Chuyên đề 4: Hệ thống điều khiển động cơ DIESEL potx

Chuyên đề 4: Hệ thống điều khiển động cơ
Diesel
Biên soạn: ThS. Phạm Quốc Thái Trang 15


4.3. HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ DIESEL
4.3.1. Tổng quan về động cơ Diesel
Động cơ diesel là động cơ cháy cưỡng bức, hỗn hợp nhiên liệu và không
khí được hình thành bên trong buồng đốt. Vòi phun được lắp bên trong nắp quy
lát và phun nhiên liệu trực tiếp vào buồng đốt.



Trong chu kỳ nạp, piston đi xuống, xu páp nạp mở và hút không khí vào
buồng đốt thông qua đường nạp. Trong chu kỳ nén, không khí được nén lên đến
áp suất (32 - 55) bar, nhiệt độ lên đến 800
0
C. Cuối chu kỳ nén, nhiên liệu được
phun vào buồng đốt dưới áp suất từ (250 - 1600) bar tùy thuộc vào loại động cơ
và hệ thống nhiên liệu được sử dụng. Trong chu kỳ nổ, hỗn hợp nhiên liệu tự bốc
cháy do áp suất và nhiệt độ, nhiệt độ và áp suất buồng đốt còn tăng cao hơn nữa.
Năng lượng cháy tác động vào piston và chuyển dổi thành năng lượng cơ khí
truyền cho trục khuỷu. Chu kỳ xả, piston đi lên, đẩy khí cháy ra ngoài thông qua
các xu páp xả.
Nhiên liệu Diesel là một sản phẩm của quá trình trưng cất dầu mỏ được
dùng cho động cơ diesel. Nhiên liệu diesel nặng hơn khoảng 18% nhiên liệu
xăng. Nhiên liệu diesel thường chứa một lượng nhỏ lưu huỳnh để bôi trơn. Nhiên
Hình 4.26. Nguyên lý làm việc động cơ Diesel

Chuyên đề 4: Hệ thống điều khiển động cơ

Diesel
Biên soạn: ThS. Phạm Quốc Thái Trang 16

liệu diesel có chứa năng lượng lớn hơn khoảng 18% so với nhiên liệu xăng tính
trên một đơn vị thể tích. Do vậy động cơ diesel thường kinh tế hơn động cơ xăng.


Nguyên lý làm việc của hệ thống nhiên liệu động cơ Diesel được thể hiện
trên hình 4.27: bơm chuyển nhiên liệu 10 hút nhiên liệu từ bình chứa 7 qua lọc
thô 11 vào bơm, rồi được bơm qua bầu lọc tinh 9, tới bơm cao áp 2. Các bầu lọc
thô và lọc tinh lọc sạch nước và bụi bẩn trong nhiên liệu. Bơm cao áp đẩy nhiên
liệu đi tiếp vào đường ống cao áp 3, tới vòi phun 4 để phun nhiên liêu vào buồng
cháy động cơ. Nhiên liệu dư thừa trong vòi phun đi qua đương 1 trở về cửa hút
của bơm chuyển nhiên liệu. Một phần nhiên liệu thừa trong vòi phun trở về thùng
chứa nhiên liệu.

Hình 4.27. Sơ đồ hệ thống nhiên liệu động cơ Diesel
1. Đường dẫn nhiên liệu hồi;2. Bơm cao áp; 3. Đường ống cao áp; 4.Vòi phun;
5. Xy lanh động cơ; 6. Miệng hút nhiên liệu; 7. Thùng chứa nhiên liệu; 8. Đường
ống thấp áp; 9. Bầu lọc tinh; 10. Bơm chuyển nhiên liệu; 11. Bầu lọc thô.


Chuyên đề 4: Hệ thống điều khiển động cơ
Diesel
Biên soạn: ThS. Phạm Quốc Thái Trang 17


4.3.2. Kết cấu các cụm chi tiết chính trên động cơ Diesel
4.3.2.1. Bơm chuyển nhiên liệu:
Bơm chuyền nhiên liệu có nhiệm vụ cung cấp nhiên liệu đến bơm cao áp

nhằm khắc phục sức cản thủy lực của bầu lọc. Bơm chuyển nhiên liệu có nhiều
kiểu khác nhau: bơm piston, bơm kiểu màng, bơm bánh răng, rôto – cánh
gạt, Trong đó, bơm rôto - cánh gạt được dùng phổ biến.



