Chế hòa khí là một khâu quan trọng trong hệ thống động cơ của xe máy, đặc biệt là khi sử dụng nhiên liệu dạng xăng. Trong quá trình chế hòa khí, việc pha trộn chính xác giữa nhiên liệu và không khí đóng vai trò quyết định đến hiệu suất và tiêu thụ nhiên liệu của động cơ. Một trong những hệ thống chế hòa khí tiên tiến và được sử dụng phổ biến là hệ thống chế hòa khí PV (Phun xăng vài cụm Van). Tính đến thời điểm hiện tại, việc nghiên cứu và phát triển chế hòa khí PV trở thành một đề tài quan trọng, mang lại nhiều lợi ích về mặt hiệu suất và bảo vệ môi trường. Các nghiên cứu trong lĩnh vực này nhằm mục tiêu cải thiện độ chính xác trong quá trình phun xăng, tối ưu hóa tỷ lệ hỗn hợp nhiên liệu và không khí, đồng thời giảm thiểu sự mất mát năng lượng.
1. Cấu trúc cơ bản của chế PV:
Chế hòa khí hòa trộn không khí với nhiên liệu theo đúng tỉ lệ và liên tục cung cấp tới động cơ theo số lượng hỗn hợp cần thiết, nó phải có chức năng đúng tại mọi tình trạng hoạt động của động cơ khi khởi động, trong lúc làm ấm (khi chưa đạt đến nhiệt độ làm việc bình thường) trong khi chạy cầm chừng hay ở tốc độ ổn định khi tăng tốc hay giảm tốc bằng cách điều khiển tay ga.
Bộ chế hòa khí cơ bản bao gồm hệ thống phao cấp nhiên liệu, lỗ định mức không khí và nhiên liệu đi qua kết hợp với kim ga. Hệ thống phao giữ mực nhiên liệu ổn định trong buồng phao và liên tục cấp nhiên liệu hỗn hợp hút vào nhờ áp suất âm của cổ hút động cơ, ống Venturi và lượng nhiên liệu được kiểm soát điều khiển bởi kim ga.
Bộ phận cấu thành:
2. Piston ga:
Để thay đổi đường ống Venturi của loại chế này thì khu vực ống Venturi kiểm soát bởi piston ga có thể dịch chuyển theo chiều thẳng đứng.
Chức năng của piston ga giống như van ga kiểm soát không khí đi qua. Khi vặn ống tay ga thì piston được kéo lên và mở rộng cho không khí đi qua nhiều lên vì sự cản trở bị giảm đi. Nhiên liệu từ buồng phao được hút lên ống venturi. Khi không vặn tay ga nữa thì piston ga đóng xuống nhờ lực lò xo.
Với loại này thì khu vực ống Venturi được mở rộng đồng thời với việc vặn vào ống tay ga và kéo piston ga lên và tăng lượng khí đi vào. Nếu ga được mở quá nhanh thì vận tốc tại ống Venturi bị giảm đột ngột kết quả là giảm lượng nhiện liệu hút vào và động cơ bị giảm công suất (khi piston ga mở đột ngột).
3. Hệ thống phao:
Nhiên liệu trong buồng phao bị hút vào bởi áp suất âm. Nếu mực xăng cao nhiều nhiên liệu sẽ có trong buồng phao. Nếu mực xăng thấp thì có ít nhiên liệu trong buồng phao. Nếu mức nhiên liệu trong buồng phao quá nhiều thì tỷ lệ hòa trộn sẽ không ổn định khi lượng khí đi vào ổn định (áp suất chân không ổn định). Hệ thống phao duy trì mực xăng trong buồng phao luôn ổn định để đảm bảo tỷ lệ hòa trộn như yêu cầu của động cơ.
