Thuyết minh đồ án tốt nghiệp ngành công nghệ ô tô đề tài KHAI THÁC kỹ THUẬT hệ THỐNG CUNG cấp NHIÊN LIỆU DIEZEL XE TOYOTA FORTUNER 2009

Kiểm tra và chẩn đoán hệ thống nhiên liệu Diesel điều khiển điện tử

MỤC LỤC
Trang
LỜI NÓI ĐẦU.............................................................................................................
1. Tổng quan hệ thống nhiên liệu Diesel điều khiển điện tử....................................
1.1. Đặc điểm hệ thống nhiên liệu động cơ Diesel....................................................
1.1.1. Nhiệm vụ và yêu cầu đối với hệ thống nhiên liệu động cơ Diesel...............
1.1.2. Đặc điểm của hệ thống nhiên liệu động cơ Diesel......................................
1.2. Lịch sử phát triển của hệ thống nhiên liệu Diesel và Diesel điều khiển điện tử
......................................................................................................................................
1.3. Phân loại và đặc điểm hệ thống nhiên liệu Diesel điều khiển điện tử................
1.3.1. Phân loại.....................................................................................................
1.3.2. Đặc điểm.....................................................................................................
2. Các hệ thống nhiên liệu Diesel điều khiển điện tử..............................................10
2.1. Hệ thống nhiên liệu Diesel điều khiển điện tử dùng bơm cao áp.....................10
2.1.1. Bơm PE điều khiển điện tử có cơ cấu ga điện từ.......................................10
2.1.2. Bơm VE điều khiển điện tử có cơ cấu ga điện từ......................................12
2.1.3. Bơm VE điều khiển điện tử có van xả áp..................................................15
2.2. Hệ thống nhiên liệu Diesel điều khiển điện tử dùng ống phân phối (Common
Rail System)...............................................................................................................23
2.2.1. Khái quát hệ thống nhiên liệu Diesel điều khiển điện tử dùng ống phân
phối............................................................................................................................. 23
2.2.2. Chức năng của hệ thống Common Rail.....................................................24
2.2.3. Đặc tính phun của hệ thống Common Rail................................................26
2.3. Hệ thống nhiên liệu điều khiển điện tử dùng bơm – vòi phun kết hợp HEUI
(Hydraulically Actuated Electronically Controlled Unit Ịnection)..............................28
2.3.1. Khái quát về hệ thống nhiên liệu Diesel HEUI.........................................28
2.3.2. Sơ đồ hệ thống nhiên liệu Diesel HEUI....................................................29
2.4. Hệ thống điều khiển và vị trí các cảm biến trong hệ thống nhiên liệu Diesel
điều khiển điện tử.......................................................................................................31

2.4.1. Sơ đồ hệ điều khiển trong hệ thống nhiên liệu Diesel điều khiển điện tử
.................................................................................................................................... 31
2.4.2. Sơ đồ bố trí các cảm biến..........................................................................33
2.4.3. Hệ điều khiển trong hệ thống nhiên liệu Diesel điều khiển điện tử...........34
3. Kiểm tra và chẩn đoán hệ thống nhiên liệu Diesel điều khiển điện tử..............38
3.1. Các triệu chứng hư hỏng của hệ thống.............................................................38
3.2. Kiểm tra hệ thống nhiên liệu Diesel điều khiển điện tử dùng bơm cao áp.......40
1


Kiểm tra và chẩn đoán hệ thống nhiên liệu Diesel điều khiển điện tử
3.2.1. Kiểm tra van điều khiển lượng phun SPV.................................................41
3.2.2. Kiểm tra van điều khiển phun sớm TCV...................................................41
3.3. Kiểm tra và chẩn đoán hệ thống nhiên liệu Diesel điều khiển điện tử dùng
ống phân phối.............................................................................................................41
3.3.1. Chẩn đoán kim phun cơ bản......................................................................42
3.3.2. Quy trình chẩn đốn kim phun theo biểu hiện trên xe...............................42
3.3.3. Quy trình kiểm tra bơm cao áp..................................................................46
3.3.4. Quy trình kiểm tra van PCV......................................................................48
3.3.5. Chẩn đốn bằng thiết bị Common Tester..................................................49
4. Khảo sát hệ thống Common Rail trên động cơ 1KD – FTV..............................57
4.1. Các thông số kỹ thuật của động cơ 1KD – FTV...............................................57
4.2. Giới thiệu về động cơ 1KD – FTV...................................................................58
4.2.1. Nhóm piston..............................................................................................58
4.2.2. Nhóm trục khuỷu......................................................................................59
4.2.3. Thanh truyền.............................................................................................61
4.2.4. Thân máy và nắp xylanh...........................................................................62
4.2.5. Cơ cấu phân phối khí................................................................................63
4.2.6. Hệ thống làm mát......................................................................................64
4.2.7. Hệ thống bơi trơn......................................................................................65

4.2.8. Hệ thống tăng áp.......................................................................................66
4.3. Tính tốn nhiệt động cơ 1KD – FTV...............................................................68
4.3.1. Các thông số ban đầu................................................................................68
4.3.2. Các thông số chọn của động cơ.................................................................68
4.3.3. Tính tốn các thơng số của chu trình.........................................................69
4.4. Sơ đồ hệ thống nhiên liệu động cơ 1KD – FTV...............................................75
4.5. Kết cấu hệ thống nhiên liệu động cơ 1KD – FTV............................................75
4.5.1. Vùng áp suất thấp......................................................................................75
4.5.2. Bình chứa nhiên liệu.................................................................................76
4.5.3. Đường ống dẫn nhiên liệu áp suất thấp.....................................................76
4.5.4. Lọc nhiên liệu...........................................................................................76
4.5.5. Vùng áp suất cao.......................................................................................77
4.5.6. Bơm cao áp...............................................................................................78
4.5.7. Vòi phun....................................................................................................81
4.5.8. Đường ống dẫn nhiên liệu áp suất cao.......................................................87
4.6. Các cảm biến trong hệ điều khiển của thống nhiên liệu động cơ 1KD – FTV
.................................................................................................................................... 88
4.6.1. Cảm biến vị trí van cắt đường nạp VTA (VLU)........................................88
2


Kiểm tra và chẩn đoán hệ thống nhiên liệu Diesel điều khiển điện tử
4.6.2. Cảm biến vị trí bàn đạp ga VPA................................................................89
4.6.3. Cảm biến vị trí trục khuỷu NE..................................................................90
4.6.4. Cảm biến vị trí trục cam G (TDC)............................................................91
4.6.5. Cảm biến nhiệt độ khí nạp THA................................................................92
4.6.6. Cảm biến áp suất đường ống nạp PIM......................................................93
4.6.7. Cảm biến nhiệt độ nước làm mát THW.....................................................94
4.6.8. Cảm biến nhiệt độ nhiên liệu THF............................................................95
4.6.9. Cảm biến áp suất nhiên liệu PCR1............................................................96

