NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG COMMON RAIL TRÊN ĐỘNG CƠ 2KDFTV CỦA XE TOYOTA FORTUNER 2012

BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
---------------------------------------

NGUYỄN TÔN DUY

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ
TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG COMMON RAIL
TRÊN ĐỘNG CƠ 2KD-FTV CỦA XE TOYOTA FORTUNER 2012

CBHD: TS Nguyễn Tuấn Nghĩa
Sinh viên: Nguyễn Tơn Duy
Mã số sinh viên: 2018606342

CƠNG NGHỆ KĨ THUẬT Ô TÔ
Hà Nội – Năm2022



NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỠNG DẪN
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………...


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: T.S Nguyễn Tuấn Nghĩa

MỤC LỤC
DANH MỤC HÌNH ẢNH ..............................................................................
DANH MỤC BẢNG BIỂU .............................................................................
LỜI NÓI ĐẦU .............................................................................................. 1
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHUN NHIÊN LIỆU
COMMON RAIL DIESEL TRÊN XE Ô TÔ ............................................. 2
1.1. Khái quát chung về hệ thống nhiên liệu động cơ diesel .............. 2
1.1.1. Sơ lược lịch sử phát triển động cơ diesel....................................... 2
1.1.2. Tổng quan về hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ diesel ........... 3
1.1.2.1. Nhiệm vụ ............................................................................... 3
1.1.2.2. Yêu cầu .................................................................................. 4
1.1.2.3. Phân loại ................................................................................ 4
1.2. Hệ thống cung cấp phun nhiên liệu Common Rail ..................... 7
1.2.1. Hệ thống Common rail ................................................................. 7
1.2.2. Chức năng của hệ thống common rail ........................................... 7
CHƯƠNG 2. KẾT CẤU CÁC BỘ PHẬN VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC
HỆ THỐNG PHUN NHIÊN LIỆU COMMON RAIL DIESEL TRÊN XE
TOYOTA FORTUNER 2012( ĐỘNG CƠ 2KD-FTV) ............................. 11
2.1. Giới thiệu chung về xe Toyota Fortuner 2012.......................... 11
2.2. Kết cấu các bộ phận hệ thống phun nhiên liệu Common Rail (Động
cơ 2KD- FTV) .............................................................................. 14
2.2.1. Bình chứa nhiên liệu ................................................................... 15
2.2.2. Đường nhiên liệu áp suất thấp..................................................... 15
2.2.3. Bơm tiếp vận .............................................................................. 15
2.2.4. Lọc nhiên liệu ............................................................................. 16
2.2.5. Bơm cao áp ................................................................................. 16
2.2.6. Đường ống dẫn nhiên liệu áp suất cao......................................... 19

2.2.7. Ống tích trữ nhiên liệu áp suất cao( ống phân phối) .................... 20
2.2.8. Kim phun .................................................................................... 21
SVTH: NGUYỄN TÔN DUY

LỚP: 2018DHKTOTO6


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: T.S Nguyễn Tuấn Nghĩa

2.2.9. Van giới hạn áp suất ................................................................... 24
2.2.10. Van điều chỉnh áp suất .............................................................. 25
2.2.11. Cảm biến áp suất ống tích trữ áp suất cao ................................. 26
2.2.12. Cảm biến nhiệt độ nhiên liệu .................................................... 27
2.2.13. Bộ điều khiển trung tâm (ECU) ................................................ 29
2.3. Nguyên lý hoạt động hệ thống phun nhiên liệu Common Rail(
Động cơ 2KD-FTV) ...................................................................... 33
CHƯƠNG 3. HƯ HỎNG, NGUYÊN NHÂN VÀ BIỆN PHÁP BẢO
DƯỠNG SỬA CHỮA BẢO DƯỠNG HỆ THỐNG COMMON RAIL
TRÊN ĐỘNG CƠ 2KD-FTV CỦA XE TOYOTA FORTUNER 2012 .... 36
3.1. Những hư hỏng và biện pháp khắc phục .................................. 36
3.1.1. Khói đen ..................................................................................... 36
3.1.1.1. Phun nhiên liệu quá nhiều .................................................... 36
3.1.1.2. Thời gian phun quá sớm....................................................... 37
3.1.1.3. Áp suất phun thấp (do vịi phun) .......................................... 37
3.1.1.4. Có khơng khí trong hệ thống nhiên liệu của động cơ............ 37
3.1.2. Khói trắng ................................................................................... 38
3.1.2.1. Thời điểm phun quá trễ ........................................................ 38
3.1.2.2. Hệ thống sấy nhiên liệu liệu hỏng ........................................ 39

3.1.3. Bơm cao áp bị hỏng .................................................................... 39
3.1.3.1. Piston - xylanh bơm bị mòn ................................................. 39
3.1.3.2. Van điều áp suất của bơm cao áp bị hỏng............................. 39
3.1.4. Bộ lọc bị tắc, hoặc có nước trong nhiên liệu ............................... 39
3.1.5. Nhiên liệu rò ra lỗ vòi phun ........................................................ 39
3.1.6. Máy lì ......................................................................................... 40
3.1.7. Máy bị tắt đột ngột...................................................................... 40
3.2. Bảo dưỡng kỹ thuật hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ diesel
.................................................................................................... 40
3.2.1. Bảo dưỡng kỹ thuật cấp một ....................................................... 40
3.2.2. Bảo dưỡng kỹ thuật cấp hai ........................................................ 40
SVTH: NGUYỄN TÔN DUY

