Thiết kế, chế tạo băng thử hệ thống conmon rail kết hợp các bài giảng thực hành

Đ tài: Thit k, ch tạo bănỂ ỏể h thng Common Rail, kt hợp các bài giảng
thực hành

CBHD: TS. Trần ắểanể ắểưng HVTH: Phạm XỐân Đạt
vii

MC LC

QUYTăĐNHăGIAOăĐ TÀI
LÝ LCH KHOA HC i
LIăCAMăĐOAN iii
LI CMăN iv
TÓM TT v
MC LC vii
DANH SÁCH CÁC CH VIT TT xi
DANH SÁCH CÁC HÌNH xii
DANH SÁCH CÁC BNG xvi
M ĐU 1
CHNGă1:ăTNG QUAN V VNăĐ NGHIÊN CU 3
1.1 Tng quan 3
1.2 Lch s phát trin h thng nhiên liuădieselătrênăđngăcăđt trong 4
1.2.1 H thng nhiên liuădieselăđiu khin bằngăcăkhí 4
1.2.2 H thng nhiên liuădieselăđiu khin bằngăđin t 4
1.3 Các công trình khoa hcătheoăhng nghiên cu 7
1.3.1 Các nghiên cuăngoƠiănc 7
1.3.2 Các nghiên cuătrongănc 9
1.4 Lý do chnăđ tài 10
1.5 Mc tiêu nghiên cu 10
1.6 Phngăphápănghiênăcu 10
1.7 Gii hnăđ tài 11
1.8 Ni dung nghiên cu 11

1.9 Kt qu đtăđc caăđ tài 11
CHNGă2:ăC S LÝ THUYT 12
Đ tài: Thit k, ch tạo bănỂ ỏể h thng Common Rail, kt hợp các bài giảng
thực hành

CBHD: TS. Trần ắểanể ắểưng HVTH: Phạm XỐân Đạt
viii

2.1 H thng nhiên liu Common Rail 12
2.1.1 Lch s phát trin h thng phun duăăđin t Common Rail 12
2.1.2 Nguyên lý làm vic ca h thng Common Rail 12
2.1.3 Săđ khiăđiu khin h thng nhiên liu Common Rail 14
2.1.4 Đng nhiên liu thp áp 15
2.1.5 Cmăbmăcaoăáp 16
2.1.6 Cm ng phân phi 19
2.1.7 Điu khin vòi phun 20
2.2 Phngăphápăđánhăgiáătìnhătrng vòi phun daăvƠoăluălng du 26
2.2.1 Phngăphápăđoălng du hi. 27
2.2.2 Soăsánhălng du hi  các bình 29
2.3 Môătăđin và bin tn 30
2.3.1 Môătăđinăkhôngăđng b 30
2.3.2 Bin tn 32
2.4 GiiăthiuăphnămmăLabVIEW 34
2.5 Mt s vnăđ lý lun v thit b dy hc (TBDH) 35
2.5.1 Thit b dy hc 35
2.5.2 V trí, vai trò ca thit b dy hc trongă đi miă phngăphápădy hc
(PPDH) 35
2.5.3 Các giá tr giáo dc ca thit b dy và hc 37
2.5.4 Yêu cuăđi vi thit b dy và hc 37
CHNGă3:ăTHIT K CH TOăBĔNGăTH H THNG COMMON RAIL 38

3.1 Cu toăchungăvƠăsăđ nguyên lý caăbĕngăth 39
3.1.1 Cu to caăbĕngăth 39
3.1.2 Săđ nguyên lý caăbĕngăth 40
3.2 Thit k h thng nhiên liu áp sut thp 41
3.3 Thit k h thng dnăđngăbmăcaoăáp 42
Đ tài: Thit k, ch tạo bănỂ ỏể h thng Common Rail, kt hợp các bài giảng
thực hành

CBHD: TS. Trần ắểanể ắểưng HVTH: Phạm XỐân Đạt
ix

3.3.1 Căcu truynăđng 42
3.3.2 Ngunăđng lc dnăđngăbm 42
3.4 Thit k giáăđỡ vòi phun và bu thy tinh quan sát 44
3.5 Thit k nguyênălỦăxácăđnhălng nhiên liuăphunăvƠălng nhiên liu hi 45
3.5.1 Cân bình nhiên liu 45
3.5.2 Dùng ngăđong 46
3.6 Thit k h thngăđin ậ đin t điu khinăbĕngăth 47
3.6.1 B điu khin trung tâm 49
3.6.2 Moduleăđo 49
3.6.3 Moduleăđiu khin áp sut nhiên liu trong thanh tích áp 52
3.6.4 Moduleăđiu khin vòi phun 53
3.6.5 Mch giao tip 53
3.7 Thit k các bài ging ng dngăbĕngăth h thng Common Rail 56
CHNGă4:ăTHC NGHIMăVÀăĐÁNHăGIÁăHOTăĐNG CAăBĔNGăTH H
THNG COMMON RAIL 63
4.1 Quy trình s dngăbĕngăth 63
4.1.1 Kimătraătrc khi vn hành 63
4.1.2 LpăđặtăvòiăphunăvƠoăbĕngăth 63
4.1.3 Kt niămáyătínhăvƠoăbĕngăth 64

4.1.4 VnăhƠnhăbĕngăth 64
4.2 Thc nghim kim tra vòi phun 64
4.2.1 Thc nghimăđi vi vòi phun DENSO 5511/4152 06H05298 64
4.2.2 Thc nghimăđi vi vòi phun DENSO 5511/4152 11L02114 66
4.3 Thc nghim kh nĕngăng dng caăbĕngăth vào công tác ging dy 68
4.4 Đánhăgiáăkt qu bĕngăth 70
4.4.1 Mcăđ đápăng caăbĕngăth khi tin hành kim tra vòi phun 70
4.4.2 Kh nĕngăng dng vào công tác ging dy 70
Đ tài: Thit k, ch tạo bănỂ ỏể h thng Common Rail, kt hợp các bài giảng
thực hành

