệ thống phun xăng và đánh lửa điện tử trên động cơ 2az fe

~ 1 ~
MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU 2
PHẦN I: 4
XÂY DỰNG MÔ HÌNH HỆ THỐNG PHUN XĂNG 4
VÀ ĐÁNH LỬA ĐIỆN TỬ TRÊN ĐỘNG CƠ 2AZ-FE 4
Chương I: 4
TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 4
1.2.3Hệ thống đánh lửa trực tiếp trên động cơ 2AZ-FE 12
Chương II: 15
XÂY DỰNG MÔ HÌNH HỆ THỐNG PHUN XĂNG 15
VÀ ĐÁNH LỬA ĐIỆN TỬ 15
2.1 Yêu cầu mô hình 15
1.2.1Điều khiển phun khi khởi động 48
1.2.2Điều khiển sau khi khởi động 49
Chương 2: 62
ỨNG DỤNG PHẦN MỀM MATLAB-SUMULINK MÔ PHỎNG QUÁ TRÌNH TÍNH TOÁN LƯỢNG PHUN
NHIÊN LIỆU 62
TRONG HỆ THỐNG PHUN XĂNG ĐIỆN TỬ (EFI) 62
2.1.2Sau khi khởi động 64
2.1.2.1 Xây dựng công thức mô phỏng 64
2.1.2.2 Thuật toán mô phỏng 69
2.2.1Hiệu chỉnh đậm ngay sau khi khởi động 70
2.2.1.1 Xây dựng công thức mô phỏng 70
2.2.1.1 Thuật toán mô phỏng 71
2.2.2Hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ và áp suất khí nạp 71
2.2.2.1Xây dựng công thức mô phỏng 71
2.2.2.2Thuật toán mô phỏng 74
2.2.5.2Thuật toán mô phỏng 78
2.2.6.2Thuật toán mô phỏng 79
2.2.8.2Thuật toán mô phỏng 81

2.2.9Cắt nhiên liệu khi tốc độ xe quá cao 81
2.2.9.1Xây dựng công thức mô phỏng 81
2.2.10.2Thuật toán mô phỏng 83
2.3.2Thuật toán mô phỏng 85
Chương 3: 86
KẾT QUẢ MÔ PHỎNG 86
~ 2 ~
QUÁ TRÌNH TÍNH TOÁN LƯỢNG PHUN 86
3.1 Chương trình mô phỏng quá trình tính toán lượng phun và thời gian mở kimphun trên động
cơ 2AZ-FE 86
3.1.1 Một số thông số của động cơ 2AZ-FE phục vụ cho tính toán 86
3.1.2 Các bước thực hiện chương trình tính toán 87
3.1.3 Chương trình tính toán lượng phun 89
3.2 Đánh giá các yếu tố ảnh hưởng tới lượng phun và thời gian mở kim phun 91
3.2.1 Lượng không khí nạp và tốc độ động cơ 91
3.2.2 Nhiệt độ và áp suất khí nạp 92
3.2.3 Nhiệt độ nước làm mát 93
3.2.5 Nồng độ oxy trong khí xả 95
3.2.6 Điện áp ắc quy 97
KẾT LUẬN 98
TÀI LIỆU THAM KHẢO 100
LỜI NÓI ĐẦU
Chuyên ngành “Máy động lực” là một trong những chuyên ngành mới của
khoa Cơ khí-trường Đại học Giao thông vận tải, do vậy trang thiết bị phục vụ cho việc
giảng dạy và học tập còn nghèo nàn, thiếu thốn và thiếu thực tế.
Được sự đồng ý của bộ môn “Động cơ đốt trong”, em cùng nhóm sinh viên
lớp: Máy động lực K46 gồm: Nguyễn Cao Văn, Phạm Minh Tiến, Đỗ Văn Trấn tham
gia: “Xây dựng mô hình hệ thống phun xăng và đánh lửa điện tử trên động cơ”. Được
sự giúp đỡ, hướng dẫn của các thầy giáo và các bạn sinh viên trường Đại học Công
nghiệp Hà nội, sau một thời gian thực hiện, em cùng các bạn đã hoàn thành nhiệm vụ

