Chương 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI VÀ SỰ CẦN THIẾT CỦA VIỆC CHUYỂN ĐỔI THÀNH PHUN XĂNG DIỆN TỬ 1. Giới thiệu tổng quan về đề tài Hiện nay xe máy đang là phương tiện giao thông phổ biến nhất ở nước ta với số lượng ước tính khoảng 37 triệu chiếc xe máy (theo thống kê từ Vnexpress). Có khá là nhiều dòng xe và loại xe từ những chiếc xe máy đời cũ sử dụng bộ chế hoà khí đến những chiếc xe đời mới dùng động cơ phun xăng điện tử, trong đó những chiếc xe sử dụng động cơ phun xăng điện tử với những ưu thế vượt trội như việc tối ưu công suất cho động cơ ở từng dải tua máy, tăng khả năng tiết kiệm nhiên liệu và cho ra luồng khí xả sạch hơn, vì nguồn nhiên liệu hoá thạch đang dần cạn kiệt và sự ô nhiễm không khí đang ngày một tăng nên đây chính là những yếu tố then chốt để động cơ phun xăng điện tử đã và đang dần thay thế vị trí cho những chiếc xe dùng bộ chế hoà khí cũ kỹ. Nhận thấy vấn đề cấp thiết hiện nay mà mọi nhà nghiên cứu và sản xuất động cơ trên thế giới đều đang hướng tới là làm sao để cải thiện công suất cho động cơ, tiết kiệm nhiên liệu và giảm lượng khí xả,.
Nên nhóm chúng em đã tìm hiểu và quyết định thực hiện đề tài: "Nghiên cứu chuyển đổi từ động cơ dùng bộ chế hoà khí sang động cơ phun xăng điện tử". Trong đề tài này, nhóm chúng em đã chọn dòng xe Yamaha Taurus đã ra mắt khá lâu ở Việt Nam để thực hiện việc chuyển đổi với các thông số như sau: Bảng 1. 1 Bảng thông số kỹ thuật xe Yamaha Taurus [3] Loại động cơ 4 thì, xi lanh đơn, 2 van, SOHC, làm mát bằng gió Bố trí xi lanh Xi lanh đơn, nghiêng phía trước Dunh tích xi lanh 114cc Đường kính và hành trình 50mm × 57.9mm piston Tỷ số nén 9.3:1 Công suất tối đa 6.0 KW / 7500 vòng/phút Mô men cực đại 8.m / 4500 vòng/phút Hệ thống khởi động Cần đạp và khởi động bằng điện Hệ thống bôi trơn Kiểu cácte ướt Dung tích dầu máy 1,0L Dung tích bình xăng 4,2L Bộ chế hòa khí VM 17 Hệ thống đánh lửa C.I SVTH: Phúc, Đan, Sỹ GVHD: ThS. Bùi Văn Hùng 2 Nghiên cứu chuyển đổi động cơ sử dụng bộ chế hòa khí sang động cơ sử dụng phun xăng điện tử Tỷ số truyền sơ cấp và thứ cấp 3.733 Hệ thống ly hợp Khớp số nhiều lá Kiểu hệ thống truyền lực 4 số tròn Tỷ số truyền động Số 1: 2.
Mục đích việc nâng cấp lên Fi cho xe Với giá thành rẻ và có thiết kế ở mức ổn thì những chiếc xe đời cũ (trước 2010) vẫn là một chiếc xe phù hợp cho tất cả mọi người. Tuy nhiên với việc đã ra mắt một thời gian dài và giá thành nhiên liệu hiện đang ngày một tăng thì việc động cơ sử dụng bộ chế hòa khí đang là yếu điểm chí mạng của dòng xe này, trong khi đó một số mẫu xe hiện nay với việc sử dụng động cơ phun xăng điện tử đang chứng tỏ được hiệu quả với việc tối ưu được công suất của động cơ và giảm tiêu hao nhiên liệu, vì thế mọi người đang có xu hướng nhắm tới các dòng xe này. 1 Xe Yamaha Taurus đời 2008 Nếu bạn có một chiếc xe nhưng xe đã sử dụng một thời gian dài đã xuất hiện hiện tượng lỳ máy, tăng tốc bị sượng và hơn hết là hao xăng nhưng lại không muốn bỏ chiếc xe đã gắn bó với bạn bao năm qua nhưng hiện tại kinh tế không cho phép bạn mua một chiếc xe mới thì việc nâng cấp động cơ phun xăng điện tử Fi lên xe là một lựa chọn hoàn hảo cho bạn lúc này. Chính vì thế nên nhóm chúng tôi là sinh viên của trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật-Đại học Đà Nẵng đã nghiên cứu và thực hiện đề tài này nhằm đưa ra cho mọi người một phương án vừa hiệu quả vừa kinh tế để nâng cấp chiếc xe của mình.
