Luận án Nghiên cứu sử dụng nhiên liệu sinh học có tỷ lệ cồn ethanol tới 100% cho động cơ xăng

i 
MỤC LỤC 
MỤC LỤC .......................................................................................................... i 
LỜI CAM ĐOAN ............................................................................................. iv 
LỜI CẢM ƠN ................................................................................................... v 
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ/ SƠ ĐỒ ........................................................... vi 
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU ................................................................... xii 
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT .................................... xiv 
MỞ ĐẦU ........................................................................................................... 1 
i. Sự cần thiết của đề tài ..................................................................................................... 1 
ii. Mục đích nghiên cứu ..................................................................................................... 2 
iii. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ............................................................................... 2 
iv. Phương pháp nghiên cứu.............................................................................................. 2 
v. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn ......................................................................... 3 
vi. Tính mới của đề tài ....................................................................................................... 3 
vii. Các nội dung chính của đề tài ..................................................................................... 3 
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN ............................................................................. 4 
1.1. Tổng quan về nhiên liệu sinh học .............................................................................. 4 
1.1.1. Sự cần thiết phải nghiên cứu và ứng dụng nhiên liệu sinh học ............................ 4 
1.1.2. Các loại nhiên liệu sinh học được sử dụng trên phương tiện ................................ 5 
1.2. Nhiên liệu cồn ethanol và xăng sinh học ................................................................... 6 
1.2.1. Nhiên liệu cồn ethanol ............................................................................................. 6 
1.2.2. Xăng sinh học ........................................................................................................... 9 
1.2.3. Sản xuất và sử dụng cồn ethanol và xăng sinh học trên phương tiện ................ 10 
1.3. Các nghiên cứu sử dụng xăng sinh học có tỷ lệ cồn ethanol lớn trên động cơ xăng
 ............................................................................................................................................ 13 
1.3.1. Các nghiên cứu trên thế giới ................................................................................. 13 
1.3.2. Các nghiên cứu tại Việt Nam................................................................................. 25 
1.4. Kết luận Chương 1 .................................................................................................... 28 
CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT ............................................................... 29 
2.1. Quá trình cháy của động cơ xăng khi sử dụng xăng sinh học ............................... 29 
2.1.1. Quá trình cháy trong động cơ xăng ...................................................................... 29 
2.1.2. Quá trình cháy của động cơ xăng khi sử dụng xăng sinh học ............................ 31 
ii 
2.2. Lý thuyết mô phỏng động cơ xăng khi sử dụng xăng sinh học ............................. 34 
2.2.1. Mô hình hỗn hợp nhiên liệu .................................................................................. 34 
2.2.2. Mô hình cháy .......................................................................................................... 34 
2.2.3. Mô hình truyền nhiệt ............................................................................................. 42 
2.2.4. Mô hình phát thải ................................................................................................... 45 
2.2.5. Một số mô hình phụ khác ...................................................................................... 47 
2.3. Hệ thống điều khiển điện tử trên động cơ phun xăng khi sử dụng xăng sinh học có 
tỷ lệ cồn ethanol lớn tới 100% ......................................................................................... 51 
2.3.1. Cấu tạo hệ thống điều khiển điện tử trên động cơ ............................................... 51 
2.3.2. Cơ sở lý thuyết chuyển đổitừ sử dụng xăng thông thường sang sử dụng xăng sinh 
học có tỷ lệ cồn ethanol tới 100% .................................................................................... 54 
2.3.3. Bộ dữ liệu chuẩn trong động cơ khi sử dụng xăng sinh học có tỷ lệ cồn ethanol 
lớn tới 100% ...................................................................................................................... 58 
2.4. Kết luận chương 2 ..................................................................................................... 61 
CHƯƠNG 3. MÔ PHỎNG ĐỘNG CƠ PHUN XĂNG ĐIỆN TỬ KHI SỬ 