CBHD: TS. Trần ắểanể ắểưng HVTH: Phạm XỐân Đạt
x

KT LUN ậ HNG PHÁT TRINăĐ TÀI 71
 Kt lun 71
 Hng phát trin caăđ tài 72
TÀI LIU THAM KHO 73
TRANG PH LC 75


Đ tài: Thit k, ch tạo bănỂ ỏể h thng Common Rail, kt hợp các bài giảng
thực hành

CBHD: TS. Trần ắểanể ắểưng HVTH: Phạm XỐân Đạt
xi

DANH SÁCH CÁC CH VIT TT
D-4D: Direct Injection-4 stroke Diesel Engine
CDI: Common rail Direct Injection

HDI: High pressure Direct Injection
UI: Unit injector fuel injection system
UP: Unit pump fuel injection system
VE:ăbmăcaoăápăphơnăphi
EDC: electronic diesel control
CB: cm bin
SPV:ăvanăđiu khinăluălng phun
TCV:ăvanăđiu khin thi gian phun
EGR: van luân hi khí x
ECU: hpăđiu khinăđngăc
EDU: b dnăđng bằngăđin t
IGBT:ătransistorălỡng cc có cng cách ly
PWM:ăphngăphápăđiu ch đ rng xung
PID: b điu khin vi tích phân t l
SCADA: h thngăđiu khin giám sát và thu thp d liu
TBDH: thit b dy hc
PPDH:ăphngăphápădy hc
HS: hc sinh
YCKT: yêu cu kỹ thut.
Đ tài: Thit k, ch tạo bănỂ ỏể h thng Common Rail, kt hợp các bài giảng
thực hành

CBHD: TS. Trần ắểanể ắểưng HVTH: Phạm XỐân Đạt
xii

DANH SÁCH CÁC HÌNH

HÌNH TRANG
Hình 1.1 Sơ đồ hệ thng nhiên liệỐ động cơ diesel điều khiển cơ khí 4
Hình 1.2 Sơ đồ hệ thng UI 5

Hình 1.3 Sơ đồ hệ thng UP 5
Hình 1.4 Sơ đồ hệ thng VE- EDC 6
Hình 1.5 Sơ đồ hệ thng Common Rail 7
Hình 1.6 Thiết bị TEC100 7
Hình 1.7 Thiết bị Minitec 8
Hình 1.8 Thiết bị DNT 200 8
Hình 1.9 Thiết bị làm sạch vòi phun 8
Hình 1.10 Băng thử hệ thng phun dầỐ điện tử Common Rail 9
Hình 1.11 Common Rail Tester 9
Hình 2.1 Một s điều khiển trong hệ thng Common Rail 13
Hình 2.2 Sơ đồ khi hệ thng điều khiển động cơ Common Rail 14
Hình 2.3 Bình cha nhiên liệu 15
Hình 2.4 Lọc nhiên liệu 15
Hình 2.5 Cấu tạo bơm áp cao loại 2 pít tông 16
Hình 2.6 Nguyên lý tạo áp suất trong bơm áp cao 2 pít tông 17
Hình 2.7 Bơm cấp liệu kiểu rô to 17
Hình 2.8 Van điều áp 18
Đ tài: Thit k, ch tạo bănỂ ỏể h thng Common Rail, kt hợp các bài giảng
thực hành

CBHD: TS. Trần ắểanể ắểưng HVTH: Phạm XỐân Đạt
xiii

Hình 2.9 Cảm biến nhiệt độ nhiên liệu 18
Hình 2.10 Cấu tạo ốà đặc tính ca cảm biến nhiệt độ 19
Hình 2.11 ng phân phi 19
Hình 2.12 Hoạt động ca bộ hạn chế áp suất 19
Hình 2.13 Cảm biến áp suất nhiên liệu 20
Hình 2.14 Cấu tạo vòi phun 21
Hình 2.15 ECU tính toán lượng phỐn cơ bản 22

Hình 2.16 ECU tính toán lượng phun ti đa 22
Hình 2.17 ECU điều chỉnh áp suất và nhiệt độ khí nạp 23
Hình 2.18 ECU hiệu chỉnh nhiệt độ nhiên liệu 24
Hình 2.19 Điều chỉnh lượng phun 24
Hình 2.20 ECU điều khiển phun ngắt quãng 25
Hình 2.21 ECU điều khiển phỐn trước 25
Hình 2.22 ECU điều khiển tc độ không tải 26
Hình 2.23 Sơ đồ kiểm tra (phương pháp đo lưỐ lượng dầu hồi) 27
Hình 2.24 Đo lượng dầu hồi 28
Hình 2.25 Sơ đồ kiểm tra ốòi phỐn (so sánh lượng dầu hồi ở các vòi) 29
Hình 2.26 Bình cha nhiên liệu 29
Hình 2.27 Động cơ điện không đồng bộ 3 pha 30
Hình 2.28 Stator động cơ điện 30
Hình 2.29 Rotor động cơ điện 31
Hình 2.30 Sơ đồ nguyên lý làm việc ca động cơ không đồng bộ 32
Đ tài: Thit k, ch tạo bănỂ ỏể h thng Common Rail, kt hợp các bài giảng
thực hành

