Giáo án hệ thống nhiên liệu EDC và common rail chương 7

Giáo án hệ thống nhiên liệu EDC và Common Rail

NỘI DUNG CHƯƠNG TRÌNH
CHƯƠNG

TÊN BÀI GIẢNG
TC

1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.

Động cơ diesel – Hệ thống nhiên liệu –
Các hệ thống phụ
Buồng đốt và kim phun
Bơm cao áp cá nhân PF
Bơm cao áp thẳng hàng PE
Bơm cao áp phân phối EP/VE –KE/VE
Hệ thống nhiên liệu kim bơm liên hợp
GM
Hệ thống nhiên liệu EDC và Common
Rail
Tổng Cộng:

7.5T

SỐ TIẾT

LT
BT
3T

KT

09 G

07T
07T
09T
13T

2.5T
2.5T
4.5T
04T

09 G
09 G
18 G
18 G

6.5T

02T

09 G

13T

04T

18 G

67.5T

22.5T

90G

Vò trí của bài giảng thuộc:
Chương VII: Hệ thống nhiên liệu EDC và Common Rail

Trang 1


Giáo án hệ thống nhiên liệu EDC và Common Rail
2. Giáo án:
Giáo án số: 07

Thời gian thực hiện: 45 phút
Lớp: 04105
Số tiết đã giảng: 2
Thực hiện ngày: 29 – 04 - 2008

Tên bài: Hệ thống nhiên liệu EDC và Common Rail trên động cơ Diesel
Mục tiêu:
Sau khi học xong bài học này các sinh viên có khả năng:
1. Giải thích được nguyên lý hoạt động của hệ thống nhiên liệu Common Rail

trên động cơ Diesel
2. Giải thích được cấu tạo các bộ phận của hệ thống Common Rail
3. Giải thích được nguyên lý hoạt động của kim phun điều khiển bằng điện tử.
Yêu cầu:
1 Sinh viên nắm vững nguyên lý hoạt động của hệ thống điều khiển bằng điện tử
trên động cơ
2 Sinh viên đã học xong hệ thống nhiên liệu điều khiển bằng cơ khí trên động cơ
Diesel
3 Sinh viên có khả năng vận hành hoạt động một động cơ Diesel
Đồ dùng và phương tiện dạy học:
Bảng đen, phấn, màn chiếu, projector, máy vi tính, mô hình cắt bơm cao áp, kim
phun ống phân phối Common Rail …
I. ỔN ĐỊNH LỚP

Thời gian: 02 phút

Số SV vắng:............................ Tên sinh viên:.................................................................
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
II. KIỂM TRA BÀI CŨ

Thời gian: 05 phút

Câu hỏi kiểm tra:
1. Trình bày nguyên lý hoạt động của van SPV và TCV trên hệ thống EDC?
2. Điều khiển phun sớm và lưu lượng nhiên liệu EDC trên động cơ Diesel ?
Dự kiến SV được kiểm tra(Điểm số): 3 sinh viên
Họ và tên SV
Nguyễn Văn An
Trần Minh Hải

Trần Ngọc Anh

Các ý đã trả lời đúng

Điểm số

Dự kiến SV bổ sung câu trả lời: 2 sinh viên

Trang 2


Giáo án hệ thống nhiên liệu EDC và Common Rail
III. GIẢNG BÀI MỚI

Thời gian: 31 phút

1. Mục tiêu, nội dung bài học mới: 01 phút
 Gây động cơ học tập: Khác với các hệ thống nhiên liệu điều khiển bằng cơ
khí, hệ thống nhiên liệu Common Rail điều khiển phun nhiên liệu bằng điện tử
cho nên khắc phục các nhược điểm mà một động cơ Diesel hay có đó là: giảm
tiếng ồn, khả năng khởi động và tăng tốc nhanh. Ngoài ra do hệ thống dựa vào
các cảm biến đầu vào, ECU sẽ tính toán điều khiển lượng phun tối ưu phù hợp
với từng chế độ hoạt động của động cơ nên giảm đáng kể lượng khí thải độc hại,
tiết kiệm suất tiêu hao nhiên liệu …
 Tên bài: Hệ thống nhiên liệu EDC và Common Rail trên động cơ
Diesel
 Trọng tâm buổi học:
• Giúp người học trình bày được cấu tạo của hệ thống Common Rail
• Giúp người học giải thích được nguyên lý hoạt động của hệ thống nhiên
liệu Common Rail trên động cơ Diesel

