Thiết kế hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ 4G64 trên xe Mitsubishi Zinger

MỤC LỤC MỤC LỤC 1 LỜI NÓI ĐẦU 3 1. Mục đích ý nghĩa của đề tài 4 1.1. Mục đích 4 1.2. Ý nghĩa 4 2. Giới thiệu chung về động cơ 4G64 4 2.1.Nhóm piston – trục khủyu – thanh truyền 6 2.2.Cơ cấu phối khí 7 2.3. Hệ thống đánh lửa 7 3. Tổng quan về hệ thống nhiên liệu động cơ xăng 8 3.1. Nhiệm vụ 8 3.2 Các yêu cầu của hỗn hợp cháy 9 3.2.1. Yêu cầu nhiên liệu 9 3.2 .2. Tỉ lệ hỗn hợp 9 3.3. Phân loại hệ thống nhiên liệu 9 3.3.1. Phân loại theo hệ thống dùng chế hòa khí 9 3.3.2. Phân loại theo hệ thống phun xăng 21 4. Thiết kế hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ 4G64. 28 4.1. Các bộ phận của hệ thống cung cấp không khí 28 4.2. Hệ thống điều khiển điện tử 30 4.2.1. Đặc điểm chung 30 4.2.2. Sơ đồ nguyên lý điều khiển phun nhiên liệu 31 4.2.3. Các loại cảm biến. 31 4.2.3.1. Cảm biến Ôxy. (Oxygen sensor) 31 4.2.3.2. Cảm biến đo gió.(AFS –Air Flow Sensor) 34 4.2.3.3. Cảm biến nhiệt độ khí nạp 40 4.2.3.4. Cảm biến vị trí bướm ga 40 4.2.3.5. Cảm biến nhiệt độ nước làm mát 41 4.2.3.6.Cảm biến vị trí trục cam 42 4.2.3.7. Cảm biến vị trí góc quay trục khuỷu. 43 4.2.3.8. Cảm biến áp suất khí nạp. 44 4.2.3.9. Cảm biến tốc độ xe. (Vehicle Speed Sensor) 45 4.2.3.10. Cảm biến kích nổ. 46 4.2.4.ECU (Electronic Control Unit) 47 4.2.4.1. Tổng quát về ECU 47 4.2.4.2. Cấu tạo ECU 47 4.2.4.3. Cấu trúc ECU 48 4.2.4.4. Các mạch giao tiếp 49 4.2.5. Chức năng hoạt động cơ bản của ECU 50 4.2.5.1. Các thông số chính của ECU 50 4.2.5.2. Xử lý thông tin và tạo xung phun 51 4.2.5.3. Điều khiển thời gian phun nhiên liệu 52 4.3. Cơ cấu chấp hành của hệ thống 58 4.3.1 Bơm nhiên liệu. 58 4.3.2 .Lọc nhiên liệu. 62 4.3.3. Bộ ổn định áp suất 64 4.3.4. Vòi phun xăng điện từ 65 5. Hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ 4G64 trên xe Mitsubishi Zinger 67 5.1. Sơ đồ làm việc tổng quát của hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ 4G64 67 5.1.1.Hoạt động của hệ thống 68 5.2. Tính toán thời gian phun 69 5.3 Tính toán nhiệt 71 5.3.1. Thông số ban đầu. 71 5.3.4. Xây dựng đồ thị công. 79 5.3.4.3. Lập bảng xác định đường nén và đường giãn nở 79 5.3.4.4. Xác định các điểm đặc biệt. 80 5.3.4.5. Vẽ đồ thị công. 80 6. Đặc điểm, nguyên lý làm việc của hệ thống tự chẩn đoán động cơ 4G64 82 6.1. Đặc điểm chung 82 6.2. Khái quát về hệ thống tự chẩn đoán động cơ 4G64 82 6.3. Hoạt động của đèn chẩn đoán 83 6.4. Đọc và xóa mã chẩn đoán 83 6.4.1. Chẩn đoán bằng chế độ tự động 83 6.4.1.1. Đọc mã chẩn đoán 83 6.4.1.2. Xóa mã chẩn đoán 84 6.4.2. Chẩn đoán hệ thống với thiết bị chẩn đoán chuyên dùng MUT–II 84 6.4.2.1. Giới thiệu về thiết bị chẩn đoán chuyên dùng MUT – II 84 6.4.2.2. Đọc và xóa mã hư hỏng 84 6.4.2.3. Kiểm tra hoạt động của cơ cấu chấp hành của hệ thống 85 6.4.2.4. Lựa chọn và hiển thị các thông số của hệ thống 85 6.4.2.5. Thử các chế độ làm việc của động cơ 87 6.5. Trình tự và nội dung kiểm tra bằng cách sử dụng danh mục dữ liệu của MUT-II và kiểm