LỚP: 2018DHKTOTO6


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: T.S Nguyễn Tuấn Nghĩa

3.2.3. Bảo dưỡng kỹ thuật theo mùa ..................................................... 41
3.2.4. Các hư hỏng đối với hệ thống điện tử ......................................... 41
3.3. Các chú ý khi tháo lắp và kiểm tra của hệ thống cung cấp nhiên
liệu Diesel Common Rail .............................................................. 41
3.3. Kiểm tra và phát hiện lỗi bằng máy chẩn đoán chuyên dụng .... 45
3.3.1. Kiểm tra bằng cách sử dụng máy chuẩn đoán ............................. 45
3.3.2. Kiểm tra bằng cách dùng dụng cụ thử mạch ............................... 46
3.3.3. Thử kích hoạt bằng máy ch̉n đốn ........................................... 48
3.3.4. Cách xoá mã chuẩn đoán ............................................................ 49
3.4. Quy trình tháo - lắp một số bộ phận của hệ thống .................... 49

3.4.1. Quy trình tháo -lắp tuy ô bơm cao áp, tuy ơ vịi phun ................. 49
3.4.2. Quy trình tháo - lắp vòi phun ...................................................... 52
3.4.3. Quy trình lắp đặt bơm cao á ........................................................ 53
3.5. Kiểm tra các bộ phận của hệ thống cung cấp nhiên liệu Common
Rail.............................................................................................. 54
3.5.1. Kiểm tra bơm áp thấp ................................................................. 54
3.5.2. Kiểm tra vòi phun khi động cơ đang hoạt động ........................... 57
3.5.3. Kiểm tra bơm cao áp ................................................................... 59
3.5.4 Kiểm tra van điều chỉnh áp suất ................................................... 61
KẾT LUẬN ................................................................................................. 63
TÀI LIỆU THAM KHẢO .......................................................................... 64

SVTH: NGUYỄN TÔN DUY

LỚP: 2018DHKTOTO6


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: T.S Nguyễn Tuấn Nghĩa

DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1 Sơ đồ cung cấp nhiên liệu sử dụng bơm dãy .................................... 4
Hình 1.2 Sơ đồ hệ thống cung cấp nhiên liệu sử dụng bơm cao áp loại bơm
phân phối........................................................................................................ 5
Hình 1.3 Hệ thống nhiên liệu Diesel điện tử( common rail) ............................ 6
Hình 1.4 Sơ đồ hệ thống cung cấp phun nhiên liệu common rail .................... 7
Hình 2.1 Xe Toyota Fortuner 2012 ............................................................... 11
Hình 2.2 Sơ đồ hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ 2KD- FTV ................ 14
Hình 2.3 Cấu tạo bơm tiếp vận ..................................................................... 15

Hình 2.4 Lọc nhiên liệu. ............................................................................... 16
Hình 2.5 Bơm cao áp .................................................................................... 17
Hình 2.6 Cấu tạo ống phân phối ................................................................... 20
Hình 2.7 Kết cấu kim phun ........................................................................... 21
Hình 2.8 Nguyên lý làm việc của kim phun .................................................. 23
Hình 2.9 Cấu tạo van giới hạn áp suất .......................................................... 24
Hình 2.10 Cấu tạo van điều chỉnh áp suất ..................................................... 25
Hình 2.11 Cấu tạo cảm biến áp suất ống tích trữ áp suất cao ........................ 26
Hình 2.12 Cảm biến nhiệt độ nhiên liệu ....................................................... 28
Hình 2.13 Sơ đồ mạch điện cảm biến nhiệt độ nhiên liệu ............................. 28
Hình 2.14 Bộ điều khiển trung tâm ECU. ..................................................... 29
Hình 2.15 Sơ đồ hệ thống điều khiển điện tử động cơ 2KD-FTV của hãng
TOYOTA ..................................................................................................... 30
Hình 2.16 Thời điểm phun của ECU. ........................................................... 31
Hình 2.17 Điều khiển lượng phun của ECU. ................................................ 31
SVTH: NGUYỄN TÔN DUY

LỚP: 2018DHKTOTO6


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: T.S Nguyễn Tuấn Nghĩa

Hình 2.18 Điều khiển lượng phun trước của ECU. ....................................... 32
Hình 2.19 Điều khiển tốc độ không tải của ECU. ......................................... 32
Hình 2.20 Giao động về tốc độ động cơ khi chạy không tải.......................... 33
Hình 3.1 Không được tháo ống cao áp khi động cơ đang hoạt động. ............ 43
Hình 3.2 Kiểm tra áp suất cao áp bằng điện áp ra ......................................... 43
Hình 3.3 Kiểm tra kim phun. ........................................................................ 43