5. Tính tốn kiểm nghiệm các thơng số chính của bơm cao áp, vịi phun.............97
5.1. Tính tốn bơm cao áp.......................................................................................97
5.1.1. Lượng nhiên liệu cung cấp cho xylanh trong một chu trình cơng tác........97
5.1.2. Đường kính piston bơm cao áp.................................................................97
5.1.3. Hành trình có ích của piston bơm cao áp..................................................98
5.2. Tính vịi phun...................................................................................................98
5.2.1. Lượng phun nhiên liệu lớn nhất trong một chu trình Qmax.........................99
5.2.2. Tổng tiết diện lưu thơng của lỗ phun.........................................................99
5.2.3. Tiết diện lưu thông của một lỗ phun..........................................................99
5.2.4. Đường kính lỗ phun tính tốn...................................................................99
6. Tìm hiểu các dạng hư hỏng, cách khắc phục và chẩn đoán.............................100
6.1. Các dạng hư hỏng thường gặp ở hệ thống nhiên liệu.....................................100
6.1.1. Các dạng hư hỏng bơm cao áp................................................................100
6.1.2. Các dạng hư hỏng vòi phun.....................................................................100
6.1.3. Các dạng hư hỏng bộ lọc nhiên liệu........................................................100
6.1.4. Các dạng hư hỏng của đường ống dẫn nhiên liệu....................................100
6.1.5. Hư hỏng của hệ thống điện tử và các cảm biến.......................................101
6.2. Khắc phục hư hỏng của hệ thống nhiên liệu..................................................101
6.2.1. Bơm cao áp.............................................................................................101
6.2.2. Ống phân phối.........................................................................................101
6.2.3. Vòi phun..................................................................................................101
6.3. Phương pháp chẩn đốn.................................................................................101
6.3.1. Động cơ khơng tải khơng êm, bị rung động............................................101
6.3.2. Động cơ có iến gõ, kêu lạch cạch............................................................102
6.3.3. Động cơ bị yếu, bị ì.................................................................................102
7. Kết luận chung...................................................................................................103
TÀI LIỆU THAM KHẢO......................................................................................105

3

Kiểm tra và chẩn đoán hệ thống nhiên liệu Diesel điều khiển điện tử

LỜI NĨI ĐẦU

Ngày nay trong cơng cuộc đổi mới đất nước, cơng nghiệp hố hiện đại hố
là nhu cầu tất yếu của một nước phát triển. Cùng với sự phát triển của các lĩnh vực,
lĩnh vực giao thơng cũng nắm vai trị chủ đạo, đặc biệt trong vấn đề vận chuyển và
đi lại. Trong các phương tiện giao thơng thì ơ tơ chiếm một số lượng lớn phục vụ
nhu các nhu cầu của con người trong công việc như vận tải hàng hố, du lịch....Do
đó địi hỏi nghành ơ tơ ln cần có sự đổi mới, tối ưu hố về mặt kỹ thuật, hồn
thiện hơn về mặt cơng nghệ, để nâng cao tính hiện đại, tính kinh tế, trong quá trình
vận hành. Để đạt được các yêu cầu đó các nhà sản xuất,các kỹ sư trong nghành
động lực cần phải có một kiến thức sâu rộng, tiếp cận nhiều trong thực tế để tìm ra
các biện pháp tối ưu trong quá trình nghiên cứu.
Việc giảm tối ưu lượng nhiên liệu mà công suất động cơ vẫn đảm bảo đang
là vấn đề bức thiết và là nhu cầu hàng đầu trong mục đích sử dụng của khách hàng.
Cơng nghệ phun nhiên liệu điện tử đã ra đời và đáp ứng được mục đích sử dụng.
Cùng với cơng nghệ phun xăng điện tử, công nghệ phun Diesel điện tử cũng đã
được nghiên cứu và ứng dụng trong ngành ôtô vài năm trở lại đây.
Sau 4 năm học tập và rèn luyện tại trường, em đã chọn cho mình đề tài :
“KHAI THÁC KỸ THUẬT HỆ THỐNG CUNG CẤP NHIÊN LIỆU DIESEL
XE TOYOTA FORTUNER 2009”. Được sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo
hướng dẫn, thầy giáo ……………………….. và các thầy giáo trong bộ mơn, sự góp
ý thực tế của các bạn và sự cố gắng của bản thân trong một thời gian ngắn đã giúp
em hoàn thành đồ án này. Tuy đây không phải là đồ án đầu tiên, nhưng do thời gian
có hạn, kiến thức cịn hạn chế, sự tiếp xúc với thực tế cịn ít nên đồ án khơng thể
tránh khỏi những sai sót. Rất mong được sự chỉ dẫn của thầy cô giáo.
Em xin chân thành cảm ơn!
, ngày 03 tháng 06 năm 2022

Sinh viên thực hiên

4


Kiểm tra và chẩn đoán hệ thống nhiên liệu Diesel điều khiển điện tử

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN HỆ THỐNG CUNG CẤP NHIÊN LIỆU DIEZEL
1.1. Công dụng, yêu cầu, phân loại hệ thống cung cấp nhiên liệu điesel
1.1.1. Công dụng
- Dự trữ nhiên liệu: Đảm bảo cho động cơ có thể làm việc liên tục trong một thời
gian nhất định ; lọc sạch nước, tạp chất cơ học lẫn trong nhiên liệu ; giúp nhiên liệu
chuyển động thơng thống trong hệ thống.
- Cung cấp nhiên liệu cho động cơ : đảm bảo tốt các yêu cầu :
+ Lượng nhiên liệu cấp cho mổi chu trình phải phù hợp với chế độ làm việc của
động cơ.
+ Phun nhiên liệu vào đúng thời điểm, đúng quy luật mong muốn.
+ Lưu lượng nhiên liêu vào các xylanh phải đồng đều. Phải phun nhiên liệu vào
xylanh qua lỗ phun nhỏ với chênh áp lớn phía trước và lỗ phun, để nhiên liệu được
xé tơi tốt.
- Các tia nhiên liệu phun vào xylanh động cơ phải đảm bảo kết hợp tốt giữa số
lượng và phương hướng, hình dạng, kích thước của các tia phun với hình dạng
buồng cháy và với 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. Yêu cầu
Hệ thống nhiên liệu động cơ diesel phải thoả mãn các yêu cầu sau :
- Hoạt động lâu bền, có độ tin cậy cao.
- Dễ dàng và thuận tiện trong sử dụng, bảo dưỡng và sữa chữa .
- Dễ chế tạo, giá thành hạ.
1.1.3. Phân loại

1.1.3.1. Hệ thống nhiên liệu động cơ diesel thường.
Ở động cơ diesel gần cuối quá trình nén, nhiên liệu mới được phun vào
buồng cháy động cơ để hình thành hồ khí rồi tự bốc cháy. Hệ thống nhiên liệu
động cơ diesel là bộ phận quan trọng nhất của động cơ thực hiện sự hình thành hồ
khí kể trên.
Bơm chuyển nhiên liệu 9 hút nhiên liệu từ thùng chứa 12, sau đó đẩy tới bầu
lọc tinh 2. Tại bầu lọc tinh nhiên liệu được lọc sạch tạp chất, sau đó nhiên liệu theo
đường ống 3 tới bơm cao áp 8. Bơm cao áp tạo cho nhiên liệu một áp suất đủ lớn
theo đường ống cao áp 6 đến vòi phun 4 cung cấp cho xylanh động cơ.
Nhiên liệu rò qua khe hở trong thân kim phun của vòi phun và trong các tổ
bơm cao áp được theo đường ống dẫn 5 và 11 trở về thùng chứa.
5