DỤNG XĂNG SINH HỌC CÓ TỶ LỆ CỒN ETHANOL TỚI 100% .......... 62 
3.1. Đối tượng nghiên cứu và xây dựng mô hình động cơ ............................................ 62 
3.1.1. Đối tượng nghiên cứu ............................................................................................ 62 
3.1.2. Xây dựng mô hình động cơ .................................................................................... 63 
3.2. Đánh giá khả năng thích ứng của ECU nguyên bản trên động cơ ô tô phun xăng 
điện tử khi sử dụng xăng sinh học có tỷ lệ cồn ethanol tới 100% ................................ 64 
3.2.1. Hiệu chuẩn mô hình và đánh giá khả năng thích ứng của ECU nguyên bản ... 65 
3.2.2. Đánh giá ảnh hưởng của xăng sinh học có tỷ lệ cồn ethanol lớn tới tham số của 
mô hình cháy Fractal ....................................................................................................... 80 
3.2.3. Xác định hệ số dư lượng không khí  của hỗn hợp cháy với các tỷ lệ cồn ethanol 
khác nhau ......................................................................................................................... 81 
3.3. Nghiên cứu mô phỏng xây dựng bộ thông số chuẩn với xăng sinh học ................ 82 
3.3.1. Tính toán mô phỏng lượng nhiên liệu phun đảm bảo hệ số dư lượng không khí 
 = 1 .................................................................................................................................. 82 
3.3.2. Tính toán góc đánh lửa sớm để mô men động cơ đạt Memax khi sử dụng xăng sinh 
học ..................................................................................................................................... 87 
3.4. Kết luận chương 3....................................................................................................... 92 
CHƯƠNG 4. NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM ............................................ 94 
4.1. Đối tượng, nhiên liệu và trang thiết bị phục vụ nghiên cứu thực nghiệm ........... 93 
4.1.1. Đối tượng thử nghiệm ............................................................................................ 93 
4.1.2. Nhiên liệu thử nghiệm ........................................................................................... 93 
iii 
4.1.3. Trang thiết bị thử nghiệm ...................................................................................... 94 
4.2. Thử nghiệm hiệu chuẩn mô hình mô phỏng và bộ thông số chuẩn động cơ khi sử 
dụng xăng sinh học có tỷ lệ cồn ethanol tới 100% ........................................................ 96 
4.2.1. Mục tiêu, phương pháp và chế độ thử nghiệm ..................................................... 96 
4.2.2. Kết quả thử nghiệm ................................................................................................ 98 
4.3. Thiết kế, chế tạo bộ điều khiển ECU phụ khi sử dụng xăng sinh học có tỷ lệ cồn 
ethanol tới 100% ............................................................................................................ 102 
4.3.1. Thiết kế chế tạo bộ điều khiển ECU phụ cho động cơ Toyota 1NZ-FE ............ 102 
4.3.2. Nghiên cứu nạp bộ thông số chuẩn lên ECU phụ .............................................. 109 
4.4. Thử nghiệm đánh giá tính năng kinh tế, kỹ thuật và phát thải động cơ xăng khi 
được lắp thêm ECU phụ trên băng thử động cơ ......................................................... 110 
4.4.1. Mục tiêu, phương pháp và chế độ thử nghiệm ................................................... 110 
4.4.2. Kết quả thử nghiệm trên băng thử động cơ ........................................................ 110 
4.5. Thử nghiệm tính năng kinh tế, kỹ thuật và phát thải của xe ô tô được lắp thêm 
ECU phụ trên băng thử ô tô .......................................................................................... 115 
4.5.1. Mục tiêu, phương pháp và chế độ thử nghiệm ................................................... 115 
4.5.2. Kết quả thử nghiệm với ô tô nguyên bản khi chưa lắp ECU phụ ...................... 116 
4.5.3. Kết quả thử nghiệm với ô tô được lắp thêm ECU phụ ....................................... 119 
4.6. Kết luận Chương 4 .................................................................................................. 123 
KẾT LUẬN CHUNG VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI ............. 125 
Kết luận chung: .............................................................................................................. 125 
Hướng phát triển của đề tài: ......................................................................................... 126 
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................. 127 
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN ........ 137 
PHỤ LỤC 
iv 
LỜI CAM ĐOAN 
Tôi xin cam đoan đây là đề tài nghiên cứu do tôi thực hiện. Luận án có sử dụng một 
phần kết quả do tôi và nhóm nghiên cứu thực hiện trong Đề tài cấp nhà nước “Nghiên cứu 
thiết kế và chế tạo hệ thống phun nhiên liệu điện tử cung cấp xăng sinh học có tỷ lệ cồn 
etanol tới 100% (E100) cho động cơ ô tô và xe máy sử dụng nhiên liệu linh hoạt”, mã số 
ĐT.09.2014/NLSH do PGS.TS Phạm Hữu Tuyến là chủ nhiệm đề tài và tổ chức chủ trì là 
Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, thuộc Đề án Phát triển nhiên liệu sinh học đến năm 2015, 
tầm nhìn đến năm 2025, do Bộ Công Thương quản lý. Tôi đã được chủ nhiệm đề tài đồng ý 
cho sử dụng một phần kết quả của Đề tài cấp nhà nước và việc viết luận án. 