Trên hình 4.28 là loại bơm rôto - cánh gạt dùng để hút nhiên liệu từ thùng
nhiên liệu lên bơm. Bơm cánh gạt được dẫn động bằng trục bơm cao áp. Khi trục
quay, lực li tâm đẩy các cánh gạt đi ra ngoài và tì vào vòng lệch tâm. Trong quá
trình quay, không gian chứa nhiên liệu giữa các cánh gạt thay đổi nên nó sẽ hút
nhiên liệu từ khoang hút bên dưới và đẩy nhiên liệu vào khoang xả bên trên. Áp
suất nhiên liệu tại khoang xả thay đổi tùy theo tốc độ của động cơ. Trên bơm có
van điều chỉnh áp suất được lắp vào khoang xả. Khi áp suất cao, van này sẽ mở
và nhiên liệu sẽ được xả trở lại đường hút. Trên thân bơm cũng có một lỗ tiết lưu
hoặc một van dầu tràn để điều chỉnh áp suất trong bơm.

Hình 4.28. Bơm chuyển nhiên liệu kiểu rôto – cánh gạt

Chuyên đề 4: Hệ thống điều khiển động cơ
Diesel
Biên soạn: ThS. Phạm Quốc Thái Trang 18

4.3.2.2. Bầu lọc nhiên liệu:
Các bầu lọc nhiên liệu có nhiệm vụ loại bỏ các tạp chất ra khỏi nhiên liệu
như: cặn bẩn, nước,
a. Bầu lọc thô: dùng để tách các tạp chất cơ học có kích thước từ 20µm trở lên
và nước ra khỏi nhiên liệu.
Nguyên lý hoạt động: nhiên liệu chảy vào bộ lọc, đi qua phần tử lọc.
Những hạt bụi có kích thước lớn được giữ lại trên bề mặt của phần tử lọc. Sau đó,
nhiên liệu đi lên phía trên và ra khỏi bầu lọc sau khi đã được lọc sạch. Nước chứa

trong nhiên liệu sẽ lắng đọng trong đáy bộ lọc. Do vậy phải định kỳ xả nước ra
khỏi lọc bằng cách mở vít xả nước ở dưới đáy bầu lọc nhiên liệu.

b. Bộ lọc tinh: được lắp trên đường dẫn nhiên liệu từ bơm chuyển nhiên liệu đến
bơm cao áp, dùng để lọc các phần tử mài mòn trong nhiên liệu. Các phần tử lọc
thường được làm bằng vật liệu: gốm silicat và kim loại, gỗ, cuộn chỉ, bông giấy,
giấy lọc đặc biệt,
a
Vỏ
Phần
tử lọc
Lò xo
Vỏ
Đường
nhiên
liệu vào
Đường
nhiên
liệu ra
b
Hình 4.29. Cấu tạo các bộ lọc nhiên liệu
a. Bầu lọc thô; b. Bầu lọc tinh

Chuyên đề 4: Hệ thống điều khiển động cơ
Diesel
Biên soạn: ThS. Phạm Quốc Thái Trang 19

4.3.2.3. Vòi phun:
Vòi phun có nhiệm vụ phun tơi và phân bố đều nhiên liệu vào thể tích
buồng cháy của động cơ. Vòi phun làm việc trong điều kiện khắc nghiệt: va đập

áp suất và ăn mòn hóa học. Ngoài ra, khi nhiên liệu phun ra dưới áp suất cao, để
tránh hiện tượng khí thải đẩy vào bên trong vòi phun trong chu kỳ nổ, áp suất
nhiên liệu trong vòi phun phải luôn cao hơn áp suất trong buồng đốt tại bất cứ
thời điểm nào. Vì vậy, đòi hỏi phải có sự tính toán kỹ lưỡng và kết hợp hài hòa
giữa bơm cao áp, vòi phun và lò xo hồi bên trong vòi phun.
Trên động cơ Diesel thường sử dụng hai loại vòi phun phổ biến: vòi phun
kiểu lỗ và vòi phụ kiểu chốt tiết lưu.
a. Vòi phun kiểu lỗ:
Vòi phun kiểu lỗ được sử dụng cho phun nhiên liệu trực tiếp. Vòi phun
này phải được lắp tại vị trí đã được chỉ định trước. Lỗ phun được khoan với nhiều
vị trí khác nhau và được đặt trong một tư thế cố định trong buồng đốt. Do vậy,
vòi phun kiểu lỗ được cố định trên nắp quy lát bằng kẹp và các bu lông.