tra cơ cấu chấp hành 88 6.5.1. Trình tự thao tác 88 6.5.2. Bảng danh sách dữ liệu 88 6.5.3. Bảng kiểm tra bộ phận công tác 92 6.5.4. Bảng kiểm tra các mã chuẩn đoán của hệ thống MPI động cơ 4G64 94 7.Kết luận. 99 TÀI TIỆU THAM KHẢO 100 LỜI NÓI ĐẦU Trong xu thế phát triển của thế giới ngày nay nói chung, và của VIỆT NAM nói riêng thì ngành công nghiệp ô tô là một ngành không thể thiếu và đóng vai trò hết sức quan trọng. Nó giúp nền công nghiệp chung của cả thế giới phát triển, đồng thời nó là phương tiện chuyên chở đáp ứng nhu cầu vận tải và đi lại của con người, nó đóng vai trò quan trọng và thúc đẩy tất cả các ngành nghề và dịch vụ khác cùng phát triển theo. Nắm rõ được tầm quan trọng của ngành nghề và sự đam mê của bản thân, khi sắp tốt nghiệp đại học để trở thành một kỹ sư của ngành ôtô, thì việc củng cố và bồi bổ thêm kiến thức chuyên ngành là hết sức quan trọng, và qua đợt thực tập tốt nghiệp vừa rồi em có cơ hội được tiếp xúc trực tiếp với nhiều dòng xe của các hãng khác nhau, đặc biệt được thực hành và tìm hiểu nhiều nhất trên các loại xe của hãng Mitsubishi. Chính vì vậy em đã chọn đề tài tốt nghiệp: Thiết kế hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ 4G64 trên xe Mitsubishi Zinger. Do kiến thức của bản thân còn hạn chế, kinh nghiệm chưa nhiều và thời gian có hạn nên đồ án này của em không tránh khỏi những thiếu sót, kính mong thầy giáo hướng dẫn và các thầy cô trong bộ môn tận tình chỉ bảo thêm để đồ án của em được hoàn thiện hơn. Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn thầy giáo hướng dẫn PGS.TS:Trần Văn Nam, cùng các thầy cô giáo trong bộ môn đã giúp đỡ em hoàn thành đồ án này. Đà Nẵng 05 tháng 3 năm 2010 Sinh viên thực hiện. Nguyễn Văn Tuấn 1. Mục đích ý nghĩa của đề tài 1.1. Mục đích. Tìm hiểu hệ thống cung cấp nhiên liệu MPI phun xăng đa điểm của động cơ, sẽ giúp chúng ta thấy rõ hơn sự ưu việt của phun xăng điện tử, đồng thời củng cố và bổ sung kiến thức về chuyên ngành. - Tìm hiểu, nắm vững cấu tạo của từng chi tiết, cụm chi tiết của hệ thống cung cấp nhiên liệu để từ đó rút ra những ưu nhược điểm và tìm cách khắc phục, cải tiến, phát triển chúng ngày càng tối ưu hơn. - Củng cố, bổ sung và tìm hiểu thêm kiến thức về điện, điện tử trên hệ thống. - Hiểu rõ nguyên lý làm việc, nắm vững quy trình tháo lắp của từng chi tiết, cụm chi tiết lắp trên hệ thống, để có đủ kiến thức chẩn đoán và phát hiện những hư hỏng thường gặp. - Tiếp cận và làm quen với việc chẩn đoán hư hỏng của xe bằng các thiết bị hiện đại, máy vi tính, thiết bị thử MUT II, MUT III ... thông qua các mã lỗi. 1.2. Ý nghĩa. Hệ thống cung cấp nhiên liệu là một trong những hệ thống quan trọng nhất của động cơ, và cũng là một trong những hệ thống được quan tâm hàng đầu của các nhà nghiên cứu và chế tạo động cơ, trước các yêu cầu hết sức khắt khe về tiết kiệm nhiên liệu và giảm lượng khí thải. Nghiên cứu và khảo sát hệ thống cung cấp nhiên liệu sẽ giúp chúng ta nắm vững những kiến thức cơ bản để nâng cao hiệu quả khi sử dụng, khai