xây dựng mô hình và lấy đó làm nội dung của đồ án tốt nghiệp.
Song song với việc xây dựng mô hình, em đã hoàn thành bản thuyết minh đồ án
tốt nghiệp. Nội dung thuyết minh gồm 2 phần:
- Phần I: Xây dựng mô hình hệ thống phun xăng và đánh lửa điện tử trên
động cơ.
~ 3 ~
- Phần II: Mô phỏng quá trình tính toán lượng phun trong hệ thống phun
xăng điện tử (EFI).
Tuy nhiên, do kiến thức còn nhiều hạn chế, kinh nghiệm chưa nhiều, tài liệu
tham khảo còn ít và điều kiện thời gian không cho phép nên đồ án tốt nghiệp của em
không tránh khỏi những thiếu sót. Rất mong nhận được ý kiến đóng góp và sự chỉ bảo
của các thầy cô giáo trong bộ môn cùng các bạn sinh viên để đồ án của em được hoàn
thiện hơn.
Cuối cùng, em xin gửi lời cảm ơn đến thầy giáo hướng dẫn: T.S Lê Hoài Đức,
và các thầy cô giáo trong bộ môn “Động cơ đốt trong” cùng các bạn sinh viên đã giúp
em hoàn thành đồ án này.
Xin chân thành cảm ơn!
Hà nội, ngày tháng năm 2010
Sinh viên thực hiện
N g uy ễn Văn L iê m
~ 4 ~
PHẦN I:
XÂY DỰNG MÔ HÌNH HỆ THỐNG PHUN XĂNG
VÀ ĐÁNH LỬA ĐIỆN TỬ TRÊN ĐỘNG CƠ 2AZ-FE.
Chương I:
TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI
1.1 Mục đích và ý nghĩa của đề tài
1.1.1 Mục đích của đề tài
Chuyên ngành “máy động lực” là một trong những chuyên nghành mới
của khoa Cơ khí, trường Đại học Giao thông Vận tải. Do vậy, trang thiết bị phục

vụ cho việc giảng dạy và học tập của sinh viên còn thiếu thốn và không thực tế.
Vì vậy, để nâng cao chất lượng đào tạo thì việc trang bị các thiết bị mô hình học
tập, phục vụ cho việc giảng dạy và học tập là việc làm rất cần thiết.
Việc làm mô hình hệ thống phun xăng và đánh lửa điện tử trên động cơ có
các mục đích sau:
- Thuận tiện cho công tác giảng dạy và học tập của sinh viên.
- Giúp sinh viên hiểu một cách tổng quan, sâu sắc hơn và thực tế hơn
toàn bộ hệ thống điện và điện tử trên động cơ (đặc biệt là hệ thống
phun xăng và đánh lửa).
~ 5 ~
- Thực hành kiểm tra, chuẩn đoán hư hỏng hệ thống điện-điện tử của
động cơ ngay trên mô hình.
1.1.2 Ý nghĩa của đề tài
Việc tìm hiểu hệ thống phun xăng điện tử và đánh lửa đối với đa số sinh
viên chuyên ngành “Máy động lực” chủ yếu là trên lý thuyết, không thực tế. Vì
vậy, thông qua mô hình này sẽ là công cụ học tập rất thiết thực của sinh viên để
có điều kiện nhận thức và hiểu biết thực tế hơn. Dựa vào mô hình, sinh viên có
thể thực hành làm các thí nghiệm, các bài kiểm tra, nghiên cứu, chuẩn đoán hư
hỏng các chi tiết trên mô hình.
~ 6 ~
1.2 Tổng quan về động cơ 2AZ-FE
1.2.1 Giới thiệu chung về động cơ 2AZ-FE
Hình 1.1: Mặt cắt ngang động cơ 2AZ-FE
1-Các te; 2- Hộp trục khuỷu ; 3- Bánh răng chủ động; 4- Thanh truyền; 5-Pittông;6-Áo nước;
7-Vòi phun; 8-Cam nạp; 9-Bôbin 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
1
2

3
4
5
6
7
8 9 10 11
12
13
14
15
16
~ 7 ~
ta đã thiết kế và trang bị rất nhiều thiết bị điều khiển điện tử để nó làm việc tối
ưu hơn.
Một số các đặc điểm cơ bản của động cơ như sau:
- Động cơ 2AZ-FE là kiểu động cơ 4 kì, 4 xylanh, thẳng hàng 2 cam kép.
- Dung tích công tác của xylanh: 2316 (cm
3
).
- Công suất lớn nhất của động cơ: 150(mã lực) ở tốc độ 5600 (vòng/phút).
- Mômen xoắn lớn nhất của động cơ: 22,2 (kGm) ở 3800 (vòng/phút).
- Kiểu cung cấp nhiên liệu: phun xăng điện tử (EFI).
- Đường kính xylanh/ hành trình làm việc piston: 86/86 (mm).
- Tỷ số nén ε = 9.8.
- Trục khuỷu được đỡ bởi 5 ổ đỡ của thân máy. Các bạc ổ đỡ này đều làm
bằng hợp kim nhôm.
- Trục khuỷu được đúc liền với 8 đối tượng để cân bằng. Các đường dầu
được khoan bên trong trục khuỷu để đưa dầu lên thanh truyền, ổ đỡ, piston và
các chi tiết khác.
- Thứ tự nổ là 1 – 3 – 4 – 2.