Kiểm tra và chẩn đoán hệ thống nhiên liệu Diesel điều khiển điện tử
Nhiên liệu đi vào trong xylanh bơm cao áp khơng được lẫn khơng khí vì
khơng khí sẽ làm cho hệ số nạp của các tổ bơm không ổn định, thậm chí có thể làm
gián đoạn q trình cấp nhiên liệu. Khơng khí lẫn trong hệ thống nhiên liệu có thể
là do khơng khí hịa tan trong nhiên liệu tách ra khi áp suất thay đổi đột ngột, cũng
có thể do khí trời lọt vào do đường ống khơng kín, đặc biệt là ở những khu vực mà
áp suất nhiên liệu thấp hơn áp suất khí trời. Để xả khơng khí ra khỏi hệ thống nhiên
liệu trên bầu lọc, trên vịi phun và trên bơm cao áp có bulơng xả khí.
1

3

2

5

4

6
7

8

13

9

10

11

12

Hình 1.1 : Sơ đồ hệ thống nhiên liệu động cơ Diesel
1- Bulơng xả khí ; 2- Bầu lọc nhiên liệu ; 3, 5, 6,
10, 11- Ống dẫn nhiên liệu ; 4- Vòi phun ; 7- Van
tràn ; 8- Bơm cao áp ; 9- Bơm chuyển ; 12Thùng chứa nhiên liệu ; 13- Bulơng xả nước.
Khơng khí từ ngồi trời qua lọc khí vào ống nạp rồi qua xupáp nạp đi vào
động cơ. Trong quá trình nén các xupáp hút và xả đều đóng kín, khi piston đi lên
khơng khí trong xylanh bị nén. Piston càng tới sát điểm chết trên, khơng khí bên
trên piston bị chèn chui vào phần khoét lõm ở đỉnh piston, tạo ra ở đây dịng xốy
lốc hướng kính ngày càng mạnh. Cuối q trình nén, nhiên liệu được phun vào
dịng xốy lốc này, được xé nhỏ, sấy nóng, bay hơi và hồ trộn đều với khơng khí
tạo ra hồ khí rồi tự bốc cháy.
1.1.3.2. Hệ thống nhiên liệu động cơ diesel điều khiển điện tử.

6


Kiểm tra và chẩn đoán hệ thống nhiên liệu Diesel điều khiển điện tử

Hình 1.2: Sơ đồ phân loại hệ thống nhiên liệu Diesel điều khiển điện tử
Các hệ thống phun nhiên liệu Diesel điều khiển điện tử cho phép giảm bớt
đáng kể kết cấu cơ khí của bơm cao áp, chẳng hạn như rãnh cắt nhiên liệu, bộ điều
tốc, cơ cấu kiểm soát thời điểm phun…Do vậy chức năng của bơm cao áp chỉ thực
hiện tạo nên áp suất nhiên liệu cao, cho phép tối ưu hóa kết cấu theo hướng tạo nên
áp suất cao, thực hiện phun tơi nhiên liệu.
Hơn nữa, khả năng điều chỉnh được thực hiện theo nhiều tín hiệu cấp cho
ECU, do vậy tính chất tinh chỉnh sẽ cao hơn, đáp ứng chính xác nhiều chế độ làm
việc của động cơ, thực hiện thỏa mãn nhu cầu làm việc của động cơ trong nhiều
trạng thái làm việc mà không gây nên hiện tượng thừa thiếu nhiên liệu, phát huy tối
đa công suất và cải thiện chất lượng khí xả.
Tuy nhiên nhược điểm duy nhất của hệ thống là giá thành cao, độ tin cậy phụ
thuộc vào công nghệ của các nhà sản xuất.
Các hệ thống nhiên liệu Diesel điều khiển điện tử hiện nay bao gồm:
a. Hệ thống nhiên liệu Diesel điều kiển điện tử dùng bơm PE có cơ cấu ga
điện từ:

7


Kiểm tra và chẩn đoán hệ thống nhiên liệu Diesel điều khiển điện tử
- Điều chỉnh lượng nhiên liệu phun bằng cách điều chỉnh thanh răng nhờ cần
ga điện từ (khơng dùng bộ điều tốc).
- Điều chỉnh góc phun sớm hay muộn bằng cảm biến tốc độ động cơ.
b. Hệ thống nhiên liệu Diesel điều khiển điện tử dùng bơm phân phối VE có

cơ cấu ga điện từ:
- Cấu tạo gần giống với bơm VE thông thường.
- Áp suất phun đạt xấp xỉ 80 MPa.
- Điều chỉnh lượng phun nhiên liệu bằng cần ga điện từ (không dùng bộ điều
tốc như bơm VE thơng thường).
- Điều chỉnh góc phun sớm hay muộn bằng van điều khiển thời điểm phun.
c. Hệ thống nhiên liệu Diesel điều khiển điện tử dùng bơm VE có van xả áp
loại một piston hướng trục:
- Cấu tạo gồm có các bộ phân chính: bơm sơ cấp, khớp chữ thập dẫn động
cam đĩa, vành con lăn, cam đĩa, piston, van tắt máy, cơ cấu điều khiển phun sớm.
- Áp suất phun đạt xấp xỉ là 130 MPa.
- Điều chỉnh lượng phun nhiên liệu bằng van xả áp.
- Điều chỉnh góc phun sớm hay muộn bằng van điều khiển thời điểm phun.
d. Hệ thống nhiên liệu Diesel điều khiển điện tử dùng bơm VE có van xả áp
loại nhiều piston hướng kính:
- Dùng một bơm sơ cấp để tạo ra áp suất sơ cấp nạp vào trong khoang bơm.
- Áp suất phun cao hơn loại piston hướng trục.
- Hệ thống tạo áp suất nhiên liệu và phân phối nhiên liệu khác so với loại
hướng trục.
- Điều khiển lượng phun bằng van xả áp trực tiếp.
e. Hệ thống nhiên liệu Diesel điều khiển điện tử dùng ống phân phối –
Common Rail System (CRS):
- Áp suất phun rất cao (1300 ÷ 2200kg/cm2 ).
- Thời gian phun cực ngắn, tốc độ phun cực nhanh (1,1m/s bao gồm một lần
phun mồi và một lần phun chính thức ).
- Các chi tiết trong hệ thống cao áp được chế tạo rất chính xác ( khe hở giữa
kim phun và xi lanh phun là 0,5 ữ 2 àm ).
f. H thng nhiờn liu Diesel HEUI (Hydraulically Electronically Controlled
Unit Injector – Tác động thủy lực, điều khiển điện tử):
- Hệ thống HEUI được điều khiển bằng ECM. Phun nhiên liệu bằng áp suất

dầu từ 800 ÷ 3000 Psi, được bơm cao áp đưa vào vòi phun. Quá trình phun được
điều khiển bằng van điện từ nhận tín hiệu điều khiển từ ECM.