thác, sửa chữa, cải tiến và chế tạo chúng. Ngoài ra nó còn bổ sung thêm nguồn tài liệu để phục vụ học tập và công tác sau này. 2. Giới thiệu chung về động cơ 4G64 Xe Mitsubishi Zinger là loại xe du lịch 8 chỗ ngồi, dùng cho gia đình và cơ quan….sử dụng loại động cơ 4G64, được hãng Mitsubishi sản xuất đưa ra thị trường Đài Loan vào 12/2005, nhưng phải đến tận 09/2008 Mitsubishi Zinger mới có mặt tại thị trường Việt Nam. Mitsubishi giới thiệu 2 phiên bản mới tại thị trường Việt Nam, Zinger GLS và Zinger GL, do trang bị nội thất có một số khác biệt. Mitsubishi Zinger tại Việt Nam được trang bị động cơ 4L 2.4L SOHC (4G64), dung tích 2.315cc, công suất cực đại đạt 139 mã lực tại tốc độ động cơ 5.250 vòng/phút, mô-men xoắn cực đại 207 N.m tại tốc độ động cơ 4000 vòng/phút, tỉ số nén 9,5. Hệ thống nhiên liệu dùng trên xe là loại phun xăng đa điểm MPI (multipoint fuel injection) mỗi xi lanh có 1 vòi phun tương ứng. Hình 2-1 Mặt cắt dọc động cơ 4G64 1: Quạt làm mát; 2: Áo nước; 3: Buly; 4: Catte dầu; 5: Trục khủyu; 6: Bánh đà; 7: Thanh truyền; 8: Thông hơi động cơ; 9: Ống tháo lắp buzi; 10: Trục cam; 11: Nắp động cơ. Hình 2-2 Mặt cắt ngang động cơ 4G64 13: Máy khởi động; 14:Buzi ; 15: Trục cam; 16: Trục cò mổ; 17: Xuppap; 18: Que thăm dầu. Động cơ 4G64 sử dụng loại buồng cháy thống nhất, động cơ được chế tạo với kích thước nhỏ gọn mang tính công nghệ cao. Nắp quy lát được đúc bằng hợp kim nhôm nhẹ, có một trục cam được bố trí trên đầu quy lát. Thân máy cũng giống các động cơ lắp trên các xe du lịch khác, ở chỗ chế tạo bằng thép hợp kim tốt, có bố trí hệ thống bôi trơn và hệ thống làm mát phù hợp, có gân tăng cứng nhằm tạo sự cứng vững. Bảng 2-1 Các thông số kỹ thuật của động cơ 4G64 Động cơ  4G64   Thể tích công tác ( ml )  2.351   Đường kính x hành trình (piston) ( mm)  86.0 x 100.0   Tỷ số nén  9.5   Buồng đốt  Kiểu thống nhất   Bố trí cam  SOHC (cam đơn)   Số valve  Hút  8    Xả  8   Thời điểm đóng mở van  Hút  Mở  BTDC 160     Đóng  ABDC 530    Xả  Mở  BBDC 500     Đóng  ATDC 160   Hệ thống nhiên liệu  Phun nhiên liệu đa điểm điều khiển điện tử - MPI (Multipoint fuel injection)   Con đội  Kiểu con lăn   2.1. Nhóm piston – trục khủyu – thanh truyền. Piston được làm bằng hợp kim nhôm chịu tải trọng nhiệt, cơ cao. Trên đỉnh piston có bề mặt lõm để tránh va đập với xupáp. Để làm kín xilanh và truyền nhiệt ra thân máy, trên mỗi piston lắp hai xécmăng khí và một xécmăng dầu. Trục khuỷu là chi tiết quan trọng nhất, cường độ làm việc lớn nhất và giá thành cao nhất của động cơ. Công dụng của trục khuỷu là tiếp nhận lực tác dụng trên pittông truyền qua thanh truyền và biến chuyển động tịnh tiến thành chuyển động quay của trục để đưa công suất ra ngoài.Vật liệu làm thanh truyền là thép cácbon. Nhóm thanh truyền gồm có: thanh truyền, bulông thanh truyền, bạc lót.Trong quá trình làm việc nhóm thanh truyền truyền lực tác dụng trên pittông cho trục khuỷu, làm quay trục khuỷu. Thanh truyền được đúc bằng thép hợp kim. 2.2. Cơ cấu phối khí. Cơ cấu phối khí