CBHD: TS. Trần ắểanể ắểưng HVTH: Phạm XỐân Đạt
xiv

Hình 2.31 Sơ đồ nguyên lý làm việc ca biến tần 33
Hình 2.32 Khả năng giao tiếp ca phần mềm LabVIEW 35
Hình 2.33 Sơ đồ tương qỐan qỐan hệ giữa các yếu t trong dạy học 36
Hình 3.1 Cấu tạo ca băng thử 39
Hình 3.2 Sơ đồ ngỐyên lý băng thử 40
Hình 3.3 Thùng dầu, lọc dầu, bơm tiếp vận ốà các đường ng dầu hồi được b trí trên
băng thử 41
Hình 3.4 Khớp truyền động 42
Hình 3.5 Mô tơ điện 3 pha sử dụng trên băng thử 43

Hình 3.6 Biến tần CT-2000PLUS 43
Hình 3.7 Sơ đồ dây biến tấn – mô tơ điện và nguồn điện 44
Hình 3.8 Giá đỡ vòi phun và bầu quan sát 45
Hình 3.9 Hình vẽ minh họa phương pháp cân bình nhiên liệu 46
Hình 3.10 Giá đỡ và ng đong dầu 47
Hình 3.11 Hệ thng đường ng thu hồi lưỐ lượng dầu phun và dầu hồi 47
Hình 3.12 Sơ đ khi nguyên lý hệ thng điện – điện tử điều khiển băng thử 48
Hình 3.13 Sơ đồ nguyên lý tổng quát 48
Hình 3.14 Khi chíp PsoC 49
Hình 3.15 Ngõ vào tín hiệu 50
Hình 3.16 Vị trí lắp đặt cảm biến áp suất trên ng tích áp 50
Hình 3.17 Đồ thị đặc tuyến ca cảm biến áp suất nhiên liệu 51
Hình 3.18 Sơ đồ điện điều khiển ốan điều áp 52
Hình 3.19 Sơ đồ điện điều khiển vòi phun 53
Đ tài: Thit k, ch tạo bănỂ ỏể h thng Common Rail, kt hợp các bài giảng
thực hành

CBHD: TS. Trần ắểanể ắểưng HVTH: Phạm XỐân Đạt
xv

Hình 3.20 Sơ đồ mạch cấp nguồn 53
Hình 3.21 Thiết kế khi UART cho board mạch ch 54
Hình 3.22 Sơ đồ nguyên lý 55
Hình 3.23 Sơ đồ mạch in 55
Hình 3.24 Giao diện điều khiển trên nền LabVIEW 56
Hình 4.1 Người nghiên cu tiến hành vận hành băng thử 65
Hình 4.2 Nhân viên kỹ thuật tiến hành kiểm tra vòi phun 65
Hình 4.3 Thầy Phan Văn Nam hướng dẫn sinh viên thực hành 68
Hình 4.4 Sinh viên thực hành trên băng thử 68

Đ tài: Thit k, ch tạo bănỂ ỏể h thng Common Rail, kt hợp các bài giảng
thực hành

CBHD: TS. Trần ắểanể ắểưng HVTH: Phạm XỐân Đạt
xvi

DANH SÁCH CÁC BNG

BNG TRANG
Bảng 3.1 Các chi tiết dùng trong hệ thng nhiên liệu áp suất thấp 41
Bảng 3.2 Các chi tiết dùng trong hệ thng dẫn động bơm cao áp 43
Bảng 3.3 Chc năng các chân trong board điều khiển 55
Bảng 4.1 Các kết quả kiểm tra ốòi phỐn DENSO 5511/4152 06H05298 trên băng thử
chế tạo 55
Bảng 4.2 Các kết quả kiểm tra ốòi phỐn DENSO 5511/4152 06H05298 trên băng thử
thương mại 66
Bảng 4.3 Các kết quả kiểm tra ốòi phỐn DENSO 5511/4152 11L02114 trên băng thử chế
tạo 67

Bảng 4.4 Các kết quả kiểm tra ốòi phỐn DENSO 5511/4152 11L02114 trên băng thử
thương mại 67
Bảng 4.5 S liệu thng kê cuộc khảo sát ý kiến sinh viên về việc học tập trên băng thử
chế tạo 69




Đ tài: Thit k, ch tạo bănỂ ỏể h thng Common Rail, kt hợp các bài giảng
thực hành

CBHD: TS. Trần ắểanể ắểưng HVTH: Phạm XỐân Đạt
1

M ĐU

Ô nhimămôiătrng và s cn kit ca ngunănĕng lng du m đangălƠănhng
vn nn không ch ca riêng mt quc gia nào. Mt trong nhng nguyên nhân chính dn
ti nhng vn nn trên phi k đn s nhăhng ca ngành công ngh ô tô hin nay. S
lngăôătôăraăđi ngày càng nhiuăthìălng tiêu hao nhiên liuăcũngănhălng phát thi
ô nhimăcƠngătĕng.ăĐ khng ch tình trng trên, các quc gia trên th giiăđưăđaăraă
nhng yêu cu vô cùng khc khe v lng nhiên liuătiêuăhao,ălng khí thi ô nhim và
ting n trên mt chic ô tô.
Nhằmăđápăng ch tiêu v môiătrng và nhiên liu, các hãng ô tô trên th giiăđưă
ng dng nhng công ngh mi vào chic xe caămìnhăđ nó ngày càng tr nên thân
thinăhnăviămôiătrng. Nhng h thng nhiên liu hinăđiătrênăxeăđưăđc phát trin
và mtăbc tinăvt bcăđi vi h thng nhiên liu diesel đóălƠăh thng Common
Rail. Trong h thng Common Rail, nhiên liu đc cung cp mt áp sut rt cao (600
ậ 1800 bar) và các b phn đcăđiu khin bằngăđin t, nhằm mcăđíchăgiúpăchoăquáă
trình cháy caăđngăcăđc thc hin mt cách tiăuănht có th.