8


Kiểm tra và chẩn đoán hệ thống nhiên liệu Diesel điều khiển điện tử
- Áp suất phun đối với hệ thống nhiên HEUI không phụ thuộc vào tốc độ
động cơ mà được điều khiển điện tử.
- Hệ thống HEUI cho phép nâng cao hiệu suất làm việc của động cơ, tiết
kiệm nhiên liệu và giảm các tổn thất cũng như tiếng ồn của động cơ.
Công nghệ phun nhiên liệu cho động cơ Diesel trước đây được coi là khó
biến đổi vì các chi tiết điên tử thay thế rất liên kết cơ khí ở động cơ truyền thống rất
phức tạp, địi hỏi các nhà sản xuất cần có kỹ thuật công nghệ cao. Ngày nay với
những bước tiến mới của khoa học kỹ thuật cùng với sức ép về tiêu chuẩn khí xả,
cơng nghệ này đã có những bước tiến vượt bậc. Sau đây ta sẽ đi vào cụ thể từng hệ
thống.
1.2. Các hệ thống nhiên liệu diesel điều khiển điện tử.
1.2.1. Hệ thống nhiên liệu diesel điện tử dung bơm cao áp.
1.2.1.1. Bơm PE điều kiển điện tử có cơ cấu ga điện từ.
a. Cấu tạo:
Về cơ bản các chi tiết của bơm PE điều khiển điện tử có cấu tạo và hoạt
động giống bơm PE thông thường, chỉ khác ở chỗ :
- Bơm PE thông thường dùng cơ cấu điều chỉnh lượng nhiên liệu phun là
thanh răng và bộ điều tốc.
- Còn bơm PE điều khiển điện tử, để điều chỉnh lượng nhiên liệu phun thi
ECU sẽ tiếp nhận các tín hiệu từ các cảm biến, sau đó sẽ gửi tín hiệu điều khiển cho
cơ cấu ga điện từ để thay đổi vị trí thanh răng ( hay thay đổi tốc độ động cơ).
1
2

3

4

5

Hình 2.1: Bơm cao áp PE điều khiển điện tử
1- Thanh răng; 2- Nhánh bơm; 3- Cơ cấu ga
điện từ; 4- Cảm biến tốc độ; 5- Trục bơm
b. Hoạt động của bơm:
9


Kiểm tra và chẩn đoán hệ thống nhiên liệu Diesel điều khiển điện tử
Khi ôtô máy kéo làm việc, tải trọng trên động cơ luôn thay đổi. Nếu thanh
răng của bơm cao áp giữ nguyên một chỗ thì khi tăng tải trọng, số vòng quay của
động cơ sẽ giảm xuống, cịn khi tải trọng giảm thì số vịng quay sẽ tăng lên. Điều đó
dẫn đến trước tiên làm thay đổi tốc độ của ôtô máy kéo, thứ hai là động cơ làm việc
ở những chế độ khơng có lợi.
Để giữ số vịng quay của trục khuỷu động cơ khơng thay đổi khi chế độ tải
trọng khác nhau thì đồng thời với sự tăng tải cần phải tăng lượng nhiên liệu cấp vào
xylanh, cịn khi giảm tải thì giảm lượng nhiên liệu cấp vào xylanh.
Khi ln ln có sự thay đổi tải trọng thì khơng thể dùng tay mà điều chỉnh
lượng nhiên liệu cấp vào xylanh, công việc ấy được thực hiên tự động nhờ một thiết
bị đặc biệt trên bơm cao áp gọi là cơ cấu ga điện từ.
 Cơ cấu ga điện từ làm nhiệm vụ:
- Điều hòa tốc độ động cơ dù có tải hay khơng tải.
- Đáp ứng được mọi tốc độ theo yêu cầu của động cơ.
- Phải giới hạn được mức tải để tránh gây hư hỏng máy.

- Phải tự động cắt dầu để tắt máy khi số vịng quay vượt q mức quy định.

Hình 2.2: Cơ cấu ga điện từ bơm PE
1- Trục cam; 2- Vỏ của cơ cấu; 3- Lò xo hồi vị; 4ECU; 5- Cảm biến tốc độ;6- Lõi thép di động (gắn
với thanh răng); 7- Lõi thép cố định; 8- Cuộn dây.
Khi ECU gửi xung đến cuộn dây 8, từ trường do cuộn dây sinh ra tác động
lên lõi thép di động 6 làm nó dịch chuyển sang trái hay sang phải kéo theo thanh
răng dịch chuyển làm thay đổi hành trình bơm (hành trình có ích).
Tùy theo các tín hiêu nhận được từ các cảm biến khác nhau (cảm biến tốc độ,
cảm biến vị trí bàn đạp ga…) mà ECU sẽ tính tốn để gửi những xung có tần số
10


Kiểm tra và chẩn đoán hệ thống nhiên liệu Diesel điều khiển điện tử
khác nhau đến cuộn dây, từ đó kéo thanh răng dịch chuyển đến từng vị trí cấp nhiên
liệu phù hợp với từng chế độ làm việc của động cơ.
Động cơ đang làm việc ở chế độ ổn định, nếu ta tăng tải như khi xe đang lên
dốc hay máy cung cấp điện nhiều, vì tăng tải nên tốc độ động cơ giảm, thông qua
cảm biến tốc độ và một số cảm biến khác, ECU sẽ xuất ra những chuỗi xung có tỷ
lệ biến thiên cao và gửi đến cuộn dây → sinh ra từ trường có giá trị lớn tác động
lên lõi thép làm nó kéo thanh răng về chiều tăng dầu.Ngược lại, nếu ta giảm tải khi
xe đang xuống dốc hay xe cung cấp điện dùng ít, tốc độ động cơ có khuynh hướng
tăng lên, thanh răng sẽ được kéo về chiều giảm dầu để tốc độ giảm lại về vị trí ban
đầu.
Như vậy cần ga ở một vị trí mà thanh răng tự động thêm hay bớt dầu khi tải
tăng hay giảm.
1.2.1.2. Bơm VE điều khiển điện tử có cơ cấu ga điện từ:
a. Cấu tạo:
Cấu tạo bơm VE điều khiển điện tử có cơ cấu ga điện từ về cơ bản giống
bơm VE loại thường. Nhưng ở đây thay cho hệ đòn dẫn ga và bộ điều tốc ly tâm là

có cấu ga điện từ. Bộ điều khiển phun sớm cũng giống như loại bơm thường nhưng
có thêm van điều khiển phun sớm.

Hình 2.3: Bơm cao áp VE
1- Trục bơm; 2- Bơm sơ cấp; 3- Vành con lăn;
4- Bộ điều khiển phun sớm; 5- Cam đĩa;
6- Quả ga; 7-Van điện từ điều khiển phun sớm;
8- Van triệt hồi; 9- Piston bơm; 10- Xylanh bơm;
11- Van điện từ cắt nhiên liệu; 12- Cơ cấu điều ga;
13- Cảm biến mức ga; 14- Chốt điều khiển quả ga.
b. Hoạt động của bơm:
11


Kiểm tra và chẩn đoán hệ thống nhiên liệu Diesel điều khiển điện tử
Bơm sơ cấp hút nhiên liệu từ bình, nén trong thân bơm tới áp suất p 1 và sử
dụng một piston để đưa nhiên liệu áp suất cao tới mỗi vòi phun bằng chuyển động
tịnh tiến và quay. Cơ cấu ga điện từ điều khiển lượng nhiên liệu phun và kiểm soát
tốc độ của động cơ để ngăn động cơ chạy quá tốc độ và ổn định tốc độ chạy không
tải. Cơ cấu điều khiển phun sớm sử dụng một van TCV để thực hiện điều khiển
phun sớm.
Khi bật khóa điện ON, van điện từ cắt nhiên liệu mở đường dầu từ khoang
bơm đến khoang xylanh. Bơm sơ cấp quay hút nhiên liệu từ bình nhiên liệu, qua bộ
lắng đọng nước và bộ lọc nhiên liệu, đi vào khoang bơm tạo ra áp suất p1.
Trong hành trình sang trái của piston 9, rãnh xẻ ở đầu piston trùng với cửa
nạp thì dầu có áp suất p1 từ khoang bơm được đưa vào khoang xylanh 10.
Trong hành trình piston 9 vừa quay vừa sang phải thì phần khơng có rãnh xẻ
ở đầu piston che lấp cửa nạp dầu. Khi đó dầu trong khoang xylanh bị nén tạo áp
suất tăng lên. Khi áp suất nén trong khoang xylanh đủ lớn thì van ngắt dầu mở, dầu
cao áp được đưa đến vịi phun qua ống cao áp, từ đó nhiên liệu được vịi phun phun