là cơ cấu có nhiệm vụ nạp đầy không khí–nhiện liệu và thải sạch khí cháy ra khỏi buồng đốt đúng chất lượng, đúng thời điểm. Cơ cấu phối khí dùng một trục cam đặt trên nắp máy được dẫn động bởi đai răng. Trong quá trình làm việc xuppáp và các chi tiết máy khác của cơ cấu phân phối khí giãn nở do chịu nhiệt độ cao. Vì vậy để tránh hiện tượng kênh xupáp người ta phải để khe hở nhiệt trong khâu dẫn động xupáp. Chính vì vậy nên trong quá trình mở đóng xupáp, đầu xupáp va đập với cò mổ gây nên tiếng gõ. Để tránh hiện tượng trên xe Mitsubishi Zinger sử dụng cơ cấu tự động điều chỉnh khe hở nhiệt bằng thủy lực. Hình 2-3 Cơ cấu phân phối khí tự động điều chỉnh khe hở xuppáp 1:Trục cam;2:Con lăn;3:Trục dàn cò mổ;4:Cò mổ;5:Cơ cấu tự điều chỉnh; 6:Lò xo xupáp;7:Xupáp. 2.3. Hệ thống đánh lửa. Hệ thống đánh lửa điện tử độc lập không sử dụng bộ chia điện mà sử dụng cuộn dây đánh lửa, mỗi cuộn dây được điều khiển bởi một transistor công suất (cũng được kết hợp thành một khối duy nhất). Phần tín hiệu của hệ thống đánh lửa không dùng bộ chia điện nhận tín hiệu từ cảm biến vị trí trục khuỷu, cảm biến vị trí điểm chết trên và cảm biến trục cam để xác định thời điểm chính xác để tạo ra tia lửa điện và buzi nào cần được điều khiển để đánh lửa. Cuộn dây sơ cấp của cuộn cao áp được nối đến mỗi đầu buzi. Do đó các buzi luôn luôn hoạt động độc lập. Khi transistor công suất được bật “ON” bởi tín hiệu từ bộ Engine-ECU, thì dòng sơ cấp đi qua cuộn dây. Khi transistor công suất được tắt “OFF” thì dòng sơ cấp bị mất điện đột ngột và một điện áp cao được tạo để đưa tia lửa điện đến các buzi. Sơ đồ hệ thống. Hình 2-4 Sơ đồ hệ thống đánh lửa 1: Cảm biến đo gió; 2: Cảm biến nhiệt độ khí nạp; 3:Cảm biến áp suất chân không; 4:Cảm biến nhiệt độ nước làm mát; 5:Công tắc không tải; 6: Cảm biến tốc độ xe; 7:Cảm biến vị trí trục cam; 8:Cảm biến vị trí trục khủyu; 9:Cảm biến kích nổ;10:Cảm biến áp suất khí trời;11:Công tắc báo số của hộp số tự động; 12:Cuộn dây cao áp; 13: Buzi; 14:Công tắc; 15:Ắcquy. 3. Tổng quan về hệ thống nhiên liệu động cơ xăng 3.1. Nhiệm vụ. Chuẩn bị và cung cấp hỗn hợp hơi xăng và không khí cho động cơ, đảm bảo số lượng và thành phần của hỗn hợp không khí và nhiên liệu luôn phù hợp với chế độ làm việc của động cơ. Hệ thống nhiên liệu của động cơ xăng bao gồm các thiết bị: thùng xăng, bơm xăng, lọc xăng,... Đối với hệ thống phun nhiên liệu điều khiển điện tử còn có ống phân phối, vòi phun chính, vòi phun khởi động lạnh, bộ giảm chấn áp suất nhiên liệu, hệ thống điều khiển kim phun, ECU động cơ. 3.2. Các yêu cầu của hỗn hợp cháy. 3.2.1. Yêu cầu nhiên liệu - Có tính bay hơi tốt. - Hạt phải nhỏ và phần lớn ở dạng hơi. - Tính lưu động ở nhiệt độ thấp tốt. - Tính chống cháy kích nổ cao. 3.2 .2. Tỉ lệ hỗn hợp - Có thành phần hỗn hợp thích ứng với từng chế độ làm việc của động cơ. - Hỗn hợp phải đồng nhất trong xylanh và như nhau với mỗi xylanh. - Đáp ứng từng chế độ làm việc của động cơ, thời gian hình thành hỗn hợp phải đảm bảo tốc độ (không dài quá không