Đng hành vi vic phát trin h thng nhiên liu diesel Common Rail thì vic
kim tra, chẩnăđoánăh thngăcũngătr thành mt vnăđ ắnóng” trong ngành công ngh
ô tô. Các thit b nhằm mcăđíchăphc v cho vic kim tra, chẩnăđoánăh thng Common
Rail cũngăđưăđcăraăđi ngày càng nhiu. Sn xut các thit b trên đưătr thành mt
ngành công nghip mi hin nay.
Ti th trng Vit Nam nhng thit b kim tra các chi tit trong h thng Common
Rail đưăđc nhp khẩu v nhiu, tuy nhiên giá thành ca các sn phẩm này khá cao dn
đn vic trang b các thit b này  cácăxng sa chaăôătôătrongănc gặp khóăkhĕn.
Đào to v h thng Common Rail tiăcácătrng dy ngh  nc ta cũngăđangă
gặp rt nhiuăkhóăkhĕn v vic trang b thit b và tài liu ging dy.
Đ tài: Thit k, ch tạo bănỂ ỏể h thng Common Rail, kt hợp các bài giảng
thực hành

CBHD: TS. Trần ắểanể ắểưng HVTH: Phạm XỐân Đạt
2

Xut phát t nhngăphơnătíchătrên,ăngi nghiên cu chnătênăđ tài: “ắểit k,
ch tạo bănỂ ỏể h thng Common Rail, kt hợp các bài giảng thực ểànể”. S thành
côngăđ tài s giúp cho vic gim giá thành các thit b nghiên cu v h thng nhiên
liu Common Rail,ăđng thi vic nm gi công ngh ch to s là tinăđ cho vic phát
trin nhng thit b hinăđiăvƠătoƠnănĕngăhnătrongătngălai.
Mcăđíchăcaăđ tài: xây dngăcăs lí lun và thc tin cho vicăđiu khin áp sut
phun và s ln phun, nhằm phát hin nhngăhăhng ca vòi phun, cho phép vic sa
chaăvƠăđƠoăto v h thngăCommonăRailăđc chính xác.
Điătng nghiên cu: kim tra hình dngătiaăphunăvƠălng phun ra quaăbĕngăth
đ kim tra chtălng vòi phun.
Phm vi nghiên cuăđ tài: tác gi s tin hành các nhim v c th sau:
- Tìm hiu v h thng nhiên liu Common Rail.
- Nghiên cu mt s thit b chẩnăđoánăvƠăkim tra các cm thit b ca h thng
nhiên liu Common Rail.

- Thit k, ch toăbĕngăth h thng nhiên liu Common Rail có kt hp ging dy.
- Thit k ni dung các bài hc v h thng Common Rail.
- Thc nghimăvƠăđánhăgiáăbĕngăth.
ụănghĩaăthc tin caăđ tài: Đ tài “ắểit k, ch tạo bănỂ ỏể h thng Common
Rail, kt hợp các bài giảng thực ểànể” là mtăhngăđiămiămangătínhăđt phá trong
lĩnhăvc dng c thit b dy hc v h thng nhiên liu Common Rail.
- Ch toăthƠnhăcôngăbĕngăth h thng Common Rail giúp cho vic dy và hc lý
thuyt, thc hành v h thng Common Rail  cácătrng d dƠngăvƠăsinhăđngăhn.
- Bĕngăth h thng nhiên liu Common Rail cho phép chẩnăđoánătìnhătrng kỹ thut
vƠăhăhng ca các chi tit trong h thng mt cách logic và khoa hc.
- Ni dung caăđ tài có th làm tài liu hc tp và tài liu tham kho trong sa cha,
chẩnăđoánăh thng nhiên liu Common Rail.
- Giá thành thit b ch to thp có th áp dng ph binăvƠăthngămi hóa sn phẩm.
Đ tài: Thit k, ch tạo bănỂ ỏể h thng Common Rail, kt hợp các bài giảng
thực hành

CBHD: TS. Trần ắểanể ắểưng HVTH: Phạm XỐân Đạt
3

CHNGă1
TNG QUAN V VNăĐ NGHIÊN CU

1.1 Tng quan
Nhng chic xe t vnăhƠnhăđu tiên chy bằngăđngăcăhiănc, vào nĕmă1769ă
daătrênănguyênălỦăđóămtăngiăPhápătênăNicolasăJosephăCugnotăđưăch to ra chic xe
ôtôăđu tiên. Mt giiăphápăđưăđc tìm thy do mt kỹ săngiăĐc ậ Rudolf Diesel
vƠoănĕmă1892ălƠănénătht chặt không khí npătrongăxyălanhăđ làm cho nhităđ dòng khí
np lên thtăcao.ăKhiăđóănhiênăliuăđc phun vào khu vc không khí cc nóng này trong
xy lanh s b đt cháy hu ht ngay lp tc và s giãn n ca khí cháy sinh công vi hiu
sut cao.