Phao sẽ đi xuống khi mực xăng bị tiêu thụ rồi xuống thấp và nó sẽ mở van phao làm nhiên liệu chảy vào buồng phao. Khi nhiên liệu đi vào thì phao sẽ nổi lên và đóng van phao lại đường xăng đi vào bị đóng lại khi động cơ hoạt động phao hoạt động lặp đi lặp lại duy trì mực xăng ổn định
Có một lò xo nhỏ ở chuôi của van phao. Và nén nhẹ van phao vào bệ làm cho van phao không bị mở ra dễ dàng khi xe hoạt động. Ống tràn xăng được trang bị để xả bớt xăng ra ngoài khi mực xăng quá cao khi có vật lạ chèn vào vị trí van phao bệ van
Buồng phao được nối với một ống thông với áp suất bên ngoài và gọi là ống cân bằng áp suất
4. Hệ thống chính:
Nền tảng của cơ chế họat động là hệ thông chính phun xăng ra nhờ áp suất chân không tại cổ ống Venturi.
Đường chính trên ống Venturi nơi mà không khí đi qua từ bầu gió về phía động cơ được gọi là ống chính. Piston ga của chế hòa khí mở tại ống Venturi xác định tỉ lệ mở của ổng Venturi khi piston ga mở hoàn toàn là lớn nhất và tỉ lệ có thể tính theo từng phần hay tỉ lệ phần trăm. Ví dụ; mở ¼ hay 25% của mở hoàn toàn.
– Cấu trúc của hệ thống chính:
Nhiên liệu từ buồng phao được phun vào ống Venturi nhờ áp suất chân không đi qua khe hở giữa kim ga và bệ kim ga và phun vào ống chính. Jíc lơ chính khống chế đường vào của nhiên liệu tới thân của jíc lơ lỗ jíc lơ chính được chính xác tới 1/100 mm và cỡ của nó xác định lượng nhiên liệu tối đa đi vào hòa trộn. Jíc lơ chính ảnh hưởng tới tính năng từ khi piston ga mở ¼ hay lớn hơn. Đặc biệt khi mở piston ga ở ¾ hay mở hoàn toàn thì cỡ của nó kiểm soát lượng nhiên liệu đi vào hòa trộn.
Kim ga có phần thẳng ở giữa và phần nhọn ở đầu dưới. Kim ga đi lên hay xuống cùng với hoạt động của piston ga, thay đổi lượng nhiên liệu đi qua và kim ga điều chỉnh lượng nhiên liệu đi vào hòa trộn từ khi mở 1/8 đến mở 3/4.
Phần nhọn kiểm soát lượng nhiên liệu phun ra từ khi mở ga từ ¼ đến ¾ khi piston ga mở hơn phần nhọn của kim ga dịch hẳn lên trên và lượng xăng đi vào tăng lên do khe hỏ lớn hơn. Đối với loại kim ga có rãnh điều chỉnh (đầu tiên là 1.2, vàcuối cùng 5) ở điểm đầu vào cuối điều chỉnh vị trí của kim ga so với piston ga và lượng xăng đi vào cũng được điều chỉnh nếu đặt ở vị trí số 1 thấp nhất thì lượng xăng đi vào tăng lên với cùng độ mở của piston ga
Chiều dài của phần thẳng kiểm soát hòa trộn từ khi đóng hoàn toàn cho đến khi mở ¼. Lỗ xả khí nằm bên cạnh trên thân của jíc lơ không khí đi qua đây được hút và làm cho nhiên liệu được hút vào thành rạng tơi và phun vào ống chính. Hơn nữa những lỗ này có khoảng bên ngoài và trong bù lại tạm thời lượng nhiên liệu khi ga mở đột ngột
5. Hệ thống chậm:
Khi động cơ chạy ở tốc độ thấp hoặc tải nhẹ piston ga chỉ mở một phần không khí đi qua bị hạn chế trong khi lượng không khí đi qua ống Venturi giảm ở mức độ nhỏ nhất vào thời điểm này áp suất bên phía động cơ sau piston ga cũng nhỏ hơn khi piston ga mở lớn với trường hợp này rất khó khăn cho hệ thống chính dẫn nhiên liệu do đó hệ thống phụ hoạt động tốt hơn do đó hệ thống chậm được trang bị và kiểm soát hòa trộn ở thời điểm này.
– Hướng đi cơ bản của xăng và không khí:
Hệ thống chậm có đường xăng và không khí đi qua độc lập với hệ thống chính. Nhiên liệu từ buồng phao phun vào qua jíc lơ chạy chậm cạnh Jíc lơ chính. Như hệ thống chính có 2 phần jíc lơ chính và thân có lỗ xả khí thì jíc lơ chạy chậm cũng vậy cũng có lỗ xả gió trên nó.