- Nắp máy được làm bằng hợp kim nhôm có các cửa hút xả ở hai bên, buồng
cháy hình nệm.
- Nến điện được bố trí ở bên phải buồng cháy.
- Trên động cơ 2AZ-FE, nước làm mát được đưa vào áo nước của cụm
đường nạp không khí để làm tăng khả năng vận hành xe khi động cơ đang còn
nguội.
- Các lò xo nấm hút và làm bằng thép lò xo có khả năng chịu tải ở tất cả các
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.
- Việc điều chỉnh khe hở nhiệt được tiến hành bằng cách thay đĩa đệm ở
trên con đội mà không cần phải tháo trục cam.
- Nắp hộp xích cam bằng hợp kim nhôm chịu nhiệt, trên đỉnh piston có chỗ
lõm để tránh bị xupap va đập.
- Chốt piston kiểu bơi toàn phần không ép chặt vào piston hoặc đầu nhỏ
thanh truyền mà có vòng hãm ở hai đầu để tránh bị tuột ra ngoài.
- Vòng găng hơi số 1 làm bằng thép không gỉ, vòng găng hơi số 2 làm bằng
gang. Vòng găng hơi số 1 và 2 ngăn khí cháy từ bên trong buồng cháy ra ngoài.
~ 8 ~
- Vòng găng dầu làm bằng thép không gỉ. Đường kính bên ngoài của vòng
găng hơi lớn hơn đường kính piston, độ bung tự do của vòng găng cho phép
chúng tự ép sát vào thành xylanh khi bị lắp trên piston. Vòng găng dầu có tác
dụng gạt dầu bám trên thành xylanh tránh làm lọt dầu vào trong buồng cháy.
- Thân máy làm bằng gang. Tất cả có 4 xylanh, chiều dài mỗi ống gần gấp
đôi chiều dài piston. Bên trên xylanh là nắp máy, bên dưới xylanh là trục khuỷu
có 5 ổ đỡ. Ngoài ra, thân máy còn có áo nước bên trong có nước được dẫn từ
bơm nước lên làm mát xylanh.
- Cacte dầu được bắt bằng bu lông vào mặt dưới thân máy. Trong cacte dầu
có vách ngăn để giữ lượng dầu đủ cần thiết khi xe bị nghiêng. Tấm vách ngăn

