NGHIÊN cứu ẢNH HƯỞNG QUY LUẬT PHUN TRÊN hệ THỐNG NHIÊN LIỆU COMMON RAIL

MỤC LỤC
MỤC LỤC 1
DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ 5
1.1.Tổng quan hệ thống nhiên liệu diesel điện tử 9
1.2. Bơm VE điện tử điều khiển bằng van xả 9
1.2.1.Bơm VE điện tử một piston hướng trục 9
1.2.2. Bơm VE điện tử một piston hướng kính 10
1.2.3. Van điều khiển lượng phun SPV 11
a) SPV loại thông thường 11
1.2.4. Van điều khiển thời điểm phun TVC 13
1.3. Hệ thống nhiên liệu với bơm- vòi phun kết hợp điều khiển điện tử ( EUI và
HEUI) 15
1.3.1.Hệ thống nhiên liệu Diesel EUI 15
b) Hệ thống dẫn động phun 16
1.4. Hệ thống nhiên liệu Diesel HEUI 19
1.4.1. Khái quát về hệ thống nhiên liệu Diesel HEUI 19
1.4.2. Vòi phun HEUI 20
1.5.Hệ thống cung cấp nhiên liệu Common Rail 22
1.5.1.Sơ đồ cấu tạo chung 22
1.5.2.Nguyên lý hoạt động của hệ thống 22
1.5.3.Phân loại bơm cao áp của hệ thống 23
2.1. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống nhiên liệu Common rail 27
2.1.1. Nguyên lý hoạt động 27
2.1.2. Cấu tạo 28
2.1.2.1. Bơm thấp áp 28
2.1.2.2 Bơm cao áp 29
2.1.2.3.Ống phân phối Rail 31
2.1.2.4. Bộ hạn chế áp suất 32
2.1.2.6.Van điều khiển hút (SCV) 33
2.1.2.8. Van điều khiển áp suất nhiên liệu Rail 38
1

2.1.3. Quy luật cháy trong động cơ Diesel 39
2.1.3.1. Diễn biến và các thông số đặc trưng 39
2.1.3.2. Những yếu tố ảnh hưởng đến quá trình cháy của động cơ diesel 41
2.1.3.3. Cấu trúc của các tia nhiên liệu, quy luật phun nhiên liệu và quy luật tạo HHC
42
2.1.3.4. Góc phun sớm nhiên liệu (φs) 42
2.1.3.6. Tải của động cơ 43
2.1.4. Quá trình phun và điều khiển phun nhiên liệu của hệ thống nhiên liệu
Common Rail 44
2.1.4.1. Quá trình phun nhiên liệu 44
2.1.4.2.Quá trình điều khiển phun nhiên liệu của hệ thống nhiên liệu Common Rail 45
2.1.4.3. Phun mồi 48
2.1.4.4. Phun chính 50
CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM 52
3.1. Các khả năng của băng thử động cơ một xy lanh 52
3.2. Trang thiết bị băng thử 52
3.3. Động cơ thí nghiệm AVL5402 52
3.4. Phanh điện DYNO AMK 54
3.5. Thiết bị đo khối lượng nhiên liệu AVL 733S 54
3.6. Thiết bị đo độ khói Smoke Meter AVL 415S 55
3.7. Thiết bị điều khiển tay ga Throttle actuator (THA100) 55
3.8. Thiết bị đo đa năng AVL 620 INDIESET 56
3.9. Thiết bị điều khiển nhiệt độ nước làm mát và dầu bôi trơn AVL577 56
3.10. Thiết bị chụp ảnh buồng cháy VISIOSCOPE 513D 56
3.11. Tủ CEB-II 57
3.12. Hệ thống PUMA và EMCON 58
3.13. Phần mềm INCA 59
3.14. Phương pháp thực hiện 60
CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 63
4.1 Kết quả thử nghiệm đánh giá ảnh hưởng các thông số điều khiển tới tính năng