Đai ốc nối đường
nhiên liệu áp cao
Lọc
Đầu nối đường hồi
Đệm điều chỉnh áp suất
Đường nhiên liệu cao áp
Lò xo áp suất
Chốt áp suất
Chốt định vị
Đường vào
Thân giá
đỡ trên
Đai ốc giữ
vòi phun
Đệm trung
gian
Vòi phun

Chốt áp suất
Thân vòi phun
Kim phun
Đường cấp
Khoang áp suất
Lỗ phun
Lỗ phun hình côn Lỗ phun hình trụ
Lỗ phun tại mặt tì
Hình 4.30. Cấu tạo vòi phun kiểu lỗ

Chuyên đề 4: Hệ thống điều khiển động cơ
Diesel
Biên soạn: ThS. Phạm Quốc Thái Trang 20

Cấu tạo vòi phun bao gồm: thân vòi phun và kim phun. Kim phun chuyển
động tự do trong thân vòi phun. Tại đầu vòi phun, kim phun bịt kín được nhiên
liệu bằng các đầu kim phun được tì kín vào lỗ vòi phun hình côn bởi lực lò xo.
Đường kính lỗ dẫn hướng kim phun lớn hơn đường kính vòi phun chút ít. Áp suất
nhiên liệu tác động vào các mặt cắt ngang khác nhau của kim phun. Khi áp suất
nhiên liệu tác động lớn hơn lực đẩy của lò xo thì vòi phun mở, nhiên liệu dưới áp
suất cao được phun qua các lỗ phun và được xé tơi trong buồng đốt. Vòi phun sẽ
đóng lại khi áp suất nhiên liệu thấp hơn lực đẩy của lò xo. Áp suất nhiên liệu để
mở vòi phun dao động từ 150 bar đến 250 bar tùy thuộc vào từng loại động cơ và
có thể điều chỉnh bằng cách thêm hoặc bớt các đệm điều chỉnh áp suất.
b. Vòi phun kiểu chốt tiết lưu:
Vòi phun kiểu chốt tiết lưu thường được dùng cho các loại động cơ có
buồng đốt phụ (phun nhiên liệu gián tiếp). Chùm nhiên liệu khi phun có hình
dạng đồng trục và lỗ vòi phun thường mở.

Chốt áp suất
Thân vòi phun
Kim phun
Đường nhiên liệu
Khoang áp suất
Lỗ phun
Chốt tiết lưu
Đai ốc nối với đường
nhiên liệu áp cao
Đầu nối đường hồi
Đệm điều chỉnh
áp suất
Lò xo áp suất
Đường vào
Lọc
Thân giá đỡ trên
Chốt áp suất
Đệm trung gian
Vòi phun
Vòi phun
chốt tiết lưu
Mặt cạnh
Mặt trước
Hình 4.31. Cấu tạo vòi phun kiểu chốt tiết lưu

Chuyên đề 4: Hệ thống điều khiển động cơ
Diesel
Biên soạn: ThS. Phạm Quốc Thái Trang 21

Ưu điểm nổi bật của kiểu vòi phun này là điểu khiển mặt cắt ngang của lỗ

vòi phun trong qua trình nâng kim phun lên. Đối với vòi phun kiểu lỗ, ngay khi
kim phun nâng lên, mặt cắt ngang lỗ phun tăng rất nhanh. Đối với vòi phun kiểu
chốt tiết lưu, khi kim phun nâng lên, do đầu kim phun có phần côn kéo dài nên
mặt cắt ngang của lỗ phun tăng chậm nên trong giai đoạn đầu chỉ có một lượng
nhỏ nhiên liệu được phun. Khi kim phun được nâng hẳn lên, lỗ phun rộng nên
một lượng lớn nhiên liệu được phun sau đó. Chính sự thay đổi mặt cắt này dẫn
đến điều chỉnh được tốc độ phun nhiên liệu tại tưng thời điểm phun khác nhau:
Tại đầu thời điểm phun lượng nhiên liệu được phun ra ít, tại cuối thời điểm phun
lượng nhiên liệu được phun ra nhiều. Chính đặc điểm này của vòi phun đã giảm
đáng kể tiếng ồn trong buồng đốt.