còn tránh cho bơm dầu khỏi hút không khí và bọt, giữ tuần hoàn dầu trong hệ
thống được ổn định ngay cả khi xe phanh hãm đột ngột.
- Hệ thống làm mát của động cơ là kiểu tuần hoàn cưỡng bức dưới áp suất
của bơm nước và có van hằng nhiệt ở đường nước vào bơm.
- 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.
~ 9 ~
1.2.2 Hệ thống nhiên liệu trên động cơ 2AZ-FE
Ngày nay, trên hầu hết các động cơ xăng đều được trang bị hệ thống
phun xăng điện tử. Hệ thống nhiên liệu trên động cơ 2AZ-FE là hệ thống phun
xăng điện tử (EFI) được trang bị thêm các hệ thống thu hồi xăng và thu hồi hơi
xăng (EVAP) trong thùng xăng nên gọi là hệ thống nhiên liệu SFI.
Nguyên lí làm việc của hệ thống phun xăng điện tử như sau:
Một bơm nhiên liệu cung cấp đủ nhiên liệu dưới áp suất không đổi đến
các vòi phun (ở động cơ 2AZ-FE áp suất nhiên liệu là từ 3,1 kG/cm
2
đến 3,5
kG/cm
2
). Các vòi phun sẽ phun một lượng nhiên liệu định trước vào đường ống
nạp theo các tín hiệu từ ECU động cơ. ECU nhận các tín hiệu từ nhiều cảm biến
thông báo về sự thay đổi các chế độ hoạt động của động cơ. ECU sử dụng các
tín hiệu này để xác định khoảng thời gian cần thiết nhằm đạt được hòa khí với tỉ
lệ tối ưu phù hợp với từng điều kiện hoạt động của động cơ. Khi nhiên liệu được
phun ra, áp suất nhiên liệu bị thay đổi một chút. Mỗi vòi phun được lắp ở phía
trước của xupap nạp. Lượng nhiên liệu phun ra được điều khiển bằng độ dài
khoảng thời gian dòng điện chạy qua vòi phun.
~ 10 ~
Hình 1.2: Sơ đồ hệ thống nhiên liệu trên động cơ 2AZ-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 tiếng gõ; 20:Cảm biến nhiệt độ
nước làm mát; 21:Cảm biến vị trí trục khuỷu; 22:Cảm biến oxy.
Để tối ưu hóa quá trình cấp nhiên liệu, động cơ 2AZ-FE được trang bị hệ
thống nhiên liệu không có ống hồi xăng (fuel returnless system) với việc sử
~ 11 ~
dụng tích hợp bộ điều áp, lọc xăng và bơm xăng thành một cụm ngay trong
thùng xăng như hình vẽ 1.3. Điều này giúp cho nhiên liệu trong thùng xăng tăng
hay giảm theo sự bay hơi của nhiên liệu, đồng thời đã loại bỏ được đường hồi
xăng ra khỏi khu vực động cơ.
Hình 1.3: Sơ đồ hệ thống cấp nhiên liệu động cơ 2AZ – FE
Ngoài ra, trên trong thùng xăng còn trang bị thêm hệ thống thu hồi hơi
xăng trong thùng gọi là hệ thống EVAP. Sự hoạt động của hệ thống thu hồi xăng
bằng cách sử dụng một bầu than hoạt tính để hấp thụ lại lượng xăng đã bị bay
hơi trong quá trình cấp xăng vào thùng. Điều này giúp làm giảm sự thất thoát
xăng do không khí.
~ 12 ~
Hình 1.4: Sơ đồ hệ thống thu hồi hơi xăng trên động cơ 2AZ – FE
1.2.3 Hệ thống đánh lửa trực tiếp trên động cơ 2AZ-FE
Động cơ 2AZ-FE được trang bị hệ thống đánh lửa trực tiếp (DIS- direct
ignition system) hay còn gọi là hệ thống đánh lửa không có bộ chia điện được
phát triển từ những năm giữa thập kỉ 80, trên các loại xe sang trọng. So với các
hệ thống đánh lửa thông thường, thì hệ thống này có ưu điểm là:
- Không sử dụng dây cao áp nên giảm được sự mất mát năng lượng, giảm
điện dung ký sinh và giảm nhiễu vô tuyến trên mạch thứ cấp.
- Không sử dụng bộ chia điện nên không có khe hở giữa mỏ quẹt và dây
cao áp.

- Bỏ được các chi tiết cơ khí dễ hư hỏng và phải chế tạo bằng vật liệu tốt
như mỏ quẹt, chổi than, nắp delco…
- Loại bỏ được những hư hỏng thường gặp do hiện tượng phóng điện trên
mạch cao áp và giảm chi phí bảo dưỡng.
- Nhờ sử dụng mỗi bugie-một bôbine tương ứng nên kích thước mỗi
bôbine, IC đánh lửa sẽ nhỏ gọn hơn, tần số hoạt động ít hơn nên nên
bôbin ít bị nóng hơn.
Quá trình điều khiển góc đánh lửa được thực hiện bởi hệ thống đánh lửa
sớm điện tử (ESA) là một hệ thống điều khiển thời điểm đánh bằng ECU. So với
~ 13 ~
các hệ thống đánh lửa trước đó, hệ thống đánh lửa với cơ cấu điều khiển góc
đánh lửa sớm bằng điện tử (ESA) có những ưu điểm hơn hẳn. Do vậy, ngày nay
hệ thống đánh lửa với cấu điều khiển góc đánh lửa sớm bằng điện tử kết hợp với
hệ thống phun xăng đã thay thế hoàn toàn hệ thống đánh lửa thông thường, giải
quyết yêu cầu ngày càng khắt khe về nồng độ khí thải độc hại.
Hình 1.5: Sơ đồ điều khiển của hệ thống đánh lửa trực tiếp (DIS)
Sơ đồ hệ thống đánh lửa với cơ cấu điều khiển góc đánh lửa sớm bằng
điện tử có thể chia thành ba phần: tín hiệu vào (tốc độ động cơ, vị trí piston, tín
hiệu tải, vị trí bướm ga, nhiệt độ nước làm mát, điện áp ắcquy, tín hiệu kích nổ),
ECU và tín hiệu từ ECU để điều khiển IC đánh lửa.
Sự hoạt động của hệ thống ESA như sau: ECU sẽ căn cứ theo số liệu lưu
trong bộ nhớ và các số liệu do các cảm biến theo dõi hoạt động của động cơ gửi
về, ECU tính toán và gửi tín hiệu điều khiển IGT (thời điểm đánh lửa) đến IC
đánh lửa để đánh lửa tại thời điểm chính xác. Khi có tín hiệu đánh lửa IGT từ
ECU thì đồng thời sức điện động xoay chiều tạo ra khi dòng điện trong cuộn sơ
cấp bị ngắt sẽ làm cho mạch điện này gửi một tín hiệu IGF đến ECU, tín hiệu
~ 14 ~
này được dùng để xác nhận việc đánh lửa đã diễn ra và được dùng cho mục đích
chuẩn đoán và chức năng an toàn. Do được điều khiển bằng vi sử lý nên ESA
luôn đảm bảo được thời điểm đánh lửa tối ưu, cũng như tính kinh tế nhiên liệu