Hình 3.4 Không được tháo rời vòi phun và kim phun. .................................. 44
Hình 3.5 Cách lắp đặt ống phun. .................................................................. 44
Hình 3.6 Máy chẩn đoán. ............................................................................. 45
Hình 3.7 Thiết bị nối với máy chẩn đốn. ..................................................... 45
Hình 3.8 Chế độ kích hoạt của máy chẩn đoán. ............................................ 46
Hình 3.9 Kiểm tra ECU. ............................................................................... 46
Hình 3.10 Kiểm tra van điều khiển hút. ........................................................ 47
Hình 3.11 Kiểm tra rơle và cảm biến. ........................................................... 47
Hình 3.12 Kích hoạt ECU bằng máy chuẩn đoán.......................................... 48
Hình 3.13 Cân bằng cơng suất. ..................................................................... 48
Hình 3.14 Xóa mã chẩn đốn. ...................................................................... 49
Hình 3.15 Sơ đồ kiểm tra bơm áp thấp kiểu con lăn. .................................... 55
Hình 3.16 Sơ đồ kiểm tra bơm thấp áp kiểu bánh răng ................................. 56
Hình 3.17 Sơ đồ kiểm tra vòi phun. .............................................................. 57
Hình 3.18 Sơ đồ kiểm tra vòi phun. .............................................................. 58
Hình 3.19 Bình chứa nhiên liệu. ................................................................... 59
Hình 3.20 Sơ đồ kiểm tra bơm cao áp........................................................... 60

SVTH: NGUYỄN TÔN DUY

LỚP: 2018DHKTOTO6


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: T.S Nguyễn Tuấn Nghĩa

Hình 3.21 Cách đo lượng dầu hồi. ................................................................ 60
Hình 3.22 Sơ đồ kiểm tra van điều chỉnh áp suất. ......................................... 61
Hình 3.23 Đo lượng dầu hồi qua van điều khiển áp suất. .............................. 61

SVTH: NGUYỄN TÔN DUY

LỚP: 2018DHKTOTO6


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: T.S Nguyễn Tuấn Nghĩa

DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 2.1 Bảng thông số kỹ thuật xe Toyota Fortuner 2012 .......................... 11
Bảng 3.1 Bảng thông số so sánh của bơm điện loại đẩy................................ 55
Bảng 3.2 Bảng thông số so sánh của bơm bánh răng .................................... 56
Bảng 3.3 Bảng áp suất .................................................................................. 58
Bảng 3.4 Bảng so sánh lượng nhiên liệu hồi ở các vịi phun ......................... 59

SVTH: NGUYỄN TƠN DUY

LỚP: 2018DHKTOTO6


1
Đồ án tốt nghiệp

GVHD: T.S Nguyễn Tuấn Nghĩa

LỜI NÓI ĐẦU
Trong xu thế hội nhập hiện nay, nền công nghiệp Việt Nam đang đứng
trước những cơ hội tiềm năng và ngành công nghiệp ô tô Việt Nam cũng không

ngoại lệ. Ở nước ta, số lượng ô tô hiện đại lưu hành ngày một tăng cao. Các
loại ô tô này đều được cải tiến chủ yếu tăng công suất, tốc độ, giảm suất tiêu
hao nhiên liệu, điện tử hóa quá trình điều khiển và hạn chế mức thấp nhất thành
phần ô nhiễm trong khí xả động cơ.
Với sự phát triển mạnh mẽ của cơng nghệ thơng tin trong vai trị dẫn
đường, q trình tự động hóa đi sâu vào các ngành sản xuất và các sản phẩm
của chúng, một trong số đó là ơ tơ. Nhờ sự giúp đỡ của máy tính để cải thiện
quá trình làm việc nhằm đạt hiệu quả cao và chống ơ nhiễm mơi trường, tối ưu
hóa q quá trình điều khiển dẫn đến kết cấu của động cơ và ô tô thay đổi rất
phức tạp làm cho người sử dụng và cán bộ công nhân kĩ thuật ngành ơ tơ nước
ta cịn nhiều lúng túng và sai sót nên cần có những nghiên cứu cụ thể về hệ
thống điện tử trên động cơ ô tô.
Vì vậy là một sinh viên của ngành công nghệ kĩ thuật ô tô, em chọn đề
tài: “Nghiên cứu hệ thống phun nhiên liệu Common Rail Diesel trên xe
Toyota Fortuner 2012” làm đề tài đồ án của mình. Em mong với đề tài này
em sẽ củng cố tốt hơn kiến thức của mình để khi ra trường có thể đóng góp vào
ngành cơng nghiệp ơ tơ của nước ta, để góp phần vào sự phát triển chung của
ngành.
Cuối cùng em xin được gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy hướng dẫn
TS. Nguyễn Tuấn Nghĩa đã chỉ bảo em tận tình giúp em vượt qua những khó
khăn vướng mắc trong khi hồn thành đồ án tốt nghiệp của mình. Bên cạnh đó
em cảm ơn các thầy trong khoa đã tạo mọi điều kiện để em hoàn thành thật tốt
đề tài đồ án tốt nghiệp này.
Hà Nội, ngày... tháng... năm 2022
Sinh viên thực hiện
DUY
NGUYỄN TÔN DUY