Lượng không khí qua jíc lơ chạy châm vào bên trong jíc lơ hòa trộn lượng nhiên liệu và phun vào ống nhờ áp suất chân không tại cổ hút.
– Kiểm soát tỉ lệ hòa trộn không khí/ xăng:
Tỉ lệ không khí và nhiên liệu hòa trộn cho hệ thống chạy chậm có thể điều chỉnh băng vít gió hoặc vít hỗn hợp Hơn nữa trong điều cân bằng áp suất ở ống hút động cơ khi hút hỗn hợp hòa trộn và áp suất của ống Venturi do piston ga chặn ngoài của cổ hút
Vít chặn piston ga (vít xăng):
Vít chặn piston ga được lắp đặt bên cạnh của piston ga để điều chỉnh vị trí đóng hoàn toàn của piston ga. Vặn điều chỉnh vít này khi ống ga đã nhả hoàn toàn và tốc độ cầm chừng được điều chỉnh việc vặn vít này sẽ mở piston ga ra một chút
Vết cắn:
Phần cắt dưới đáy của piston ga và có đóng số, số càng lớn thì vết cắt càng lớn.
Khi piston ga đóng hoàn toàn hay mở một chút khi chạy cầm chừng ảnh hưởng của áp suất chân không của cổ hút và tại jíc lơ chính nhỏ hơn phần ngoài bị cắt và sự cản trở của ống venturi cũng nhỏ hơn. Do đó nhiên liệu được phun ra bởi sự giảm của áp suất không khí và xăng hòa trộn trở lên nghèo như khi lượng khí tăng lên.
Vít gió:
Vít gió điều chỉnh lượng không khí đi vào hòa trộn với nhiên liệu qua hệ thống chạy chậm. Không khí đi vào jíc lơ chạy chậm và qua lỗ xả gió hòa trộn với nhiên liệu ở jíc lơ chạy chậm và phun vào mạch chạy chậm.
Vì vít gío có thể điều chỉnh lượng không khí đi vào nếu điều chỉnh nhỏ đi thì cuối cùng hỗn hợp không khí và nhiên liệu trở lên giàu và nếu vặn ra thì lượng không khí đi vào nhiều hơn và hỗn hợp trở lên nghèo.
Khi điều chỉnh vít gió thì tốc độ cầm chừng của động cơ sẽ thay đổi vì lượng hỗn hợp không khí và xăng hòa trộn cũng thay đổi đồng thời với tỉ lệ hòa trộn.
Vít hỗn hợp:
Trái lại với vít gío điều chỉnh lượng không khí thì vít hỗn hợp điều chỉnh khu vực giữa lỗ xả và cổng phun mạch chạy chậm điều chỉnh lượng phun sau khi đã hòa trộn với không khí trong jíc lơ phụ.
Với loại này lỗ phun được trang bị nằm giữa jíc lơ phụ và vít hỗn hợp và nhiên liệu và không khí phun ra. Phần dưới của piston ga phía động cơ đóng lỗ phun này khi piston ga đóng lại lượng phun bị hạn chế khi piston ga đóng hoàn toàn.
Khi piston ga mở nó đi lên trên và tăng dần khoảng thông qua của cổng phun và nhiên liệu được phun ra nhờ áp suất chân không.
Sơ đồ khái niệm các chức năng các bộ phận khác nhau thông qua việc mở ga chỉ ra dưới đây.
– Ở chế độ chạy chậm khi piston ga đóng hoàn toàn cho tới khi mở một phần tư hệ thống chậm và phần thẳng của kim ga kiểm soát tỉ lệ hòa trộn.
– Khoảng giữa khi mở từ 1/8 đến 3/4chủ yếu kiểm soát bởi kim ga.
– Jíc lơ chính ảnh hưởng từ khi pis ton ga mở ¼ đến khi mở hết và trên ¾ đến khi mở hoàn toàn thì lúc này piston ga mở lớn nhất jíc lơ chính kiểm soát tỉ lệ hòa trộn.
