Tính Toán, Thiết Kế Hệ Thống Phun Xăng Điện Tử Trên Xe Máy-253804

Bộ giáo dục v đ o tạo trường đại học bách khoa h nội LÊ ĐĂNG ĐÔNG LÊ ĐĂNG ĐÔNG TíNH TOáN, THIếT Kế Hệ THốNG TíNH TOáN, THIếT Kế Hệ THốNG PHUN XĂNG ĐIệN Tử TRÊN XE MáY PHUN XĂNG ĐIệN Tử

Bộ giáo dục v đ o tạo trường đại học bách khoa h nội

Bộ giáo dục v đ o tạo

trường đại học bách khoa h nội

LÊ ĐĂNG ĐÔNG LÊ ĐĂNG ĐÔNG

TíNH TOáN, THIếT Kế Hệ THốNG

TíNH TOáN, THIếT Kế Hệ THốNG

PHUN XĂNG ĐIệN Tử TRÊN XE MáY

PHUN XĂNG ĐIệN Tử TRÊN XE MáY

luận văn thạc sĩ khoa học

luận văn thạc sĩ khoa học

cơ k cơ khí động lực hí động lực hí động lực

Người hướng dẫn khoa học: gs.ts PHạM MINH tuấn

H nội – Năm 2010

L I C M ƠN

Em xin chân thành c m ơn GS.TS Ph m Minh Tu n, ngư i ñã t n tình

hư ng d n em trong su t quá trình th c hi n lu n văn

Em bày t lòng bi t ơn ñ n các th y cô giáo Vi n Cơ khí Đ ng l c, phòng thí nghi m Đ ng cơ ñ t trong, Vi n Đào t o Sau ñ i h c Trư ng Đ i h c Bách khoa

Hà N i cùng toàn th các b n ñ ng nghi p ñã t o ñi u ki n và giúp ñ em hoàn thành b n lu n văn này

Hà N i, ngày 20 tháng 10 năm 2010

H C VIÊN

Lê Đăng Đông

- Lưu lư!ng c a vòi phun

Q - Lư!ng nhiên li u phun

v - Lưu lư!ng th tích c a không khí (m3/s)

λ - H s dư lư!ng không khí

A/F - Air/Fuel - T& l không khí/nhiên li u

ADC - Analog to Digital Converter - B chuy n ñ'i tương t sang s BPI - BiPoint Injection - H th ng phun xăng hai ñi m

CVS - Constant Volume Sampling - L y m u v i th tích không ñ'i DALY - Disability Adjusted Life Years - S năm trong ñ i b( m t do tàn t t DCE - Data Communication Equipment - Các thi t b( trung gian

DTE - Data Terminal Equipment - Thi t b( x) lý ñ u cu i

ECU - Electronic Control Unit - B ñi u khi n trung tâm

EFI - Electronic Fuel Injection - Phun xăng ñi n t)

ESA - Electronic Spark Advance - Đánh l)a ñi n t)

FDI - Foreign Direct Investment - Đ u tư tr c ti p t nư c ngoài

FSI - Fuel Stratified Injection - Phun xăng phân l p (phân t ng)

GDI - Gasoline Direct Injection - Phun xăng tr c ti p

HDV - Công ty Honda Vi t Nam

IDL - Tín hi u v( tri không t i

MAF - Mass Air Flow - Lưu lư!ng khí n p

MAP - Manifold Absolute Pressure - Áp su t ñư ng n p

MOSFET - Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor - Transistor hi u

ng trư ng MPI - Multi Point Injection - Phun xăng ña ñi m

PIM - Tín hi u lưu lư!ng không khí n p

NIOEH - Vi n Y h c lao ñ ng và V sinh môi trư ng

ROM - Read Only Memory - B nh ch# ñ c

RAM - Random Access Memory - B nh truy xu t ng u nhiên

S% TNMT&NĐ - S% Tài nguyên Môi tru ng và Nhà ñ t

SPI - Single Point Injection - Phun xăng ñơn ñi m

STA - Starter signal - Tín hi u kh%i ñ ng

TCCP - Tiêu chu"n cho phép

VTA - Tin hi u ñ m% bư m ga

VOCs - Volatile Organic Compounds - H!p ch t h*u cơ d+ bay hơi

VXL - Vi x) lý

UART - Universal Ansynchronous Receiver/ Transmitting - Truy n/ Nh n

d* li u n i ti p không ñ ng b WTO - Worrld Trade Organnization - T' ch c Thương m i Th gi i

DANH M C CÁC B NG

B ng 1-1 D báo năng l c s n xu t xe máy ñ n 2020 8

B ng 1-2 Ư c tính th i lư ng các ch t gây ô nhi m t các ngu n th i chính c a Vi t Nam năm 2005 10

B ng 3-1 Thông s k thu t xe SuperDream c a hãng Honda 44

B ng 3-2 Đ a ch các c ng COM trên máy tính PC 59

B ng 3-3 Các tín hi u c a các chân ñ u n i DB9 trên máy tính PC 59

B ng 3-4 Lư ng nhiên li u phun theo t c ñ và t i tr ng ñ ng cơ 76

B ng 4-1 B ng k t qu ño công su t ng v i ñ c tính ngoài tay s 4 89

B ng 4-2 B ng k t qu ño su t tiêu hao nhiên li u c a ñ ng cơ 90

B ng 4-3 K t qu th nghi m xe SuperDream khi dùng b ch hòa khí 92

B ng 4-4 K t qu th nghi m xe SuperDream khi dùng h th ng EFI 92

DANH M C CÁC HÌNH V , Đ TH

Hình 1-1 S tăng trư ng ôtô và xe máy ho t ñ ng ñ n năm 2007 9

Hình 1-2 S lư ng xe máy trên 1.000 dân các thành ph l n c a Vi t Nam năm 2006 9

Hình 1-3 T l phát th i ch t ô nhi m môi trư!ng do các ngu n th i chính Vi t Nam năm 2005 10

Hình 1-4 T l th i ch t gây ô nhi m môi trư!ng t phương ti n cơ gi i ñư!ng b c a Vi t Nam 11