• Giúp người học trình bày nguyên lý hoạt động của kim phun của hệ
thống Common Rail
 Vấn đề cần giải quyết:
• Cấu tạo các bộ phận của hệ thống nhiên liệu Common Rail.
• Nguyên lý hoạt động của hệ thống nhiên liệu Comon Rail
 Áp dụng phát triển vấn đề:
• Thực hành kiểm tra, chẩn đoán hệ thống Common Rail
• Ngøi học có thể tìm hiểu thêm về các loại hệ thống Common Rail của
các động cơ khác
2. Trình bày bài:
Nội dung, phương pháp:
Thời
Nội dung giảng dạy
gian
I. Sơ đồ hệ thống nhiên
3
liệu Common Rail

Phương pháp giảng dạy
Hoạt động GV
Hoạt động SV
SV lắng nghe
GV thuyết trình,
ghi chép và trả
đặt câu hỏi
lời câu hỏi
II. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của các bộ phận
SV lắng nghe
1. Bơm cao áp
2

GV thuyết trình
vàquan sát
a. Bơm cấp liệu và van
SV lắng nghe
GV thuyết trình,
2
ghi chép và trả
đặt câu hỏi
lời câu hỏi
SV lắng nghe
3
GV thuyết trình
và ghi chép
4

GV thuyết trình,
đặt câu hỏi

SV lắng nghe
ghi chép và trả
lời câu hỏi

Đồ dùng và
phương tiện

Máy tính,
máy chiếu

Máy chiếu,
mô hình cắt

Máy tính,
máy chiếu
Máy tính,
máy chiếu
Máy chiếu,
mô hình cắt

Trang 3


Giáo án hệ thống nhiên liệu EDC và Common Rail
2. Ống phân phối

1

GV thuyết trình

2

GV thuyết trình

3

GV thuyết trình

4

GV thuyết trình

3

GV thuyết trình,
đặt câu hỏi

4

GV thuyết trình

SV lắng nghe
vàquan sát
SV lắng nghe
và ghi chép
SV lắng nghe
và ghi chép
SV lắng nghe
và ghi chép

Máy chiếu,
mô hình cắt
Máy tính,
máy chiếu
Máy tính,
máy chiếu
Máy tính,
máy chiếu

SV lắng nghe
và ghi chép
SV lắng nghe
và ghi chép

Máy chiếu,
mô hình cắt
Máy tính,
máy chiếu

3. Kim phun
a. Cấu tạo
b. Nguyên lý hoạt động
II. TỔNG KẾT BÀI:
Nội dung giảng dạy

Thời gian: 05 phút
Thời
gian

1 . Công dụng của các bộ
phận bơm cao áp

2

2. Ống phân phối

1

3. Nguyên lý hoạt động
của kim phun

2

III.

CÂU HỎI, BÀI TẬP VỀ NHÀ:
Nội dung

1. Tại sao bộ giới hạn áp suất
mở ở áp suất 180 Mpa nhưng
đóng lại ở 30 Mpa
2. Xem trước sơ đồ điều khiển
của hệ thống Common Rail

IV.

Phương pháp giảng dạy
Hoạt động GV Hoạt động SV
Thuyết trình có
Lắng nghe,
minh họa
quan sát vật
thậ
t và đặt câu
Thuyết trình có
hỏi.
minh họa
Thuyết trình có
minh họa

Thời
gian

2

Đồ dùng và
phương tiện

Máy tính,
màn chiếu,
vật thật

Thời gian: 02 phút
Phương pháp giảng dạy
Hoạt động
Hoạt động
GV
SV

Đồ dùng và
phương tiện

Lắng nghe
và ghi chép

Máy tính,
màn chiếu

Thuyết trình

TỰ RÚT KINH NGHIỆM (chuẩn bò, tổ chức, thực hiện…)
Trang 4

Giáo án hệ thống nhiên liệu EDC và Common Rail
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
TRƯỞNG KHOA