SVTH: NGUYỄN TÔN DUY

LỚP: 2018DHKTOTO6


2
Đồ án tốt nghiệp

GVHD: T.S Nguyễn Tuấn Nghĩa

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHUN NHIÊN LIỆU
COMMON RAIL DIESEL TRÊN XE Ô TÔ
1.1. Khái quát chung về hệ thống nhiên liệu động cơ diesel
1.1.1. Sơ lược lịch sử phát triển động cơ diesel
• Thế giới:
Động cơ Diesel phát triển vào năm 1897 nhờ Rudolf Diesel hoạt động
theo nguyên lý tự cháy. Ở gần cuối quá trình nén, nhiên liệu được phun vào
buồng cháy động cơ để hình thành hịa khí rồi tự bốc cháy. Đến năm 1927
Robert Bosch phát triển Bơm cao áp (Bơm phun Bosch lắp cho động cơ diesel
ôtô thương mại và ôtô khách vào năm 1936). Hệ thống nhiên liệu Diesel không
ngừng được cải tiến, với các giải pháp kỹ thuật tối ưu làm giảm mức độ phát
sinh ô nhiễm và suất tiêu hao nhiên liệu. Các nhà động cơ Diesel đã đề ra nhiều
biện pháp khác nhau về kỹ thuật phun và tổ chức quá trình cháy nhằm giới hạn
các chất ô nhiễm. Các biện pháp chủ yếu tập trung vào giải quyết các vấn đề:
- Tăng tốc độ phun để làm giảm nồng độ bồ hóng do tăng tốc hịa trộn
nhiên liệu - khơng khí.
- Tăng áp suất phun, đặc biệt là đối với động cơ phun trực tiếp.
- Điều chỉnh dạng quy luật phun theo khuynh hướng kết thúc nhanh quá
trình phun để làm giảm Hidrocacbon.
Hiện nay, các nhược điểm của hệ thống nhiên liệu Diesel đã được khắc
phục bằng cải tiến các bộ phận như: Bơm cao áp, kim phun, ống tích trữ nhiên
liệu áp suất cao, các ứng dụng điều khiển tự động nhờ sự phát triển của công

nghệ (năm 1986 Bosch đưa vào thị trường việc điều khiển điện tử cho động cơ
diesel). Đó là hệ thống nhiên liệu Common Rail Diesel.
• Tại Việt Nam:
- Giai đoạn 1: Giai đoạn chế tạo thử nghệm đơn chiếc, bắt đầu từ năm
1960 với chiếc xe 3 bánh Chiến Thắng và kết thúc vào năm 1970 - 1972 với

SVTH: NGUYỄN TÔN DUY

LỚP: 2018DHKTOTO6


3
Đồ án tốt nghiệp

GVHD: T.S Nguyễn Tuấn Nghĩa

chiếc xe Trường Sơn và xe vận chuyển nông thôn VC1 do các nhà sản xuất
trong nước thực hiện và không thể phát triển tiếp được.
- Giai đoạn 2: Lắp ráp với các lien doanh ơ tơ đầu tiên có vốn nước ngồi
năm 1992 và phát triển mạnh mẽ năm 1997 – 1998 khi mà hàng loạt lien doanh
được cấp giấy phép cuối năm 1995 và hoàn tất việc xây dựng (11 liên doanh).
Sự có mặt của các liên doanh đặc biệt là liên doanh với các hãng lớn như
Toyota, Ford…đã có những đóng góp đáng kể cho nền cơng nghiệp ơ tơ Việt
Nam. Các nhà máy lắp ráp sản xuất ô tô tương tự như trên thế giới về nguyên
tắc, nhưng khác nhau ở quy mơ và tự động hố. Tuy nhiên việc đầu tư của các
công ty vào Việt Nam trong công nghiệp ô tô chỉ mới dừng lại ở công đoạn lắp
ráp. Có thể do những nguyên nhân sau:
+ Thị trường nhỏ phân chia cho nhiều nhà sản xuất, sản lượng của các
nhà sản xuất thấp.
+ Các nhà sản xuất ô tô lớn hầu như đã sắp xếp xong hệ thống các nhà

cung cấp sản xuất các linh kiện tại các nước lớn.
+ Hầu như chưa xuất hiện các nhà cung cấp lớn ở Việt Nam với tư cách
là các nhà sản xuất độc lập.
1.1.2. Tổng quan về hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ diesel
1.1.2.1. Nhiệm vụ
- Dự trữ nhiên liệu:
Đảm bảo cho động cơ có thể làm việc liên tục trong một thời gian nhất
định mà không cần cấp thêm nhiên liệu vào, lọc sạch nước, tạp chất cơ học lẫn
trong nhiên liệu, giúp nhiên liệu luân chuyển dễ dàng trong hệ thống.
- Cung cấp nhiên liệu cho động cơ: Đảm bảo tốt các yêu cầu sau.
+ Lượng nhiên liệu cấp cho mỗi chu trình phải phù hợp với chế độ làm
việc của động cơ.
+ Phun nhiên liệu vào đúng xylanh thời điểm, đúng quy luật.

SVTH: NGUYỄN TÔN DUY

LỚP: 2018DHKTOTO6


4
Đồ án tốt nghiệp

GVHD: T.S Nguyễn Tuấn Nghĩa

+ Đối với động cơ nhiều xylanh thì lượng nhiên liêu phun vào các xylanh
phải đồng đều trong một chu trình công tác.
- Các tia nhiên liệu phun vào xylanh động cơ phải đảm bảo kết hợp tốt
giữa số lượng, phương hướng, hình dạng, kích thước của các tia phun với hình
dạng buồng cháy, cường độ và phương hướng chuyển động của mỗi chất trong
buồng cháy để hồ khí được hình thành nhanh và đều.