Hình 1-5 Sơ ñ b trí c m bi n khí n p trong h th ng EFI 16

Hình 2-1 K t c u cơ b n c a EFI 18

Hình 2-2 Sơ ñ các h th ng cơ b n c a EFI 19

Hình 2-3 Sơ ñ nguyên lý c a h th ng ñi"u khi#n ñ ng cơ v i liên h ngư c 21

Hình 2-4 Thu t toán ñi"u khi#n th!i gian phun nhiên li u 23

Hình 2-5 Hi u ch nh khi kh i ñ ng 24

Hình 2-6 Đ c tính hi u ch nh khi hâm nóng 24

Hình 2-7 Đ c tính hi u ch nh theo nhi t ñ khí n p 25

Hình 2-8 Đ c tính hi u ch nh khi tăng t c 25

Hình 2-9 Đ c tính hi u ch nh khi gi m t c 26

Hình 2-10 Đ c tính hi u ch nh theo ñi n áp 26

Hình 2-11 T l hòa khí và ñ c tính hi u ch nh ph n h i 27

Hình 2-12 C m bi n khí n p MAP và sơ ñ m ch ñi n 32

Hình 2-13 Đ c tuy n c a c m bi n MAP 32

Hình 2-14 C u t o, ñ c tính c a c m bi n nhi t ñ ñ ng cơ và nhi t ñ khí n p 33

Hình 2-15 K t c u và ñ c tính c a c m bi n bư m ga lo i bi n tr 34

Hình 2-16 C m bi n tr$c khu u và tín hi u c a nó 35

Hình 2-17 C m bi n ôxy lo i ZrO 2 36

Hình 2-18 Đ c tính c m bi n lambda 37

Hình 2-19 M ch ñi n s y c m bi n ôxy 38

Hình 2-20 Bơm nhiên li u 38

Hình 2-21 Bơm nhiên li u có b ñi"u áp 39

Hình 2-22 C u t o và ñ c tính c a b ñi"u áp 39

Hình 2-23 Vòi phun ñi n t 40

Hình 2-24 Đ c tính u, i, δ = f (t) trong cu n dây vòi phun 41

Hình 2-25 Phương pháp ñi"u khi#n vòi phun theo ñi n áp 42

Hình 2-26 Phương pháp ñi"u khi#n vòi phun theo dòng ñi n 42

Hình 2-27 V trí l&p và k t c u van không t i 43

Hình 3-1 C h ng gió TYPE 72 ñư c tích h p c m bi n bư m ga 46

Hình 3-2 C m bi n SYNERJECT 46

Hình 3-4 Vòi phun DEKA và hư ng tia phun 47

Hình 3-5 Mô hình c&t b ñư!ng n p c a xe nguyên b n 48

Hình 3-6 Đư!ng n p m i sau khi thi t k , mô ph'ng l&p ghép 48

Hình 3-7 Đư!ng n p m i ñư c ch t o th nghi m 49

Hình 3-8 Đ c tính ho t ñ ng c a ch t xúc tác ph$ thu c nhi t ñ 50

Hình 3-9 Hình v( mô ph'ng ñư!ng th i sau khi c i ti n 50

Hình 3-10 Sơ ñ b trí ñư!ng nhiên li u 51

Hình 3-11 Sơ ñ nguyên lý m ch kh i c p ngu n 51

Hình 3-12 Bo m ch kh i c p ngu n n áp 5V 52

Hình 3-13 M ch x lý tín hi u t c ñ ñ ng cơ 52

Hình 3-14 M ch x lý tín hi u c a các c m bi n d ng ñi n tr 53

Hình 3-15 M ch x lý tín hi u IDL và STA 53

Hình 3-16 M ch khu ch ñ i tín hi u c m bi n lambda 54

Hình 3-17 Sơ ñ m ch ñi n ñi"u khi#n bơm xăng 55

Hình 3-18 M ch ñi"u khi#n van ISC 55

Hình 3-19 M ch ñi"u khi#n s y nóng c m bi n lambda 55

Hình 3-20 M ch ñi n ñi"u khi#n vòi phun nhiên li u 56

Hình 3-21 Sơ ñ chân và b trí các tín hi u vào ra t i các chân c a VXL 57

Hình 3-22 Sơ ñ m ch t o xung nh p (a) và m ch reset (b) 58

Hình 3-23 Sơ ñ nguyên lý m ch k t n i v i máy tính theo chu)n RS232 61

Hình 3-24 Giao di n thi t k m ch nguyên lý c a ph n m"m 62

Hình 3-25 Môi trư!ng thi t k m ch in trong ph n m"m Attium Designer 62

Hình 3-26 Bo m ch sau khi thi t k (a), sau khi hàn linh ki n hoàn thi n (b) 63

Hình 3-27 H th ng n p, th i sau khi c i ti n và l&p ñ t 64

Hình 3-28 Thùng nhiên li u sau khi c i ti n 64

Hình 3-29 V trí l&p c m bi n nhi t ñ và t c ñ ñ ng cơ 65

Hình 3-30 V trí l&p van không t i 65

Hình 3-31 V trí l&p ECU trên xe 66

Hình 3-32 Nguyên lý ñi"u khi#n phun 70

Hình 3-33 Sơ ñ quá trình nh n tín hi u 72

Hình 3-34 Sơ ñ nh n và x lý giá tr 72

Hình 3-35 Sơ ñ th c thi l nh t máy tính 73

Hình 3-36 Sơ ñ ñ c giá tr c m bi n 73

Hình 3-37 Sơ ñ tính v n t c 73

Hình 3-38 Giao di n k t n i gi*a ECU và máy tính 74

Hình 3-39 Sơ ñ thu t toán ñi"u khi#n chung 77

Hình 3-40 Sơ ñ thu t toán ñi"u khi#n ch ñ kh i ñ ng 78

Hình 3-41 Sơ ñ thu t toán ñi"u khi#n ch ñ chuy#n ti p kh i ñ ng - không t i 78

Hình 3-42 Sơ ñ thu t toán ñi"u khi#n lư ng phun ch ñ không t i 79

Hình 3-43 Sơ ñ thu t toán ñi"u khi#n ch ñ chuy#n ti p t không t i - n ñ nh 80

Hình 3-44 Sơ ñ thu t toán ñi"u khi#n lư ng phun ch ñ n ñ nh 81

Hình 3-45 Sơ ñ thu t toán ñi"u khi#n ch ñ chuy#n ti p n ñ nh - không t i 82

Hình 4-1 Xe SuperDream sau khi c i ti n l&p ñ t h th ng EFI chu)n b ñưa vào th nghi m 83

Hình 4-2 Sơ ñ t ng quát các trang thi t b trong phòng th nghi m xe máy 84

Hình 4-3 Các trang thi t b trong phòng th xe máy 84

Hình 4-4 H th ng l y m+u CVS 85

Hình 4-5 T phân tích khí x CEBII 86

Hình 4-6 Sơ ñ nguyên lý c a h th ng AVL 733S 87 Hình 4-7 Đ c tính ngoài c a ñ ng khi dùng b ch hòa khí và EFI 90 Hình 4-8 Su t tiêu hao nhiên li u c a ñ ng cơ khi dùng b ch hòa khí và khi dùng

h th ng phun xăng ñi n t 91 Hình 4-9 T l các thành ph n khí th i ño ñư c và tiêu chu)n EURO2 93