công suất,tiêu thụ nhiên liệu và phát thải động cơ tại tốc độ 2000 v/ph 63
2
4.1.1. Ảnh hưởng áp suất phun tới tính năng công suất, tiêu thụ nhiên liệu và phát
thải của động cơ tại tốc độ 2000 v/p 63
4.1.2. Ảnh hưởng góc phun sớm tới tính năng công suất, tiêu thụ nhiên liệu và phát
thải của động cơ tại tốc độ 2000 v/ph 69
KẾT LUẬN CHUNG VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI 74
3
DANH MỤC BẢNG BIỂU
Số hiệu Tên bảng Trang
Bảng 4.1 Bảng kết quả thí nghiệm ảnh hưởng của áp suất phun tại chế độ
tải 25%
64
Bảng 4.2 Bảng kết quả thí nghiệm ảnh hưởng của áp suất phun tại chế độ
tải 50%
66
Bảng 4.3 Bảng kết quả thí nghiệm ảnh hưởng của áp suất phun tại chế độ
tải 75%
68
Bảng 4.4 Bảng kết quả đo ảnh hưởng góc phun sớm tại tốc độ 2000(v/ph),
25% tải
Error:
Refere
nce
source
not
found
Bảng 4.5 Bảng kết quả đo ảnh hưởng góc phun sớm tại tốc độ 2000(v/ph),
50% tải
Error:

Refere
nce
source
not
found
Bảng4.6 Bảng kết quả đo ảnh hưởng góc phun sớm tại tốc độ 2000(v/ph),
75% tải
Error:
Refere
nce
source
not
found
4
DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
5
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
STT
Kí hiệu Ý nghĩa
1
ECU
Bộ xử lý trung tâm
2 VE Bơm cao áp chia
3 SPV Van điều khiển lượng phun
5 TCV Van điều khiển thời điểm phun
6 EUI Hệ thống nhiên liệu Diesel EUI
7 HEUI Hệ thống nhiên liệu Diesel HEUI
8 ADC
Bộ chuyển đổi tín hiệu tương tự sang tín hiệu số
9 COM

Cổng nối tiếp để kết nối máy tính và vi xử lý
10 PC
Máy tính
11 ge
Suất tiêu hao nhiên liệu
12 p
Áp suất
13 M
Momen
6
MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
a. Tính cấp thiêt của đề tài
Động cơ đốt trong hiện nay là một trong những nguồn động lực chủ yếu trong các
ngành công nghiệp đặc biệt là trong lĩnh vực giao thông vận tải. Một nhược điểm lớn
nhất của động cơ đốt trong là trong khí xả có chứa nhiều chất độc hại đối với sức khỏe
của con người và gây ô nhiễm môi trường. Để hạn chế nhược điểm này, các nước trên
thế giới đã đưa ra các tiêu chuẩn về khí thải.Muốn đáp ứng được các tiêu chuẩn về khí
thải cần có các biện pháp kĩ thuật xử lý khí thải. Các thông số kinh tế kĩ thuật của động
cơ diesel phụ thuộc nhiều vào quá trình hình thành hỗn hợp trong xylanh động cơ,
trong đó quy luật cung cấp nhiên liệu có ảnh hưởng quyết định nhằm nâng cao chất
lượng động cơ đặc biệt là chất lượng khí xả, hệ thống nhiên liệu Common Rail điều
khiển điện tử hiện nay đã được xử dụng khá rộng rãi . Hệ thống nhiên liệu Common
Rail cung cấp nhiên liệu chính xác điều khiển áp suất phun, thời điểm phun hợp lý ở
từng chế độ làm việc của động cơ.
Đứng trước vấn đề ô nhiễm môi trường và tiếngồn đặc trưng của động cơ diesel ,
em đã chọn đề tài “Nghiên cứuảnh hưởng quy luật phun đến hệ thống nhiên liệu
Common Rail” để có thể hiểu sâu hơn về vấn đề này.
b. Ý nghĩa của đề tài
- Đề tài giúp sinh viên củng cố, tổng hợp và nâng cao kiến thức chuyên ngành

- Thông qua thực nghiệm có thể tìm ra được thông số tốiưuđể nhập vào ECU điều
khiển, góp phần cải thiện tính năng kinh tế,kĩ thuật và giảm phát thải độc hại của động
cơ Diesel
2. Mục tiêu nghiên cứu, đối tượng nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu
a. Mục tiêu nghiên cứu
- Đánh giáảnh hưởng các thông sốđiều khiển trong hệ thống Common Rail đến
tính năng công suất, tiêu thụ nhiên liệu và phát thải động cơ Diesel.
- Xác định các tham sốđiều khiển của hệ thống nhiên liệu Common Rail sử dụng
trên động cơ AVL 5402 để:
+ Cải thiện đặc tính động cơ
+ Giảm lượng phát thải độc hại
b. Đối tượng nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu .
- Đối tượng: Ảnh hưởng quy luật phun trong hệ thống cung cấp nhiên liệu
Common Rail
- Khách thể nghiên cứu: Hệ thống cung cấp nhiên liệu diesel điện tử
7
Thực nghiệm được tiến hành trên băng thử động cơ tại phòng thí nghiệm động cơ
đốt trong - Viện cơ khí động lực- Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội. Quá trình thực
nghiệm nhằm đánh giá ảnh hưởng các thông số điều khiển tới tính năng công suất, tiêu
thụ nhiên liệu và phát thải động cơ
3. Những nội dung chính
Thuyết minh của đề tài được chia thành những phần như sau:
 Mở đầu
 Chương 1: Tổng quan hệ thống Diesel điện tử
 Chương 2: Hệ thống nhiên liệu Common Rail
 Chương 3: Nghiên cứu thực nghiệm
 Chương 4: Kết quả và thảo luận
8
Chương 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU DIESEL ĐIỆN TỬ
1.1.Tổng quan hệ thống nhiên liệu diesel điện tử