4.3.2.4. Bơm cao áp:
a. Công dụng:
Bơm cao áp là bộ phận quan trọng nhất của động cơ Diesel, nó thực hiện
nhiệm vụ sau:
- Bơm nhiên liệu đến áp suất đủ cao để cung cấp nhiên liệu tới vòi phun,
tạo chênh lệch áp suất lớn trước và sau vòi phun.
- Cung cấp nhiên liệu cần thiết cho mỗi chu trình tương ứng với chế độ
làm việc của động cơ.
- Cung cấp nhiên liệu đồng đều vào các xy lanh theo đúng trình tự làm
việc của động cơ.
b. phân loại:
Hiện nay có rất nhiều chủng loại bơn cao áp khác nhau về kích cỡ, hình
dạng, kết cấu, phương pháp điều chỉnh, phương pháp phân phối nhiên liệu,
 Theo phương pháp điều chỉnh lượng nhiên liệu cung cấp cho chu trình,
bơm cao áp gồm 2 loại:

Chuyên đề 4: Hệ thống điều khiển động cơ
Diesel
Biên soạn: ThS. Phạm Quốc Thái Trang 22

- Bơm cáo áp thay đổi hành trình piston.
- Bơm cao áp không thay đổi hành trình piston.
 Theo phương pháp phân phối nhiên liệu cho các xy lanh, bơm cao áp
được chia làm 2 loại:
- Bơm cao áp thẳng hàng.
- Bơm cao áp phân phối: được sử dụng phổ biến.
 Theo phương pháp phân điều khiển, bơm cao áp được chia làm 3 loại:
- Loại điều khiển bằng cơ khí: được dùng trên các động cơ trước đây.
- Loại điều khiển bằng điện.
- Loại điều khiển phun trực tiếp (Common Rail): được dùng trên các
động cơ hiện đại.



c. Yêu cầu:
Bơm cao áp làm việc trong điều kiện áp lực cao và luôn thay đổi đột ngột.
Ngoài ra, trong quá trình làm việc lượng nhiên liệu cung cấp cho chu trình làm
việc của động cơ thay đổi liên tục. Vì vậy, bơm cao áp phải thỏa mãn các yêu cầu
sau:
Hình 4.32. Các loại bơm cao áp
a. Bơm điều khiển bằng cơ khí; b. Bơm điều khiển bằng điện;
c. Bơm điều khiển phun trực tiếp
a
b
c

Chuyên đề 4: Hệ thống điều khiển động cơ
Diesel
Biên soạn: ThS. Phạm Quốc Thái Trang 23

- Đảm bảo độ chính xác khi làm việc, phun nhiên liệu đúng thời điểm,
đúng qui luật
- Vật liệu có độ cứng vững tốt, chiu mài mòn tốt.
- Đơn giản dễ chế tạo, rẻ dễ bảo quản sửa chữa.
 Bơm cao áp điều khiển bằng cơ khí:
a. Cấu tạo và nguyên lý làm việc
Trục dẫn động bơm cao áp dẫn động bơm chuyển nhiên liệu để cấp nhiên
liệu vào trong bơm. Chuyển động quay của trục dẫn động bơm cao áp biến thành
chuyển động tịnh tiến qua lại của piston bơm cao áp thông qua đĩa cam và vòng
lăn. Piston chuyển động bên trong xi lanh bơm cao áp nằm ở đầu phân phối được
gắn vào bơm cao áp bằng bu lông. Cơ cấu điều chỉnh định vị vị trí của vòng điều
chỉnh trên piston bơm cao áp. Cơ cấu điều chỉnh nằm ở phía trên của thân bơm có
lò xo được nối với cần điều khiển bên ngoài. Cần điều khiển được nối với chân
ga. Cơ cấu định thời điểm phun được lắp bên dưới bơm cao áp và vuông góc với
trục của bơm. Sự hoạt động của cơ cấu định thời điểm phun được quyết định bởi
áp suất nhiên liệu do bơm chuyển nhiên liệu và van điều chỉnh.