M C L C

L i c m ơn

L i cam ñoan

Danh m c các ký hi u, các ch* vi t t t

Danh m c các b ng

Danh m c các hình v., ñ th(

M/ Đ0U 1

1 Lý do ch n ñ tài 1

2 L(ch s) nghiên c u 2

3 M c ñích nghiên c u, ñ i tư!ng và ph m vi nghiên c u 3

4 Phương pháp nghiên c u 4

Chương 1 - T1NG QUAN V2 PHUN XĂNG ĐI4N T5 TRÊN XE MÁY 5

1.1 Gi i thi u chung v ngành công nghi p xe máy 5

1.2 6nh hư%ng c a khí th i xe máy ñ n môi trư ng 8

1.3 Qu n lý khí th i môtô - xe máy % vi t nam 12

1.4 Khái quát v h th ng phun xăng ñi n t) 14

1.4.1 L(ch s) và xu hư ng phát tri n c a h th ng EFI 14

1.4.2 Phân lo i h th ng phun xăng ñi n t) 15

1.4.3 Ưu ñi m c a h th ng phun xăng ñi n t) 16

1.5 C i ti n h th ng cung c p nhiên li u trên xe máy dùng b ch hòa khí thành h th ng phun xăng ñi n t) 16

Chương 2 - H4 TH8NG NHIÊN LI4U PHUN XĂNG ĐI4N T5 TRÊN XE MÁY 18

2.1 C u trúc c a h th ng phun xăng ñi n t) 18

2.1.1 K t c u và nguyên lý chung c a h th ng 18

2.1.2 Đ$c ñi m h th ng c p gió c a phun xăng ñi n t) 20

2.2 Đi u khi n phun trong h th ng phun xăng ñi n t) 21

2.2.1 Lý thuy t ñi u khi n 21

2.2.2 Th i gian phun nhiên li u 23

2.2.3 Các ch ñ hi u ch#nh phun 23

2.3 Các ch ñ làm vi c c a ñ ng cơ và t& l hòa khí 28

2.3.1 Ch ñ kh%i ñ ng 28

2.3.2 Ch ñ hâm nóng 28

2.3.3 Ch ñ không t i 29

2.3.4 Ch ñ không t i cư ng b c 30

2.3.5 Ch ñ tăng t c 30

2.3.6 Ch ñ toàn t i 31

2.4 Các b ph n c a h th ng nhiên li u EFI 31

2.4.1 C m bi n khí n p 31

2.4.2 C m bi n nhi t ñ ñ ng cơ và nhi t ñ khí n p 32

2.4.3 C m bi n v( trí bư m ga 33

2.4.4 C m bi n tr c khu&u 34

2.4.5 C m bi n ôxy 36

2.4.6 Bơm nhiên li u và b ñi u áp xăng 38

2.4.7 Vòi phun 39

2.4.8 Van không t i 42

2.4.9 ECU 43

Chương 3 - THI9T K9 VÀ CH9 T:O H4 TH8NG NHIÊN LI4U PHUN XĂNG ĐI4N T5 THAY CHO B; CH9 HÒA KHÍ / XE MÁY 44

3.1 Đ i tư!ng nghiên c u 44

3.2 L a ch n các ph n t) cho h th ng EFI 45

3.2.1 L a ch n bơm xăng 45

3.2.2 C' h ng gió 46

3.2.3 C m bi n ño gió 46

3.2.4 C m bi n lambda 46

3.2.5 C m bi n nhi t ñ ñ ng cơ 47

3.2.6 Vòi phun nhiên li u 47

3.3 Thi t k , ch t o m t s ph n t) cho h th ng EFI 47

3.3.1 Thi t k ch t o ñư ng n p 47

3.3.2 Thi t k , c i ti n ñư ng th i 49

3.3.3 Thi t k , c i ti n thùng nhiên li u 50

3.3.4 Thi t k ch t o ECU 51

3.3.5 Thi t k bo m ch ECU 61

3.4 Thi t k l p ñ$t h th ng 63

3.4.1 L p ñ$t ñư ng n p, th i 63

3.4.2 C i ti n l p ñ$t thùng nhiên li u 64

3.4.3 Thi t k , l p ñ$t c m bi n nhi t ñ ñ ng cơ 64

3.4.4 Thi t k l p ñ$t c m bi n t c ñ ñ ng cơ 65

3.4.5 Thi t k l p ñ$t van ñi u khi n không t i 65

3.4.6 L p ñ$t ECU 66

3.5 Tính toán ñi u khi n phun xăng 66

3.5.1 Tính toán lư!ng phun 66

3.5.2 Tính toán th i gian phun 67

3.5.3 Tính toán ñ r ng xung phun cơ b n 70

3.5.4 Đi u khi n lư!ng phun 71

3.6 Xây d ng b tham s cho ECU 71

3.6.1 Xây d ng giao di n k t n i ECU v i máy tính 71

3.6.2 Th c nghi m xây d ng b tham s cho ECU 74

3.6.3 Sơ ñ thu t toán ñi u khi n phun xăng 77

Chương 4 - TH5 NGHI4M VÀ ĐÁNH GIÁ K9T QU6 83

4.1 Xe máy th) nghi m 83

4.2 H th ng thi t b( th) nghi m 83

4.2.1 B trí các thi t b( phòng th) nghi m xe máy 83

4.2.2 H th ng Chassis Dynamometer 20" 85

4.2.3 H th ng l y m u khí x CVS 85

4.2.4 T phân tích khí CEBII 86

4.2.5 Thi t b( ño tiêu hao nhiên li u AVL Fuel Balance 733S 87

4.2.6 H th ng ñi u khi n 87

4.3 Th) nghi m và ñánh giá k t qu 88

4.3.1 Quy trình th) nghi m xe trên băng th) 88

4.3.2 K t qu ch y th) nghi m 89

K9T LU<N VÀ KI9N NGH= 94

TÀI LI4U THAM KH6O 96

PH> L>C 98

M Đ U

1 LÝ DO CH N Đ TÀI

Cùng v i s c ép v ti t ki m nhiên li u và gi m phát th i ô nhi+m môi trư ng, g n ñây nh*ng nghiên c u xung quanh v n ñ s) d ng h th ng cung c p

nhiên li u phun xăng ñi n t) cho môtô-xe máy (sau ñây g i chung là xe máy) ñư!c

các hãng s n xu t quan tâm EFI ñã ch ng t ưu ñi m n'i tr i nh t i ưu lư!ng nhiên li u theo t ng ch ñ làm vi c c a ñ ng cơ và thân thi n v i môi trư ng T i

Vi t Nam vài năm tr% l i ñây ñã có m t s m u xe máy m i ñưa ra th( trư ng ng

d ng công ngh này như: hãng Honda v i Future Neo FI, Lead, AirBladeFI, SH; hãng Piaggio v i Vespa GTS125 Super i.e và VMEP v i Attila Elizabeth EFI… Tuy nhiên trong t'ng s kho ng 30 tri u xe ñang lưu hành thì ư c tính có kho ng 5% s xe s) d ng EFI M$t khác giá thành xe dùng EFI còn khá cao

Vi t Nam là nư c ñang phát tri n, xe máy là lo i phương ti n giao thông ch

y u, hi u qu trong sinh ho t và mưu sinh V i cơ s% h t ng ít phát tri n và không

ñ ng ñ u, dân s ñông v i m c thu nh p chung còn th p nên lư!ng xe giá rA ñư!c

s) d ng khá ph' bi n

S lư!ng xe máy ngày m t tăng nhanh, ph n l n xe hi n ñang lưu hành xe có

th i gian s) d ng dư i 7 năm nhưng cũng có kho ng 25% s xe là trên 10 năm s)

d ng Đa ph n các lo i xe này ñã ñư!c s n xu t trên nh*ng dây chuy n công ngh

cũ, có k t c u, công ngh l c h u, ph n l n xe s) d ng b ch hòa khí v i h th ng

ñánh l)a ñơn gi n và thi u các h th ng ki m soát, x) lý khí th i trên xe như phun

không khí th c p, h th ng phun xăng ñi n t), ñánh l)a ñi n t), h th ng thu gi* hơi xăng, b chuy n ñ'i xúc tác…

Các ch# tiêu kinh t , kC thu t c a xe máy s) d ng b ch hòa khí không cao, khó ki m soát ñư!c quá trình ho t ñ ng c a ñ ng cơ và không x) lý ñư!c khí th i gây ô nhi+m môi trư ng Như v y khó có th ñáp ng ñư!c các tiêu chu"n v khí

th i ñ i v i xe ñư!c lưu hành

M$t khác, các tiêu chu"n v khí th i ngày càng ñư!c th t ch$t Đ ki m soát khí th i xe máy, Th tư ng chính ph ñã ra quy t ñ(nh s 909/QĐ-TTg ngày 17/06/2010 phê duy t Đ án ki m soát khí th i xe máy tham gia giao thông t i các t#nh, thành ph và s th c hi n t năm 2011 Trong khi ñó, s lư!ng xe máy ñang lưu hành không ñ t tiêu chu"n khí th i khá l n [5], [7], [13]

Đ tìm m t l i thoát chuy n ñ'i cho các xe hi n ñang s) d ng b ch hòa khí

tác gi ñã quy t ñ(nh ch n ñ tài “Tính toán, thi t k h th ng phun xăng ñi n t

trên xe máy” Đ tài nghiên c u nh m t i m c tiêu ch t o hoàn ch#nh h th ng

phun xăng ñi n t) v i chi phí th p nh t ti n t i chuy n ñ'i hoàn toàn h th ng nhiên li u dùng b ch hoà khí trên các xe máy cũ và xe máy giá rA s n xu t l p ráp

t ngu n Trung Qu c sang phun xăng ñi n t)

2 L CH S NGHIÊN C U

Th i gian g n ñây, trên th gi i vi c ng d ng h th ng EFI cho xe máy ñã

ñư!c nhi u hãng nghiên c u phát tri n Đi tiên phong trong lĩnh v c này là hãng

Honda v i thương hi u là PGM-FI, EFI ñư!c ñưa vào xe g n máy t năm 1992 v i

xe scooter Pantheon % châu Âu Tuy nhiên, vi c nghiên c u ng d ng EFI cho dòng

xe giá rA chưa ñư!c các hãng s n xu t xe máy ng d ng, k c xe Trung Qu c

/ nư c ta, vi c nghiên c u v EFI cũng ñã có m t s công trình nghiên c u,

tuy nhiên các công trình này ch y u là nghiên c u ñ i v i xe ôtô như:

- “Nghiên c u thi t k ch t o h th ng Digital Motor Electronics” ñ tài ñã

thành công trong vi c thi t k , ch t o ECU thay th cho ñ ng cơ xe Toyota COROLLA 94, góp ph n gi i quy t v n ñ thay th ph tùng ôtô trong nư c [12]

- “Tương thích hóa m t s lo i c m bi n khí n p trong h th ng phun xăng

ñi n t) b ng b ñi u khi n ph ” tác gi ñã thành công trong vi c thay th , l p l n

c m bi n ño gió trên m t s ñ ng cơ ôtô c a m t s hãng ph' bi n % Vi t Nam [8]

Ngoài ra cũng ñã có m t s ñ án nghiên c u v h th ng EFI dùng cho xe máy Tuy nhiên, do khuôn kh' là m t ñ án t t nghi p nên m c ñ hoàn thi n chưa cao như: chưa ñi u khi n ñư!c t c ñ không t i theo nhi t ñ , chưa thi t k -ch t o

ñư!c ñư ng n p gây khó khăn cho vi c l p ñ$t y m xe, không s) d ng ñư!c b u l c

gió cũ c a xe [11], [15] Vì v y tác gi ñã ch n và th c hi n nghiên c u ñ tài thi t k ch t o h th ng EFI t i Phòng thí nghi m Đ ng cơ ñ t trong, Vi n Cơ khí

Đ ng l c, Trư ng Đ i h c Bách khoa Hà N i

3 M C ĐÍCH NGHIÊN C U, Đ I TƯ NG VÀ PH M VI NGHIÊN C U

M c ñích nghiên c u

T các v n ñ ñã phân tích, ñ tài “Tính toán, thi t k h th ng phun xăng

ñi n t trên xe máy” ñư!c th c hi n v i các m c ñích sau:

khí thành h th ng phun xăng ñi n t)

- Góp ph n gi m tiêu th nhiên li u và phát th i ô nhi+m môi trư ng do ñ ng

cơ xe máy

- Góp ph n gi m thi u s l thu c vào công ngh ch t o, l p ñ$t h th ng

phun xăng ñi n t) c a nư c ngoài, tăng t& l n i ñ(a hóa trong công nghi p xe máy

Đ i tư ng

Qua tìm hi u thông tin, s li u v s thông d ng, th( ph n c a các hãng cũng như các lo i xe máy ph' bi n % nư c ta, tác gi nh n th y dòng xe Dream c a hãng Honda ñư!c s) d ng ph' bi n nh t t i Vi t Nam Chính vì v y, tác gi ñã l a ch n

xe SuperDream c a hãng Honda cho vi c ng d ng nghiên c u th c hi n ñ tài

Ph m vi nghiên c u

Do ñi u ki n h n ch trong khuôn kh' c a m t lu n văn th c sC nên tác gi ch# m i gi i h n nghiên c u trên ph m vi 01 xe máy % các ch ñ làm vi c bình thư ng c a ñ ng cơ như: không t i, t i c c b , toàn t i % trong phòng thí nghi m