Cùng vi vic các h thng t đngăhóaăngƠyăcƠngăđc áp dng rng rãi trên ô tô,
h thng nhiên liuădieselăcũngăđưăđc phát trinătheoăxuăhng mi. H thng Common
Rail đuătiênăđc phát minh biăRobertăHuber,ăngi ThyăSĩ vào cui nhngănĕmă60ă
vƠăđc bán rng rãi ra th trngăvƠoă1995,ăsauăđóăng dng rng rãi trên các xe du
lch.
Trong h thng Common Rail, áp sutăphunăđcăđiu khin cho mi vòi phun mt
cách riêng lẻ, nhiên liu áp sutăcaoăđc cha trong hp cha (Rail) hay còn gi là
ắcquy thy lc”ăvƠăđc phân phiăđn tng vòi phun. Li ích ca h thng Common
Rail là làm gim mcăđ ting n, nhiên liuăđc phun ra  áp sut rt cao nh kt hp
điu khinăđin t làm cho kh nĕngăcháyăsch gnănhătuytăđi, kimăsoátălng phun,
thiăđimăphun.ăDoăđóălƠmăhiu sutăđngăcăvƠătínhăkinhăt nhiên liuăcaoăhn.
Vi nhngăuăđim trên, ngày nay, huănhătt c cácăhưngăôătôăđưăs dng ph
bin h thng này trên xe ca h,ăcũngănhăs dngătrênăcácăđngăcăxeăcăgii, tàu thy,
ầă vi nhiu tên giă khácă nhauă nh:ă Toyotaă vi tên D-4D, Mercedes vi tên CDI,
Huyndai vi tên COMMON RAILDi, Peugoet vi tên HDiầ
Đ tài: Thit k, ch tạo bănỂ ỏể h thng Common Rail, kt hợp các bài giảng
thực hành

CBHD: TS. Trần ắểanể ắểưng HVTH: Phạm XỐân Đạt
4

Tuy nhiên, vic nghiên cu và sa cha h thng Common Rail  nc ta còn khá
hn ch v trang thit b, thông s kỹ thutăcũngănhătƠiăliuăhng dn,ăđặc bit  các
vùng, tnh nh.ăCácătrng dy ngh hinăcũngăđangăgặpăkhôngăítăkhóăkhĕnăvƠălúngătúngă
trong vicăđu tătrangăthit b cho vicăđƠoăto cho h thng Common Rail do chi phí
đuătăkháăln. Dnăđn vic thiu ht ngun nhân lcăcóăchuyênămônăsơuătrongălĩnhăvc
sa cha h thng Common Rail.
1.2 Lch s phát trin h thng nhiên liu diesel trênăđngăcăđt trong
1.2.1 H thng nhiên liu diesel điu khin bnỂ cơ ỆểỬ

Hình 1.1 Sơ đồ h thng nhiên liỐ độnỂ cơ diesel điu khin cơ ỆểỬ
Nhim v ch yu ca h thng nhiên liu là phun mtălng và áp sut nhiên liu
chính xác vào tng xy-lanhăđngăcăti mi thiăđimăđưăđc năđnh sẵn. Các h thng
nhiên liuănƠyăđuăđcăđiu khin hoàn toàn bằngăcăkhí.
1.2.2 H thng nhiên liu diesel điu khin bnỂ đin t
a. H thng UI (Unit injector fuel injection system)
Đ tài: Thit k, ch tạo bănỂ ỏể h thng Common Rail, kt hợp các bài giảng
thực hành

CBHD: TS. Trần ắểanể ắểưng HVTH: Phạm XỐân Đạt
5

H thng UI s dng dngăkimăbmă
liên hp,ă cácă UIă đcă đặt trên np
máy, nhiên liu áp sutăcaoăđc to ra
trong tng UI nh cò m đc dn
đng bằng trc cam,ă đu vòi phun
đcăđaăvƠoăbungăđt.

Hình 1.2 Sơ đồ h thng UI
b. H thng UP (Unit pump fuel injection system)
H thng UP s dngăbmăcaoăápă
và vòi phun riêng bit, miăbmăđc
ni vi mt kim thông qua ng cao
áp,ăbmăđcăđặt trc tip vào thân
đngăc,ănhiênăliu áp sutăcaoăđc
to ra do pít tông bmănénănhiênăliu
vƠăđc dnăđng bi trc cam.

Hình 1.3 Sơ đồ h thng UP

c. H thng VE ậ EDC
ĐơyălƠăđcăcoiăgiaiăđon chuyn tip t h thng nhiên liuăđiu khin hoàn toàn
bằngăcăkhíăsangăđiu khin bằngăđin t. Nhiên liuăđc hút ra khi thùng nhiên liu
vƠăđc vn chuynăđnăbmăphơnăphi nh bmăcánhăgt.ăTrongăbmăphơnăphi VE,
pítătôngăbmăva chuynăđng tnh tin va xoay quanh trc gingănhăloiăVEăđiu
khin bằngăcăkhí ăChuynăđng tnh tin và xoay caăpítătôngăbmălƠănh ctăbmăvƠă
muăcamătrênăđĩaăcam.ăChuynăđng tnh tin caăbmăcóănhim v hút nhiên liu và
nén nhiên liu làm cho nhiên liu có áp sut thp thành nhiên liu có áp sut cao. Chuyn
đng xoay caăpítătôngăbmăcóănhim v phân phi nhiên liu có áp sutăcaoăđn tng
Đ tài: Thit k, ch tạo bănỂ ỏể h thng Common Rail, kt hợp các bài giảng
thực hành

CBHD: TS. Trần ắểanể ắểưng HVTH: Phạm XỐân Đạt
6

vòi phun. Trong h thng VE ậ EDC, ECU nhn tín hiu t các cm bin và tin hành
tính toán mt cách kỹ lỡng thiăđimăphunăvƠăluălng phun tt nhtăsauăđóăgi các
tín hiuăđiu khinăđn van SPV và TCV.
1. CB áp suất khí nạp
2. SPV
3. Cảm biến tc độ động cơ
4. CB nhiệt độ nhiên liệu
5. Lọc nhiên liệu
6. Thùng nhiên liệu
7. TCV
8. CB nhiệt độ khí nạp
9. CB vị trí trục khuỷu
10. CB nhiệt độ nước
11. Van EGR
Hửnể 1.4 Sơ đồ h thng VE- EDC 12. Vòi phun