ngắn quá). - Hỗn hợp cung cấp phải đáp ứng với ảnh hưởng của nhiệt độ môi trường và nhiệt độ động cơ. - Thành phần nhiên liệu phải đảm bảo giúp cho sự hình thành hỗn hợp tốt. 3.3. Phân loại hệ thống nhiên liệu. 3.3.1. Phân loại theo hệ thống dùng chế hòa khí - Hệ thống điều chỉnh độ chân không ở họng. - Hệ thống có ziclơ bổ sung. - Hệ thống điều chỉnh độ chân không ở ziclơ chính. Nguyên lý hoạt động của hệ thống cung cấp nhiên liệu dùng chế hòa khí Trên các động cơ xăng cổ điển việc tạo hỗn hợp nhiên liệu không khí đều ở bên ngoài động cơ một cách thích hợp trong một thiết bị riêng trước khi đưa vào buồng cháy động cơ gọi là bộ chế hoà khí. Các bộ chế hoà khí hiện nay được chia ra làm các loại sau. - Loại bốc hơi. - Loại hút đơn giản. - Loại hút hiện đại. - Loại hút kết hợp với điều khiển điện tử. - Loại phun. a. Chế hòa khí hút đơn giản Sơ đồ nguyên lý: Hình 3-1 Sơ đồ bộ chế hoà khí hút 1:Bướm ga; 2:Ống nhiên liệu; 3:Van kim; 4:Buồng phao;5:Phao; 6:Ziclơ 7:Đường ống nạp ;8:Vòi phun; 9:Họng;10:Bướm gió. Không khí từ khí trời được hút qua bầu lọc vào đường ống nạp (7) qua họng (9) của bộ chế hoà khí họng (9) làm đường ống bị thắt lại vì vậy tạo nên độ chân không khi không khí đi qua họng. Chỗ tiết diện lưu thông nhỏ nhất của họng là nơi có độ chân không lớn nhất. Vòi phun (8) được đặt tại tiết diện lưu thông nhỏ nhất của họng. Nhiên liệu từ buồng phao (4) qua ziclơ (6) được dẫn động tới vòi phun. Nhờ có độ chân không ở họng nhiên liệu được hút khỏi vòi phun và được xé thành những hạt sương mù nhỏ hỗn hợp với dòng không khí đi qua họng vào động cơ. Để bộ chế hoà khí làm việc chính xác thì nhiên liệu trong buồng phao luôn luôn ở mức cố định vì vậy trong buồng phao có đặt phao (5). Nếu mức nhiên liệu trong buồng phao hạ xuống thì phao (5) cũng hạ theo, van kim (3) rời khỏi đế van làm cho nhiên liệu từ đường ống (2) đi vào buồng phao. Phía sau họng còn có bướm ga (1) dùng để điều chỉnh số lượng hỗn hợp đưa vào động cơ. Để chứng minh tại họng của bộ chế hòa khí vận tốc tăng lên và áp suất tại họng giảm đi, từ sơ đồ của bộ chế hòa khí và vì độ chân không tại họng của bộ chế hòa khí thường
Ph không quá 2000 (mm) cột nước (
20 KPa) khi động cơ hoạt động ở chế độ cực đại và mở hết bướm ga. Như vậy
Ph biến động từ 0 đến 20 KPa . Vì vậy có thể bỏ qua tính chịu nén của không khí và coi lưu động của không khí như của chất lỏng không chịu nén, chuyển động liên tục, ổn định. Ta có sơ đồ sau:
Xét tại 2 mặt cắt (0-0) và (H-H). Áp dụng phương trình liên tục của dòng chảy ổn định ( lưu lượng tại các mặt cắt không đổi ) ta có. V0.S0 = VH.SH = Q = const (1) V0, VH là vận tốc của dòng khí tại mặt cắt (0-0) và (H-H). S0, SH là diện tích tiết diện của họng tại 2 mặt cắt trên. Từ phương trình trên ta thấy rằng tại (H-H) thì Sh giảm vì vậy Vh tăng, nên vận tốc tại họng tăng lên. Với dòng chảy dừng của một lưu chất không chịu nén, qua 2 mặt cắt (0- 0) và (H-H) ta có thể viết phương trình Bernoullie dưới dạng sau.(xuất phát từ định luật bảo toàn năng lượng).