ñ ng cơ ñ t trong và trên ñư ng

N i dung nghiên c u

- Nghiên c u các cơ s% lý thuy t v h th ng ñi u khi n phun xăng ñi n t)

Phân tích ưu như!c ñi m c a t ng lo i t ñó l a ch n h th ng phun xăng thích h!p

l p trên ñ ng cơ xe máy

- Thi t k , c i ti n h th ng n p th i, phân tích khí ñ ng h th ng ñư ng n p

th i t ñó xác ñ(nh ñư!c v( trí b trí thi t b( thích h!p, l p ñ$t chuy n ñ'i h th ng cung c p nhiên li u dùng b ch hoà khí sang phun xăng ñi n t)

- Tìm hi u th c t k t c u c a xe, nghiên c u c i ti n, thi t k ch t o và l p ñ$t ECU, c i ti n thùng nhiên li u v i chi phí th p nh t

- Th c nghi m ñ tìm ra các thông s t i ưu cho quá trình ñi u khi n ho t

ñ ng c a h th ng phun xăng

- Th) nghi m ño ñ c, so sánh ñ i ch ng nh m ñánh giá ki m nghi m quá

trình ho t ñ ng c a h th ng so v i xe nguyên b n

4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN C U

Trong quá trình th c hi n ñ tài, tác gi ñã k t h!p gi*a nghiên c u lý thuy t

và th c nghi m ñ thi t k tính toán h th ng EFI trên xe máy

V lý thuy t, tính toán l a ch n m t s thông s lý thuy t, trang thi t b( cho

h th ng như: bơm xăng, vòi phun Thi t k , c i ti n h th ng n p th i, ch t o ECU và l p trình ñi u khi n h th ng

Th c nghi m, ño ñ c phân tích các thông s th hi n s ho t ñ ng c a ñ ng

cơ, t ñó tìm ra các thông s t i ưu cho quá trình ñi u khi n lư!ng phun, ñ$c bi t là

ñi u khi n lư!ng phun theo ch ñ hi u ch#nh ph n h i vòng kín

Th) nghi m, ño ñ c thông s và so sánh ñ i ch ng gi*a 2 lo i h th ng cung

c p nhiên li u v công su t, tính kinh t và ô nhi+m môi trư ng

Chương 1 - T NG QUAN V PHUN XĂNG ĐI N T TRÊN XE MÁY

1.1 GI I THI U CHUNG V NGÀNH CƠNG NGHI P XE MÁY

T i các nư c phát tri n, ơtơ đư!c xem là phương ti n giao thơng hàng ngày thì xe máy đư!c nhìn nh n như m t thú chơi theo s% thích Tuy nhiên xu hư ng s)

d ng xe máy % các qu c gia cĩ khác nhau

/ châu Âu và B c MC lư!ng xe máy tiêu th hàng năm khơng l n, s n lư!ng

xe đư!c s n xu t th p, s n ph"m ch y u là lo i xe ch y đư ng cao t c cĩ kích thư c, phân kh i l n (>250cc) ho$c xe th i trang cao c p v i giá bán kho ng vài ngàn đ n hàng ch c ngàn USD Các dịng xe này đư!c ng d ng cơng ngh hi n

đ i, giá tr( cao và tiêu th t i ch là chính, xu t kh"u ch# m t ph n nh

Lư!ng xe tiêu th hàng năm t i th( trư ng các nư c phát tri n khơng nhi u Tuy nhiên doanh thu t i đây chi m m t t& tr ng đáng k trong t'ng doanh thu hàng năm c a các nhà s n xu t T i th( trư ng Châu Á - Thái Bình Dương, Honda tiêu

th trên 75% s n lư!ng, nhưng doanh thu ch# đ t đư!c 25%; ngư!c l i t i th( trư ng

B c MC, kho ng 7% s n lư!ng đã đem l i trên 30% t'ng doanh thu [13] (tr.5) Đi u này cho th y xe máy tiêu th % th( trư ng Châu Á - Thái Bình Dương ch y u là

lo i xe thơng d ng, giá rA ng d ng cơng ngh cũ

V các nư c đang phát tri n, xe máy là lo i phương ti n giao thơng thi t y u,

hi u qu , khu v c này cĩ cơ s% h t ng kém phát tri n và khơng đ ng đ u, dân s

đơng v i m c thu nh p chung cịn th p S lư!ng xe máy tiêu th hàng năm t i th(

trư ng này chi m kho ng 90% lư!ng xe tiêu th tồn c u Nhưng vì h t ng giao thơng kém phát tri n, thu nh p th p nên hi n nay ch y u là s) d ng các dịng xe kích thư c nh , phân kh i th p (50cc ÷ 150cc), v i giá kho ng m t vài ngàn USD

Nh t B n là qu c gia s n xu t xe máy đa d ng và cĩ giá bán th p, hi n t i s n

xu t trong nư c c a Nh t B n khơng nhi u (năm 2005: 1,5 tri u xe) Các T p đồn Honda, Yamaha, Suzuki, Kawasaki đã tìm hư ng đ u tư m nh ra nư c ngồi Năm

2005, các Cơng ty c a Nh t % Đơng Nam Á đã s n xu t kho ng 10 tri u xe Hi n

qu c gia d n đ u v s n xu t xe máy là Trung Qu c, chi m g n 50% t'ng s n lư!ng Châu Á, kho ng trên 17 tri u xe/năm V i s n lư!ng kho ng hơn 2 tri u xe/năm,

Vi t Nam cũng là m t trong nh*ng qu c gia s n xu t nhi u xe máy trên th gi i [13] (tr.6-7)

Châu Á là nơi s n xu t xe máy nhi u nh t th gi i và cũng là th( trư ng tiêu

th l n nh t Trung Qu c là nư c d n đ u các qu c gia tiêu th xe máy v i m c tiêu

th bình quân trên 10 tri u xe/năm Các th( trư ng tiêu th đáng k khác là Un Đ

và Indonesia tiêu th kho ng trên 5 tri u xe/năm, Thái Lan và Vi t Nam kho ng trên dư i 2 tri u xe/năm

Ngành cơng nghi p s n xu t và l p ráp xe máy Vi t Nam hình thành t sau năm 1990, ban đ u trên cơ s% thu hút đ u tư t các T p đồn s n xu t xe máy c a

Nh t B n và Đài Loan (các doanh nghi p FDI: HONDA, YAMAHA, SUZUKI, VMEP), đã cĩ bư c phát tri n r t nhanh trong nh*ng năm g n đây cùng v i s tham gia c a nhi u thành ph n kinh t trong và ngồi nư c S phát tri n kh quan c a ngành cơng nghi p xe máy nĩi trên b t ngu n t nhu c u tiêu dùng xe máy khá l n

c a th( trư ng trong nư c và nh*ng tác đ ng c a chính sách khuy n khích thu hút

đ u tư nư c ngồi c a Chính ph

Làm ch cơng ngh , ch đ ng trong thi t k và nh t là th( ph n hi n đang chi m khá cao t i th( trư ng trong nư c nên m t s doanh nghi p hi n cĩ s n lư!ng

đã đ t x p x# cơng su t thi t k ban đ u Đ$c bi t HVN, YAMAHA là doanh nghi p

đã vư!t cơng su t thi t k và đang ti p t c m% r ng quy mơ, tăng s n lư!ng [13]

Trư c áp l c c nh tranh gay g t, m t s doanh nghi p đã thay đ'i chi n lư!c phát tri n Cơng ty Lifan Vi t Nam đã gi m s n lư!ng xe máy và chuy n hư ng đ"y

m nh s n xu t đ ng cơ cung c p cho th( trư ng Cơng ty Sufat Vi t Nam chuy n

d n sang thi t k n i đ(a hĩa, l p ráp và s n xu t đ ng th i c đ ng cơ và xe máy cung c p cho th( trư ng Cơng ty Vina Siam cũng chuy n sang l p ráp xe tay ga và cung c p linh ki n nh p kh"u cho th( trư ng n i đ(a Cơng ty GMN đã tách thành 2 doanh nghi p là cơng ty kinh doanh GMN và cơng ty s n xu t ph tùng ơtơ xe máy VAP, trong đĩ VAP tr% thành thành viên và là nhà cung c p linh ki n cho HVN