và công suất ra của động cơ đều được duy trì ở mức tối ưu.
Để có thể xác định chính xác thời điểm đánh lửa cho từng xilanh của động
cơ theo thứ tự nổ thì ECU cần phải nhận được các tín hiệu cần thiết từ cảm biến
như: tốc độ động cơ, vị trí cốt máy (vị trí piston), lượng gió nạp, nhiệt độ động
cơ… Số tín hiệu vào càng nhiều thì việc xác định góc đánh lửa sớm tối ưu càng
chính xác. Trong đó, tín hiệu tốc độ động cơ, vị trí piston và tín hiệu tải là những
tín hiệu quan trọng nhất.
~ 15 ~
Chương II:
XÂY DỰNG MÔ HÌNH HỆ THỐNG PHUN XĂNG
VÀ ĐÁNH LỬA ĐIỆN TỬ
2.1 Yêu cầu mô hình
Do mô hình là một thiết bị sử dụng trong công tác học tập và giảng dạy,
nên có những yêu cầu chính sau:
- Phải thể hiện rõ ràng, dễ hiểu nguyên lý mà nó trình bày.
- Dễ dàng sử dụng và điều khiển.
- Kích thước và khối lượng không lớn lắm.
- Có độ bền vững cao hoạt động tin cậy và ổn định.
2.2 Lựa chọn phương án thiết kế cho mô hình
Mô hình học cụ hệ thống phun xăng và đánh lửa điện tử được chế tạo
nhằm mục đích giúp sinh viên có thể quan sát được đặc điểm kết cấu, nguyên lý
làm việc của hệ thống phun xăng điện tử một cách dễ dàng nhằm tránh những bỡ
ngỡ và khó khăn khi tiếp xúc với thực tế. Vì thế, mô hình học cụ hệ thống phun
xăng điện tử cần đáp ứng những yêu cầu sau:
- Kết cấu gọn nhẹ.
- Mang tính tổng quát và phổ biến.
- Ít khác biệt so với lý thuyết.
- Giá thành hợp lí.
Hiện nay, hệ thống phun xăng đa điểm có nhiều ưu điểm và được ứng
dụng hầu hết trên các ôtô hiện đại. Việc tìm hiểu về hệ thống này là một đòi hỏi