ECU phát hiện tình trạng hoạt động của động cơ dựa vào các tín hiệu từ các cảm
biến. Căn cứ vào các thông tin này, ECU sẽ điều khiển lượng phun nhiên liệu và thời
điểm phun để đạt đến một mức tối ưu bằng cách dẫn đông động cơ bằng cơ cấu chấp
hành.
Hình 1.1. Sơ đồ tổng quan của hệ thống
Hệ thống EFI – Diesel điều khiển lượng phun, thời điểm phun thông qua ECU
điều khiển đạt được những lợi ích tối ưu:
- Công suất động cơ cao
- Mức tiêu thụ nhiên liệu thấp
- Các khí thải thấp
- Tiếng ồn thấp
- Giảm lượng khí xả đen và trắng
1.2. Bơm VE điện tử điều khiển bằng van xả
1.2.1.Bơm VE điện tử một piston hướng trục
a) 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 biếntốc
độ… không có quả ga và piston không có lỗ ngang. Vì vậy để điều chỉnh lượng nhiên
liệu phun thì bơm sử dụng một van xả áp thông với khoang xylanh.
9
Hình 1.2. Cấu trúc của bơm VE loại hướng trục
b) Hoạt động:
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 không 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 vòi 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.
1.2.2. Bơm VE điện tử một 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 ngoài roto là một vành cam.
10
Hình 1.3. Cấu trúc bơm VE loại hướng kính
+Hoạt động
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 vòi phun nào đó.
Nên khi dầu trong khoang xylanh đạt tới áp suất phun thì vòi 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.
1.2.3. 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 thông 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 thông 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.
a) SPV loại thông thường
+ Cấu tạo
11
Hình 1.4. SPV loại thông thường
SPV loại thông thường bao gồm 2 van: Van chính và van điều khiển. Ngoài ra
còn có thêm một cuộn dây, lò xa chính và lò xo điều khiển.
SPV áp dụng cho cả hai loại bơm khác nhau có cấu tạo và hoạt động khác nhau.
Loại van xả áp thông thường áp dụng cho bơm một piston hướng trục có cấu tạo thành
hai phần: Van chính và van điều khiển. Cuộn dây của van điều khiển được cấp dương
và điều khiển mát. Nó điều khiển bằng điện áp nguồn cơ bản của xe. Ở van chính có
một tiết lưu nhỏ để thông áp suất từ khoang xylanh lên mặt trên của khoang chính tạo
ra sự cân bằng lực tác động vào van chính. Như vậy van điều khiển chỉ đóng vai trò xả
phần áp suất phía trên của van chính, tạo điều điện cho áp suất ở khoang xylanh đẩy
van chính lên mở đường xả áp suất về khoang bơm và kết thức phun.
+ Hoạt động
Khi khóa điện bật ON thì cuộn dây của van điều khiển cũng được cấp điện.Để
nút (bịt) đường dầu hồi phía trên van chính và như vậy quá trình phun dầu xảy ra bình
thường.Đến khi cần kết thúc phun thì ECU sẽ cắt điện ở cuộn dây van điều khiển, lò
xo điều khiển sẽ đẩy lõi thép của van điều khiển và mở thông khoang trên của van
chính với khoang xylanh.
b) SPV loại điều khiển trực tiếp
+ Cấu tạo
12
Hình 1.5. SPV loại điều khiển trực tiếp
SPV loại trược tiếp gồm có: Một cuộn dây, một van điện từ và một lò xo
Trái ngược với SPV loại thông thường, lọa SPV hoạt động trực tiếp thích hợp
dùng cho máy bơm có áp suất cao, với các đực điểm là mức độ thích ứng và lưu lượng
phun cao.