13. CB vị trí bàn đạp ga.
d. H thng Common Rail
Hin nay h thngăđiu khin Common Rail (CDI hay CRDI) đưăđc phát trin
và ng dng trên nhiu dòng xe luăhƠnhă nc ta: Hyundai Starex, Santa Fe, Toyota
Hilux, Hiace, Isuzu D-max,ăMercedesăSprinterầ
Khi vnăhƠnh,ăđngăcăđcăđiu khin bi b vi x lỦăđ tiăuăhóaăv lng, thi
đim và áp sut phun nhiên liu. So viăđngăcădiesel cũ,ăđngăcăCommon Rail có
công sut lnăhn,ăgimălng tiêu hao nhiên liu, ít ô nhim và hotăđng êm duăhn.ă
Phun nhiên liu trc tip qua ng góp tích áp là mt dng mi ca h thng phun
trc tipădùngăchoăđngăcădiesel. H thng bao gm mt ng góp nhiên liu cao áp (trên
1000 bar) cp nhiên liuăchoăcácăvòiăphunăđin t riêng lẻ, tc là các vòi phun này thay
vì đóngăm bằngălòăxoăthìănóăđcăđóngăm bằng mt cunăhútăđin t  phía trên vòi
Đ tài: Thit k, ch tạo bănỂ ỏể h thng Common Rail, kt hợp các bài giảng
thực hành

CBHD: TS. Trần ắểanể ắểưng HVTH: Phạm XỐân Đạt
7

phun,ăngc viăcácăbmănhiênăliu thp áp (cho các loiăđngăcăthôngăthng ta vn
giăcácăbmănƠyălƠăbmăcaoăápăvi áp sut to ra t 200 ậ 300 bar) cp nhiên liu cho
các vòi phun hotăđngătheoăcăch căhcă(lòăxo)ăthôngăquaăcácăđng ng cao áp và
đc dnăđng bằng h thng cam trên trc cam.

Hình 1.5 Sơ đồ h thng Common Rail
1.3 Các công trình khoa hcătheoăhng nghiên cu
1.3.1 Các nghiên cứu nỂoài nước
Các bài báo trên th giiăliênăquanăđnălĩnhăvc nghiên cu v hăhng ca vòi
phun h thng Common Rail.
 2Technical assessment of Common Rail injectors on the ground of overflow
bench tests; Tomasz KNEFEL; 2012; Maintenance and Reliability Maintenance and

Reliability 2012; 14 (1): 42–53.
 COMMON RAIL INJECTOR LEAK TESTING; CELESTÝN SCHOLZ, PETR
STARÝ; 2013; Technical University of Liberec.
Trên th gii, vic nghiên cu, phát trinăcácăbĕngăth đưăvƠăđangăđc phát trin
rt mnh m,ăđưăcóănhiu sn phẩmăđcăthngămi hóa.  nc ta, hinăđangăcóănhiu
loiăbĕngăth đc nhp khẩu t các qucăgiaănh:ăĐc, Ý, Hàn Quc.

Đ tài: Thit k, ch tạo bănỂ ỏể h thng Common Rail, kt hợp các bài giảng
thực hành

CBHD: TS. Trần ắểanể ắểưng HVTH: Phạm XỐân Đạt
8

a. Thit b cân chnhăbmăcaoăápăvƠăvòi phun Common Rail TEC100
 ắỬnể nănỂ
- Kim tra hotăđng caăbmăthp áp vƠăbmăcaoăáp.
- Kimătraălng hi và rò r ca vòi phun nhiên liu 
trngătháiătĩnhăvƠăđng.
- Kim tra hotăđng ca vanăđiu chnh áp sut và cm
bin áp sut ng phân phi.
Hình 1.6 Thit bị TEC100
b. Thit b m rngătínhănĕngăcơnăchnh vòi phun đnăCommon Rail Minitec
 ắỬnể nănỂ
- Thit b này có ch đ kim tra và hiu chnh tng vòi phun
t đng (BOSCH, DELPHI, SIEMENS, DENSO, PIEZO).
- Kim tra chính xác kt qu đoăđc caăđng du hi, áp
sut phun sm, dòng du thp áp, giá tr áp sut ln nht, nh
nht.
Hình 1.7 Thit bị Minitec
c. Thit b kim tra vòi phun CRDi Injector Tester (DNT 200)

 ắỬnể nănỂ
- KimătraăvòiăphunăđnăCommon Rail.
- Điu khin phun  các ch đ khác nhau (400 bar, 800
bar, 1350 bar).
- Điu khinăđc b rng xung phun.
- Kim tra các loi vòi phun caă cácă hưngă nh:ă Bosch,
Delphi, Denso và Piezo.
Hình 1.8 Thit bị DNT 200
Đ tài: Thit k, ch tạo bănỂ ỏể h thng Common Rail, kt hợp các bài giảng
thực hành

CBHD: TS. Trần ắểanể ắểưng HVTH: Phạm XỐân Đạt
9

d. Thit b làm sch và kim tra vòi phun đngăcăDiesel Common Rail
 ắỬnể nănỂ
- Làm sch vòi phun nhiên liu.
- Hin th kt qu đo:ă60ăgiơy.
- Áp sut làm vic: 100/1800 bar.
- Làm sch vòi phun.
- Kim tra và làm sch vòi phun.
- Kim tra và làm sch vòi phun hin th trc tip.
Hình 1.9 Thit bị làm sạch vòi phun
Các thit b ncăngoƠiăđc thit k tin dng và hinăđi. Tuy nhiên giá thành
các thit b này rtăđt,ăvt kh nĕngăca mt s xng sa chaăcũngănhăcácătrng
dy ngh.
1.3.2 Các nghiên cứỐ ỏronỂ nước
Xut phát t nhu cu thc t v vic kim tra vòi phun h thng Common Rail, các
nghiên cuătrongăncăcũngăđưăđc thc hin:
- Thit k ch toăbĕngăth h thng phun duăđin t Common Rail - H Trng

Nghĩaăậ tháng 6/2009 ậ Đi hc Bách Khoa Thành ph H Chí Minh.
 ắỬnể nănỂ
- Điu chnh và hin th tcăđ bmăcaoăáp.
- Điu chnh và hin th s ln phun.
- Điu chnh và hin th thi gian phun.
- Xácăđnhăluălng du hi va vòi phun.