=
(2) Vì mật độ không khí và khoảng cách chiều cao 2 tiết diện quá nhỏ nên ta lược bỏ thế năng giữa 2 mặt cắt.
quá nhỏ
bỏ qua
và
sai lệch quá nhỏ
bỏ qua. V0: Vận tốc dòng khí tại mặt cắt (0-0). P0: Áp suất khí trời. Ph: Áp suất tại họng. Vh: Vận tốc tại họng.
:Mật độ không khí ở áp suất Po và nhiệt độ To. Từ phương trình (2) ta thấy tại họng Vh tăng và Ph giảm vậy áp suất tại họng giảm so với áp suất khí trời P0. Nên độ chênh áp là:
Ph = P0 - Ph (phụ thuộc vào độ mở bướm ga của bộ chế hòa khí), đây chính là độ chân không ở họng. - Xây dựng đặc tính của bộ chế hòa khí đơn giản. Đặc tính của bộ chế hòa khí dùng để đánh giá sự hoạt động của bộ chế hòa khí khi thay đổi chế độ làm việc của động cơ. Nó là hàm số thể hiện mối liên hệ giữa hệ số dư lượng không khí (
) của hòa khí với một trong các thông số đặc trưng cho lưu lượng của hòa khí được bộ chế hòa khí chuẩn bị và cung cấp cho động cơ. Có thể là lưu lượng không khí: Gk Độ chân không ở họng :
Ph Công suất của động cơ : Ne
Trong đó: Gk , Gnl: Lưu lượng không khí và nhiên liệu qua bộ chế hòa khí (kg/s). Lo : Lượng không khí lý thuyết dùng để đốt cháy 1 kg nhiên liệu (kgk/kgnl) *. Xác định Gk:
Phương trình Bernoullie tại mặt cắt (O-O) và (H-H). Coi vận tốc không khí tại miệng vào của bộ chế hòa khí Vo= 0 Bỏ qua sai lệch về thế năng giữa hai mặt cắt (vì mật độ không khí và khoảng cách chiều cao giữa hai tiết diện quá nhỏ). Ta có:
=
(*) Trong đó: V0: Vận tốc dòng khí tại mặt cắt (0-0). P0: Áp suất khí trời. Ph: Áp suất tại họng. Vh: Vận tốc tại họng.
: Mật độ không khí ở áp suất Po và nhiệt độ To.
: Hệ số cản của dòng chảy giữa hai mặt cắt. Từ phương trình (*) ta có:
Nên
Trong đó:
-hệ số tốc độ của họng
= 0,8 - 0,9 Sơ đồ chuyển động của dòng không khí và sơ đồ bóp dòng khi dòng khí vượt qua tiết diện hẹp nhất của họng. Sau khi đi qua tiết diện hẹp nhất của họng fh min, nhưng thực tế của dòng khí fn min bị bóp nhỏ (fn min < fh min) hiện tượng trên được thể hiện qua hệ số bóp dòng
mà
- hệ số lưu lượng. Vậy lưu lượng của dòng khí đi qua họng
( kg/s) (1) Thay Vh vào (1), lấy fhmin = fh và
Nên
( **) *. Xác định Gnl trong bộ chế hòa khí đơn giản. Hình 3-2 Sơ đồ đường xăng bộ chế hòa khí đơn giản Viết phương trình Bernoullie cho dòng chảy qua mặt cắt (0-0) và (d-d) ta sẽ được :
+ g.ho =
g.hd Trong đó :ho , hd - khoảng cách thẳng đứng từ mặt cắt (O-O) và (d-d). Po , Pd - áp suất tĩnh tại tại mặt cắt (O-O) và (d-d).