Hơn nữa, các tín hiệu từ ECU được khuyếch 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.
+ Hoạt động
Khi khóa điện được bật ON thì EDU sẽ cấp cho cuộn dây của van điện 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, lõi thép của van sẽ bị từ trường của cuộn dây hút mạnh và làm cho van
đóng chặt cửa hồi dầu.Đảm bảo quá trình phun nhiên liệu xảy ra bình thường. Khi
muốn kết thúc phun thì tín hiệu từ ECU thông qua EDU điều khiển cắt điện ở cuộn
dây van xả áp, lò xo sẽ đẩy lõi thép đi lên, đồng thời áp lực dầu ở khoang xylanh đẩy
phần van để mở đường dầu xả về khoang bơm làm mất áp suất phun.
1.2.4. Van điều khiển thời điểm phun TVC
+ Cấu tạo
Cấu tạo chính của TCV gồm: Lõi Stator, lò xo hồi vị và lõi chuyển động. Điện
trở cuộn dây ở 20
0
là 10
14
÷ Ω
13
Hình 1.6. Cấu tạo van TCV
+ Hoạt động
Van TCV được điều khiển bằng tỷ lệ hiệu dụng (tỷ lệ theo chu kỳ làm việc) thời
gian tắt/ bật của dòng điện chạy qua cuộn dây. Khi điện bật, độ dài thời gian mở van sẽ
điều khiển áp suất nhiên liệu trong piston của bộ định thời.
Hình 1.7.
Nguyên lý hoạt
động TCV
Khi ECU
cấp điện cho

cuộn dây, 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.Khi ECU ngừng cung cấp điện, dưới tác
dụng của lực lò xo lõi dịch chuyển về bên trái đóng đường dầu thông giữa hai buồng
áp lực.
14
1.3. Hệ thống nhiên liệu với bơm- vòi phun kết hợp điều khiển điện tử ( EUI
và HEUI)
1.3.1.Hệ thống nhiên liệu Diesel EUI
a) Khái quát
Hình 1.8: Sơ đồ hệ thống nhiên liệu EUI
1- Thùng dầu; 2- Bầu lọc thô; 3- Bơm chuyển nhiên liệu; 4- Bầu lọc tinh; 5-
Các vòi phun; 6- ECM; 7- Các cảm biến
Mặc dù được giới thiệu vào cuối những năm 80, nhưng hệ thống nhiên liệu EUI
đã đạt được những thành tựu nhất định về mặt cấu tạo, nâng cao tính năng làm việc và
độ tin cậy. EUI còn là tiền đề cho hệ thống nhiên liệu HEUI (Tác động thủy lực, điều
khiển điện tử )sau này.
+ Hệ thống nhiên liệu EUI có 5 bộ phận cấu thành:
- Các vòi phun EUI: Tạo ra áp suất phun tới 207000kPa (30.000 psi) và ở tốc
độđịnh mức nó phun tới 19 lần/s;
- Bơm chuyển nhiên liệu: Cung cấp nhiên liệu cho các vòi phun bằng cách hút
nhiên liệu từ thùng chứa và tạo ra một áp suất từ 60-125 psi;
- Mô-đun điều khiển điện tử (ECM – Electronic Control Module): Là một máy vi
tính công suất lớn điều khiển các hoạt động chính của động cơ;
- Các cảm biến: Là những thiết bị điện tử kiểm soát các thông số của các động
cơ: như nhiệt độ, áp suất, tốc độ… và cung cấp các thông tin cho ECM bằng một điện
thế tín hiệu.