1.1.2.2. Yêu cầu
Hệ thống nhiên liệu động cơ Diesel phải thoả mãn các yêu cầu sau:
- Hoạt động ổn định, có độ tin cậy và tuổi thọ cao.
- Dễ dàng và thuận tiện trong sử dụng, bảo dưỡng và sữa chữa.
- Dễ chế tạo, giá thành thấp.
1.1.2.3. Phân loại
Dựa vào các loại bơm cao áp của hệ thống nhiên liệu ta có thể phân loại
sơ bộ hệ thống cung cấp nhiên liệu Diesel thành 3 loại sau:
• Hệ thống cung cấp nhiên liệu Diesel sử dụng bơm cao áp loại bơm dãy

Hình 1.1 Sơ đồ cung cấp nhiên liệu sử dụng bơm dãy
1: Thùng chứa nhiên liệu. 2: Cốc lọc. 3: Bơm tay.
4: Bơm cao áp. 5: Bầu lọc tinh. 6: Ống dầu cao áp.
7: kim phun. 8: Buồng cháy.
SVTH: NGUYỄN TÔN DUY

LỚP: 2018DHKTOTO6


5
Đồ án tốt nghiệp

GVHD: T.S Nguyễn Tuấn Nghĩa

• Hệ thống cung cấp nhiên liệu Diesel sử dụng bơm cao áp loại bơm phân
phối

Hình 1.2 Sơ đồ hệ thống cung cấp nhiên liệu sử dụng bơm cao áp loại bơm
phân phối
1: Thùng chứa nhiên liệu. 2,4: Bơm tiếp vận. 3: Bầu lọc tinh. 5: Van điều áp.

6: kim phun. 7: Buồng cháy. 8: Bơm cao áp phân phối. 9: Van cao áp. 10:
Piston. 11: Lỗ đưa nhiên liệu đến các kim phun. 12: Vành điều lượng.
• Hệ thống cung cấp nhiên liệu Diezel điện tử
Hệ thống cung cấp nhiên liệu Diezel điện tử (Common Rail), bơm cao áp
cung cấp nhiên liệu áp suất cao (80-180Mpa) cho một dường chung (
Common Rail) sau đó nhiên liệu được đưa tới các kim phun, loại này viết
tắt là TDCi( Turbocharge Comon Rail inejction) . Hệ thống TDCi được sử
dụng bắt đầu từ năm 1995 trên các động cơ diesel, cho đến nay hệ thống
này khơng ngừng được hồn thiện và phổ biến rộng rãi tên tất cả các ơ tơ
đời mới.

SVTH: NGUYỄN TƠN DUY

LỚP: 2018DHKTOTO6


6
Đồ án tốt nghiệp

GVHD: T.S Nguyễn Tuấn Nghĩa

Hệ thống nhiên liệu Diesel điện tử

Hệ thống nhiên liệu
Diesel điện tử với Bơm
cao áp

Hệ thống nhiên liệu Diesel
điện tử với Ống phân phối –
Common Rail System (CRS)

Bơm
PE
điều
khiển

Bơm
VE
điều
khiển

Bơm
VE
điều
khiển

Loại 2

Loại 3

Piston

Piston

điện
tử
bằng
cơ cấu
điều
ga

điện
tử
bằng
cơ cấu
điều
ga

điện
tử
bằng
van xả

điện

điện

từ

từ

Bơm VE
1 Piston
hướng trục

Hệ thống nhiên liệu
Diesel điện tử
BơmVòi phun kết hợp

Loại 4

Piston

Loại

Loại

EUI

HEUI

áp

Bơm VE
nhiều Piston
hướng kính

Hình 1.3 Hệ thống nhiên liệu Diesel điện tử( common rail)
SVTH: NGUYỄN TÔN DUY

LỚP: 2018DHKTOTO6


7
Đồ án tốt nghiệp

GVHD: T.S Nguyễn Tuấn Nghĩa

1.2. Hệ thống cung cấp phun nhiên liệu Common Rail
1.2.1. Hệ thống Common rail
7

6

8

9
12

5
4

10

11

3
13

14

15
2
1

16

17

18

19

Hình 1.4 Sơ đồ hệ thống cung cấp phun nhiên liệu common rail
1- Thùng chứa; 2- Ống tản nhiệt; 3- Bộ lọc; 4- Van đóng mở (theo nhiệt độ);
5-Bơm chuyển nhiên liệu; 6- Van điều áp suất thấp; 7- Van điều áp suất cao;
8- Đường ống tích trữ nhiên liệu áp suất cao; 9- Cảm biến áp suất nhiên liệu;
10-Bơm cao áp; 11- ECU; 12- kim phum; 13- Bơm điện; 14- Cảm biến nhiệt
độ nước làm mát; 15- Cảm biến vị trí trục khuỷu; 16- Cảm biến áp suất; 17Cảm biến vị trí trục cam; 18- Cảm biến vị trí bàn đạp ga; 19- Cảm biến nhiệt
độ nhiên liệu.
1.2.2. Chức năng của hệ thống common rail
Với Common Rail, người ta phải phân biệt giữa ba nhóm chức năng khác
nhau:
- Mạch áp suất thấp
- Mạch áp suất cao
- ECU và các cảm biến