- khối lượng riêng (mật độ) của xăng. Vdt - Tốc độ lý thuyết của dòng xăng đi qua tại mặt cắt (d-d). Xác định :
Áp suất tại tiết diện ( d-d ) được tính qua Ph như sau: Pd = Ph + g.
Trong đó:
(hp- chiều cao của mặt p-p, mặt ra của vòi phun so với mặt chuẩn a-a). Thay giá trị Pd vào biểu thức Vdt sẽ được.
Nếu
-là hệ số tốc độ của jiclơ Thì:
Nếu
- là hệ số bóp dòng của xăng khi đi qua jiclơ Vậy
(***) Từ phương trình (**) và (***) thay vào
Ta có :
.
.
Trong đó:
= const.

.
- là biến số phụ thuộc
Ph. Khi
Ph tăng dần từ
Ph =
h.
.g đến độ chân không tuyệt đối thì
giảm từ +
đến sát 1 còn
cũng giảm. Ta có đường đặc tính sau.
Hình 3-3 Đặc tính của bộ chế hòa khí đơn giản Hệ số dư lượng không khí
của hòa khí trong bộ chế hòa khí đơn giản sẽ giảm dần (tức hòa khí đậm dần lên) khi tăng độ chân không ở họng hoặc tăng lưu lượng không khí qua họng. Trên thực tế, mật độ không khí giảm dần khi tăng
Ph trong khi đó
hầu như không thay đổi, đó là lý do chính làm cho hòa khí đậm dần khi tăng
Ph. Bộ chế hòa khí lý tưởng cần đảm bảo cho hòa khí có thành phần tối ưu theo điều kiện hoạt động của động cơ. Quy luật thay đổi thành phần hòa khí được xác định qua đặc tính điều chỉnh thành phần hòa khí, thể hiện qua sự biến thiên các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của động cơ theo hệ số dư lượng không khí
khi giữ không đổi tốc độ động cơ và vị trí bướm ga. Tung độ của đồ thị đặc tính điều chỉnh là suất tiêu hao nhiên liệu ge (theo % của ge min) và công suất có ích Ne (theo % Ne min được xác định bằng thực nghiệm, ở tốc độ đã định và mở hết bướm ga). Các đường I-I' là kết quả khỏa nghiệm khi mở 100% bướm ga, còn đường II-II' và III-III' ... tương ứng với các vị trí bướm ga nhỏ dần. Hoành độ của đồ thị là
. Hình 3-4 Các đặc tính điều chỉnh của thành phần hòa khí Qua đồ thị thấy rằng : với n= const , ở mỗi vị trí bướm ga giá trị của
tương ứng với công suất cực đại (các điểm 1, 2, 3) đều nhỏ hơn so với các điểm có suất tiêu hao nhiên liệu nhỏ nhất (các điểm 5, 6, 7 của đường I' ,II' ,III' ..hoặc 8, 9, 10 của các đường I, II ,III...). Ở mỗi vị trí bướm ga đạt giá trị cực đại đều có
<1. Càng đóng nhỏ bướm ga ,
của điểm công suất cực đại càng giảm. Khi mở 100% bướm ga, suất tiêu hao nhiên liệu nhỏ nhất suất hiện tại
. Càng đóng nhỏ bướm ga vị trí xuất hiện gemin càng chuyển hướng giảm của
, khi đóng bướm ga gần kín giá trị