- Các thiết bị tác động: Là những thiết bị điện tử sử dụng các cường độ dòng
điện từ ECM để làm việc hoặc thay đổi hoạt động của động cơ. Ví dụ thiết bị tác động
vòi phun là công tắc điện từ.
15
b) Hệ thống dẫn động phun
Hình 1.9 : Sơ đồ dẫn động hệ thống dẫn động phun của EUI
1- Ê cu điều chỉnh; 2- Cụm cò mổ; 3- Vòi phun; 4- Đũa đẩy; 5- Trục cam
Vòi phun tạo ra áp suất nhiên liệu.Lượng nhiên liệu thích hợp được phun vào xi
lanh ở những thời điểm chính xác.Môdun điều khiển điện tử ECM (Electronic Control
Module) xác định thời điểm phun và lượng nhiên liệu cần phun.Vòi phun được dẫn
động bởi vấu cam và cơ cấu đòn gánh.Trục cam có ba vấu cam cho mỗi xi lanh. Hai
vấu dẫn động van nạp và van xả, còn một vấu dẫn động cơ cấu vòi phun.Lực được
truyền từ vấu cam dẫn động vòi phun trên trục cam qua con đội đến đũa đẩy.Lực của
đũa đẩy được truyền qua cơ cấu cụm cò mổ và tới đỉnh vòi phun.Ecu điều chỉnh cho
phép điều chỉnh vòi phun.
c) Vòi phun
+ cấu tạo
16
Hình 1.10: Các bộ phận chính của vòi phun
1- Cụm van điều khiển phun; 2- Xi lanh ép; 3- Pittong bơm; 4- Xi lanh;
5- Cụm vòi phun;
+ Hoạt động của vòi phun
Hoạt động của vòi phun điện tử EUI bao gồm 4 giai đoạn sau: Trước khi phun,
Phun, Kết thúc phun và nạp nhiên liệu. Các vòi phun dùng Piston bơm và xi lanh để
bơm nhiên liệu áp suất cao vào buồng đốt.Các bộ phận của vòi phun bao gồm công tắc
điện từ, xi lanh ép, Piston bơm, xi lanh và cụm đầu vòi phun. Các chi tiết của cụm đầu
phun gồm lò xo, kim phun và một đầu phun. Van ống bao gồm các bộ phận: Công tắc
điện từ, phần ứng, van đĩa và lò xo van đĩa.
Vòi phun được lắp vào lỗ vòi phun trên mặt quy lát có đường cấp liệu thống
nhất.Ống lót vòi phun cách ly nó với chất làm mát động cơ và áo nước. Một số động

cơ sử dụng ống lót làm bằng thép không rỉ được ép nhẹ vào mặt quy lát
Trước khi phun:Việc tạo sương mù trước khi phun bắt đầu với Piston bơm và xi
lanh ép của vòi phun ở trên đỉnh của hành trình phun nhiên liệu. Khi rãnh của Piston
bơm đầy nhiên liệu, van trụ và van kim ở vị trí mở. Nhiên liệu ra khỏi rãnh của Piston
bơm khi cơ cấu đòn gánh đẩy xi lanh ép và Piston bơm đi xuống. Dòng nhiên liệu bị
van kim đóng chặn lại sẽ chảy qua van trụ mở về đường cấp nhiên liệu trong mặt quy
lát. Nếu công tắc điện từ có điện, van trụ tiếp tục mở và nhiên liệu từ pít tông lông giơ
tiếp tục chảy vào đường cấp nhiên liệu.
17
Nạp nhiên liệu Phun nhiên liệu
Hình 1.11: Các giai đoạn hoạt động của vòi phun
Phun: Để bắt đầu phun, ECM gửi một dòng điện tới công tắc điện từ trên van
ống. Công tắc điện từ tạo ra từ trường để hút phần ứng. Khi công tắc điện từ hoạt
động, bộ phần ứng sẽ nâng van trụ do đó van trụ tiếp xúc với đế van. Đây là vị trí
đóng.Ngay khi van trụ đóng, đường dẫn nhiên liệu đi vào trong rãnh Piston bơmbị
đóng. Piston bơm tiếp tục nén nhiên liệu từ rãnh Piston bơm và làm áp suất nhiên liệu
tăng lên. Khi áp suất nhiên liệu đạt khoảng 34.500kPa (5000 psi), lực của nhiên liệu áp
suất cao thắng được lực căng của lò xo.Lực căng này giữ vòi phun ở vị trí đóng.Kim
phun di chuyển cùng đế van lên trên và nhiên liệu được phun ra ngoài.Đây là sự bắt
đầu phun.
Kết thúc phun:Sự phun vẫn tiếp tục khi Piston bơmdi chuyển xuống dưới và van
trụ ở vị đóng. Khi áp suất không đạt tới mức quy định, ECM dừng dòng điện tới công
tắc điện từ khi dòng điện tới công tắc điện từ bị ngắt, van trụ mở. Van trụ được mở bởi
lò xo và áp suất nhiên liệu.Khi đó, nhiên liệu áp suất cao có thể chảy qua van trụ mở
và trở lại nguồn cung cấp nhiên liệu.Đó là kết quả sự giảm nhanh chóng áp suất trong
vòi phun.Khi áp suất vòi phun giảm tới khoảng 24.000 kPa (3500 pis), vòi phun đóng
và sự phun dừng lại.Đây là kết thúc phun.
Nạp: Khi Piston bơm đi xuống tới dưới của xi lanh, nhiên liệu không bị ép từ
rãnh Pít tông long-giơ nữa. Piston bơmbị đẩy bởi bộ phận truyền động và lò xo hồi vị.
Sự dịch chuyển lên phía trên của Piston bơm là do áp suất trong rãnh Piston bơm hạ