bắt buộc đối với sinh viên chuyên ngành động lực ôtô. Điều quan trọng hơn là
mô hình về hệ thống này chưa có tại trường ta, nên em quyết định thiết kế mô
hình hệ thống này.
Hiện nay, mô hình thiết kế phục vụ cho công tác giảng dạy gồm có hai
dạng sau:
~ 16 ~
Thứ nhất là: mô hình không hoạt động là loại mô hình gồm các khối
lượng tượng trưng cho những cơ cấu hoặc các cụm trong hệ thống. Dạng này
thường dùng để thể hiện các cơ cấu của hệ thống quá phức tạp, do hệ thống
được tách ra hoặc cắt ¼ hay ½ để thể hiện đầy đủ các bộ phận nằm ở bên trong.
Dạng mô hình này giúp cho sinh viên trong quá trình học tập được phần nào
hiểu hơn về tác dụng và cấu tạo của từng cơ cấu trong hệ thống. Tuy nhiên, hình
thức này không thể hiện nguyên lý làm việc của hệ thống một cách cụ thể.
Thứ hai là: mô hình hoạt động được là dạng mô hình có kết cấu của chi
tiết giống thật và hoạt động được nhờ các nguồn dẫn động hay các tác động khác
.Mô hình này rất thuận tiện cho công tác giảng dạy vì thông qua nó sinh viên dễ
dàng nắm bắt được cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống.
Qua các phân tích trên, ta tiến hành đi thiết kế hệ thống phun xăng điện tử
đa điểm hoạt động được dưới dạng mô hình hoạt động được.
Từ thực tế sự phát triển vượt bậc của ngành công nghiệp ôtô đã cho ra đời
nhiều loại ôtô có tính năng hiện đại, tính tiện nghi cao, các hệ thống trên xe hoàn
thiện đều được bắt nguồn từ sự tự động hóa, các hệ thống trên cơ sở sử dụng
ngày càng nhiều các thiết bị điện-điện tử là chính. Cho nên đối với các ôtô đời
mới ngoài số lượng các thiết bị điện ngày càng nhiều thì các mạch điện trên ôtô
cũng rất phức tạp cần tìm hiểu và nghiên cứu thêm rất nhiều. Ngược lại thì trên
các loại ôtô đời cũ thì hệ thống điện vừa cũ vừa đơn giản lại vừa ít các hệ thống,
thiết bị nên việc tìm hiểu ít nhiều bị han chế.
Như vậy, để sinh viên cơ khí động lực ôtô được trang bị kiến thức đầy đủ
hơn về các hệ thống và thiết bị mới trên các loại ôtô hiện đại thì mô hình thực
hiện cần phải đáp ứng được phần nào yêu cầu này của thực tế trên. Vì thế, việc

lựa chọn các thiết bị để thực hiện mô hình phải có các hệ thống, thiết bị đầy đủ,
hoạt động tốt, càng nhiều hệ thống, thiết bị hiện đại thì càng có giá trị thực tế
cao.
Ở đây, ta chọn hệ thống phun xăng trên xe ôtô TOYOTA làm cơ sở để
thực hiện mô hình vì đây là loại xe khá phổ biến trong thực tế lại vừa có các ưu
~ 17 ~
điểm về một hệ thống điện-điện tử có số lượng nhiều các thiết bị hiện đại và đặc
biệt dễ tìm hơn, giá rẻ hơn nhằm tạo điều kiện cho quá trình thực hiện mô hình.
2.3 Thiết kế khung mô hình
2.3.1 Yêu cầu khung mô hình
Khung mô hình là nơi lắp các thiết bị của hệ thống: ECU, bộ trục cơ–cam,
các cảm biến, giàn bécphun, giàn đánh lửa, đồng hồ tapblo, các rơle, cầu chì,
khóa điên, lọc xăng, động cơ dẫn động trục cơ…vì vậy, khung mô hình phải đáp
ứng được các yêu cầu sau:
- Kết cấu chắc chắn, khối lượng nhẹ.
- Được sơn lót chống gỉ và sơn thẩm mỹ.
- Độ lớn của khung phải đảm bảo bố trí một cách thích hợp các thiết bị trên
sa bàn.
- Chiều cao vừa đủ để tiện quan sát và vận hành.
- Có bánh xe để di chuyển một cách dễ dàng.
- Giá thành thích hợp
2.3.2 Lựa chọn vật liệu chế tạo khung mô hình
Chọn vật liệu chế tạo khung mô hình là sắt vuông hộp, có bề dày là 1 mm
để mô hình gọn nhẹ nhưng vẫn đảm bảo được độ cững vững của mô hình. Kích
thước các thanh thép sử dụng chủ yếu là: 40x40, 40x20, 20x20, 10x10.
~ 18 ~
2.3.3 Chế tạo bộ khung mô hình
Hình 2.1: Hình dáng khung mô hình
Khung được ghép lại với nhau bằng phương pháp hàn điện. Bộ khung
được chế tạo làm 2 phần:

- Khung hình hộp chữ nhật để lắp đặt các thiết bị và trang trí mô hình.
- Bộ chân đế được gắn bánh xe để di chuyển dễ dàng và là nơi lắp đặt
ắcquy, máy phát, động cơ điện.
~ 19 ~
2.3.4 Bố trí chung trên mô hình
Để thiết kế mô hình ta có nhiều cách bố trí khác nhau theo nhiều nguyên
tắc khác nhau. Nhưng để mô hình thực sự là một công cụ giúp người khác dễ
tiếp thu và tìm hiểu hoạt động thì ta phải bố trí các chi tiết sao cho nó gần giống
với lý thuyết nhất, nhưng cũng không quá xa thực tế. Ta chọn cách bố trí các chi
tiết theo cụm chi tiết. Các chi tiết có nhiệm vụ gần giống nhau hoặc cùng làm
một nhiệm vụ nào đó thì đặt gần với nhau. Đồng thời để đảm bảo không xảy ra
hỏa hoạn, ta bố trí giàn đánh lửa càng xa thùng xăng và giàn béc phun càng tốt,
có các biện pháp che chắn thích hợp.
Hình 2.2: Bố trí chung mô hình
~ 20 ~
2.4 Các chi tiết chính trên mô hình
2.4.1 Hệ thống cung cấp điện trên mô hình
Hệ thống cung cấp điện làm nhiệm vụ cung cấp dòng điện một chiều, điện
áp thấp (12V) cho các thiết bị phụ tải trên động cơ. Hai thiết bị chính của hệ
thống cung cấp điện là:
- Ắcquy: là nguồn khi động cơ chưa làm việc.
- Máy phát: Nguồn cung cấp chính khi động cơ làm việc.
2.4.1.1 Ắc quy
Ắc quy là nguồn khi động cơ chưa làm việc hoặc khi động cơ đã làm việc
nhưng máy phát điện chưa phát đủ công suất. Chế độ làm việc đặc trưng của
ắcquy là chế độ khởi động, ắc quy cung cấp năng lượng cho hệ thống khởi động
động cơ, ắc quy cung cấp dòng điện rất lớn trong thời gian ngắn. Ắc quy thông
dụng nhất là ắc quy chì-axit. Vì vây, để mô hình có tính trực quan và thực tế trên
mô hình sử dụng ác quy chì-axit.
Hình 2.3: Cấu tạo của ắcquy

2.4.1.2 Máy phát
~ 21 ~
 Nhiệm vụ: Máy phát điện là nguồn điện chính để phát điện khi động cơ
đã làm việc có nhiệm vụ:
- Cung cấp điện cho phụ tải.
- Nạp điện cho ắc quy.
 Đặc điểm cấu tạo:
Hình 2.4: Cấu tạo máy phát điện xoay chiều kích từ kiểu điện từ
1,2- Quạt làm mát; 3- Bộ chỉnh lưu; 4- Vỏ; 5- Stato; 6- Rotor;
7- Bộ tiết chế và chổi than; 8- Vòng tiếp điểm
Máy phát điện được dẫn động từ trục cơ của động cơ thông qua đai. Trên
mô hình, sử dụng động cơ điện dẫn động máy phát.
Máy phát và động cơ điện đều được bảo vệ bởi rơle. Dùng điện áp một
chiều của ắc quy để điều khiển dòng kích từ chạy qua.
2.4.2 Hệ thống cung cấp nhiên liệu
2.4.2.1 Bơm nhiên liệu
 Kết cấu
Bơm nhiên liệu là loại bơm cánh gạt được đặt trong thùng xăng, nên loại
bơm này ít sinh ra tiếng ồn và rung động hơn so với loại trên đường ống. Các
~ 22 ~
chi tiết chính của bơm bao gồm: mô tơ, cánh bơm, van một chiều, van an toàn
và bộ lọc được gắn liền thành một khối đặt chìm trong thùng xăng.
A
1
2
4
3
5
6
7

A
11
8
A A
9
10
Hình 2.5: Kết cấu của bơm xăng điện.
1: Van một chiều; 2: Van an toàn; 3: Chổi than; 4: Rôto; 5: Stato; 6,8: Vỏ bơm;
7,9: Cánh bơm; 10: Cửa xăng ra; 11: Cửa xăng vào.
 Nguyên lí hoạt động
Rôto (4) quay, dẫn động cánh bơm (7) quay theo, lúc đó cánh bơm sẽ gạt
nhiên liệu từ cửa vào (11) đến cửa ra (10) của bơm, do đó tạo được độ chân
không tại cửa vào nên hút được nhiên liệu vào và tạo áp suất tại cửa ra để đẩy
nhiên liệu đi.
Van an toàn (2) mở khi áp suất vượt quá áp suất giới hạn cho phép
(khoảng 6 kG/cm2).
Van một chiều (1) có tác dụng khi động cơ ngừng hoạt động. Van một
chiều kết hợp với bộ ổn định áp suất duy trì áp suất dư trong đường ống nhiên
liệu khi động cơ ngừng chạy, do vậy có thể dễ dàng khởi động lại. Nếu không có
áp suất dư thì nhiên liệu có thể dễ dàng bị hoá hơi tại nhiệt độ cao gây khó khăn
khi khởi động lại động cơ.
 Ðiều khiển bơm nhiên liệu
Bơm nhiên liệu chỉ hoạt động khi động cơ đang chạy. Ðiều này tránh cho
nhiên liệu không bị bơm đến động cơ trong trường hợp khóa điện bật ON nhưng
động cơ chưa chạy.
~ 23 ~
Hình 2.6: Sơ đồ mạch điều khiển bơm nhiên liệu
2.4.2.2 Bộ lọc nhiên liệu
Bộ lọc nhiên liệu có nhiệm vụ là: lọc tất cả các chất bẩn và tạp chất khác ra
khỏi nhiên liệu. Nó được lắp tại phía có áp suất cao của bơm nhiên liệu. Ưu điểm