vào buồng cháy.
Trong hành trình tiếp theo, quá trình nạp, nén và phun nhiên liệu cũng được
thực hiện tương tự đối với các xylanh khác của động cơ. Việc này được thực hiện
nhờ một lỗ trích giữa piston bơm (gọi là cửa chia dầu) và đầu chia của bơm.
c. Một số chi tiết khác của bơm:
 Bơm sơ cấp:
Bơm sơ cấp kiểu cánh gạt bao gồm 4 cánh gạt và một roto. Trục dẫn
động quay roto và nhờ có lực ly tâm mà các cánh gạt ép nhiên liệu lên thành trong
của buồng áp suất. Do trọng tâm của roto lệch so với tâm của buồng nén nên nhiên
liệu giữa các cánh gạt bị nén và đẩy ra ngồi.

Hình 2.4: Bơm sơ cấp và van

 Piston bơm:
12


Kiểm tra và chẩn đoán hệ thống nhiên liệu Diesel điều khiển điện tử
Piston có 4 rãnh hút, một cửa phân phối, một cửa tràn và một cửa cân
bằng áp suất. Cửa tràn và cửa phân phối đặt thẳng hàng với lỗ vào ở tâm
piston.Nhiên liệu được hút từ rãnh hút của piston, sau đó được nén mạnh qua van
phân phối từ cửa van phân phối và bơm vào vòi phun.

Hình 2.5: Piston bơm cao áp
 Cơ cấu ga điện từ:

Hình 2.6: Cơ cấu ga điện từ bơm VE
1- Trống lớn; 2- Lò xo hồi vị trống lớn; 3- Trống nhỏ;
4- Cuộn hút; 5- Quả ga; 6- Piston bơm cao áp
Hoạt động:

Khi ECU gửi xung đến cuộn dây, cuộn dây sinh ra từ trường làm trống lớn
xoay kéo theo trống nhỏ xoay chốt lệch tâm gạt quả ga trên piston làm thay đổi
hành trình bơm (hành trình có ích).
Lực từ trường do cuộn dây sinh ra tác động lên trống lớn và để cân bằng với
lực từ trường đó thì lò xo hồi vị được lắp đối diện với trống lớn. Trống lớn có một
13


Kiểm tra và chẩn đoán hệ thống nhiên liệu Diesel điều khiển điện tử
trục được lắp lệch tâm và trục này được lắp với một trống nhỏ, trên trống nhỏ lại có
một chốt lệch tâm được cắm vào lỗ trên quả ga.
Khi muốn thay đổi công suất và tốc độ của động cơ thì người lái tác động lên
bàn đạp ga và thơng qua cảm biến chân ga, tín hiệu được gửi về ECU và ECU nhận
thêm một số tín hiệu khác như: NE, THW, VG…để xuất ra những chuỗi xung nhằm
thay đổi cấp cho cuộn điều khiển của cơ cấu điều ga điện từ tạo nên từ trường có
lực từ trường biến thiên tác động vào trống lớn. Từ trường tác động vào trống lớn
làm trống lớn xoay một góc, kéo theo trống nhỏ cũng xoay đi một góc. Khi đó chốt
lệch tâm trên trống nhỏ sẽ gạt quả ga tiến lên hay lùi lại để điều chỉnh lượng nhiên
liệu phun.
1.2.1.3. Bơm VE điều khiển điện tử có van xả áp.
a. Bơm VE điều khiển điện tử có một piston hướng trục.
 Cấu tạo:
Bơm VE loại này có:
- Bơm sơ cấp, khớp chữ thập dẫn động cam, vành con lăn, cơ cấu điều
khiển phun sớm, van xả áp SPV, van điều khiển phun sớm TCV, cảm biến tốc độ…
- Khơng có quả ga và piston khơng có lỗ ngang. Vì vậy để điều chỉnh lượng
nhiên liệu phun thì bơm sử dụng một van xả áp thơng với khoang xylanh.
8
1

2
3
4

5

6

7

Hình 2.7: Cấu trúc của bơm VE loại hướng trục
1- Cảm biến tốc độ; 2- Bơm nạp; 3- Vành
con lăn; 4- Roto; 5- Đĩa cam; 6- Van điều
khiển thời điểm phun TCV; 7- Piston cao áp;
8- Van điều khiển lượng phun SPV

 Hoạt động:

14


Kiểm tra và chẩn đoán hệ thống nhiên liệu Diesel điều khiển điện tử
Khi động cơ làm việc thì một bơm sơ cấp loại cánh gạt được bố trí trong bơm
VE sẽ hút dầu từ thùng dầu qua lọc và nén trong khoang bơm đến áp suất 2 ÷ 7
(kg/cm2) và gọi là áp suất sơ cấp. Sau đó dầu có áp suất này được đưa tới chờ sẵn
tại cửa nạp và khi phần xẻ rãnh của piston trùng với cửa nạp thì dầu được nạp vào
khoang xylanh. Khi piston quay lên thì phần khơng xẻ rãnh ở đầu piston sẽ che lấp
cửa nạp, đồng thời lúc này phần lồi của cam đĩa sẽ trèo lên con lăn làm cho piston
bị đẩy lên để nén dầu trong khoang xylanh. Dầu trong khoang xylanh bị nén tới gần
áp suất phun thì cửa chia dầu trên piston trùng với một đường dẫn ra một vịi phun

nào đó. Do vậy, khi dầu trong khoang xylanh đạt tới áp suất phun thì van ngắt dầu
mở, dầu theo đường cao áp tới kim phun. Nó sẽ mở kim phun và phun dầu vào
buồng cháy động cơ. Lượng dầu phun vào động cơ nhiều hay ít phụ thuộc vào thời
điểm mở van xả áp. Nếu vòi phun đang phun mà van xả áp mở ra thì dầu trong
khoang xylanh sẽ thông qua van xả áp về khoang bơm làm mất áp suất phun.
b. Bơm VE điều khiển điện tử loại nhiều piston hướng kính:
 Cấu tạo:
Bơm VE loại này vẫn có một bơm sơ cấp để tạo ra áp suất sơ cấp nạp vào
trong khoang bơm. Trục bơm được nối với roto và ở roto bố trí 4 piston hướng kính
chịu tác động của các con lăn thông qua đế con lăn, ở giữa là một lỗ khoang dọc
tâm, lỗ khoang này thông với cửa nạp dầu và cửa chia dầu. Phía ngồi roto là một
vành cam.
1

8

7

2

6
51
3

1

4

Hình 2.8: Cấu trúc bơm VE loại hướng kính
1- Van điều khiển lượng phun SPV; 2- Roto; 3Van điều khiển thời điểm phun TCV; 4- Vành cam ;

5- Piston cao áp; 6- Con lăn; 7- Bơm nạp; 8- Cảm
biến tốc độ

 Hoạt động:

15


Kiểm tra và chẩn đoán hệ thống nhiên liệu Diesel điều khiển điện tử
Khi động cơ làm việc thì dầu có áp suất sơ cấp sẽ chờ sẵn ở của nạp dầu và
đến khi một lỗ xẻ rãnh ở trên roto trùng với cửa nạp thì dầu sẽ được nạp vào trong
khoang xylanh, tiếp sau đó thì lỗ xẻ rãnh trên roto sẽ che lấp lỗ nạp dầu đồng thời
các con lăn sẽ trèo lên phần lồi của vành cam nên các piston có xu hướng chuyển
động dập vào với nhau để nén dầu trong khoang xylanh. Và khi áp suất dầu gần đạt
tới áp suất phun thì một lỗ xẻ rãnh khác trên roto lại trùng với cửa chia dầu ra một
vịi phun nào đó. Nên khi dầu trong khoang xylanh đạt tới áp suất phun thì vịi phun
sẽ phun dầu vào buồng cháy động cơ, còn lượng phun nhiều hay ít thì phụ thuộc
vào thời điểm mở van xả áp.
c. Van điều khiển lượng phun (SPV).
Van điều khiển lượng phun là một trong những bộ phận trong bộ chấp hành
của hệ thống nhiên liệu điều khiển điện tử. Nó có nhiệm vụ điều khiển lượng phun
nhiên liệu vào buồng cháy động cơ thơng qua các tín hiệu tác động từ ECU và xả áp
suất về bơm khi kết thúc quá trình phun.Van điều khiển lượng phun hiện nay có hai
loại:
- SPV thơng thường : Được sử dụng trong máy bơm piston hướng trục.
- SPV trực tiếp: Được sử dụng trong máy bơm piston hướng kính cho
những ứng dụng áp suất cao.
Sau đây ta sẽ lần lượt tìm hiểu về kết cấu và nguyên lý làm việc của từng loại.
 SPV loại thơng thường:
5

1

2

3

4

Hình 2.9: Cấu tạo SPV loại thơng thường
1- Cuộn dây; 2- Lị xo điều khiển;
3- Lị xo chính; 4- Van chính; 5- Van điều khiển

16


Kiểm tra và chẩn đoán hệ thống nhiên liệu Diesel điều khiển điện tử
SPV loại thông thường bao gồm hai van: van chính 4 và van điều khiển 5.
Ngồi ra cịn có thêm một cuộn dây, lị xo chính và lò xo điều khiển.
Loại này dùng cho bơm một piston hướng trục. Cuộn dây của van được điều
khiển bởi ECU qua điện áp nguồn của xe. Ở van chính có một lỗ tiết lưu nhỏ để
thông áp suất từ khoang xylanh của bơm cao áp lên khoang trên của khoang chính
tạo ra sự cân bằng lực tác động vào van chính.Van điều khiển được gắn một lị xo
để có thể đóng mở đường dầu hồi về khoang bơm cao áp ở phía trên van chính tùy
theo từ trường biến thiên của cuôn dây.
 Hoạt động của van : Hoạt động của SPV loại thông thường được chia
làm ba giai đoạn: Hành trình nạp, hành trình phun và hành trình kết thúc phun. Mỗi
giai đoạn SPV được điều khiển khác nhau tạo nên áp suất nhiên tăng giảm khác
nhau làm thay đổi lượng nhiên liệu phun.
* Hành trình nạp:

Khi khóa điện bật ON thì cuộn dây của van điều khiển được cấp điện và xuất
hiện từ trường trong cuộn dây. Khi đó van điều khiển sẽ bị từ trường của cuộn dây
hút mạnh và làm cho van đóng chặt đường hồi dầu phía trên van chính, đồng thời
piston bơm cao áp chuyển động sang trái, nhiên liệu được cấp vào buồng bơm nhờ
bơm nạp .
1
ECU

2
3
4

6
5

Hình 2.10: Hành trình nạp nhiên liệu
1- Van điều khiển; 2- Van chính; 3- Buồng bơm;
4- Piston; 5- Van phân phối; 6- Vịi phun.
* Hành trình phun:
Van điều khiển vẫn đóng đường dầu hồi về buồng bơm cao áp, piston chuyển
động sang phải làm cho nhiên liệu bị nén và áp suất tăng lên, áp lực do nhiên liệu
17


Kiểm tra và chẩn đoán hệ thống nhiên liệu Diesel điều khiển điện tử
tạo ra thắng được lị xo đóng van phân phối, van phân phối mở ra, nhiên liệu được
bơm qua van phân phối và theo đường dẫn tới các vịi phun . Tùy theo khoảng thời
gian tín hiệu xung từ ECU đến van điều khiển mà lưu lượng đến các vịi phun được
điều chỉnh phù hợp.
1

ECU

2
3
4

6
5

Hình 2.11: Hành trình nén và phun nhiên liệu
1- Van điều khiển; 2- Van chính; 3- Buồng bơm;
4- Piston; 5- Van phân phối; 6- Vịi phun.
* Kết thúc q trình phun:
Đến khi cần kết thúc q trình phun thì tín hiệu từ ECU sẽ điều khiển cắt điện
ở cuộn dây của van điều khiển, từ trường trên cuộn dây bị mất đi, lò xo sẽ đẩy van
điều khiển đi lên, áp suất bên trong buồng van chính giảm, van chính bị đẩy lên do
áp lực dầu từ bơm nạp, dầu được xả về khoang bơm và quá trình phun kết thúc.
1
ECU

2
3
4

6
5

Hình 2.12: Kết thúc q trình phun
1- Van điều khiển; 2- Van chính; 3- Buồng bơm;
4- Piston; 5- Van phân phối; 6- Vòi phun.

18


Kiểm tra và chẩn đoán hệ thống nhiên liệu Diesel điều khiển điện tử

 SPV loại điều khiển trực tiếp:
SPV loại trực tiếp gồm có: một cuộn dây, một van điện từ và một lị xo.
Khác với SPV loại thơng thường, loại SPV hoạt động trực tiếp thích hợp dùng cho
bơm cao áp có áp suất cao, với các đặc điểm là mức độ thích ứng và lưu lượng phun
cao.
Hơn nữa, các tín hiệu từ ECU được khếch đại bằng EDU để vận hành van
ở mức điện áp cao, khoảng 160 ÷ 190 (V) khi van đóng, sau đó van vẫn ở trạng thái
đóng khi điện áp giảm thấp xuống.
1
2
3

Âỉåìng dáư
u häư
i
vãưkhoang båm

Hình 2.13: Cấu tạo SPV loại điều khiển trực tiếp
1- Cuộn dây; 2- Van điện từ; 3- Lò xo
Khi khóa điện bật ON thì EDU sẽ cấp cho cuộn dây của van điện từ một điện
áp khoảng 160 ÷ 190 (V) và ngay sau đó nó duy trì điện áp trên cuộn dây khoảng 60
÷ 80 (V). Khi đó van điện từ sẽ bị từ trường hút mạnh và làm cho van đóng chặt cửa
hồi dầu về khoang bơm cao áp,nhiên liệu áp suất cao được cấp đến các vịi phun,
đảm bảo q trình phun xảy ra bình thường.
Khi muốn kết thúc q trình phun thì tín hiệu từ ECU thông qua EDU điều

khiển cắt điện ở cuộn dây của van điện từ, từ trường của cuộn dây bị mất đi, lò xo
sẽ đẩy van điện từ đi lên, đồng thời áp lực dầu cũng đẩy van lên ở trạng thái mở để
xả dầu về khoang bơm làm mất áp suất phun, quá trình phun kết thúc. Tùy theo
khoảng thời gian tín hiệu xung từ ECU đến van điện từ mà lưu lượng đến các vòi
phun được điều chỉnh phù hợp.
Như vậy, SPV dùng cho hai loại bơm khác nhau có cấu tao khác nhau nhưng
hoạt động lại tương tự như nhau.Cả hai đều loại đều dựa trên từ trường của cuộn
dây để điều khiển van đóng mở đường dầu hồi về khoang bơm nhằm điều chỉnh áp
suất phun và lượng phun vào từng thời điểm.Tuy nhiên, SPV loại điều khiển trực
tiếp chỉ dùng một van điện từ để xả áp suất. Cịn ở SPV loại thơng thường van điều
khiển đóng vai trị xả phần áp suất phía trên của van chính, tạo điều kiên cho áp suất