thấp hơn áp suất nguồn cung cấp nhiên liệu. Nhiên liệu chảy từ nguồn cung cấp nhiên
liệu qua van trụ mở và đi vào rãnh Piston bơmvà làm Piston bơmdi chuyển lên
18
trên.Khi Piston bơm đi đến đỉnh của hành trình khoang Piston bơm chứa đầy nhiên
liệu và nhiên liệu chảy vào khoang Piston bơm dừng lại.Đây là quá trình bắt đầu chuẩn
bị phun.
1.4. Hệ thống nhiên liệu Diesel HEUI
1.4.1. Khái quát về hệ thống nhiên liệu Diesel HEUI
Hình 1.12: Sơ đồ hệ thống nhiên liệu HEUI
1- Bơm cao áp; 2- Lọc dầu bôi trơn; 3- Van điều khiển áp suất tác động phun; 4-
Bơm dầu bôi trơn; 5- Đường dầu cao áp; 6- Vòi phun; 7- Thùng nhiên liệu; 8- Bộ điều
chỉnh áp suất nhiên liệu; 9- ECM; 10- Thiết bị tách nước; 11- Lọc thô; 12- Lọc tinh
Hệ thống nhiên liệu HEUI (Hydraulically Actuated Electronically Controlled
Unit Injector- Tác động thủy lực, điều khiển điện tử) là một trong những cải tiến lớn
của động cơ điezen.Nó cũng là một bộ phận trong công nghệ ACERT của hãng
Carterpillar. Sự ra đời của HEUI đã thiết lập những tiêu chuẩn mới đối với động cơ về
tiêu hao nhiên liệu, độ bền cũng như các tiêu chuẩn về khí thải.
Công nghệ phun nhiên liệu HEUI đang thay đổi cách nghĩ của cả nhà kỹ thuật lẫn
người vận hành về hiệu suất của động cơ diezen.Vượt trội hơn hẳn công nghệ phun
nhiên liệu truyền thống trước đây, HEUI cho phép điều chỉnh chính xác nhiên liệu
phun vào buồng cháy cả về thời gian, áp suất và lượng nhiên liệu phun mang lại hiệu
suất cao cho động cơ.
Công nghệ phun nhiên liệu truyền thống trước đây phụ thuộc vào tốc độ động cơ,
khi tốc độ động cơ tăng thì áp suất phun cũng tăng lên, gây ảnh hưởng đến độ bền của
động cơ và làm tăng suất tiêu hao nhiên liệu của động cơ. Áp suất phun đối với hệ
thống nhiên liệu HEUI không phụ thuộc vào tốc độ động cơmà được điều khiển bằng
điện.Vì vậy, động cơ trang bị hệ thống HEUI sẽ tiết kiệm nhiên liệu hơn và khí xả
19
sạch hơn.Như vậy ứng dụng hệ thống nhiên liệu HEUI vào động cơ cho phép nâng cao
hiệu suất làm việc của động cơ, tiết kiệm nhiện liệu và giảm thiểu các tổn thất cũng