Bên c nh ñó, ñ phát tri n lâu dài, m t s doanh nghi p s n xu t l p ráp n i

ñ(a ñã b t ñ u phát tri n thương hi u riêng như Sufat, Detech, Hoa Lâm Kymco

Chính sách n i ñ(a hoá c a Chính ph Vi t Nam ñã góp ph n thúc ñ"y s hình thành m nh m ngành công nghi p h tr! s n xu t và l p ráp xe máy Theo k t

qu ki m tra c a B Công nghi p, ñ i v i dòng xe s , hi n t i các doanh nghi p ñã

ñ t ñư!c t& l n i ñ(a hoá % m c khá cao, kho ng 70 ÷ 80%, m t s doanh nghi p

ñã ñ t t i 90% t& l n i ñ(a hoá ñ i v i toàn xe và trên 60% ñ i v i ñ ng cơ [13]

(tr.47) V i dòng xe tay ga hi n có t& l n i ñ(a hoá th p hơn so v i dòng xe s , tuy nhiên cùng v i xu hư ng s) d ng ñang ngày càng gia tăng, các doanh nghi p cũng

ñang n l c nâng d n t& l n i ñ(a hoá ñ i v i dòng xe này

Trong quá trình phát tri n, nhi u doanh nghi p ñã ti p t c ñ u tư vào s n xu t linh ki n xe máy nhưng nhìn chung còn thi u ñ ng b Vì th , ngành xe máy Vi t Nam hàng năm v n ph i nh p kh"u m t lư!ng l n linh ki n

Các doanh nghi p ñã ñ u tư m i các dây chuy n thi t b(, công ngh ñ s n

xu t các chi ti t quan tr ng như khung xe, b ly h!p, b ch hoà khí và m t s chi

ti t c a ñ ng cơ ch t lư!ng các linh ki n, ph tùng do các doanh nghi p n i ñ(a

s n xu t ngày càng ñư!c c i thi n Tuy nhiên các s n ph"m ng d ng công ngh tiên ti n như h th ng phun xăng ñi n t), các h th ng ki m soát ñ ng cơ b ng ñi n t) hi n t i v n ph i nh p kh"u t nư c ngoài và ña ph n ñư!c ng d ng trên các

lo i xe tay ga th i trang cao c p

M$c dù có s n lư!ng tương ñ i l n, song m u mã và ch ng lo i xe c a các doanh nghi p trong nư c còn ñơn ñi u S n ph"m ch y u là xe giá th p, công ngh

cũ ñư!c c i ti n d a trên các xe thông d ng, chi m th( ph n l n trên th( trư ng như Dream và Wave c a hãng Honda Các xe này phù h!p v i th( hi u ngư i dân, ng

d ng công ngh cũ truy n th ng dùng b ch hòa khí nên có giá th p, tuy nhiên kh năng h n ch phát th i ñ c h i kém, tiêu hao nhiên li u l n Xét trong t t c các doanh nghi p s n xu t xe máy trong c nư c thì các dòng xe ng d ng công ngh EFI, s) d ng các bi n pháp công ngh thân thi n môi trư ng r t ít N u có, thì các

xe này có giá kho ng t 2000 USD tr% lên và ch y u là xe ga

Hi n t i, s n xu t xe máy % nư c ta ñang có xu th phát tri n m nh, s n lư!ng

s n xu t và l p ráp ñang ñư!c nâng cao HVN ñang ñ$t m c tiêu phát tri n t i công

su t 1,3 tri u xe/năm vào 2010, Yamaha tăng s n lư!ng lên 640 ngàn xe/năm vào

2010 Theo quy ho ch phát tri n ngành công nghi p xe máy Vi t Nam c a Vi n Nghiên c u Chi n lư!c chính sách công nghi p d báo năng l c s n xu t và l p ráp

xe máy c a các doanh nghi p v n ti p t c ñư!c nâng cao, th hi n trong b ng 1-1

B ng 1-1 D báo năng l c s n xu t xe máy ñ n 2020 [13] (tr.69-70)

1.2 NH HƯ NG C"A KHÍ TH I XE MÁY Đ N MÔI TRƯ NG

Trong nh*ng năm qua, cùng v i quá trình công nghi p hoá, hi n ñ i hoá ñ t

nư c là quá trình ñô th( hoá tương ñ i nhanh Đô th( càng phát tri n thì s lư!ng phương ti n lưu hành trong ñô th( càng tăng nhanh, ñây là áp l c r t l n ñ i v i môi trư ng ñô th( Theo C c Đăng ki m Vi t Nam và V Khoa h c Công ngh B Giao thông V n t i năm 2007 lư!ng phương ti n ñư!c th ng kê trên hình 1-1

Cùng v i s phát tri n kinh t , t c ñ tăng xe máy hàng năm % nư c ta trong hơn m t th p k& qua n m trong kho ng 10 ÷ 20% Ư c tính vào th i ñi m 2010 có

kho ng 29 tri u xe máy ho t ñ ng Theo H i th o qu c t "Phát tri#n và qu n lý xe máy t i Vi t Nam", Vi n Nghiên c u chi n lư!c, chính sách công nghi p cho bi t,

s lư!ng xe máy tăng m i trong giai ño n t nay ñ n 2015 s ñ t kho ng 1,7 tri u chi c m i năm

Hình 1-1 S tăng trư ng ôtô và xe máy ho t ñ ng ñ n năm 2007 [7] (tr.2)

M t ñ$c trưng c a các ñô th( Vi t Nam là môtô, xe máy chi m t& tr ng r t

l n, s lư!ng phương ti n này t p trung ch y u t i các ñô th( l n, ñ$c bi t là %

Tp HCM và Hà N i, hình 1-2 [7]

Trong nh*ng năm qua, t& l

s% h*u xe ôtô tăng nhanh, tuy

nhiên lư!ng xe máy v n tăng quá

l n Theo th ng kê c a Chi c c

471

255

425 529

0 100 200 300 400 500 600

s xe

S xe/1000 dân

lư!ng khí CO, 95% lư!ng

VOCs [7] Trong khi ñó, các

-Hình 1-3 T l phát th i ch t ô nhi m môi trư!ng

do các ngu n th i chính Vi t Nam năm 2005

B ng 1-2 Ư c tính th i lư ng các ch t gây ô nhi m t các ngu n th i chính c a

Vi t Nam năm 2005 (Đơn v : t n/năm) [7]

ñi m t i nhi u nút giao thông n ng ñ b i trong không khí cao g p 4 l n TCCP

N ng ñ CO cao hơn 2,5 ÷ 4,4 l n, HC cao hơn 2,1 ÷ 2.000 l n Các ch t NO2, SO2,

Hình 1-4 T l th i ch t gây ô nhi m môi trư!ng t

phương ti n cơ gi i ñư!ng b c a Vi t Nam

B ng 1-3 N ng ñ ch t ô nhi m t i các nút giao thông

Hà N i vào gi! cao ñi#m, năm 2003

N#ng ñ! ch t ô nhi%m (mg/m 3 ) Đi&m quan tr'c

ñư ng hô h p, th( giác ho$c có th d n ñ n ch t y u Ngư i m c b nh hen suy+n, hô

h p r t nh y c m v i các ch t như NOx, SO2, PM Ô nhi+m không khí ñư!c xem như m t m i ñe do nghiêm tr ng ñ n s c khoA c ng ñ ng % Vi t Nam và m t s

qu c gia khác trong khu v c

Theo tính toán c a WTO m i năm trên th gi i có kho ng 800 ngàn ngư i

ch t do ô nhi+m không khí, trong s ñó có kho ng 500 ngàn ngư i s ng t i châu Á Ch# s DALY cho th y trong s 6,4 tri u ngư i b( nh hư%ng do ô nhi+m không khí, kho ng 3,8 tri u ngư i Châu Á Theo s li u th ng kê năm 2005 ph n l n các b nh

hô h p t i Vi t Nam b t ngu n t ô nhi+m không khí [13] (tr.22-23)

Tính toán c a chương trình công ngh gi m phát khí th i nhà kính Vi t Nam cho th y, ñ n năm 2010, ư c tính t& l ngư i t) vong do ô nhi+m không khí t khí

th i phương ti n giao thông cơ gi i t i Tp.HCM vào kho ng 10 ngư i/ngày và lên

t i 14 ngư i/ngày vào năm 2015 S trư ng h!p nh p vi n tương ng là 15 và 20 ngư i/ngày [15]

Năm 2004, Vi n Y t lao ñ ng công b : riêng Hà N i m i ngày b( t'n th t 1 t# ñ ng do ô nhi+m không khí Các nhà nghiên c u ñã tính toán và ñưa ra con s v

m c ñ thi t h i ch y u là do khí th i xe máy, % Tp.HCM là hơn 50 tri u, % Hà N i

là hơn 20 tri u USD/năm, chi m t 0,3 ñ n 0,6% GDP c a thành ph [16]