của loại lọc thấm kiểu dùng giấy là giá rẻ, lọc sạch. Tuy nhiên, loại lọc này cũng có
nhược điểm là tuổi thọ thấp, chu kỳ thay thế trung bình khoảng 4500km.
Hình 2.7: Kết cấu bộ lọc nhiên liệu.
1:Thân lọc nhiên liệu; 2:Lõi lọc; 3:Tấm lọc;
4:Cửa xăng ra; 5:Tấm đỡ; 6:Cửa xăng vào.
Xăng từ bơm nhiên liệu vào cửa (6) của bộ lọc, sau đó xăng đi qua phần
tử lọc (2). Lõi lọc được làm bằng giấy, độ xốp của lõi giấy khoảng 10µm. Các
tạp chất có kích thước lớn hơn 10µm được giữ lại đây. Sau đó xăng đi qua tấm
~ 24 ~
lọc (3) các tạp chất nhỏ hơn 10µm được giữ lại và xăng đi qua cửa ra (5) của bộ
lọc là xăng tương đối sạch cung cấp quá trình nạp cho động cơ.
2.4.2.3 Bộ giảm rung động
Áp suất nhiên liệu được duy trì từ 3,1÷3,5 (kG/cm
2
) tùy theo độ chân
không đường nạp. Tuy vậy, do phun nhiên liệu nên vẫn có sự dao động nhỏ
trong đường ống. Bộ giảm rung động có tác dụng hấp thụ các dao động này
bằng một lớp màng.
2.4.2.4 Bộ ổn định áp suất
 Nhiệm vụ
Bộ điều chỉnh áp suất được cố định chặt ở cuối ống phân phối. Nhiệm vụ
của bộ điều áp là duy trì và ổn định độ chênh áp của nhiên liệu trong đường ống
theo độ chân không cụm ống nạp.
Lượng nhiên liệu được điều khiển bằng thời gian của tín hiệu phun, nên
để lượng nhiên liệu được phun ra chính xác thì mức chênh áp giữa xăng cung
cấp đến vòi phun và không gian đầu vòi phun phải luôn luôn giữ ở mức trong
khoảng 2,55÷2,9 kG/cm
2
và chính bộ điều chỉnh áp suất bảo đảm trách nhiệm
này.

~ 25 ~
 Cấu tạo và nguyên lí hoạt động
Hình 2.8: Kết cấu bộ ổn định áp suất.
1:Khoang thông với đường nạp khí; 2:Lò xo; 3:Van; 4:Màng;
5: Khoang thông với dàn ống xăng; 6:Ðường xăng hồi về thùng xăng.
Nhiên liệu có áp suất từ dàn ống phân phối sẽ ấn màng (4) làm mở van
(3). Một phần nhiên liệu chạy ngược trở lại thùng chứa qua đường nhiên liệu trở
về thùng (6). Lượng nhiên liệu trở về phụ thuộc vào độ căng của lò xo màng, áp
suất nhiên liệu thay đổi tuỳ theo lượng nhiên liệu hồi. Ðộ chân không của đường
ống nạp được dẫn vào buồng phía chứa lò xo làm giảm sức căng lò xo và tăng
lượng nhiên liệu hồi, do đó làm giảm áp suất nhiên liệu.
Nói tóm lại, khi độ chân không của đường ống nạp tăng lên (giảm áp), thì
áp suất nhiên liệu chỉ giảm tương ứng với sự giảm áp suất đó. Vì vậy áp suất của
nhiên liệu A và độ chân không đường nạp B được duy trì không đổi. Khi bơm
nhiên liệu ngừng hoạt động, lò xo (2) ấn van (3) đóng lại. Kết quả là van một
chiều bên trong nhiên liệu và van bên trong bộ điều áp duy trì áp suất dư trong
đường ống nhiên liệu.
2.4.3 Hệ thống điều khiển điện tử
2.4.3.1 Khối cảm biến
a. Cảm biến vị trí trục cam