SVTH: Phúc, Đan, Sỹ GVHD: ThS. Bùi Văn Hùng 3 Nghiên cứu chuyển đổi động cơ sử dụng bộ chế hòa khí sang động cơ sử dụng phun xăng điện tử Chương 2: LÝ THUYẾT VỀ ĐỘNG CƠ XĂNG SỬ DỤNG BỘ CHẾ HÒA KHÍ VÀ ĐỘNG CƠ PHUN XĂNG ĐIỆN TỬ FI 2. Giới thiệu về động cơ sử dụng bộ chế hòa khí 2. Bộ chế hòa khí Bộ chế hoà khí (Carburetor) còn có tên gọi khác là chế hoà khí hoặc bình xăng con.
Đây là một dụng cụ dùng để trộn không khí với các nhiên liệu theo tỷ lệ thích hợp. Sau đó, nó cung cấp hỗn hợp này cho động cơ xăng và hoạt động theo nguyên tắc hoàn toàn cơ học. Bộ chế hoà khí hiện vẫn được sử dụng trong các động cơ xe nhỏ, động cơ cũ hay trong các loại ô tô đặc biệt như: xe ô tô đua nhỏ. Tuy nhiên, hầu hết các xe ô tô được sản xuất từ đầu thập niên 1980 trở đi thì dùng hệ thống phun nhiên liệu được điều khiển bởi hoạt động của máy tính thay cho chế hòa khí.
Đa số các xe mô tô ngày nay vẫn đang dùng bộ chế hòa khí do hệ thống này khá nhỏ gọn, rẻ và dễ dàng sửa chữa. Nhưng từ năm 2005, nhiều xe mô tô đã chuyển sang dùng hệ thống phun nhiên liệu điện tử để thay thế cho bình xăng con. 1 Ảnh bên ngoài bộ chế hòa khí 2. Cấu tạo bộ chế hòa khí xe máy Bao gồm các thành phần như: các van điều chỉnh (bướm khí, bướm ga) vòi xăng chính, họng khuếch tán, buồng phao, đường dẫn xăng, đường dẫn khí.
Hầu hết các bộ phận này đều được thiết kế theo một quy trình chuẩn mực nhất định. Đảm bảo hoạt động một cách thống nhất, ổn định, phối hợp hài hòa với nhau để đạt được mục đích đó là trộn nhiên liệu với không khí theo tỷ lệ phù hợp nhất. SVTH: Phúc, Đan, Sỹ GVHD: ThS. Bùi Văn Hùng 4 Nghiên cứu chuyển đổi động cơ sử dụng bộ chế hòa khí sang động cơ sử dụng phun xăng điện tử Hình 2.
2 Cấu tạo bộ chế hòa khí 2. Nguyên lý hoạt động của bộ chế hòa khí Khi động cơ hoạt động, thì bướm ga và bướm khí đều mở ra khiến cho không khí bị hút vào từ phía trên, sau đó đi qua họng khuyếch tán. Tại đây, do tiết diện lưu thông bị thu hẹp nên tốc độ của dòng khí sẽ tăng lên làm cho áp suất giảm xuống. Lúc này, độ chân không sẽ hút nhiên liệu từ trong buồng phao chạy qua đường xăng chính và phun ra dưới dạng tia.
Như vậy, xăng sẽ bị phun vào dòng khí có tốc độ cao rồi hoà cùng với không khí và bay hơi tạo thành hỗn hợp khí cháy. 3 Nguyên lý hoạt động bộ chế hòa khí Tuy nhiên, trong suốt quá trình đó thì bên trong máy vẫn còn giữ lại một lượng xăng nhỏ chưa kịp bay hơi. Để khắc phục tình trạng này thì các nhà nghiên cứu đã cố gắng đưa ra các giải pháp làm sao cho quá trình bay hơi của xăng diễn ra nhanh hơn và không để lại xăng dư trước khi bugi đánh lửa điện. Hơn nữa để tăng độ chân không ở phía trong buồng hòa khí thì người ta hay sử dụng các chế hoà khí có 2 hoặc 3 ống khuếch tán được đặt nối tiếp nhau.