SVTH: NGUYỄN TÔN DUY

LỚP: 2018DHKTOTO6


8
Đồ án tốt nghiệp

GVHD: T.S Nguyễn Tuấn Nghĩa

Chức năng chính: Là điều khiển phun nhiên liệu đúng thời điểm, đúng
lượng, đúng áp suất phù hợp từng chế độ làm việc của động cơ.
Chức năng phụ: Là điều khiển vịng kín và vịng hở như điều khiển hệ
thống hồi lưu khí thải, tăng áp, ga tự động,… làm giảm mức tiêu thụ nhiên liệu
và khí thải độc hại.

ECU nhận các tín hiệu từ các cảm biến (cảm biến tốc độ, cảm biến vị trí
trục cam, cảm biến nhiệt độ nhiên liệu, cảm biến vị trí bàn đạp ga, cảm biến
nhiệt độ nước làm mát, cảm biến áp suất…) sau khi xử lý các tín hiệu đầu vào
này ECU sẽ đưa ra tín hiệu điều khiển kim phun.
Hệ thống nhiên liệu của động cơ diesel không ngừng được cải tiến với
các giải pháp kỹ thuật tối ưu nhằm làm giảm mức độ phát sinh ô nhiệm môi
trường và suất tiêu hao nhiên liệu. Các nhà khoa học đã nghiên cứu và đã đề ra
nhiều biện pháp khác nhau về kỹ thuật phun và tổ chức tốt quá trình cháy nhằm
giới hạn chất ô nhiệm. Các biện pháp được đưa ra nhằm giải quyết các vấn đề
sau:
Tăng tốc độ phun để làm giảm nồng độ P.M do tăng tốc hịa trộn nhiên
liệu- khơng khí.
- Tăng áp suất phun, đặc biệt là đối với động cơ phun trực tiếp.
- Điều chỉnh dạng quy luật phun theo khuynh hướng kết thúc nhanh quá
trình phun để làm giảm hidrocacbon.
Hiện nay, các nhược điểm của hệ thống nhiên liệu Diesel đã được khắc
phục dần bằng cách cải tiến các bộ phận của hệ thống nhiên liệu như: Bơm cao
áp, kim phun, ống tích trữ nhiên liệu áp suất cao, các ứng dụng điều khiển tự
động nhờ sự phát triển của công nghệ. Trong động cơ diesel hiện đại, áp suất
phun được thực hiện cho mỗi kim phun một cách riêng lẽ, nhiên liệu áp suất
cao được chứa trong ống tích trữ hay cịn gọi là “ống phân phối” và được phân
phối đến từng kim phun theo yêu cầu. Đó là hệ thống nhiên liệu Common Rail
Diesel. Hệ thống Common Rail về cơ bản bao gồm các thành phần sau:

SVTH: NGUYỄN TÔN DUY

LỚP: 2018DHKTOTO6


9

Đồ án tốt nghiệp

GVHD: T.S Nguyễn Tuấn Nghĩa

- Kim phun điều khiển bằng van điện từ (solenoid) được gắn vào nắp
máy.
- Ống tích trữ nhiên liệu (ống phân phối áp lực cao).
- Bơm cao áp (bơm tạo áp suất cao)
Các thiết bị sau cũng cần cho sự hoạt động điều khiển của hệ thống :
- ECU
- Cảm biến tốc độ trục khuỷu
- Cảm biến tốc độ trục cam.
- Cảm biến bàn đạp ga.
kim phun được nối với ống tích nhiên liệu áp suất cao bằng một đường
ống ngắn. Kết hợp với đầu phun và van điện từ được cung cấp điện qua ECU.
Khi van solenoid không được cấp điện thì kim ngừng phun. Nhờ áp suất phun
không đổi, lượng nhiên liệu phun ra sẽ tỷ lệ với độ dài của xung điều khiển
solenoid. Yêu cầu mở nhanh solenoid được đáp ứng bằng việc sử dụng điện áp
cao và dòng lớn. Thời điểm phun được điều khiển bằng hệ thống điều khiển
góc phun sớm. Hệ thống này dùng một cảm biến trên trục khuỷu để nhận biết
tốc độ động cơ, và một cảm biến trên trục cam để nhận biết kỳ hoạt động. Lợi
ích của kim phun common rail là làm giảm mức độ tiếng ồn, nhiên liệu được
phun ra với áp suất rất cao đồng thời kết hợp hệ thống điều khiển điện tử để
kiểm soát lượng phun, thời điểm phun một cách chính xác. Do đó làm hiệu suất
động cơ và tính kinh tế nhiên liệu cao hơn
So với hệ thống cũ dẫn động bằng trục cam thì hệ thống nhiên liệu
Common Rail khá linh hoạt trong việc đáp ứng thích nghi để điều khiển phun
nhiên liệu cho động cơ diesel như:
- Phạm vi ứng dụng rộng rãi (cho xe du lịch, khách,tải nhẹ, tải nặng, xe
lửa và tàu thủy).