Hình 3.33. Kết cấu bơm cao áp loại điều khiển cơ khí

Chuyên đề 4: Hệ thống điều khiển động cơ
Diesel
Biên soạn: ThS. Phạm Quốc Thái Trang 24

Nhiên liệu dưới áp suất cao được tạo ra từ bơm cao áp. Chuyển động quay
của trục dẫn động bơm được truyền đến piston của bơm cao áp thông qua một cơ
cấu khớp nối đặc biệt. Hai vấu lồi trên đĩa cam ăn khớp vào hai rãnh trên khớp
nối chữ thập, hai rãnh còn lại trên khớp nối chữ thập nối với hai vấu lồi ở cuối
trục dẫn động. Đĩa cam được tì sát vào vòng lăn bằng lực đẩy của các lò xo. Khi
đĩa cam quay, các vấu cam sẽ tì lên vòng lăn làm cho đĩa cam vừa quay vừa

chuyển động tịnh tiến. Piston được gắn vào đĩa cam bằng chốt và chuyển động
tịnh tiến qua lại nhờ lực hồi của lò xo và lực đẩy của đĩa cam. Lò xo hồi còn đảm
bảo đĩa cam không bị rời ra khỏi vòng lăn khi gia tốc nhanh. Hai lò xo hồi phải
có chiều dài bằng nhau để piston không bị đẩy ra khỏi vị trí trung tâm.


Đĩa cam và đường cong mũi cam ảnh hưởng đến áp suất nhiên liệu được
phun và thời gian phun. Vì vậy, mỗi loại động cơ được thiết kế một loại đĩa cam
riêng và không thể thay thế hai loại đĩa cam của hai loại động cơ khác nhau cho
nhau.
Nhiên liệu được bơm từ bơm cao áp để cấp cho các vòi phun được hoạt
động gồm nhiều giai đoạn khác nhau. Mỗi chu kỳ hoạt động của piston (chuyển
động qua lại một lần) sẽ cung cấp nhiên liệu cho một xi lanh. Với động cơ 4 kỳ, 4
xilanh, piston chuyển động từ BDC đến TDC và ngược lại đồng thời quay một
góc 90
0
sẽ kết thúc một chu kỳ cấp nhiên liệu cho 1 xi lanh.
Hình 3.34. Kết cấu bơm cao áp

Chuyên đề 4: Hệ thống điều khiển động cơ
Diesel
Biên soạn: ThS. Phạm Quốc Thái Trang 25

- Tại BDC, chuyển động quay của piston sẽ đóng đường cấp nhiên liệu vào
bơm cao áp và mở đường cấp nhiên liệu đến vòi phun tương ứng, chuyển động
tịnh tiến của piston sẽ đảo chiều đi vào trong và chu kỳ làm việc bắt đầu.
- Áp suất trong bơm cao áp sẽ được nâng cao do piston đi vào, đến khi áp
suất thắng được lực ép của lò xo của van phân phối và mở van phân phối, nhiên
liệu dưới áp suất cao được bơm qua đường ống đến các vòi phun và phun trực
tiếp vào buồng đốt.

- Chu kỳ làm việc sẽ chấm dứt ngay khí đường rãnh ngang trên piston đi ra
khỏi ống điều khiển, áp suất trong bơm cao áp sẽ ngay lập tức hạ xuống. Tại thời
điểm này, nhiên liệu không được đưa đến vòi phun nữa, van phân phối đóng lại,
piston tiếp tục chuyển động đến BDC, nhiên liệu trong bơm cao áp sẽ theo đường
ống nằm trong piston đi ra rãnh ngang và đi vào thân bơm.
- Khi piston chuyển động trở lại TDC, rãnh ngang bị vòng điều khiển đóng
lại do chuyển động tịnh tiến, cửa đường cấp nhiên liệu tiếp tục mở lại, nhiên liệu
lại được hút vào trong bơm để chuẩn bị cho chu kỳ tiếp theo.