tương ứng với gemin < 1. Như vậy khi đóng bướm ga nhỏ dần, muốn có công suất cực đại cũng như muốn có suất tiêu hao nhiên liệu nhỏ đều phải làm cho hòa khí đậm lên. Nối các điểm 1, 2 ,3, ...và các điểm 8, 9, 10 trên các đường I ,II, III sẽ được hai đường a và b thể hiện sự biến thiên của thành phần hòa khí của công suất cực đại (đường a) và của suất tiêu hao nhiên liệu nhỏ nhất (đường b) khi mở dần bướm ga. Khu vực giữ hai đường a,b là khu vực có thành phần hòa khí tương đối tốt, cải thiện tính năng kinh tế kỹ thuật của động cơ. Khu vực bên ngoài hai đường a,b sẽ làm giảm công suất và suất tiêu hao nhiên liệu động cơ, không để động cơ hoạt động ở các khu vực này. Tùy theo công dụng và điều kiện hoạt động của động cơ mà thực hiện điều chỉnh Ne và ge biến thiên theo thành phần hoà khí
được sát với đường a hoặc đường b. Điểm 4 thể hiện thành phần hòa khí của động cơ chạy không tải. Mặt khác khi xây dựng đường đặc tính của bộ chế hòa khí lý tưởng tức là xây dựng sự biến thiên của thành phần hòa khí trên tọa độ
- Gh hoặc
-
Ph theo công suất cực đại hoặc theo suất tiêu hao nhiên liệu nhỏ nhất ta được đồ thị.
Hình 3-5 Đặc tính của bộ chế hòa khí lý tưởng. I- giới hạn không tải Đây là đồ thị
- Gk thể hiện biến thiên của
theo Gk (tính theo % lưu lượng không khí khi mở hoàn toàn bướm ga) ở chế độ công suất cực đại (đường 2) và suất tiêu hao nhiên liệu nhỏ nhất (đường 3). Trong thực tế sử dụng, người ta chỉ đòi hỏi công suất cực đại khi mở 100% bướm ga (điểm 1) còn lại tất cả các vị trí đóng nhỏ bướm ga cần điều chỉnh để động cơ hoạt động với thành phần hòa khí đảm bảo tiết kiệm nhiên liệu. Vì vậy mối quan hệ lý tưởng nhất giữa
và Gk sẽ là đường 4, đó chính là đặc tính của bộ chế hòa khí lý tưởng khi chạy ở một số vòng quay nhất định. So sánh đặc tính của bộ chế hòa khí đơn giản và bộ chế hòa khí lý tưởng thấy rằng: bộ chế hòa khí đơn giản không thể chuẩn bị hòa khí cho động cơ với thành phần tốt nhất ở mọi chế độ hoạt động. Do đó muốn hiệu chỉnh để được hình dạng sát với bộ chế hòa khí lý tưởng, thì trên cơ sở bộ chế hòa khí đơn giản cần phải bổ xung thêm một số cơ cấu và hệ thống để đảm bảo các yêu cầu sau: - Ở chế độ không tải, muốn động cơ chạy ổn định cần có hòa khí đậm (

0,4
0,8), và phải tạo điều kiện để xăng được phun tơi, phân bố đều và dễ bay hơi trong dòng khí nạp. - Khi bướm ga mở tương đối rộng cần cung cấp hòa khí tương đối loãng (

1,07
1,15). - Để đạt công suất cực đại khi mở 100% bướm ga cần đảm bảo (

0,75
0,9) Ngoài ra còn có các yêu cầu phụ, đảm bảo động cơ hoạt động tốt trong các chế độ làm việc sau: - Khi khởi động lạnh ở tốc độ thấp cần hòa khí đậm (

0,3
0,4 hoặc đậm hơn ) để dễ khởi động. - Khi cho ô tô bắt đầu lăn bánh, hoặc khi cần tăng tốc nhanh phải mở nhanh bướm ga để hút nhiều hòa khí vào xi lanh, những lúc ấy thường làm cho hòa khí bị nhạt (do quán tính của xăng nhỏ hơn nhiều so với không khí làm cho tốc độ xăng đi vào động cơ chậm hơn). Vì vậy, khi mở nhanh bướm ga, cần có biện pháp tức thời phun thêm xăng tới mức cần thiết để hòa khí khỏi nhạt, qua đó rút ngắn thời gian bắt đầu lăn bánh cũng như thời gian tăng tốc của ô tô và máy kéo.