như tiếng ồn của động cơ.
Tuy nhiên, các thiết bị trong hệ thống nhiêu liệu HEUI có độ chính xác rất cao,
nhiên liệu bẩn có thể gây mòn, thậm chí phá hỏng các chi tiết trong hệ thống. Hạt bẩn
có đường kính chỉ bằng 1/5 đường kính sợi tóc đã có thể gây nguy hiểm cho hệ
thống.Chính vì vậy bộ lọc giữ một vai trò rất lớn trong việc nâng cao độ bền của hệ
thống
1.4.2. Vòi phun HEUI
+ Cấu tạo
Hình 1.13: Cấu tạo vòi phun HEUI
Vòi phun là một thiết bị độc lập được điều khiển trực tiếp bởi mô dun điều khiển
điện tử ECM (2). Dầu có áp suất từ 800 đến 3000 psi được bơm cao áp (3) chuyển đến
vòi phun. Bộ phận pít tông lông-giơ trong vòi phun hoạt động tương tự như xi lanh
thuỷ lực có tác dụng nâng áp suất dầu vào vòi phun lên đến áp suất phun. Van điện từ
ở phía trên vòi phun nhận tín hiệu điều khiển từ ECM, qua đó điều khiển dầu bôi trơn
tác động tác động vào pít tông lông-giơ để điều khiển thời điểm và lượng nhiên liệu
phun.
20
Hình1.14: Quá trình phun của vòi phun HEUI
+ Nguyên lý làm việc
Bơm áp cao của hệ thống cấp một lượng dầu thủy lựctới van điện từ củavòi phun
HEUI.Tại đây van điện từ sẽ được điều khiển mở cho dầu có áp suất cao này vào trong
khoang phía dưới van hình nấm để tác động phun.
Một bơm cấp liệu (bơm dầu Diesel) nằm trong bơm áp cao đồng thời cấp một
lượng nhiên liệu có áp suất nhất định vào đường biên của cụm kim phun. Tại đây
nhiên liệucó áp suất nhất định sẽ chờ sẵn ở khoang của cụm phun nằm phía dưới cần
đẩy.Một phần nhiên liệu cũng được đưa xuống cụm piston tăng cường áp suất.
Khi van điện từ mở, dầu áp cao sẽ được đưa vào trong khoang của van hình nấm,
tạo nên một áp suất đẩy cần đẩy đi xuống. Cần đẩy đi xuống sẽ đồng thời tạo ra một áp
suất thắng được sức căng của lò xo trong cụm tăng cường áp suất, đẩy nhiên liệu chờ
sẵn dưới khoang cảu cần đẩy ra ngoài buồng đốt của động cơ. Khi van điện từ đóng

lại, dầu cao áp ngừng cấp vào khoang van hình nấm, áp suất trên khoang van bị mất,
đồng thời áp suất khoang bên dưới cần đẩy cũng giảm đột ngột, áp suất khoang phía
dưới cần đẩy ko đủ để thắng sức căng của lò xo cụm tăng áp nữa, ngắt quá trình phun
nhiên liệu.
Ở vòi phun HEUI thì quá trình phun có cả phun mồi.
Vòi phun là một thiết bị độc lập được điều khiển trực tiếp bởi mô dun điều khiển
điện tử ECM. Dầu có áp suất từ 800 đến 3000 psi được bơm cao áp chuyển đến vòi
phun.Bộ phận pít tông lông-giơ trong vòi phun hoạt động tương tự như xi lanh thuỷ
lực có tác dụng nâng áp suất dầu vào vòi phun lên đến áp suất phun (từ 3000 đến
21000 psi).Van điện từ ở phía trên vòi phun nhận tín hiệu điều khiển từ ECM, qua đó
21
điều khiển dầu bôi trơn tác động tác động vào pít tông lông-giơ để điều khiển thời
điểm và lượng nhiên liệu phun.
1.5.Hệ thống cung cấp nhiên liệu Common Rail
1.5.1.Sơ đồ cấu tạo chung
Hình 1.15 : Sơ đồ cấu tạo động cơ Diesel điện tử với ống phân phối
+ Hệ thống Common Rail gồm các khối chức năng :
- Khối cấp dầu thấp áp: Thùng dầu, bơm tiếp dầu, bộ lọc dầu, ống dẫn dầu và
đường dầu hồi
- Khối cấp dầu cao áp: Bơm áp cao, Ống phân phối dầu cao áp đến các vòi phun
(ống rail, ống chia chung), các tyo cao áp, van an toàn và van xả áp, vòi phun.
- Khối cơ – điện tử: các cảm biến và tín hiệu, ECU và EDU ( nếu có), vòi phun,
các van điều khiển nạp (còn gọi là van điều khiển áp suất rail)
1.5.2.Nguyên lý hoạt động của hệ thống
Nhiên liệu được dẫn lên từ bơm tiếp dầu đặt trong bơm áp cao được nén tới áp
suất cần thiết. Pittong trong bơm áp cao tạo ra áp suất phun cần thiết, áp suất này thay
đổi theo tốc độ động cơ và điều kiện tải từ 20 Mpa ở chế độ không tải đến 135 Mpa ở
chế độ tải cao và tốc độ vận hành cao (trong các hệ thống Diesel điện tử thông thường
thì áp suất này từ 10 đến 80 Mpa)
ECU điều khiển SCV (van điều khiển nạp) để điều chỉnh áp suất nhiên liệu, điều