Hình 1.10 BănỂ ỏể h thng phun dầu
đin t Common Rail
- Common Rail Tester ậ LêăQuangăVũ ậ 2009 ậ Đi hcăSăPhm Kỹ Thut Thành
Ph H Chí Minh.
Đ tài: Thit k, ch tạo bănỂ ỏể h thng Common Rail, kt hợp các bài giảng
thực hành

CBHD: TS. Trần ắểanể ắểưng HVTH: Phạm XỐân Đạt
10

 ắỬnể nănỂ
- Điu chnh b rng xung phun và áp sut phun.
- Thc hin kim tra  các ch đ phun khác nhau.
- Kimătraăđc nhiu chng loi vòi phun
- Xácăđnhăluălng du hi và du phun ca vòi
phun.

Hình 1.11 Common Rail Tester
Các bĕngăth trongănc ch toăđưăđápăngăđc mt s nhu cu ca vic th vòi
phun h thng Common Rail,ăgiáăthƠnhătngăđi rẻ. Tuy nhiên, các bĕngăth này còn
tn ti mt s hn ch:
 Chaăkimătraăđc hình dng tia phun.
 Căcu, vn hành khá phc tp,ăgơyăkhóăkhĕnătrongăvicăđƠoăto ngh.

1.4 Lý do chnăđ tài
Cùng vi s phát trin ca h thng Common Rail, vic boădỡng, chẩnăđoánăvƠă
sa cha h thng Common Rail là mt trong nhng vnăđ cp thit trong ngành công
ngh ô tô trongănc hin nay. Đ thc hinăđc vic chẩnăđoánăh thng nhiên liu
Common Rail,ăngi th sa cha cn hiu rõ v hotăđng h thng,ăcũngănhăvicăđoă
kim thông s ca các chi tit trong h thng. Tuy nhiên, vic trang b các thit b phc
v đƠoăto v h thng Common Rail  cácătrng gặp rt nhiuăkhóăkhĕnăvìăcácăthit b
sn xut  nc ngoài giá cao. Xut phát t thc t trên, tôi chnătênăđ tài: “ắểit k,
ch tạo bănỂ ỏể h thng Common Rail, kt hợp các bài giảng thực ểànể”.
1.5 Mc tiêu nghiên cu
Trênăcăs hotăđng ca h thng nhiên liu Common Rail tin hành ch toăbĕngă
th h thng nhiên liu Common Rail vƠăđaăraăcác bài hc thc hành v đoăkim vòi
phun h thng nhiên liu Common Rail.
1.6 Phngăphápănghiênăcu
Đ tài: Thit k, ch tạo bănỂ ỏể h thng Common Rail, kt hợp các bài giảng
thực hành

CBHD: TS. Trần ắểanể ắểưng HVTH: Phạm XỐân Đạt
11

Đ tƠiăđưăs dngăcácăphngăphápănghiênăcu sau:
- Tng hp các vnăđ lý lun và thc tin v h thng Common Rail.
- Thit k, ch toăbĕngăth h thng Common Rail.
- Thành lp các bài bc v h thng Common Rail.
- Th nghim,ăđánhăgiáămcăđ đápăng caăbĕngăth.
1.7 Gii hnăđ tài
- Đ tài nghiên cu trên mt h thng nhiên liu Common Rail c th.
- Bĕngăth ch kim tra các ch tiêu kỹ thut bao gm: áp sut cao ca h thng,ăluă
lng du hi,ăluălng phun ca vòi phun h thng Common Rail.
1.8 Ni dung nghiên cu

Ni dung nghiên cu caăđ tài, ngoài phn m đu và kt lunăđcăchiaăthƠnhă4ăchng
- Chngă1:ătng quan vnăđ nghiên cu.
- Chngă2:ăcăs lý thuyt.
- Chngă3:ăthit k ch toăbĕngăth h thng Common Rail.
- Chngă4:ăthc nghimăvƠăđánhăgiáăhotăđng caăbĕngăth h thng Common
Rail.
1.9 Kt qu đtăđc caăđ tài
- Bĕngăth ch to cho ra dãy s liu gn chính xác vi s liu caăbĕngăth thngă
mi. Sai s giaăhaiăbĕngăth là thpăhnă±5%,ăđơyălƠămc sai s chp nhnăđc.
- Các ch đ kim tra caăbĕngăth đưăđápăngăđc các ch đ đangăđc áp dng
trênăcácăbĕngăth thngămiăđangăđc s dng.
- Khi ng dngăbĕngăth ch to vào công tác ging dyăđưăgiúp cho sinh viên có
th thc hành kim tra vòi phun Common Rail. T đóăgiúpăvic hình thành kỹ nĕngăca
cácăemăđc hoàn thinăhn.