Tôi xin cam đoan các số liệu kết quả nêu trong luận án là trung thực và chưa từng được 
ai công bố trong các công trình nào khác. 
 Hà Nội, ngày tháng năm 2018 
Tập thể giáo viên hướng dẫn 
PGS.TS Phạm Hữu Tuyến PGS.TS Phạm Văn Thể 
Nghiên cứu sinh 
Nguyễn Khánh Tùng 
v 
LỜI CẢM ƠN 
Tôi xin chân thành cảm ơn Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, Viện Sau đại học, Viện 
Cơ khí Động lực, Bộ môn Động cơ đốt trong, Phòng thí nghiệm Động cơ đốt trong đã cho 
phép và giúp đỡ tôi thực hiện luận án trong thời gian học tập, nghiên cứu tại Trường Đại học 
Bách khoa Hà Nội. 
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS.TS Phạm Hữu Tuyến và PGS.TS. Phạm 
Văn Thể đã chu đáo, tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tôi thực hiện và hoàn thành luận án. 
Tôi xin chân thành cảm ơn Lãnh đạo Cục Ứng dụng và Phát triển công nghệ - Bộ Khoa 
học và Công nghệ, Ban điều hành đề án Phát triển nhiên liệu sinh học - Bộ Công thương và 
các đồng nghiệp đã ủng hộ, tạo điều kiện thuận lợi để tôi có thể hoàn thành luận án. 
Tôi xin chân thành cảm ơn các Giáo sư, Phó Giáo sư, Tiến sĩ và các nhà khoa học đã 
dành thời gian quý báu để đọc và góp ý giúp tôi hoàn thiện luận án. 
Cuối cùng, xin gửi lời cảm ơn chân thành tới gia đình và bạn bè, những người đã luôn 
động viên khuyến khích trong suốt thời gian tham gia nghiên cứu và thực hiện công trình 
này. 
 Nghiên cứu sinh 
Nguyễn Khánh Tùng 
vi 
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ/SƠ ĐỒ 
Hình 1.1. Tổng mức tiêu thụ năng lượng và mức phát thải CO2 trên thế giới. ..................... 4 
Hình 1.2. Sự biến động của giá dầu thô trên thị trường thế giới ........................................... 4 
Hình 1.3. Tăng trưởng phương tiện cơ giới đường bộ. ......................................................... 5 
Hình 1.4. Sơ đồ sản xuất ethanol từ xenluloza ...................................................................... 7 
Hình 1.5. Tổng sản lượng ethanol hàng năm của các quốc gia/vùng lãnh thổ .................... 10 
Hình 1.6. Tỷ lệ sản lượng ethanol của các quốc gia/vùng lãnh thổ năm 2015 .................... 11 
Hình 1.7. Số lượng phương tiện sử dụng nhiên liệu thay thế được đặt hàng và sản xuất hàng 
năm ...................................................................................................................................... 11 
Hình 1.8. Diện tích và sản lượng sắn tại Việt Nam giai đoạn 2001-2011 ........................... 12 
Hình 1.9. Ảnh hưởng của tỷ lệ ethanol tới hệ số dư lượng không khí tương đương A/F và hệ 
số nạp tại các tốc độ 1000, 2000, 3000, 4000 v/ph ............................................................. 14 
Hình 1.10. Ảnh hưởng của tỷ lệ ethanol tới mô men và suất tiêu hao nhiên liệu tại các tốc độ 
1000, 2000, 3000, 4000 v/ph ............................................................................................... 14 
Hình 1.11. Ảnh hưởng của lượng ethanol tăng lên tới hàm lượng khí thải CO, CO2, HC trong 
phát thải ............................................................................................................................... 15 
Hình 1.12. Thay đổi mô men của động cơ và khi sử dụng xăng sinh học với với các tỷ lệ cồn 
ethanol khác nhau ................................................................................................................ 15 
Hình 1.13. Ảnh hưởng của tỷ lệ ethanol trong nhiên liệu tới suất tiêu hao nhiên liệu của ô tô
 ............................................................................................................................................. 16 
Hình 1.14. Ảnh hưởng của tỷ lệ ethanol trong nhiên liệu tới lượng phát thải khí CO, CO2, 
HC và NH3 ........................................................................................................................... 16 
Hình 1.15. Sự thay đổi lượng nhiên liệu cung cấp và hiệu suất nhiệt của động cơ khi sử dụng 
các loại xăng sinh học E10, E20, E30, E85 so với khi sử dụng xăng thông thường ........... 17 
Hình 1.16. Tỷ lệ suy giảm phát thải HC và NOx khi động cơ sử dụng các loại xăng sinh học 
E10, E20, E30, E85 so với khi sử dụng xăng thông thường ............................................... 18 
Hình 1.17. Ảnh hưởng củ ... hông để hút khí cháy ra. 