1.3 QU N LÝ KHÍ TH I MÔTÔ - XE MÁY VI T NAM

Chính ph Vi t Nam ñã s m nh n th y s suy thoái môi trư ng và nh*ng nh hư%ng tiêu c c t i s c khoA c ng ñ ng do ô nhi+m không khí Sau khi Lu t B o v môi trư ng có hi u l c pháp lý t năm 1994, Chính ph ñã ban hành ch# th(, quy t

ñ(nh v b o v môi trư ng trong th i kỳ Công nghi p hoá và Hi n ñ i hoá

S phát th i ô nhi+m môi trư ng t xe máy là r t l n và ñã ñư!c nh n ñ(nh

m t trong s nguyên nhân là xe máy không có các h th ng ki m soát, x) lý khí th i trên xe và ph n l n là do xe không ñư!c b o dư ng trong quá trình s) d ng

V n ñ" ô nhi m không khí do các phương ti n giao thông ñư c qui ñ nh trong các văn b n như:

- Ch t lư!ng không khí, Tiêu chu"n các ch t th i ñ c h i (TCVN 5938, 1995)

thông ñư ng b (2003)

- Quy t ñ(nh 249/2005/QĐ-TTg v l trình áp d ng tiêu chu"n khí th i ñ i v i

phương ti n giao thông cơ gi i ñư ng b (áp d ng EURO II cho xe cơ gi i)

- Quy t ñ(nh s 909/QĐ-TTg v vi c phê duy t ñ án ki m soát khí th i xe

môtô, xe g n máy tham gia giao thông t i các t#nh, thành ph (tháng 6/2010)

Hi n nay Vi t Nam ñang áp d ng tiêu chu"n TCVN 7357: 2003 (tương ñương: EURO II) theo Quy t ñ(nh 249/2005/QĐ-TTg Tuy nhiên, ngày 24/9/2010,

t i Hà N i, C c Đăng ki m Vi t Nam ñã t' ch c H i th o qu c gia v “Đánh giá tình hình áp d$ng Tiêu chu)n khí th i châu Âu Euro 2 và ñ" xu t l trình áp d$ng các m c tiêu chu)n khí th i Euro 3,4,5 ñ i v i xe cơ gi i” ña ph n các ý ki n ñ u

cho r ng c n ph i tri n khai áp d ng s m các tiêu chu"n khí th i cao hơn

Trên th c t , t Chương trình th) nghi m “Khám xe máy” do S% TNMT&NĐ

Hà N i ph i h!p v i Chương trình không khí s ch Vi t Nam - Th y SC và Ngân hàng Th gi i t' ch c ñã ñư!c công b năm 2006 có t i 59% s xe máy ñang lưu hành trên ñư ng ph Hà N i không ñ t tiêu chu"n cho phép v khí th i [17]

Theo quy t ñ(nh s 909/QĐ-TTg, b t ñ u t 1/1/2011, t t c môtô-xe g n máy s n xu t, l p ráp m i, nh p kh"u s ñư!c ki m tra khí th i l n ñ u, dán tem trư c khi xu t xư%ng ho$c nh p kh"u ñ ñ m b o ñ t tiêu chu"n khí th i trư c khi

ñưa vào s) d ng Cùng th i ñi m này, môtô-xe g n máy t i Hà N i và Tp.HCM s)

d ng trên 10 năm ph i ñư!c ki m tra ñ(nh kỳ m t năm/l n

T 1/7/2012 s áp d ng ki m tra ñ(nh kỳ m t năm/l n v i xe máy trên 7 năm

Đ n ngày 1/7/2013, t t c xe máy trên 3 năm s) d ng tham gia giao thông t i Hà

N i và Tp.HCM s ñư!c ki m tra ñ(nh kỳ m t năm/l n Riêng xe máy trong vòng

ba năm ñ u s) d ng không ph i ki m ñ(nh

Sau giai ño n 1, b t ñ u t 1/7/2014 s ti p t c th c hi n giai ño n 2 ñ i v i

xe máy tham gia giao thông trên ñ(a bàn các thành ph lo i 1 T ngày 1/7/2015 ñ i

v i ñ(a bàn các thành ph lo i 2 và ti n t i ph m vi trên c nư c

M$t khác, vi c gi m khí th i c n ph i b t ñ u t chính các hãng s n xu t xe máy, c th là ph i ki m soát công ngh s n xu t xe máy, b t bu c các nhà s n xu t

áp d ng các bi n pháp công ngh , kC thu t m i trong vi c ki m soát quá trình ho t

ñ ng c a ñ ng cơ, x) lý khí th i trên xe ho$c nghiên c u phát tri n ñ ng cơ thân

thi n v i môi trư ng, s) d ng nhiên li u s ch ñ gi m lư!ng phát th i ñ c h i

1.4 KHÁI QUÁT V H TH NG PHUN XĂNG ĐI N T

1.4.1 L(ch s) và xu hư*ng phát tri&n c+a h, th-ng EFI

H th ng phun xăng ñã có l(ch s) hơn 100 năm, năm 1898 hãng DEUTZ ñã

ch t o nh*ng ñ ng cơ phun xăng ñ u tiên Năm 1912 hãng BOSCH l n ñ u tiên th) nghi m bơm cao áp v i xăng Năm 1937 ñ ng cơ máy bay ñ u tiên ñã v n hành

v i h th ng phun xăng c a hãng BOSCH Năm 1951 h th ng phun xăng c a BOSCH ñư!c l p trên các xe nh và sau ñó là xe ñua c a hãng DAIMLER- BENZ Năm 1966, hãng BOSCH ñã ch t o h th ng phun xăng cơ khí / h th ng này nhiên li u ñư!c phun liên t c vào trư c xupáp n p nên có tên g i là K Jetronic (K - Kontinuerlich, ti ng Đ c: liên t c) và t i năm 1967 h th ng EFI ra ñ i g i là

D Jetronic (D - Druck, ti ng Đ c: áp su t) Sau ñó các h L Jetronic ra ñ i 1974 và năm 1982 Bosch gi i thi u m t h có c m bi n ño tr c ti p kh i lư!ng khí n p g i

là LH Jetronic, ñó là m t h EFI hoàn ch#nh ñ u tiên làm cơ s% cho sau này

Năm 1984, ngư i Nh t mua b n quy n c a BOSCH ñã ng d ng h th ng phun xăng L và D Jetronic trên các xe c a hãng Toyota Năm 1987, hãng Nissan dùng L Jetronic trên xe Nissan Sunny Honda cũng ñã áp d ng gi i thi u m t s

ki u xe giá rA % B c MC dùng EFI dư i tên g i PGM-FI Kh%i ngu n t xe ñua,

PGM-FI ñã tìm ñư ng vào xe hơi Honda và ngày nay là xe máy

Song song, v i s phát tri n c a EFI, ESA cũng ñư!c ñưa vào s) d ng vào nh*ng năm ñ u th p k& 80

Ngày nay, g n như t t c các ôtô ñ u ñư!c trang b( h th ng ñi u khi n ñ ng

cơ, giúp ñ ng cơ ñáp ng ñư!c các yêu c u g t gao v khí x và tính ti t ki m nhiên

li u Thêm vào ñó, công su t ñ ng cơ cũng ñư!c c i thi n rõ r t

Nh*ng năm g n ñây, m t th h m i c a ñ ng cơ EFI ñã ra ñ i ñó là ñ ng cơ GDI, v i h th ng phun tr c ti p xăng vào bu ng cháy ñ ng cơ Trong tương lai

g n, GDI s ñư!c s) d ng r ng rãi trên các lo i ñ ng cơ xăng

1.4.2 Phân lo i h, th-ng phun xăng ñi,n t)

Phân lo i h th ng phun xăng ñi n t) theo nhi u tiêu chí như: theo s vòi phun, theo nguyên lý ñi u khi n quá trình phun hay theo nguyên lý ño lưu lư!ng khí n p…

1.4.2.1 Phân lo i theo s lư ng vòi phun

Đây là cách phân lo i ñơn gi n, rõ ràng, d+ hi u và d+ nh n bi t nh t là phân

lo i theo s vòi phun xăng

H th ng phun xăng SPI ch# dùng m t vòi phun trung tâm thay th cho b ch

hoà khí Xăng ñư!c phun vào ñư ng n p trư c bư m ga và t o thành khí h n h!p trên ñư ng n p H th ng này ñư!c dùng cho ñ ng cơ công su t nh do c u t o ñơn

gi n và giá thành h

H th ng phun xăng BPI là m t bi n th c a h phun xăng m t ñi m Trong

h th ng phun xăng hai ñi m, dùng thêm m t vòi phun th hai ñ$t sau bư m ga

nh m c i thi n ch t lư!ng quá trình n p

H th ng phun xăng MPI dùng nhi u vòi phun, m i xi lanh ñư!c cung c p

nhiên li u b%i m t vòi phun riêng bi t phun xăng vào ñư ng n p % v( trí g n xupáp

n p (h EFI) ho$c phun xăng tr c ti p vào bu ng cháy (h GDI hay FSI) H th ng phun xăng ña ñi m có nhi u ưu ñi m, ñ t tính kinh t cao và gi m thi u ô nhi+m môi trư ng nên hi n nay ñư!c s) d ng trên h u h t các xe hi n ñ i