19


Kiểm tra và chẩn đoán hệ thống nhiên liệu Diesel điều khiển điện tử
ở trong khoang xylanh bơm cao áp đẩy van chính lên mở đường xả áp suất về
khoang bơm và kết thúc quá trình phun.
d. Van điều khiển thời điểm phun TCV:
Cấu tạo chính của van TCV gồm: lõi stator, lị xo hồi vị và lõi chuyển động.

Hình 2.14: Van TCV

Hình 2.15: Cấu trúc bộ định thời điểm phun
Van TCV được điều khiển bằng tỷ lệ thường trực xung. Khi điện bật, độ dài
thời gian mở van sẽ điều khiển áp suất nhiên liệu trong piston của bộ định thời.

Hình 2.16: Nguyên lý hoạt động của TCV
Khi ECU cấp điện cho cuộn dây bằng chuỗi xung, dưới tác dụng của lực từ
lõi bị hút về bên phải mở đường dầu thông giữa hai buồng áp lực của bộ định thời.

Mức độ mở đường dầu này thay đổi theo tỷ lệ thường trực của xung. Do đó một
lượng dầu áp suất p1 qua van TCV sẽ có áp suất p’ 1 tác động vào hai phía của piston
định thời. Sự cân bằng lực giữa lực do áp suất p 1 và lực lò xo do lực p’1 sinh ra sẽ
giữ cho bộ định thời ở vị trí nhất định. Do đó vành con lăn cũng ở một vị trí nhất
20


Kiểm tra và chẩn đoán hệ thống nhiên liệu Diesel điều khiển điện tử
định nào đó tạo ra góc phun sớm. Khi ECU ngừng cấp điện, dưới tác dụng của lực
lò xo, lõi chuyển động dịch chuyển về bên trái đóng đường dầu thơng giữa hai
buồng áp lực.
Khi xung điều khiển có tỷ lệ thường trực cao thì áp suất p’ 1 lớn. Do đó piston
của bộ định thời chuyển động sang trái làm xoay vành con lăn theo chiều ngược lại
với chiều quay của đĩa cam làm sớm thời điểm phun.

Hình 2.17: Làm sớm thời điểm phun
Khi xung điều khiển có tỷ lệ thường trực giảm thì áp suất p’ 1 thấp. Do đó
piston của bộ định thời chuyển sang phải làm quay vành con lăn theo hướng làm
muộn thời điểm phun.

Hình 2.18: Làm muộn thời điểm phun
1.2.2. Hệ thống nhiên liệu diesel điều khiển điện tử dung ống phân
phối(COMMON RAIL SYSTEM).
1.2.2.1. Khái quát hệ thống nhiên liệu Diesel điều khiển điện tử dùng ống phân
phối.
a. Sơ đồ hệ thống:

21

Kiểm tra và chẩn đoán hệ thống nhiên liệu Diesel điều khiển điện tử
7

6

5

1

2

4

EDU
ECU
3

Cạc cm
biãú
n

Hình 2.19: Sơ đồ hệ thống nhiên liệu Diesel điều khiển điện tử dùng ống phân phối
1- Lọc nhiên liệu; 2- Bơm cao áp; 3- Thùng nhiên
liệu; 4- Vòi phun; 5- Bộ giới hạn áp suất; 6Common rail; 7- Cảm biến áp suất nhiên liệu
Hệ thống Common Rail gồm các khối chức năng:
- Khối dầu thấp áp: gồm thùng dầu, bơm tiếp dầu, bộ lọc dầu, ống dẫn dầu
và đường hồi dầu.
- Khối dầu cao áp: gồm bơm cao áp, ống phân phối dầu cao áp đến các vòi
phun, các đường ống cao áp, van an tồn, van xả áp và vịi phun.
- Khối cơ – điện tử: gồm các cảm biến và tín hiệu, ECU, EDU (nếu có), vịi

phun, các van điều khiển nạp.
Hệ thống nhiên liệu Common Rail có những đặc tính sau:
- Áp suất nhiên liệu, lượng phun, và thời điểm phun được điều khiển bằng
điện tử vì vậy điều khiển tốc độ động cơ đạt độ chính xác cao.
- Áp suất nhiên liệu cao cho nên việc hoà trộn nhiên liệu – hồ khí trong
buồng cháy tốt hơn.
- Tích trữ nhiên liệu áp suất cao, nhiên liệu được phun vào áp suất cao ở mõi
dãi tốc độ động cơ.
Với những đặc tính như trên thì những động cơ sử dụng Common Rail
System có tính hiệu năng, tính kinh tế nhiên liệu tăng cao, tiếng ồn nhỏ ít rung động
và khí thải sạch.
22


Kiểm tra và chẩn đoán hệ thống nhiên liệu Diesel điều khiển điện tử
b. Nguyên lý hoạt động:
Nhiên liệu được dẫn lên từ bơm nạp đặt trong bơm cao áp, sau đó qua van
điều khiển lượng phun tới khoang bơm cao áp và được nén tới áp suất cần thiết.
Piston trong bơm cap áp tạo ra áp suất phun trong ống Rail, áp suất này thay đổi
theo tốc độ động cơ và chế độ tải từ 20MPa ở chế độ không tải đến 135MPa ở chế
độ tải cao và tốc độ vận hành cao.
ECU điều khiển van điều khiển lượng phun để điều chỉnh lượng nhiên liệu
cấp vào khoang bơm cao áp và nhờ đó điều chỉnh được áp suất nhiên liệu.
ECU luôn theo dõi sát áp suất nhiên liệu trong ống phân phối bằng cảm biến
áp suất nhiên liệu và thực hiện điều khiển phản hồi.
1.2.2.2. Chức năng của hệ thống Common Rail.
Việc tạo ra áp suất và việc phun nhiên liệu hoàn toàn tách biệt với nhau trong
hệ thống Common Rail. Áp suất phun được tạo ra độc lập với tốc độ động cơ và
lượng nhiên liệu phun ra. Nhiên liệu được trữ với áp suất cao trong bộ tích áp suất
cao (high-pressure accumulator) và sẵn sàng để phun. Lượng nhiên liệu phun ra