chỉnh lượng nhiên liệu đi vào bơm áp cao.
ECU luôn theo dõi áp suất nhiên liệu trong ống phân phối bằng cảm biến áp suất
nhiên liệu và thực hiện điều khiển phản hồi.
22
1.5.3.Phân loại bơm cao áp của hệ thống
+ Bơm cao áp của hệ thống Common Rail gồm 3 loại chính
- Loại bơm 2 piston
- Loại bơm 3 piston
- Loại bơm 4 piston
a. Bơm cao áp loại 2 piston
Hình 1.16: Cấu tạo bơm áp cao loại 2 pitton
1- Van hút; 2- Pittong; 3- Cam không đồng trục; 4- SCV (Van điều khiển nạp);
5- Van phân phối; 6- Bơm cấp liệu
+ Nguyên lý vận hành
Píttông B dẫn nhiên liệu vào trong khi pittông A bơm nhiên liệu ra. Do đó,
píttông A và B lần lượt hút nhiên liệu từ bơm cấp liệu vào khoang cao áp và bơm
nhiên liệu ra ống phân phối.
Việc quay của cam lệch tâm làm cho cam vòng quay với một trục lệch. Cam
vòng quay và đẩy một trong hai pittông đi lên trong khi đẩy pittông kia đi xuống hoặc
ngược lại đối với hướng đi xuống.
23
Hình 1.16: Nguyên lý tạo áp suất trong bơm áp cao 2 pitton
Piston B bị đẩy xuống để nén nhiên liệu và chuyển nó vào ống phân phối khi
píttông A bị kéo xuống để hút nhiên liệu vào. Ngược lại, khi pittông A được đẩy lên để
nén nhiên liệu và dẫn nó đến ống phân phối thì pittông B được kéo lên để hút nhiên
liệu lên.
b. Bơm áp cao loại 3 pitton
Loại này gồm các chi tiết: Cam lệch tâm 3 vấu và 3 cụm piston – xylanh được đặt
cách nhau 120
0

Hình 1.17 : Cấu tạo bơm áp cao loại 3 pitton
1 - Trục lệch tâm; 2- Cam lệch tâm; 3- Piston bơm; 4-Van nạp; 5- Lò xo hồi vị;
6- Bơm cấp liệu; 7- PCV( Van điều khiển nạp); 8- Đường dầu hồi; 9- Dầu hồi về từ
ống rail; 10- Đường dầu đến ống rail
24
+ Nguyên lý hoạt động
Bên trong bơm cao áp, nhiên liệu được nén bằng 3 piston bơm và được bố trí
hướng kính và các piston cách nhau 120
0
. Do 3 piston bơm hoạt động luân phiên trong
1 vòng quay nên chỉ làm tăng nhẹ lực cản của bơm. Do đó ứng suất trên hệ thống dẫn
động vẫn giữ đồng bộ.
Khi trục cam của bơm cao áp có các cam lệch tâm quay làm di chuyển 3 piston
của bơm lên xuống tùy theo hình dạng các mấu cam. Khi các piston này di
chuyển,nhiên liệu được hút vào và đẩy đến ống phân phối như bơm cao áp loại 2
piston.
Khi áp suất phân phối vượt quá mức thì van an toàn sẽ xả bớt áp suất. Bơm bánh
răng sẽ đẩy nhiên liệu qua van nạp làm cho piston đi xuống, khi vượt qua điểm chết
dưới thì van nạp đóng lại làm cho áp suất không tăng nữa, nhiên liệu trong thân bơm
bị nén lại do piston đi lên điểm chết trên và làm van cấp mở, nhiên liệu tới ống Rail.
Van định lượng có nhiệm vụ điều chỉnh lượng nhiên liệu cấp cho bơm cao áp.
Ngoài ra để giảm bớt khả năng tiêu thụ công suất của bơm cao áp và tránh việc làm
nóng nhiên liệu một cách không cần thiết, nhiên liệu được hồi trở lại qua vòng làm mát
tuần hoàn bởi van điện từ .
Hình1.18: Nguyên lý tạo áp suất trong bơm áp cao 3 pittong
c. Bơm cao áp loại 4 piston
Bơm cao áp loại 4 piston gồm: 1 cam vòng, 4 piston đặt đối đỉnh với nhau từng
đôi một. Cấp dầu vào khoang bơm cao áp được điều khiển qua van điều khiển nạp
(SCV) và truyền dầu từ bơm sơ cấp
25