1.4.2.2 Phân lo i theo phương pháp ño lư ng khí n p

L-EFI (ño lưu lư!ng không khí xu t phát t ch* Luft trong ti ng Đ c là

không khí): lo i này s) d ng c m bi n lưu lư!ng khí n p ñ phát hi n lư!ng không khí ñi vào ñư ng ng n p Có hai phương pháp phát hi n: m t lo i tr c ti p ño kh i lư!ng không khí n p và m t lo i th c hi n các hi u ch#nh d a vào th tích không khí (c m bi n lo i cánh trư!t, c m bi n ño dây nhi t, c m bi n gió ki u siêu âm…)

D-EFI (lo i ño áp su t chân không ñư ng ng n p, xu t phát t ch* Druck

trong ti ng Đ c là áp su t): lo i này ño áp su t trong ñư ng ng n p ñ phát hi n lư!ng không khí n p theo t& tr ng c a không khí n p b ng c m bi n MAP

Các sơ ñ b trí c m bi n khí n p ñư!c trình bày trên hình 1-5

Hình 1-5 Sơ ñ b trí c m bi n khí n p trong h th ng EFI

1.4.3 Ưu ñi&m c+a h, th-ng phun xăng ñi,n t)

- Công su t ñ ng cơ tăng do không có h ng khu ch tán nên h s n p tăng

- Ti t ki m ñư!c nhiên li u vì t& l hoà khí luôn 'n ñ(nh, t i ưu do ñi u ch#nh ñư!c lư!ng xăng phun phù h!p v i lư!ng khí n p cũng như ch ñ ho t ñ ng c a

ñ ng cơ ñ ng th i ng t phun xăng khi không c n thi t

- Giám sát ñư!c ho t ñ ng c a ñ ng cơ, ñi u ch#nh ph n h i t& l hoà khí cho

phù h!p ch ñ ho t ñ ng c a ñ ng cơ thông qua c m bi n lambda, k t h!p v i b xúc tác khí x ba thành ph n làm gi m n ng ñ phát th i khí ñ c h i c a ñ ng cơ,

gi m ô nhi+m môi trư ng

1.5 C I TI N H TH NG CUNG C.P NHIÊN LI U TRÊN XE MÁY DÙNG B/ CH HÒA KHÍ THÀNH H TH NG PHUN XĂNG ĐI N T

Công vi c chuy n ñ'i h th ng thành phun xăng ñi n t) ñư!c th c hi n v i các bư c như sau:

- Th) nghi m, ño ñ c các thông s như: công su t có ích, su t tiêu hao nhiên

li u có ích và thành ph n khí x c a xe SuperDream nguyên b n dùng b ch hòa

khí làm cơ s% ñ so sánh ñ i ch ng v i h th ng EFI ñư!c c i ti n sau này Các

b ng 4-1, b ng 4-2 và b ng 4-3 l n lư!t th hi n các thông s này

ch n phương án thi t k l p ñ$t h th ng và tính toán, nghiên c u xác ñ(nh các v( trí

l p ñ$t thích h!p các trang thi t b( cho h th ng EFI m i

- Kh o sát th( trư ng, l a ch n và mua m t s chi ti t-b ph n ph c v công

tác chuy n ñ'i h th ng Ngoài ra c n ph i tính toán thi t k ñư ng n p-th i, xác

ñ(nh v( trí ñ$t vòi phun, c m bi n ño gió sau ñó ti n hành ch t o ñư ng n p C i

ti n h th ng th i, thùng ch a nhiên li u xác ñ(nh các v( trí và l p ñ$t các c m bi n,

b ph n cho h th ng EFI như: c m bi n nhi t ñ ñ ng cơ, c m bi n lambda, van

ñi u khi n t c ñ không t i

Delphi gi*a ECU và máy tính t o ñi u ki n cho quá trình th c nghi m xác ñ(nh b tham s t i ưu cho quá trình ñi u khi n phun nhiên li u

- Xây d ng thu t toán ñi u khi n, vi t chương trình và ti n hành th c nghi m

xác ñ(nh b tham s t i ưu cho ECU ñi u khi n phun nhiên li u

- Th c hi n ño ki m các thông s : công su t có ích, su t tiêu hao nhiên li u có

ích và thành ph n khí x c a xe sau khi chuy n ñ'i, so sánh ñ i ch ng v i xe nguyên b n Các b ng 4-1, b ng 4-2 và b ng 4-4 l n lư!t th hi n các thông s này

Chương 2 - H TH NG NHIÊN LI U PHUN XĂNG ĐI N T

TRÊN XE MÁY

2.1 C.U TRÚC C"A H TH NG PHUN XĂNG ĐI N T

2.1.1 K0t c u và nguyên lý chung c+a h, th-ng

H th ng EFI s) d ng các c m bi n khác nhau ñ phát hi n ch ñ ho t ñ ng

c a ñ ng cơ và ñi u ki n v n hành c a xe ECU ñ ng cơ tính toán phun nhiên li u

t i ưu và ñi u khi n các vòi phun phun nhiên li u Hình 2.1 th hi n k t c u cơ b n

c a EFI, v i các b ph n như sau:

- ECU ñ ng cơ: có nhi m v tính th i gian phun nhiên li u t i ưu d a vào các

tín hi u t các c m bi n

- C m bi n v trí tr$c khu u: xác ñ(nh v( trí tr c khu&u và t c ñ c a ñ ng cơ

- C m bi n v trí tr$c cam: phát hi n v( trí piston

Hình 2-1 K t c u cơ b n c a EFI

- C m bi n nhi t ñ ñ ng cơ: phát hi n nhi t ñ c a ñ ng cơ

- C m bi n v trớ bư m ga: phỏt hi n gúc m% c a bư m ga

- C m bi n ụxy: phỏt hi n n ng ủ c a ụxy trong khớ x

H th ng EFI ủư!c chia làm 3 h th ng nh ủư!c th hi n % hỡnh 2-2

Hỡnh 2-2 Sơ ủ cỏc h th ng cơ b n c a EFI

T tớn hi u cơ b n là tớn hi u ủo lưu lư!ng khớ n p, k t h!p v i cỏc tớn hi u

do cỏc c m bi n khỏc g)i ủ n ECU s ủi u ch#nh tớn hi u phun xăng cho phự h!p và g)i t i vũi phun nhiờn li u Khi nh n ủư!c tớn hi u vũi phun m%, xăng cú ỏp su t

Vòi phun khởi

động lạnh

Lọc gió

Cảm biến

đo gió (loại D)

Bướm ga Van

khí

Cảm biến đo gió

Đo lưu lượng khí nạp hoặc độ

cao do bơm xăng t o ra thư ng tr c t i ng phân ph i ñư!c phun vào ñư ng n p k t h!p v i không khí t o thành h n h!p

2.1.2 Đ2c ñi&m h, th-ng c p gió c+a phun xăng ñi,n t)

T phân lo i h th ng EFI ta nh n th y ñ$c ñi m k t c u c a h th ng m ch khí n p và phương pháp ño c a L-EFI và D-EFI là khác nhau

2.1.2.1 H L-EFI

C m bi n ño lưu lư!ng khí n p (air flowmeter) ñư!c ñ$t ngay sau l c gió Vì

v y, toàn b lư!ng không khí vào ñ ng cơ ñ u ñi qua c m bi n này

Các c m bi n ño lưu lư!ng khí n p ch# ño ñư!c lưu lư!ng không khí b ng th tích Chính vì v y, h th ng ñi u khi n c n ph i có thêm c m bi n nhi t ñ và áp

su t khí n p Sau ñó, ECU tính ra lưu lư!ng khí n p theo kh i lư!ng:

v - Lưu lư!ng không khí tính b ng th tích (m3/s)

ρ - Kh i lư!ng riêng không khí (kg/m3)

Kh i lư!ng riêng không khí ρ là hàm ph thu c vào nhi t ñ To và áp su t khí quy n pa Thông thư ng, giá tr( kh i lư!ng riêng không khí ñư!c ñ c t b ng tra trong các s' tay v t lý ho$c s' tay kC thu t