được quyết định bởi người lái xe, và thời điểm phun cũng như áp lực phun được
tính tốn bằng ECU và các biểu đồ đã lưu trong bộ nhớ của nó. Sau đó ECU sẽ điều
khiển các kim phun phun tại mỗi xy lanh động cơ để phun nhiên liệu.
Hệ thống nhiên liệu Common Rail có các chức năng sau:
a. Chức năng chính :
Chức năng chính là việc điều khiển việc phun nhiên liệu đúng thời điểm,
đúng lưu lượng, đúng áp suất, đảm bảo cho động cơ diesel khơng chỉ hoạt động êm
diu mà cịn tiết kiệm nhiên liệu.
b. Chức năng phụ.
Chức năng phụ của hệ thống là điều khiển vịng kín và vịng hở, khơng
những giảm độ độc hại của khí thải và lượng nhiên liệu tiêu thụ mà cịn làm tăng
tính an tồn, sự thoải mái và tiện nghi. Ví dụ như hệ thống luân hồi khí thải (EGRexhaust gas recircalation), điều khiển turbo tăng áp, điều khiển ga tự động và thiết
bị chống trộm.
c. Chức năng hạn chế ô nhiễm.
 Thành phần hỗn hợp và tác động đến quá trình cháy:
So với động cơ xăng, động cơ diesel đốt nhiên liệu khó bay hơi hơn (nhiệt độ
sôi cao), nên việc tạo hỗn hợp hịa khí khơng chỉ diễn ra trong giai đoạn phun và bắt
đầu cháy, mà cịn trong suốt q trình cháy. Kết quả là hỗn hợp không đồng nhất.
Động cơ diesel luôn hoạt động ở chế độ nghèo, mức tiêu hao nhiên liệu, muội than,
CO, HC sẽ tăng lên nếu không đốt cháy ở chế độ nghèo hợp lý.
Tỉ lệ hịa khí được quyết định bởi các thơng số :
23


Kiểm tra và chẩn đoán hệ thống nhiên liệu Diesel điều khiển điện tử
- Áp suất phun.
- Thời gian phun.
- Kết cấu lỗ tia.
- Thời điểm phun.
- Vận tốc dòng khí nạp.

- Khối lượng khơng khí nạp.
Tất cả các đại lượng trên đều ảnh hưởng đến mức tiêu hao nhiên liệu và nồng
độ khí thải. Nhiệt độ q trình cháy quá cao và lượng ôxy nhiều sẽ làm tăng lượng
NOx. Muội than sinh ra khi hỗn hợp quá nghèo.
 Hệ thống hồi lưu khí thải ( EGR ).
Khi khơng có EGR, khí NOx sinh ra vượt mức quy định về khí thái, ngược
lại muội than sinh ra sẽ nằm trong giới hạn. EGR là một phương pháp để giảm
lượng NOx sinh ra mà khơng làm tăng nhanh lượng khói đen. Điều này có thể thực
hiên rất hiệu quả với hệ thống Common rail với tỉ lệ hịa khí mong muốn đạt được
nhờ vào áp suất phun cao. Với EGR, một phần của khí thải được đưa vào ống nạp ở
chế độ tải nhỏ của động cơ. Điều này không chỉ làm giảm lượng Oxy mà còn làm
giảm hiệu quả của quá trình cháy và nhiệt độ cực đại. Kết quả là làm giảm lượng
NOx. Nếu có q nhiều khí thải được nạp lại (q 40% thể tích khí nạp), thì khói
đen, CO và HC sẽ sinh ra nhiều cũng như tiêu hao nhiên liệu sẽ tăng vì thiếu Oxy.
 Ảnh hưởng của việc phun nhiên liệu.
Thời điểm phun, đường đặc tính phun, sự phun sương tơi của nhiên liệu cũng
ảnh hưởng đến tiêu hao nhiên liệu và nồng độ khí thải.
 Thời điểm phun.
Nhờ vào nhiệt độ quá trình thấp hơn, phun nhiên liệu trễ làm giảm lượng
NOx. Nhưng nếu phun quá trễ thì lượng HC sẽ tăng và tiêu hao nhiên liệu sẽ nhiều
hơn, và khói đen sinh ra ở chế độ tải lớn. Nếu thời điểm phun chỉ lệch đi 1 o khỏi giá
trị lí tưởng thì lượng NOx có thể tăng lên 5%. Ngược lại thời điểm phun sai lệch hơn
2o thì có thể làm cho áp suất đỉnh tăng lên 10 bar, trễ đi 2 o có thể làm tăng nhiệt độ
khí thải thêm 20oC. Với các yếu tố cực kì nhạy cảm nêu trên, ECU cần phải điều
chỉnh thời điểm phun chính xác tối đa.
 Đường đặc tính phun.
Đường đặc tính phun quy định sự thay đổi lượng nhiên liệu được phun vào
trong suốt một chu kỳ phun (từ lúc bắt đầu phun cho đến lúc kết thúc phun ). Đường
đặc tính phun quyết định lượng nhiên liệu phun ra trong suốt giai đoạn cháy trễ
(giữa thời điểm bắt đầu phun và bắt đầu cháy). Hơn nữa nó cũng ảnh hưởng đến sự

phân phối của nhiên liệu trong buồng đốt và có tác dụng tận dụng hiệu quả của

24


Kiểm tra và chẩn đoán hệ thống nhiên liệu Diesel điều khiển điện tử
dịng khí nạp. Đường đặc tính phun phải có độ dốc từ từ để nhiên liệu phun ra trong
quá trình cháy trễ được giữ thấp nhất, nhiên liệu diesel bốc cháy tức thì, ngay khi
quá trình cháy bắt đầu gây ra tiếng ồn và sự tạo thành NO x. Đường đặc tính phun
phải có đỉnh khơng q nhọn để đề phịng hiện tượng nhiên liệu khơng được phun
sương tơi - yếu tố dẫn đến lượng HC cao, khói đen và tăng tiêu hao nhiên liệu suốt
giai đoạn cuối cùng của quá trình cháy.
 Sự phun sương tơi nhiên liệu.
Nhiên liệu được phun sương tơi tốt thúc đẩy hiệu quả hịa trộn giữa khơng
khí và nhiên liệu. Nó đóng góp vào việc giảm HC và khói đen trong khí thải. Với áp
suất phun cao và hình dạng hình học tối ưu của lỗ tia kim phun giúp cho sự phun
sương tơi nhiên liệu tốt hơn. Để ngăn ngừa muội than, lượng nhiên liệu phun ra
phải được tính dựa vào lượng khí nạp. Điều này địi hỏi lượng khí nạp phải nhiều
hơn từ 10 - 40 % .
1.2.2.3. Đặc tính phun của hệ thống Common Rail.
So với đặc điểm của hệ thống nhiên liệu cũ thì các yêu cầu sau đã được thực
hiện dựa vào đường đặc tính phun lý tưởng :
- Lượng nhiên liệu và áp suất nhiên liệu phun độc lập với nhau trong từng
điều kiện hoạt động của động cơ (cho phép dễ đạt được tỉ lệ hỗn hợp A/F lí tưởng).
- Lúc bắt đầu phun, lượng nhiên liệu phun ra chỉ cần một lượng nhỏ.
Các yêu cầu trên đã được thỏa mãn bởi hệ thống Common Rail. Với đặc điểm
phun hai lần : phun mồi và phun chính.
Giai âoả
n phun så khåíi
PR

(Pm)

Giai âoả
n
phun chênh.

Hình 2.20: Đường đặc tính phun của hệ thống Common Rail.
Hệ thống Common Rail là hệ thống thiết kế theo module, có các thành phần
- 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 lực cao)
Các thiết bị sau được sự hoạt động điều khiển của hệ thống :
- ECU
- Cảm biến tốc độ trục khuỷu.
- Cảm biến tốc độ trục cam.
- Các loại cảm biến khác.
25