- Nguyên lý hoạt động: 
Khí mẫu cần đo được đưa vào hệ thống với áp suất 580mbar và lưu lượng 1500l/h. Nó 
được hòa trộn với khí cháy (hỗn hợp H/He) được đưa vào ở đường ống thứ hai. Khí cháy có 
áp suất là 1050mbar, có lưu lượng là 30l/h. Khí mẫu và khí cháy được trộn với nhau và đưa 
và buồng cháy với áp suất là 680mbar. 
Trong buồng phản ứng hỗn hợp khí (20% O2, 80% N2) được bơm vào làm môi trường 
cháy. Khi khí mẫu và khí cháy được đưa vào, bộ đánh lửa bật tia lửa đốt cháy. Trong điều 
kiện như vậy khí HC không cháy mà bị bẻ gãy thành các ion. 
Các ion sinh ra trong môi trường có từ trường của cặp điện cực, nó sẽ bị hút về hai bản 
cực và tạo thành dòng điện trong mạch. Dòng điện được khuyếch đại khi đi qua bộ khuyếch 
đại và được đưa tới bộ đo điện áp. 
Khí cháy được hút ra nhờ độ chân không ở đầu ra. Độ chân không này được sinh ra do 
luồng khí nén thổi qua tại miệng hút. 
Dựa vào cường độ dòng điện sinh ra có thể đánh giá được lượng HC có trong khí mẫu. 
 Khi đo lượng HC có trong khí xả động cơ, các điều kiện đo rất được chú ý. Áp suất 
đầu vào phải đảm bảo chính xác, lưu lượng phải vừa đủ. Có như vậy thì quá trình đo mới 
đúng. Hệ thống sẽ đánh lửa 10 lần, trong 10 lần đó mà các điều kiện không đảm bảo thì hệ 
thống sẽ không đo được. Sau 10 lần đánh lửa mà không đo được thì hệ thống sẽ dừng lại và 
yêu cầu có sự kiểm tra sửa chữa. 
Phụ lục 2.3. Thiết bị đo tiêu hao nhiên liệu AVL Fuel Balance 733S 
Hệ thống AVL Fuel Balance 733S đo lượng nhiên liệu tiêu thụ của động cơ bằng cách 
cân lượng nhiên liệu trong bình chứa. AVL Fuel Balance 733S có thể đo liên tục lượng nhiên 
liệu trong một khoảng thời gian từ khi đầy bình đến khi nhiên liệu trong bình giảm tới mức 
0 (Hình 2.7). Sai số của thiết bị là 0,1%. Giải đo từ 0 đến 150 (kg/h). Có thể cho phép tới 
400kg/h. 
Sơ đồ nguyên lý và hình ảnh thực tế của AVL Fuel Balance 733S 
 1. Nhiên liệu cấp vào thùng đo 7. Thanh cân. 
 2. Nhiên liệu tới động cơ. 8. Lò xo lá. 
 3. Nhiên liệu hồi từ động cơ. 9. Cân bì. 
 4. ống thông hơi. 10. Cảm biến lưu lượng. 
 5. Các ống nối mềm. 11. Thiết bị giảm chấn. 
 6. Thùng đo 12. Van điện từ đường nạp. 
Bắt đầu quá trình đo nhiên liệu được cấp đầy vào thùng đo 6 thông qua đường cấp 
nhiên liệu 1. Khi lượng nhiên liệu đã đầy, lúc này lực tì lên cảm biến lưu lượng là lớn nhất. 
Van điện từ 12 đóng lại ngăn không cho dòng nhiên liệu vào thùng đo trong khi đường cấp 
vào động cơ vẫn mở, lượng nhiên liệu trên đường hồi của động cơ (khi sử dụng hệ thống 
phun xăng điện tử) áp suất trong bình được giữ ổn định nhờ ống thông hơi 4. Đồng thời với 
quá trình đó bộ phận đếm thời gian hoạt động. Lượng nhiên liệu trong bình chứa được đo 
liên tục trong từng giây dựa vào lượng nhiên liệu còn trong bình ECU sẽ tính ra lượng nhiên 
liệu tiêu thụ của động cơ. 