Ngày nay, các c m bi n ño lưu lư!ng khí n p d ng th tích d n ñư!c thay b%i

c m bi n ño lưu lư!ng tính b ng kh i lư!ng Nh v y, c m bi n nhi t ñ khí n p và

áp su t khí tr i ñư!c lo i b ECU nh n tr c ti p tín hi u ño lưu lư!ng khí n p tính

b ng kh i lư!ng ñ tính ra lư!ng nhiên li u c n phun

2.2 ĐI U KHI1N PHUN TRONG H TH NG PHUN XĂNG ĐI N T 2.2.1 Lý thuy0t ñi3u khi&n

Thu t toán ñi u khi n l p trình cho ñ ng cơ ñư!c vi t và cài ñ$t sVn trong ECU Tùy thu c vào t ng ch ñ làm vi c hay tình tr ng ñ ng cơ mà ECU tính toán

d a trên l p trình ñ ñưa ra nh*ng tín hi u ñi u khi n t i ưu cho ñ ng cơ làm vi c

H th ng ñi u khi n c' ñi n thư ng ñư!c thi t k v i m i liên h ngư!c

(feedback control) Sơ ñ c a h th ng này ñư!c trình bày trên hình 2-3 dư i ñây

Hình 2-3 Sơ ñ nguyên lý c a h th ng ñi"u khi#n ñ ng cơ v i liên h ngư c

Các thông s th hi n tr ng thái làm vi c c a ñ ng cơ thông qua tín hi u W(t)

ñư!c các c m bi n ño ñ c và chuy n thành tín hi u chu"n hóa V(t) t& l thu n v i W(t) theo bi u th c V(t) = ks W (t)

Tín hi u th c V(t) ñư!c so sánh v i tín hi u ñ$t trư c c a VĐK r(t), khi ñó s

xu t hi n s chênh l ch gi*a tín hi u th c và tín hi u ñ$t trư c Ve:

Ve(t)= r(t) – V(t)

N u h th ng làm vi c lý tư%ng thì giá tr( Ve(t) trong m t kho ng th i gian nào ñó ph i b ng 0 Tuy nhiên trên th c t , gi*a hai tín hi u nêu trên luôn có s chênh l ch và m ch ñi u khi n s chuy n ñ'i nh*ng sai l ch này thành tín hi u ñi u khi n Va(t) Vi c thay ñ'i này s tác ñ ng ñ n thông s ñ u vào U(t) c a ñ ng cơ Ngày nay, có r t nhi u phương pháp ñi u khi n ñ ng cơ d a trên cơ s% s)

d ng máy tính ñ x) lý tín hi u Thông thư ng máy tính này gi i bài toán t i ưu,

m c tiêu c a bài toán t i ưu là ñi u khi n ñ ng cơ ñ t công su t l n nh t v i m c tiêu hao nhiên li u nh nh t trong các ñi u ki n gi i h n v ñ ñ c h i c a khí th i

Vi c l a ch n thu t toán ñi u khi n phun xăng ph thu c vào các tiêu chí mà

ta quan tâm như: ch t lư!ng khí th i, công su t ñ ng cơ hay su t tiêu hao nhiên li u

2.2.1.1 Đi u khi n theo tiêu chí ch ng ô nhi m

Vi c hòa tr n h n h!p th c hi n b ng cách phun trên ñư ng n p, n u ñ th i gian hòa khí s phân b ñ ng nh t trong xi lanh v i t& l thay ñ'i trong kho ng 0.9 <λ< 1.3

Quá trình cháy b t ñ u t khi có tia l)a và ñư!c ñ$c trưng b%i: ng n l)a màu xanh v i h n h!p ñ ng nh t, t& l lý tư%ng, trư ng h!p này không có mu i than;

ng n l)a màu vàng v i h n h!p phân l p, hòa khí nghèo, mu i than hình thành T& l và thành ph n khí th i ph thu c r t l n vào t& l hòa khí V i λ < 1 lư!ng HC và CO có xu hư ng tăng lên, khi λ = 1 trong khí th i có các thành ph n

CO, HC, NOx, v i t& l h n h!p này b xúc tác ba thành ph n ho t ñ ng hi u qu

nh t do ñó khí th i sau b xúc tác s ít ô nhi+m hơn

Khi λ ≅ 1,1 thì hàm lư!ng NOx s ñ t giá tr( c c ñ i do nhi t ñ bu ng cháy cao và còn th a ôxy trong khí th i Đ i v i λ > 1,1 hàm lư!ng NOx và nhi t ñ

bu ng cháy gi m d n, hàm lư!ng HC tăng d n do t n t i nh*ng vùng hòa khí nh t không thu n l!i cho quá trình cháy còn v i λ > 1,5 ñây là ch ñ ñ t nghèo, lư!ng khí ñ c h i th p ngo i tr NOx Hàm lư!ng O2 còn trong ñư ng th i có th ñư!c dùng ñ xác ñ(nh t& l λ n u λ≥ 1 thông qua c m bi n ôxy

2.2.1.2 Đi u khi n theo tiêu chí tăng công su t ñ ng cơ

V i t& l h n h!p ñ m λ < 1 công su t ñ ng cơ ñ t c c ñ i nh lư!ng nhiên

li u tăng T& l này ph' bi n % ch ñ t i l n trư c năm 1970, ngày nay nó ch# ñư!c dùng trong ch ñ hâm nóng ñ ng cơ và ch ñ tăng t c do hàm lư!ng ch t th i ñ c

h i trong khí x cao V i h n h!p hòa khí lý tư%ng λ = 1 cho ta công su t tương ñ i cao và ñư!c s) d ng ñ tăng hi u su t x) lý c a b xúc tác khí th i

Trong trư ng h!p h n h!p tương ñ i nghèo 1 < λ < 1,5 thì hi u su t ñ ng cơ tăng, nh tăng lư!ng khí n p Tuy nhiên công su t ñ ng cơ gi m và hàm lư!ng NOxtăng, t& l này ñư!c s) d ng % ch ñ t i nh trư c năm 1980 H n h!p nghèo

λ > 1,5 cho hi u su t ñ ng cơ r t cao nhưng hàm lư!ng NOx v n còn l n, vì v y c n

ph i có b xúc tác riêng cho NOx

2.2.2 Th6i gian phun nhiên li,u

ECU ñ ng cơ làm thay ñ'i lư!ng phun nhiên li u b ng cách thay ñ'i th i gian phun nhiên li u th c t ñư!c xác ñ(nh b ng t'ng s các th i gian sau:

- Th i gian phun nhiên li u cơ b n (tb): ñư!c xác ñ(nh b ng lư!ng khí n p và

t c ñ ñ ng cơ

- Th i gian phun hi u ch#nh (tc): bao g m các th i gian hi u ch#nh phun ñư!c xác ñ(nh b ng các c m bi n khác nhau, hình 2-4

c b

t = +

Hình 2-4 Thu t toán ñi"u khi#n th!i gian phun nhiên li u

2.2.3 Các ch0 ñ! hi,u ch7nh phun

2.2.3.1 Làm ñ m trong và sau khi kh i ñ ng

Đ nâng cao kh năng kh%i ñ ng, giúp ñ ng cơ ho t ñ ng 'n ñ(nh trong m t

kho ng th i gian nh t ñ(nh sau khi kh%i ñ ng Trong quá trình kh%i ñ ng, r t khó xác ñ(nh chính xác lư!ng khí n p vào do có s thay ñ'i l n c a t c ñ ñ ng cơ Vì

v y, ECU l y t trong b nh th i gian phun cơ b n tương ng v i nhi t ñ ñ ng

cơ Sau ñó ECU c ng thêm th i gian hi u ch#nh theo ñi n áp c quy ñ t o ra th i gian phun th c t ti, hình 2-5

T& l hòa khí % ch ñ này

thư ng r t ñ m λ =0,4÷0,8 tùy

theo nhi t ñ ñ ng cơ / ch ñ

này, tín hi u t c c ST c a khóa

ñi n ñư!c g)i ñ n ECU ñ nh n

bi t ñ ng cơ ñang kh%i ñ ng,

ngoài ra tín hi u t c m bi n nhi t

ñ ñ ng cơ cũng ñư!c g%i t i ñ

xác ñ(nh nhi t ñ ñ ng cơ Hình 2-5 Hi u ch nh khi kh i ñ ng 2.2.3.2 Làm ñ m khi hâm nóng ñ ng cơ

Đ nâng cao kh năng t i khi ñ ng cơ còn l nh, lư!ng phun ñư!c tăng lên khi

nhi t ñ ñ ng cơ th p Tuy nhiên t& l làm ñ m s gi m xu ng khi ti p ñi m không

t i % c m bi n bư m ga ñóng, hình 2-6

Hình 2-6 Đ c tính hi u ch nh khi hâm nóng

Sau th i gian kh%i ñ ng ñ ng cơ, ECU xác ñ(nh th i gian phun theo bi u th c

aq c

b

i t t t

t = + + / ñây tcch(u nh hư%ng b%i nhi t ñ ñ ng cơ, lư!ng khí n p, c m