- Áp suất phun đạt đến 1500 bar.
- Thay đổi áp suất phun tùy theo chế độ hoạt động của động cơ.

SVTH: NGUYỄN TÔN DUY

LỚP: 2018DHKTOTO6


10
Đồ án tốt nghiệp

GVHD: T.S Nguyễn Tuấn Nghĩa

- Có thể thay đổi thời điểm phun.
Phun nhiên liệu chia làm ba giai đoạn: Phun sơ khởi, phun chính và phun
kết thúc. Các giai đoạn phun sơ khởi làm giảm thời gian cháy trễ và phun thứ
cấp tạo cho quá trình cháy hoàn thiện. Với phương pháp này áp suất phun lên
đến 1500 bar có thể thực hiện ở mọi thời điểm ngay cả lúc động cơ đang ở tốc
độ thấp.
Qua đây ta thấy hệ thống nhiên liệu common rail có những ưu điểm sau:
- Tiêu hao nhiên liệu thấp.
- Phát thải ô nhiễm thấp.
- Động cơ làm việc êm dịu, giảm được tiếng ồn.
- Cải thiện tính năng động cơ
- Thiết kế phù hợp để thay thế cho các động cơ Diesel đang sử dụng .Tức
việc bố trí các thành phần và lắp đặt chúng trên động cơ phù hợp với các động
cơ đang tồn tại. Động cơ Diesel thế hệ “cũ”, trong quá trình làm việc hệ thống
cung cấp nhiên liệu thì tạo ra tiếng ồn khá lớn. Khi khởi động và tăng tốc đột
ngột lượng khói đen thải ra lớn. Vì vậy làm tiêu hao nhiên liệu và ô nhiễm cao.
Ở hệ thống nhiên liệu common rail áp suất phun lên đến 1500 bar, có thể phun

ở mọi thời điểm, mọi chế độ làm việc và ngay cả động cơ lúc thấp tốc mà áp
suất phun vẫn không thay đổi. Với áp suất cao, nhiên liệu được phun càng tơi
nên quá trình cháy càng sạch hơn.
Ngoài những ưu điểm nổi trội như đã nêu trên thì hệ thống nhiên liệu
Common Rail còn tồn tại một số nhược điểm sau:
- Thiết kế và chế tạo phức tạp địi hỏi có ngành cơng nghệ cao.
- Khó xác định và lắp đặt các chi tiết common rail trên động cơ cũ.

SVTH: NGUYỄN TÔN DUY

LỚP: 2018DHKTOTO6


11
Đồ án tốt nghiệp

GVHD: T.S Nguyễn Tuấn Nghĩa

CHƯƠNG 2. KẾT CẤU CÁC BỘ PHẬN VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC
HỆ THỐNG PHUN NHIÊN LIỆU COMMON RAIL DIESEL TRÊN XE
TOYOTA FORTUNER 2012( ĐỘNG CƠ 2KD-FTV)
2.1. Giới thiệu chung về xe Toyota Fortuner 2012

Hình 2.1 Xe Toyota Fortuner 2012
Bảng 2.1 Bảng thơng số kỹ thuật xe Toyota Fortuner 2012
KÍCH THƯỚC& TRỌNG LƯỢNG/DIMENSIONS&WEIGHTS
Kích thước tổng thể

DàixRộngxCao(mm) 4.705x 1.840 x1.850

Chiều dài cơ sở

mm

2.750

Chiều rộng cơ sở

Trước x sau (mm)

1.540 x 1.540

Khoảng sáng gầm xe

mm

220

m

5.9

Bán kính vòng quay tối
thiểu

ĐỘNG CƠ & VẬN HÀNH /ENGINE &FERFORMMANCE
Mã Động Cơ/Model

SVTH: NGUYỄN TÔN DUY

2KD-FTV

LỚP: 2018DHKTOTO6


12
Đồ án tốt nghiệp

GVHD: T.S Nguyễn Tuấn Nghĩa

2.5L, Common Rail, Tăng
Loại/Type

áp,4 xylanh thẳng hàng, 16
van, DOHC

Dung tích cơng tác

CC

2.494

Cơng suất tối đa

Hp/rpm

145/6.000

Mơ men xoắn tối đa

N.m/rpm

190/4.000

Lít

65

Dung tích bình nhiên
liệu
Lốp xe &Mâm xe

265/65R17

NGOẠI THẤT/EXTERIOR
Cụm đèn trước

Đèn chiếu gần

Kiểu đèn chiếu

Đèn chiếu xa

Halogen, phản xạ đa chiều

Hệ thống đèn tự động
điều chỉnh góc chiếu

Khơng/Without

(ALS)
Bộ rửa đèn trước

Gương chiếu hậu

Khơng/Without
Điều chỉnh điện

Có/With

Gập điện

Có/With

Tích hợp đèn báo rẽ

Có/With

Cùng màu thân xe

Có/With

Đèn báo phanh trên cao.