Hệ thống đo suất tiêu thụ nhiên liệu AVL Fuel Balance 733S thực hiện quá trình đo 
và ghi lại kết quả trung bình của phép đo trong thời gian của phép đo, do người thử nghiệm 
đặt trên giao diện từ máy tính 
Giao diện trên máy tính hệ thống cân nhiên liệu AVL 733S 
Phụ lục 2.4. Hệ thống thử nghiệm ô tô hạng nhẹ 
Hệ thống thử nghiệm ô tô hạng nhẹ của hãng AVL - Cộng hòa Áo bao gồm băng thử 
ô tô CD 48”, hệ thống lấy mẫu thể tích không đổi CVS, thiết bị phân tích khí thải CEB II, 
cân nhiên liệu AVL 733S. 
Đối tượng thử nghiệm là xe ô tô Toyota Vios 1.5, xe này được lắp động cơ Toyota 
1NZ-FE đã được nghiên cứu trong các chương trước. Ô tô được thử nghiệm với trạng thái 
nguyên bản (chưa lắp bộ chuyển đổi ECU phụ) và sau khi lắp bộ chuyển đổi và sử dụng với 
các loại xăng sinh học có tỷ lệ cồn ethanol lớn gồm E30, E50, E85 và E100. Thông số đánh 
giá gồm công suất, tiêu hao nhiên liệu, các thành phần phát thải, khả năng khởi động, tăng 
tốc. 
Hệ thống thử nghiệm ô tô hạng nhẹ của hãng AVL 
Phụ lục 2.5. Các bộ phận chính trong bộ điều khiển ECU phụ 
* Bộ vi xử lý 
ATxmega 128A là bộ vi điều khiển CMOS điện áp thấp dựa trên nền kiến trúc AVR 
RISC nâng cao, cho phép tốc độ đạt được là 1 MPIS trên 1 MHz.Vi xử lý thực hiện chương 
trình bằng cách tiếp nhận các thông số đầu vào thông qua các ngắt bao gồm tỷ lệ cồn ethanol 
trong nhiên liệu, xung đánh lửa và xung phun nhiên liệu. Sau khi vào ngắt thông qua các bộ 
đếm và bộ chuyển đổi ADC, các giá trị này được chuyển sang giá trị thực và đưa vào các 
 bảng tra kết hợp chương trình nội suy để hiệu chỉnh, tính toán và đưa ra giá trị thời điểm 
đánh lửa và độ rộng xung phun phù hợp với tỷ lệ cồn. 
Cấu hình chân của ATxmega 128A 
* Bộ đếm (Timer/Counter) 
Timer/Counter là các module độc lập với CPU. Chức năng chính của các bộ 
Timer/Counter, như tên gọi của chúng, là định thì (tạo ra một khoảng thời gian, đếm thời 
gian) và đếm sự kiện. Trên các chip AVR, các bộ Timer/Counter còn có thêm chức năng 
tạo ra các xung điều rộng PWM (Pulse Width Modulation). Ở một số dòng AVR, 
Timer/Counter còn được dùng như các bộ hiệu chỉnh thời gian trong các ứng dụng thời gian 
thực. Các bộ Timer/Counter được chia theo độ rộng thanh ghi chứa giá trị định thời gian hay 
giá trị đếm của chúng. ATxmega128A có 8 bộ T/C (Timer/Counter) 16 bit được chia làm 2 
loại là type 0 và type 1, có thể kết hợp để tạo ra bộ T/C 32 bit. Một bộ T/C gồm có bộ đếm 
cơ bản và các kênh so sánh hoặc bắt sự kiện. 
Sơ đồ khối của bộ Timer/Counter 
Hoạt động đếm (Counter Operation): Tùy thuộc vào chế độ hoạt động, bộ đếm counter 
sẽ được xóa (clear) hoặc tải lại (reloaded), được tăng lên hoặc giảm giá trị với mỗi xung đi 
vào bộ timer/counter. Chế độ hoạt động bình thường khi đếm lên (up-counting) đạt giá trị 
TOP, giá trị sẽ được đặt về 0 ở xung tiếp theo. Và khi đếm xuống (down-counting), giá trị 
thanh ghi sẽ được tải lại khi đạt BOTTOM. 
Mô tả các giá trị mà thanh ghi đếm có thể đạt được 
BOTTOM: là giá trị thấp nhất mà một T/C có thể đạt được, giá trị này luôn là 0. 
MAX: là giá trị lớn nhất mà một T/C có thể đạt được, giá trị này được quy định bởi 
bởi giá trị lớn nhất mà thanh ghi đếm của T/C có thể chứa được. Ví dụ với một bộ T/C 8 bit 
thì giá trị MAX luôn là 0xFF (tức 255 trong hệ thập phân), với bộ T/C 16 bit thì MAX bằng 
0xFFFF (65535). Như thế MAX là giá trị không đổi trong mỗi T/C. 