Hình 3.35. Nguyên lý hoạt động của bơm cao áp
1. Cửa hút; 2. Cửa phân phối; Buồng áp suất; 4. Ống phân phối;
5. Vòng điều khiển; 6. Cửa tràn

Chuyên đề 4: Hệ thống điều khiển động cơ
Diesel
Biên soạn: ThS. Phạm Quốc Thái Trang 26


a. Cơ cấu điều khiển lượng nhiên liệu phun
Hệ thống điều khiển của động cơ diesel được cho là thỏa mãn khi nó phản
ứng ngay khi đạp chân ga. Trong động cơ diesel, hệ thống điều khiển được thiết
kế để đáp ứng yêu cầu đó. Cơ cấu điều khiển bao gồm cụm quả văng và cơ cấu
cần điều khiển. Cơ cầu này điều chỉnh vị trí của vòng điều khiển tức là điều chỉnh
độ dài của hành trình bơm nhiên liệu nghĩa là lượng nhiên liệu được phun vào
mỗi xi lanh. Cơ cấu điều khiển được dẫn động bởi trục dẫn động của bơm bao
gồm hộp quả văng và quả văng. Cụm điều khiển được lắp vào trục cụm điều
khiển và có thể quay tự do quanh trục đó. Khi cơ cấu điều khiển quay, dưới tác
động của lực li tâm, quả văng sẽ bị văng ra ngoài theo hướng hướng kính, hướng
chuyển động này qua cơ cấu đòn bẩy sẽ chuyển thành chuyển động của ống trượt
theo hướng dọc trục. Ống trươt này sẽ tác động vào cụm cần điều khiển. Lực tác

động của ống trượt, kết hợp với lực của cần điều khiển, lực căng lò xo, vít điều
chỉnh sẽ xác định vị trí của ống điều khiển dẫn điến điều chỉnh lượng nhiên liệu
được phun.



Hình 4.36. Cơ cấu điều khiển lượng nhiên liệu trên động cơ Diesel

Chuyên đề 4: Hệ thống điều khiển động cơ
Diesel
Biên soạn: ThS. Phạm Quốc Thái Trang 27

- Khi khởi động: quả văng (1) và ống trượt (2) ở vị trí ban đầu. Cần khởi
động (4) bị lò xo khởi động (5) đẩy về vị trí khởi động. Thông qua điểm tựa
(M2), vòng điều khiển (6) trên piston bị đẩy về vị trí khởi động tương ứng lượng
nhiên liệu được phun lúc khởi động.


- Khi không tải: động cơ vẫn hoạt động và chân ga nhả hoàn toàn, cần điều
khiển động cơ được chuyển sang vị trí tựa vào vít điều chỉnh chế độ chạy không
tải (9). Tốc độ chạy không tải được chọn sao cho tiết kiệm nhiên liệu nhất mà vẫn
đảm bảo động cơ chạy êm và có thể chịu tải nhẹ. Chế độ chạy không tải được
điều khiển bằng lò xo chạy không tải (14). Lực căng của lò xo (14) cân bằng với
lực li tâm của quả văng (1). Lực cân bằng này định vị vị trí của vòng điều khiển
(6) so với rãnh cắt (7). Để điều chỉnh tốc độ chạy không tải ta có thể điều chỉnh
sức căng của lò xo 14 độc lập với điều chỉnh điểm đặt của chân ga.

Hình 4.37. Cơ cấu điều khiển động cơ Diesel khi khởi động và không tải
Khi khởi động Khi không tải

Chuyên đề 4: Hệ thống điều khiển động cơ
Diesel
Biên soạn: ThS. Phạm Quốc Thái Trang 28




- Khi có tải: Sử dụng chân ga, lái xe điều khiển cần 10 đến vị trí tương
đương với tốc độ mong muốn, khi vị trí cần 10 thay đổi, lực căng của lò xo 13
tăng lên và thắng được lực đẩy của ống trượt 2 làm cho cần điều khiển 3 và 4 di
chuyển sang trái, thông qua điểm tựa M2, ống điều khiển sẽ đi sang phải đến vị
trí lớn nhất tương đương với lượng nhiên liệu nhiều nhất được phun và tốc độ
động cơ tăng. Khi tốc độ động cơ tăng: lực li tâm của quả văng tăng khiến cho
lực đẩy của ống trượt tăng, lực này ngược chiều với lực căng của lò xo. Ống điều
khiển sẽ nằm nguyên vị trí cho đến khi có sự cân bằng giữa hai lực. Nếu tốc độ
động cơ tiếp tục tăng thì ống trượt sẽ đẩy ngược lại cần điều khiển thông qua
điểm tự M2 khiến cho ống điều khiển đi sang phải dẫn đến rãnh cắt được đi ra
khỏi ống điều khiển sớm hơn, lượng nhiên liệu được bơm ít hơn để tránh trường
hợp động cơ chạy quá tốc độ cho phép.