SVTH: Phúc, Đan, Sỹ GVHD: ThS. Bùi Văn Hùng 5 Nghiên cứu chuyển đổi động cơ sử dụng bộ chế hòa khí sang động cơ sử dụng phun xăng điện tử Để bộ chế hoà khí hoạt động một cách bình thường ở mọi chế độ làm việc của động cơ. Người ta đã sử dụng cơ cấu đóng mở tự động để khống chế mức xăng trong buồng phao và giữ nó không đổi. Cơ cấu đó sẽ bao gồm: 1 quả phao và 1 van được đặt trên đường cấp xăng.
Quả phao và van sẽ phối hợp với nhau một cách nhịp nhàng để điều khiển việc cấp xăng một cách hoàn toàn tự động. 4 Cơ cấu đóng mở tự động của bướm ga trong bộ chế hoà khí Đối với bộ chế hoà khí thì áp suất trên mặt thoáng của buồng phao có vai trò rất quan trọng. Bởi lượng xăng mà nó cấp ra sẽ phụ thuộc vào độ chênh lệch áp giữa họng khuếch tán và mặt thoáng buồng phao. Do đó luôn phải giữ cho áp suất trên mặt thoáng của buồng phao ổn định.
Tìm hiểu về động cơ phun xăng điện và một số thành phần chính trên động cơ phun xăng điện tử 2. Phun xăng điện tử Phun xăng điện tử còn có tên gọi tắt là EFi hoặc Fi (Electronic Fuel Injection hoặc Fuel Injection) là một thuật ngữ quen thuộc đối với hầu hết mọi người, đặc biệt là những ai đang sử dụng xe máy. Đây là một hệ thống hòa khí mới được dùng phổ biến trên xe máy và ô tô thay thế cho bộ chế hoà khí. EFi là sử dụng một khối hệ thống các tinh chỉnh và điều khiển điện tử để tham gia vào hoạt động phun nhiên liệu vào trong buồng đốt của thiết bị và động cơ từ đó tối ưu hóa việc dùng nhiên liệu.
Hệ thống này bao gồm hai thành phần chính đó là những cảm biến và bộ phận điều khiển trung tâm. Các cảm biến có nhiệm vụ theo dõi hoạt động của thiết bị và động cơ, bao gồm một số cảm biến sau: bướm ga, áp suất đường ống nạp, nhiệt độ dầu, nhiệt lượng khí nạp và truyền đạt tín hiệu tới bộ điều khiển. Quá trình cung cấp nhiên liệu của hệ thống phun xăng điện tử Fi được kiểm soát bởi hệ điều khiển trung tâm, gọi tắt là ECU. Đầu tiên ECU sẽ đọc các tín hiệu cảm biến khác nhau trên phương tiện.
Sau khi đã thu thập được thông tin thì ECU sẽ xác định lượng nhiên liệu cần để đảm bảo cho quá trình hoạt động tối ưu của xe. Dựa trên các số liệu về từ cảm biến của vòng tua máy, nhiệt độ động cơ, nhiệt độ không khí, vị trí bướm ga, vị trí trục khuỷu, thì ECU sẽ lập trình tính toán lượng nhiên liệu cần và tiến hành đóng mở kim phun sao cho phù hợp. SVTH: Phúc, Đan, Sỹ GVHD: ThS. Bùi Văn Hùng 6 Nghiên cứu chuyển đổi động cơ sử dụng bộ chế hòa khí sang động cơ sử dụng phun xăng điện tử Hình 2.
5 Sơ đồ hoạt động của hệ thống phun xăng điện tử 2. Nguyên lý hoạt động của phun xăng điện tử Fi Sử dụng một hệ thống điều khiển điện tử để có thể can thiệp vào quá trình phun nhiên liệu vào buồng đốt của động cơ từ đó giúp tiết kiệm nhiên liệu một cách hiệu quả nhất.