TOP: là giá trị mà khi T/C đạt đến nó sẽ thay đổi trạng thái, giá trị này không nhất thiết 
là số lớn nhất 8 bit hay 16 bit như MAX, giá trị của TOP có thể thay đổi bằng cách điều 
khiển các bit điều khiển tương ứng hoặc có thể nhập trực tiếp thông qua một số thanh ghi. 
- Kênh bắt sự kiện 
Kênh bắt sự kiện được sử dụng để bắt độ rộng xung ngoài mô tả ở hình dưới đây. 
Mô tả cách bắt sự kiện 
* Các ngắt 
Ngắt là một cơ chế cho phép CPU tạm thời dừng tức khắc các hoạt động để nhảy đến 
một nơi khác thực hiện một nhiệm vụ nào đó. Sau khi kết thúc chương trình ngắt, bộ đếm 
chương trình sẽ được trả về giá trị trước đó để bộ xử lí quay về thực hiện tiếp các nhiệm vụ 
còn dang dở. Như vậy, ngắt có mức độ ưu tiên xử lí cao nhất, ngắt thường được dùng để xử 
lí các sự kiện bất ngờ nhưng không tốn quá nhiều thời gian. Các tín hiệu dẫn đến ngắt có thể 
xuất phát từ các thiết bị bên trong chip (ngắt báo bộ đếm timer/counter tràn, ngắt báo quá 
trình gửi dữ liệu bằng RS232 kết thúc) hay do các tác nhân bên ngoài (ngắt báo có 1 button 
được nhấn, ngắt báo có 1 gói dữ liệu đã được nhận). Các cấp độ ngắt: cấp độ ngắt được 
lựa chọn độc lập với mỗi nguồn ngắt. Có 3 cấp độ của ngắt thấp, trung bình và cao (Low-
Medium-High) và được đặt ở thanh ghi điều khiển. 
* Bộ chuyển đổi ADC 
Bộ chuyển đổi ADC chuyển đổi tín hiệu tương tự analog sang tín hiệu số digital, với 
độ phân giải 12 bit bộ ADC có thể chuyển đổi tới 2 triệu mẫu trên giây. ADC có bốn kênh 
chuyển đổi với đầu vào riêng biệt, có thể sử dụng cả hai điện áp tham chiếu nội bộ và bên 
ngoài. Sơ đồ tổng quan ADC trong vi điều khiển chuyển như hình bên dưới: 
Sơ đồ tổng quan ADC trong vi điều khiển 
Phụ lục 2.6. Chức năng và nhiệm vụ của các khối trong bộ điều khiển ECU phụ 
Khối nguồn: Khối nguồn có nhiệm vụ chuyển điện áp làm việc của ắc quy (12V) sang 
điện áp phù hợp với vi điều khiển, đảm bảo cung cấp đủ dòng làm việc và có khả năng chống 
nhiễu tốt. 
Khối nguồn ECU phụ 
- Khối nhận tín hiệu phun xăng và đánh lửa: khối này có nhiệm vụ nhận tín hiệu và giả 
lập lại tín hiệu cơ cấu chấp hành đồng thời tạo được tín hiệu phù hợp với đầu vào của vi điều 
khiển. Sơ đồ khối nguồn trình và khối nhận tín hiệu phun xăng và đánh lửa trình bày ở hình 
dưới đây: 
 Khối nhận tín hiệu xung phun Khối nhận tín hiệu đánh lửa 
- Khối nhận tín hiệu tỷ lệ ethanol: khối này có nhiệm vụ phối hợp giữa đầu ra của cảm 
biến tỷ lệ ethanol với đầu vào của vi điều khiển, đảm bảo nhận chính xác tín hiệu tỷ lệ xăng 
- ethanol đồng thời lặp lại tín hiệu này về vi điều khiển trong khi đảm bảo phù hợp với điện 
áp của vi điều khiển. 