Hình 4.38. Cơ cấu điều khiển động cơ Diesel khi có không tải

Chuyên đề 4: Hệ thống điều khiển động cơ
Diesel
Biên soạn: ThS. Phạm Quốc Thái Trang 29

b. Cơ cấu điều khiển thời điểm phun
Để bù thời gian phun nhiên liệu trễ khi tốc độ động cơ tăng lên người ta
lắp một cơ cấu điều khiển thời điểm phun. Thời gian phun nhiên liệu trễ được
tính từ thời điểm piston bắt đầu nén nhiên liệu cho đến khi áp suất thắng lực lò xo

và kim phun bắt đầu phun. Cơ cấu điều khiển thời điểm phun nhiên liệu được lắp
bên dưới bơm. Bên trong cấu có một piston, khoang bên trái pison có một lò xo
hồi, khoang bên phải có đường nối với khoang nhiên liệu trong bơm. Piston được
nối với vòng lăn bằng một chốt trượt. Khi tốc độ thấp, piston bị lò xo đẩy về bên
phải do áp suất nhiên liệu thấp. Khi áp suất nhiên liệu tăng lên, piston bị đẩy sang
trái do áp suất nhiên liệu tăng dẫn đến vòng lăn quay đi một góc làm cho thời
điểm bắt đầu nén nhiên liệu sớm hơn một chút.

c. Thiết bị tắt động cơ bằng điện
Do động cơ diesel sử dụng nguyên lý tự cháy. Do đó, chỉ có thể tắt động
cơ khi ngừng cấp nhiên liệu. Thông thường sử dụng một van solenoid để đóng
mở đường cấp nhiên liệu. Van solenoid được lắp vào đầu bơm cao áp, van này sẽ
đóng/mở đường cấp nhiên liệu cho xi lanh bơm cao áp. Khi khóa điện tắt, nguồn
điện cấp cho van solenoid tắt, dưới tác dụng của lực lò xo, van này sẽ đóng
đường cấp nhiên liệu. Khi bật chìa khóa điện, nguồn điện được cấp cho van
solenoid làm cho van mở cấp nhiên liệu cho xi lanh bơm cao áp.
Hình 4.39. Có cấu điều khiển thời điểm phun

Chuyên đề 4: Hệ thống điều khiển động cơ
Diesel
Biên soạn: ThS. Phạm Quốc Thái Trang 30



 Bơm cao áp điều khiển bằng điện:
Với việc phát triển động cơ diesel, bơm cao áp được phát triển lên thế hệ
điều khiển bằng điện. Hệ thống sử dụng các thiết bị điện tử để đo tín hiệu, xử lý
dữ liệu và cấp tín hiệu đến các cơ cấu chấp hành và tạo thành một vòng điều
khiển kín.

So với động cơ Diesel điều khiển cơ khí, hệ thống này có ưu điểm:
- Tăng công suất động cơ: do lượng nhiên liệu được phun phù hợp với
từng điều kiện hoạt động của động cơ.
- Loại bỏ được các cơ cấu cơ khí: cần điều khiển, quả văng, cơ cấu định
thời điểm phun, làm tăng độ nhạy của hệ thống
Hình 4.41. Kết cấu bơm cao áp điều khiển bằng điện
Hình 4.40. Thiết bị ngắt động cơ

Chuyên đề 4: Hệ thống điều khiển động cơ
Diesel
Biên soạn: ThS. Phạm Quốc Thái Trang 31