Đ tài: Thit k, ch tạo bănỂ ỏể h thng Common Rail, kt hợp các bài giảng
thực hành

CBHD: TS. Trần ắểanể ắểưng HVTH: Phạm XỐân Đạt
12

CHNGă2
C S LÝ THUYT

Đ tin hành ch toăbĕngăth h thngăCommonăRail,ăngi nghiên cuăđưătin
hành nghiên cu nhng lý thuyt sau:
- Nguyên lý làm vic h thng Common Rail;
- Các cm chcănĕngătrongăh thngăcóăliênăquanăđnăbĕngăth: h thng nhiên liu

thpăáp,ăbmăcaoăáp,ăthanhătíchăáp,ăvòiăphun;
- Các thutătoánăđiu khinăvƠăphngăphápăkim tra vòi phun trên xe;
- Mô tăđin 3 pha và bin tn;
- Mt s vnăđ v thit b dy hc.
2.1 H thng nhiên liu Common Rail
2.1.1 Lịch s phát trin h thng phun dầỐ đin t Common Rail
- 1960: Common Rail nguyên muăđc tìm ra bi Robert Huber of Swizerland.
- Sauăđóăđc tip tc nghiên cu bi Dr.Marco Ganser ti Swiss Federal Institute
of Technology in Zurich.
- Gia nhngănĕmă1990:ăđc tip tc bi Dr. Shohei Itoh và Masahiko Miyaki thuc
tơpăđoƠnăDensoăCorporation.
- 1992: chngă trìnhănƠyă đc phát trin, xây dng và kim soát bi trung tâm
nghiên cu Bari ca FIAT.
- 1994:ăđc chuynănhng li cho tpăđoƠnăBosch.
- 1997: chic ô tô lpăđặt h thngăCommonăRailăđuătiênăđc sn xut - lp ráp và
gii thiu ra th trng.
2.1.2 Nguyên lý làm vic của h thng Common Rail
[5] Khi khiăđng hoặc khiăđngăcăhotăđng,ăbmăápăcaoăquay,ădu diesel t
thùng duăđcăbmăcpă(bmăđin lp trong thùng du hoặcăbmăcătíchăhpătrongăbmă
Đ tài: Thit k, ch tạo bănỂ ỏể h thng Common Rail, kt hợp các bài giảng
thực hành

CBHD: TS. Trần ắểanể ắểưng HVTH: Phạm XỐân Đạt
13

ápăcao)ăbmăt thùng du qua lc du tiăvanăđiu khin npăđ thông qua van này cp
vƠoăkhoangăbmăápăcao.ăTùyăthuc vƠoăxungăđiu khinăvanăđiu khin npămƠălng
du cpăvƠoăkhoangăbmăápăcaoăthayăđi, làm cho áp sut ra (áp sut du cao áp) ca
bmăápăcaoăcũngăthayăđi theo. Mt cm bin áp sut (cm bin áp sut rail) s gi tín
hiu áp sut v ECUăđ ECU quytăđnh chuiăxungăđiu khinăvanăđiu khin np.

a. Điều khiển áp suất rail; b. Điều khiển ốòi phỐn điện từ;

Du cao áp t ng rail đc cp tiăvòiăphună(thng trc vi áp sutăcao)ăđ ch
tín hiuăđiu khin t ECU.ăECUăcĕnăc vào các tín hiu gi v, tính toán thiăđim phun
vƠălng du phun tiăuăchoătng ch đ làm vic caăđngăcăvƠăxutăxungăđiu khin
phunăđ điu khin vòi phun phun du vào bungăcháyăđngăc.ăĐi vi loi vòi phun
đin t, do nó phiăđcăđiu khin viăđin áp xung 150V, nên tín hiu phun t ECU
phiăđc chuyn qua EDU (b điu khinădieselăđin t)ăđ kíchăđinăápăđiu khin và
cp cho vòi phun.
c. Cấu tạo ốà điều khiển vòi phun
loại điện từ.
Hình 2.1 Một s điu khin trong
h thng Common Rail
Đ tài: Thit k, ch tạo bănỂ ỏể h thng Common Rail, kt hợp các bài giảng
thực hành

CBHD: TS. Trần ắểanể ắểưng HVTH: Phạm XỐân Đạt
14

2.1.3 Sơ đồ khi điu khin h thng nhiên liu Common Rail

Hình 2.2 Sơ đồ khi h thnỂ điu khin độnỂ cơ Common Rail
Đ tài: Thit k, ch tạo bănỂ ỏể h thng Common Rail, kt hợp các bài giảng

thực hành

CBHD: TS. Trần ắểanể ắểưng HVTH: Phạm XỐân Đạt
15

2.1.4 Đưng nhiên liu thấp áp
a. Bình cha nhiên liu
Có kh nĕngăcha mtălng nhiên liuăđm
bo cho xe vn hành trong mt hành trình
dài mt cách an toàn.


Hình 2.3 Bình chứa nhiên liu
b. Đng nhiêu liu áp sut thp
Đng nhiên liu mmăđc bc thép thay th choăđng ng bằngăthépăvƠăđc
dùng trong áp sut thp.
c. Bmătip vn
Bmăhútătip vn nhiên liu t bình cha và cung cp nhiên liuăđn bmăcaoăápă
trongătrng hp cn x gió h thng nhiên liuăkhiăđngăcăkhôngălƠmăvic.ăBmătip
vnănƠyăthngăđc tích hp trên lc nhiên liu.
d. Lc nhiên liu
Mt b lc du không thích hp có th dnăđnăhăhng cho các chi tit caăbm,ă
van phân phi và kim phun. B lc du làm sch duătrcăkhiăđnăbmăcaoăáp,ăvƠădoă
đóăngĕnănga s mài mòn nhanh các chi tit caăbm.ăNc lt vào h thng nhiên liu
s lƠmăhăhng h thng  dngăĕnămòn.ăTngăt vi các h thng nhiên liu khác, h
thng Common Rail cn mt b lc nhiên liu có bình chaănc, t đóănc s đc
x. Mt s xeănhăSprinterăs dng lc duăcóăkíchăthc lnăhnădoădu  nc ta có
nhiu tp cht.