- Khối công suất điều khiển vòi phun: khối này có nhiệm vụ khuếch đại tín hiệu từ vi 
điều khiển để điều khiển vòi phun sao cho lặp lại đúng dạng điều khiển của ECU chính, đồng 
 thời đảm bảo khả năng chịu dòng của tín hiệu. Sơ đồ khối nhận tín hiệu tỷ lệ ethanol và khối 
công suất điều khiển vòi phun trình bày ở hình dưới đây: 
 Khối điều khiển vòi phun Khối nhận tín hiệu tỷ lệ cồn ethanol 
- Khối công suất điều khiển đánh lửa: khối điều khiển đánh lửa có nhiệm vụ tương tự 
khối điều khiển vòi phun, tuy nhiên do điều khiển trực tiếp biến áp đánh lửa là loại biến áp 
có điện áp cao 18.000 đến 25.000 V nên rất dễ gây xung nhiễu làm hỏng bộ điều khiển, do 
đó cần phải có mạch lọc xung điện áp cao phù hợp nhằm đảm bảo an toàn cho mạch điều 
khiển. Khối điều khiển đánh lửa của động cơ 1NZ-FE có mạch công của biến áp đánh lửa 
đã có sẵn cùng với biến áp đánh lửa. 
 Khối công suất điều khiển đánh lửa Khối điều khiển biến áp đánh lửa 
- Khối vi điều khiển: Đây là khối quan trọng nhất của ECU phụ có nhiệm vụ nhận 
thông tin, xử lý tính toán và gửi thông tin ra. Do cần phải đảm bảo tính ổn định khi làm việc 
ở tần số cao 32MHz nên việc chống nhiễu là hết sức quan trọng cũng như nguồn cung cấp 
phải ổn định. Sơ đồ khối công suất điều khiển đánh lửa trình và khối vi điều khiển được thể 
hiện ở dưới đây: 
 Khối vi điều khiển 
 PHỤ LỤC 3. KẾT QUẢ MÔ PHỎNG ĐỘNG CƠ KHI ĐIỀU CHỈNH LƯỢNG NHIÊN 
LIỆU CUNG CẤP VÀ GÓC ĐÁNH LỬA SỚM 
Phụ lục 3.1. Lượng nhiên liệu cấp cho chu trình, góc đánh lửa sớm ở các chế độ tính 
của động cơ ô tô với ECU nguyên bản 
Chế độ tải 
Tốc độ động cơ 
(v/ph) 
Lượng nhiên liệu cấp 
cho chu trình (g/ct) 
Góc đánh lửa sớm 
(độ TK) 
20% 
1000 0,00598 8 
2000 0,00601 21,5 
3000 0,00626 36 
4000 0,00644 40 
5000 0,00664 45 
6000 0,00691 47 
60% 
1000 0,01795 1,5 
2000 0,01803 12,5 
3000 0,01878 20 
4000 0,01931 30 
5000 0,01991 35 
6000 0,02073 39 
100% 
1000 0,03074 -6 
2000 0,03123 -1 
3000 0,03367 8 
4000 0,03447 14 
5000 0,03517 19,5 
6000 0,03587 26 
 Phụ lục 3.2. Công suất động cơ sau khi tăng gct đảm bảo hệ số dư lượng  =1 
Công suất (kW) 
Tốc độ 
(v/ph) 
RON92 E30 
Thay 
đổi E30 
so với 
RON92 
E50 
Thay 
đổi E50 
so với 
RON92 
E85 
Thay 
đổi E85 
so với 
RON92 
E100 
Thay 
đổi 
E100 so 
với 
RON92 
Vị trí 20% tải 
1000 2,26 2,18 -3,35% 2,31 2,28% 2,36 4,56% 2,32 2,74% 
2000 4,43 4,35 -1,64% 4,55 2,76% 4,54 2,67% 4,64 4,85% 
3000 8,06 7,84 -2,80% 8,18 1,45% 8,44 4,65% 8,48 5,25% 
4000 10,80 10,98 1,64% 11,11 2,88% 11,35 5,04% 11,51 6,54% 
5000 13,08 13,47 2,98% 13,56 3,60% 13,43 2,67% 13,76 5,16% 
6000 14,33 14,71 2,62% 14,88 3,82% 15,04 4,93% 15,23 6,22% 
TB -0,09% 2,80% 4,09% 5,13% 
Vị trí 60% tải 
1000 6,78 6,93 2,21% 7,01 3,42% 7,13 5,16% 7,29 7,57% 
2000 13,28 13,50 1,68% 13,79 3,88% 14,08 6,06% 14,33 7,94% 
3000 24,18 23,51 -2,80% 24,94 3,14% 25,70 6,25% 25,67 6,13% 
4000 32,40 33,79 4,26% 33,68 3,92% 34,34 5,96% 35,19 8,59% 
5000 39,25 40,53 3,24% 40,90 4,20% 41,81 6,51% 42,20 7,51% 
6000 43,00 44,13 2,62% 45,04 4,73% 45,87 6,66% 46,88 9,02% 
TB 1,87% 3,88% 6,10% 7,79% 
Vị trí 100% tải 
1000 11,30 11,55 2,27% 11,82 4,63% 11,89 5,27% 12,20 7,98% 
2000 22,13 21,75 -1,71% 22,88 3,40% 23,52 6,27% 23,99 8,40% 
3000 40,31 39,87 -1,07% 42,56 5,60% 43,21 7,20% 43,87 8,84% 
4000 54,01 55,74 3,21% 55,41 2,60% 57,71 6,86% 59,15 9,52% 
5000 65,42 67,30 2,87% 67,78 3,60% 69,61 6,40% 69,48 6,20% 
6000 71,67 73,36 2,35% 75,69 5,60% 76,86 7,24% 77,04 7,48% 
TB 1,32% 4,24% 6,54% 8,07% 
 Phụ lục 3.3. Góc đánh lửa sớm tối ưu và công suất động cơ với các loại xăng sinh học 
ở các chế độ làm việc khác nhau. 