6. Hệ thống khởi động:
Khi động cơ nguội nhiên liệu khó bay hơi để giúp dễ khởi động le gió hay mạch khởi động được trang bị giúp cho hỗn hợp không khí và xăng trở lên giàu trong quá trình khởi động.
Không khí và xăng hòa trộn phun vào buồng đốt phải có dạng khí và hóa hơi của nhiên liệu vào thời điểm đánh lửa. Động cơ được thiết kế thích hợp do đó nhiên liệu có thể được tán nhỏ và bay hơi với nhiệt của buồng cháy khi đi vào ống hút và cửa van hút và được nén trong xi lanh khi động cơ đạt được nhiệt độ làm việc bình thường.
Tuy nhiên vào thời điểm khởi động nhiên liệu được tán nhỏ không dễ dàng bay hơi bởi nhiệt vì lúc này động cơ nguội. Bởi vì lẽ đó cho nên khởi động trở nên khó khăn hơn nếu lượng bay hơi của nhiên liệu không đủ với tỷ lệ yêu cầu khi vào buồng cháy khi đánh lửa. Để giải quyết vấn đề này làm động cơ dễ khởi động, nhiên liệu được cung cấp khi động cơ nguội nhiều hơn khi động cơ nóng sau khi động cơ đã khởi động le gió hay mạch khởi động sẽ cung cấp nhiều nhiên liệu giúp hâm nóng động cơ và khi động cơ đã nóng lên thì nó phải dừng việc cung cấp này ngay lập tức.
Nếu thiết bị khởi động tiếp tục cung cấp sau khi động cơ đã đạt được nhiệt độ hoạt động bình thường thì kết quả có thể có vấn đề với động cơ như muội các bon bám trên bu gi nhiều lên.
– Hệ thống le gió:
Trong hệ thống này bướm van được trang bị trên đường gío vào động cơ của chế hòa khí. Van sẽ đóng khi khởi động để giảm lượng không khí và tăng áp suất âm bên trong ống hút và tăng tỷ lệ giàu hơn nhờ có ít không khí đi vào.
Le gió là có cơ chế bổ trợ. Nó mở nhẹ van khi áp suất chân không vượt quá điểm nào đó và như vậy hỗn hợp không trở lên quá giàu. Khi khởi động động cơ với le gió đóng.nhiên liệu cung cấp có thể được tăng lên nếu kéo nhẹ piston ga lên và áp suất chân không hút thêm xăng từ mạch chính. Đó là một mẹo khởi động động cơ khi đóng le gió và điều chỉnh tay ga.
– Van SE (làm giàu khi khởi động bằng tay)
Loại này đã được sử dụng cho động cơ 2 thì khi van SE mở mạch xăng làm giàu khi khởi động được nối với ống chính và áp suất chân không khi khởi động sẽ hút xăng gua jíclơ gío và nhiên liệu được phun ra qua jíc lơ mạch làm giàu chúng được phun vào ống chính và cung cấp hỗn hợp giàu. Do đó khi sử dụng mạch làm giàu khởi động áp suất chân không chỉ cung cấp khi bướm ga đóng nếu mở bướm ga sẽ khó khởi động.
Vì không khí đi qua bướm ga tăng lên khi hoạt động nó củng cố chức năng làm tăng tốc độ cầm chừng tuy nhiên để nguyên mạch làm giàu sau khi động cơ ấm động cơ sẽ chạy với tốc độ cao hơn và có thể gây ra quá nhiệt.
– Cơ chế khởi động nhanh:
Một vài chế hòa khí với hệ thống le gió được trang bị cơ chế khởi động nhanh và tăng tốc độ cầm chừng đẩy nhanh quá trình làm ấm động cơ. Khi cần le gío làm việc cơ chế khởi động nhanh sẽ gắn với trục le gió và xoay cùng nhau và nâng bướm ga lên một chút.
7. Bơm tăng tốc:
Khi bướm ga mở đột ngột. Không khí tại ống ven turi bất ngờ giảm (áp suất hút thấp) lượng nhiên liệu phun ra tương phản với lượng giảm và làm hỗn hợp nghèo tạm thời và gây mất khả năng đốt.
Bơm tăng tốc là cơ chế ngăn ngừa hiện tượng này bằng cách cung cấp thêm lượng nhiên liệu khi bướm ga mở đột ngột.