- Giảm lượng khí thải gây ô nhiễm môi trường.
- Kết cấu đơn giản, chính xác, tuổi thọ cao.
Động cơ Diesel điều khiển bằng điện bao gồm các bộ phận sau:
- Hệ thống bơm chuyển nhiên liệu (bơm rôto - cánh gạt) và hệ thống bơm
cao áp tương tự như bơm thường.
- Mô tơ GE: thay thế cho cơ cấu cần điều khiển, quả văng và ống trượt
trong bơm thường. Việc điều khiển được ECM chuyển tín hiệu đến và kích hoạt
mô tơ GE.
- Cảm biến Np: Cảm biến tốc độ vòng quay của trục bơm, bánh cảm biến
có số răng bằng với số xi lanh trong động cơ.
- Van TCV: được lắp đặt bên dưới bơm để điều khiển áp suất các khoang
trong cơ cấu định thời điểm phun.
- Cảm biến TSP: Cảm biến vị trí của cơ cấu định thời điểm phun.
- ECM: Mô đung điều khiển: nhận thông tin từ các cảm biến, xử lý thông
tin, đưa ra tín hiệu điều khiển đến các cơ cấu chấp hành.
Mô tơ GE: được đặt trong khoang điều khiển ở phía trên của bơm và thông
với khoang bơm bằng lọc từ trường. Nhiên liệu từ khoang bơm đi qua lọc sẽ làm

mát cuộn dây và lọc từ trường sẽ giữ lại các mạt sắt để không làm hỏng mô tơ.
Trục điều khiển được gắn vào mô tơ và đầu còn lại có một chốt cầu lệch tâm,
chốt này nằm trong rãnh trên vòng điều khiển. Mô tơ GE quay để thay đổi vị trí
của vòng điều khiển. Vị trí của vòng điều khiển được cảm biến bởi cảm biến CSP
(cảm nhận vị trí vòng điều khiển) và gửi thông tin phản hồi về ECM. Khi cuộn
dây được cấp nguồn, từ trường trong cuộn dây sinh ra sẽ làm quay mô tơ. Mô tơ
sẽ quay cho đến khi lực quay cân bằng với lực lò xo thì dừng lại.



Chuyên đề 4: Hệ thống điều khiển động cơ
Diesel
Biên soạn: ThS. Phạm Quốc Thái Trang 32



Van TCV: được lắp ở phía dưới bơm cao áp. Van TCV được lắp giữa hai
đường nhiên liệu A và B, đường A thông với khoang cao áp bên trái của cơ cấu,
đường B thông với khoang thấp áp bên phải của cơ cấu. Khi chưa có dòng điện,
van TCV đóng chặt giữa hai đường A và B, khi có dòng điện, van TCV mở,
nhiên liệu áp suất cao được đưa sang khoang áp suất thấp, piston sẽ đi sang trái
do lực đẩy của lò xo từ đó thay đổi thời điểm phun nhiên liệu

Cảm biến vị trí của cơ cấu thay đổi thời điểm phun (TPS) dùng để phát
hiện vị trí thực của cơ cấu để gửi thông tin phản hồi về ECM. Từ đó ECM điều
khiển thời điểm phun phù hợp.

Hình 4.42. Kết cấu Mô tơ GE
Hình 4.43. Van điều TCV khiển thời điểm phun

Chuyên đề 4: Hệ thống điều khiển động cơ
Diesel
Biên soạn: ThS. Phạm Quốc Thái Trang 33






Hình 4.44. Sơ đồ hệ thống điều khiển động cơ Diesel (điều khiển bằng điện)
1. Bộ điều khiển; 2. Cảm biến tốc độ bơm chuyển nhiên liệu;
3. Cảm biến vị trí vòng điều khiển; 4. Cảm biến nhiệt độ nhiên liệu
5. Điện trở bù; 6. Van điều khiển cơ cấu định thời điểm phun;
7. Cảm biến cơ cấu định thời điểm phun

Chuyên đề 4: Hệ thống điều khiển động cơ
Diesel
Biên soạn: ThS. Phạm Quốc Thái Trang 34



Hệ thống điều khiển Common Rail (CRD)

Hệ thống điều khiển Common Rail là hệ thống điều khiển nhiên liệu bằng
điện tử. Bộ điều khiển điện tử ECU sẽ thu thập tín hiệu từ cá cảm biến, từ đó tính
toán và gửi tín hiệu đến điều khiển trực tiếp vòi phun. Đây là hệ thống điều khiển
động cơ Diesel hiện đại nhất hiện nay.

Ray chứa
ECM
Vòi phun
CKPS
CMPS
BPS&IATS2
RPS
ECTS
MAFS&IATS1
VGT
EGR
APS
RPCV
Ắc quy
Bảng đồng hồ
MPROP
GCU
FTS
Bơm
cao áp
Hình 4.45. Hệ thống điều khiển Common Rail