Tốc 
độ 
(v/ph) 
RON92 E30 E50 E85 E100 
Góc 
đánh lửa 
sớm 
nguyên 
bản 
(GQTK) 
Góc đánh 
lửa sớm 
(GQTK) 
Công 
suất 
(kW) 
Góc đánh 
lửa sớm 
(GQTK) 
Công 
suất 
(kW) 
Góc 
đánh lửa 
sớm 
(GQTK) 
Công 
suất 
(kW) 
Góc 
đánh lửa 
sớm 
(GQTK) 
Công 
suất 
(kW) 
20% tải 
1000 8 31 2,32 42 2,44 44 2,44 37 2,52 
2000 21,5 37 4,59 46 4,74 50 5,29 43 5,07 
3000 36 42 8,14 54 8,38 54 8,46 48 8,55 
4000 40 46 11,43 58 11,56 55 11,97 52 12,13 
5000 45 50 14,19 59 14,27 59 14,54 53 14,96 
6000 47 52 15,54 61 15,57 61 15,68 55 15,99 
60% tải 
1000 1,5 21 7,17 21 7,21 24 7,31 24 7,35 
2000 12,5 26 14,23 32 14,33 32 14,81 32 15,82 
3000 20 33 25,57 33 26,07 39 26,17 39 26,20 
4000 30 35 33,81 38 33,82 44 35,55 44 35,73 
5000 35 38 40,63 44 41,43 50 42,06 50 43,59 
6000 39 42 44,43 48 45,70 51 46,09 51 48,93 
100% tải 
1000 -6 21 11,63 24 11,94 24 11,87 24 12,67 
2000 -1 26 22,86 29 23,95 29 24,15 29 25,34 
3000 8 29 40,44 32 42,83 32 42,99 32 43,93 
4000 14 32 57,91 35 57,99 35 58,02 35 59,68 
5000 19,5 32 68,03 35 68,60 35 68,67 35 74,04 
6000 26 34 77,57 37 78,80 37 80,70 37 82,49 
 PHỤ LỤC 4. KẾT QUẢ THỬ NGHIỆM ĐÁNH GIÁ TÍNH NĂNG KINH TẾ, KỸ 
THUẬT VÀ PHÁT THẢI ĐỘNG CƠ KHI SỬ DỤNG BỘ CHUYỂN ĐỔI 
Phụ lục 4.1. Thay đổi hàm lượng phát thải và tiêu hao nhiên liệu của ô tô Toyota Vios 
khi chạy động cơ nguyên bản theo chu trình thử Euro 2 
Nhiên liệu 
Phát thải 
Tiêu hao nhiên 
liệu (l/100km) HC 
(g/km) 
NOx 
(g/km) 
CO 
(g/km) 
CO2 (g/km) 
E0 (RON92) 0,012 0,132 1,537 136,295 6,070 
E30 0,049 0,166 0,847 151,371 6,597 
E50 0,032 0,501 0,432 155,401 6,913 
Phụ lục 4.2. Thay đổi hàm lượng phát thải và tiêu hao nhiên liệu của ô tô Toyota Vios 
khi chạy động cơ được lắp bộ chuyển đổi theo chu trình thử Euro 2 
Nhiên liệu 
Phát thải 
Tiêu hao nhiên 
liệu (l/100km) HC (g/km) 
NOx 
(g/km) 
CO (g/km) CO2 (g/km) 
E0 (RON92) 0,431 0,018 7,066 37,433 2,124 
E30 0,392 0,026 5,988 34,332 2,144 
E50 0,331 0,021 5,802 34,456 2,311 
E85 0,232 0,019 4,975 36,155 2,731 
E100 0,163 0,023 3,169 37,532 2,849