Có (LED)/With LED

NỘI THẤT/ INTERIOR
Kiểu
Tay Lái

Nút bấm tích hợp
Điều chỉnh- Trợ lực

Bảng đồng hồ trung tâm

SVTH: NGUYỄN TÔN DUY

04 chấu, bọc da, mạ bạc
Hệ thống âm thanh,màn
hình hiển thị đa thông tin
Gật gù, trợ lực thủy lực
Optitron

LỚP: 2018DHKTOTO6


13
Đồ án tốt nghiệp

GVHD: T.S Nguyễn Tuấn Nghĩa

Màn hình hiển thị đa

Có/With

thơng tin
Chất liệu ghế/Số chỗ
ngồi

Nỉ/07 chỗ

TIỆN ÍCH/ UTILITES &COMFORT
Trượt, Ngả, điều chỉnh 6

Hàng ghế trước

hướng (chỉnh điện)

Hàng ghế thứ 2

Trượt – Gập 60:40

Hàng ghế thứ 3

Trượt – Gập 50:50
02 dàn lạnh độc lập, chỉnh

Hệ thống điều hòa

tay
CD 1 đĩa, 06 loa, AM/FM,

Hệ thống âm thanh

MP3/WMA

Hệ thống chống trộm,

Có/With

khóa cửa từ xa

Có (01 chạm bên ghế
Cửa sổ điều chỉnh điện

người lái), chức năng
chống kẹt

AN TOÀN CHỦ ĐỘNG/ ACTIVE SAFETY
Phanh/ Brakes
Cảm

biến

Trước/Front

Đĩa thơng gió

Sau/Rear

Tang trống

lùi/Back

Sonar
ABS

Có/With
Có/With

AN TỒN THỤ ĐỘNG/PASSIVE SAFETY
Dây đai an tồn
Túi khí

SVTH: NGUYỄN TƠN DUY

Có/With
Người lái và hành khách
phía trước

LỚP: 2018DHKTOTO6


14
Đồ án tốt nghiệp

GVHD: T.S Nguyễn Tuấn Nghĩa

Khóa an tồn cho trẻ em

Có/With

Cột lái tự đổ

Có/With

Cấu trúc giảm chấn

Có/With

thương cổ

2.2. Kết cấu các bộ phận hệ thống phun nhiên liệu Common Rail (Động
cơ 2KD- FTV)

6

7

5

9

e
d
c
b

8

a
4

10

14

11

13

12
3

ECU

2

1

Hình 2.2 Sơ đồ hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ 2KD- FTV
1- Bơm chuyển nhiên liệu; 2- Thùng chứa nhiên liệu; 3- Bộ sấy nóng nhiên
liệu; 4- Lọc nhiên liệu; 5- Van giới hạn áp suất; 6- Cảm biến vị trí piston; 7Bơm cao áp; 8- Van điều chỉnh áp suất; 9- Kim phun; 10- Cảm biến áp suất
ống phân phối ; 11- Ống phân phối ; 12- ECU; 13- Bộ làm mát nhiên liệu;
14- Cảm biết nhiệt độ nhiên liệu.
SVTH: NGUYỄN TÔN DUY

LỚP: 2018DHKTOTO6


15
Đồ án tốt nghiệp

GVHD: T.S Nguyễn Tuấn Nghĩa

a- Đường nhiên liệu áp suất thấp; b- Đường nhiên liệu áp suất cao; cĐường nhiên liệu hồi về thùng chứa; d- Dây điện từ ECU tới các cơ cấu chấp
hành;e- Dây điện từ các cảm biến tới ECU.
2.2.1. Bình chứa nhiên liệu
Bình chưa nhiên liệu phải làm từ vật liệu chống ăn mịn và phải dữ cho
khơng bị rị rỉ ở áp suất gấp đôi áp suất hoạt động bình thường, van an tồn phải
được lắp để áp suất q cao có thể tự thốt ra ngồi. Nhiên liệu cùng khơng

được rị rỉ ở cổ nối với bình lọc nhiên liệu hay thiết bị bù áp suất khi xe bị rung
xóc nhỏ, cũng như khi xe vào cua hoặc dừng hay chạy trên đường dốc. Bình
nhiên liệu và động cơ phải nắm cách xa nhau để trong trường hợp tai nạn xảy
ra sẽ khơng có nguy cơ bị cháy.
2.2.2. Đường nhiên liệu áp suất thấp
Đường ống nhiên liệu mềm được bọc thép thay thế cho đường ống bằng
thép và được dùng trong ống áp suất thấp. Tất cả các bộ phận mang nhiên liệu
phải dược bảo vệ một lần nữa khỏi tác động của nhiệt độ. Đối với xe buýt,
đường ống nhiên liệu không được đặt trong không gian của hành khách hay
trong cabin xe cũng như không thể phân phối bằng trọng lực.
2.2.3. Bơm tiếp vận

2

4

3

11
5

1

6

10
9

8

7

8

Hình 2.3 Cấu tạo bơm tiếp vận
1- Lối nhiên liệu vào; 2- Vỏ bơm; 3- Cuộn dây tạo từ; 4- Chổi than; 5- Van
một chiều; 6- Lối nhiên liệu ra; 7- Rotor điện; 8- Con lăn; 9- Van an toàn;10Vỏ đĩa to; 11- Đĩa bơm .

SVTH: NGUYỄN TÔN DUY

LỚP: 2018DHKTOTO6