Nguyên tắc hoạt động:
Khi bướm ga mở màng của bơm tăng tốc sẽ bị nén thông qua cần bơm . Vì lúc này khe nhỏ van kiểm tra bơm được đóng buồng bơm bị nén. Và bơm sẽ đẩy xăng ra vào ống chính của chế hòa khí. Khi giảm ga thì lò xo sẽ ép và đẩy nhiên liệu vào phía buồng bơm và bơm bị đóng van ra của bơm tăng tốc bị đóng lại và không cho không khí đi vào buồng bơm tăng tốc.
8. Van cắt khí:
Khi bướm ga bất ngờ đóng lại trong khi động cơ đang hoạt động ở tốc độ cao với bướm ga mở lớn thì lượng không khí – nhiên liệu hòa trộn bất ngờ giảm thấp tạm thời và hỗn hợp đi vào xi lanh cực kỳ thấp và hỗn hợp nén không thể đốt cháy một cách bình thường được và gây ra hiện tượng cháy sau tại cổ xả. Nếu có một nguồn lửa tình cờ gặp hỗn hợp và dòng không khí lưu chuyển của ống xả và tạo ra khả năng cháy và lúc này khả năng cháy trễ xảy ra.
Để ngăn ngừa hiện tượng đăc biệt này van cắt khí được trang bị là cho phần hỗn hợp thoát ra chỗ cổ xả không thể cháy bằng cách đóng bớt đường gío của mạch chậm lại làm cho hỗn hợp nhiên liệu tạm thời giàu vào thời điểm giảm ga đột ngột.
Hoạt động:
Khi đóng bướm ga làm cho áp xuất chân không tại ống hút chính tăng lên. Đường không khí đi qua bị đóng lại và chân không trong buồng chân không của van cắt khí cũng tăng lên và dịch chuyển màng cao su của van cắt khí. Khi áp lực hút của ống chính giảm nhỏ màng sẽ đẩy lò xo lại và mở cho không khi đi qua.
9. Điều chỉnh theo độ cao:
Khi lên cao thì mức độ đậm đặc của không khí giảm. Mật độ oxi trong không khí sẽ thấp hơn so với khi ở độ cao thấp. Do đó lúc này tỉ lệ hỗn hợp sẽ trở nên giàu hơn tỉ lệ mà bộ chế hòa khí đã thiết lập
Do đó khi độ cao hơn 2000 m bộ chế hòa khí cần phải điều chỉnh lại ngăn cản lượng khí xả thải ra môi trường do tính năng động cơ bị giảm do thay đổi tỉ lệ hòa trộn.
Phương pháp điều chỉnh:
Hệ thống chạy chậm • • • • • • • • • • • • • • • • • Điều chỉnh vít gió
Hệ thống chính (Chạy trung bình) • • • •• •• Thay đổi vị trí phe cài kim ga
Hệ thống chính (mở hết ga) • • • • • • Thay jíclơ chính khác
Tuy nhiên khi đã điều chỉnh thì bạn phải kiểm tra lại nhiều lần tất cả các điều chỉnh của mình. Khi bạn sử dụng xe ở độ cao 1500m hoặc thấp hơn luôn điều chỉnh chế hòa khí ở chế độ tiêu chuẩn. Nếu điều chỉnh bị sai và sử dụng chế độ điều chỉnh nghèo thì động cơ sẽ có vấn đề
Chế hòa khí PV đã được thể hiện là một giải pháp quan trọng và hiệu quả trong việc giảm phát thải khí nhà kính và bảo vệ môi trường. Việc sử dụng năng lượng mặt trời để chế hòa khí không chỉ giúp giảm phát thải carbon, mà còn tăng cường sự ổn định của nguồn cung năng lượng. Bằng cách này, chúng ta đang hướng tới một tương lai bền vững và xanh sạch. Tuy nhiên, để thúc đẩy ứng dụng rộng rãi của chế hòa khí PV, cần có sự hỗ trợ chính trị, đầu tư nghiên cứu và phát triển công nghệ. Chúng ta đều có trách nhiệm chung để bảo vệ hành tinh của chúng ta, và chế hòa khí PV là một bước quan trọng để đạt được mục tiêu này.