TRƯỞNG BỘ MÔN

GIẢNG VIÊN

Đỗ Văn Dũng

Nguyễn Tấn Lộc

Lý Vónh Đạt

Trang 5


Giáo án hệ thống nhiên liệu EDC và Common Rail

HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU EDC VÀ COMMON RAIL TRÊN
ĐỘNG CƠ DIESEL
I. Sơ đồ hệ thống nhiên liệu Common Rail

Nhiên liệu từ thùng chứa được bơm tiếp vận chuyển vào trong bơm cao áp. Tại đây
áp suất nhiên liệu được tạo ra và được bơm liên tục vào trong ống phân phối. Bơm cao
áp chỉ có nhiệm vụ duy nhất là tạo cho nhiên liệu có một áp suất cao và đưa nó vào
trong ống phân phối. Tại ống phân phối có các đường ống cao áp nối đến các kim phun.
Các kim phun này được lắp trên nắp máy, nó có nhiệm vụ là phun nhiên liệu vào trong
buồng đốt động cơ và được điều khiển bởi ECU.
ECU sau khi nhận các tín hiệu từ các cảm biến đầu vào ( cảm biến tốc độ động cơ,
cảm biến vò trí cốt cam, nhiệt độ nhiên liệu, vò trí bàn đạp ga, nhiệt độ không khí, nhiệt
độ khí nạp, cảm biến nhiệt độ nước làm mát, cảm biến lượng khí nạp….) sẽ xử lí các tín
hiệu này và sau đó đưa sẽ ra các xung vuông qua EDU khuếch đại dòng điện lên điện
áp cao để điều khiển kim phun.
Khi ECU phát ra xung OFF( hiệu điện thế bằng không ), lúc này dòng điện không

còn chạy trong cuộn dây của kim phun. Lực điện từ của cuộn dây không còn nữa, van
kim sẽ bò lò xo đóng lại, nhiên liệu không còn phun vào động cơ nữa, quá trình phun
chấm dứt. Nếu chiều dài của xung ON càng dài thì van kim mở càng lâu, do đó lượng
nhiên liệu phun vào trong buồng đốt càng nhiều. Nếu xung ON từ ECU gởi đến kim
phun càng sớm thì kim sẽ phun càng sớm.
II.
Cấu tạo và nguyên lý làm việc của các bộ phận trên hệ thống Common
Rail

Trang 6


Giáo án hệ thống nhiên liệu EDC và Common Rail
Hệ thống nhiên liệu trong một hệ thống Common Rail, bao gồm hai vùng: vùng
nhiên liệu áp suất thấp và vùng nhiên áp suất cao.
1. Bình nhiên liệu
2. Phin lọc dầu
3. Bơm cấp liệu
4. Ống phân phối
5. Vòi phun
1. Vùng áp suất thấp
Vùng áp suất bao gồm các bộ phận:
 Bình chứa nhiên liệu:
Bình chứa nhiên liệu phải làm từ vật liệu chống ăn mòn và phải giữ không cho
bò rò rỉ ở áp suất gấp đôi hoạt động bình thường. Van an toàn phải được lắp để áp suất
quá cao có thể tự thoát ra ngoài. Nhiên liệu cũng không được rò rỉ ở cổ nối với bình lọc
nhiên liệu hay ở thiết bò bù áp suất khi xe bò rung xóc nhỏ, cũng như khi xe vào cua
hoặc dừng hay chạy trên đường dốc. Bình nhiên liệu và động cơ phải nằm cách xa nhau
để trong trường hợp tai nạn xảy ra sẽ không có nguy cơ bò cháy.
 Đường ống nhiên liệu : mềm được bọc thép thay thế cho đường ống bằng thép

và được dùng trong ống áp suất thấp. Tất cả các bộ phận mang nhiên liệu phải được
bảo vệ một lần nữa khỏi tác dụng của nhiệt độ. Đối với xe buýt, đường ống nhiên liệu
không được đặt trong không gian của hành khách hay trong cabin xe.
 Bộ lọc nhiên liệu : không thích hợp có thể dẫn đến hư hỏng cho các thành phần
của bơm, van phân phối và kim phun. Bộ lọc nhiên liệu làm sạch nhiên liệu trước khi
đưa đến van cao áp, và do đó ngăn ngừa sự mài mòn nhanh của các chi tiết của bơm.
1. Nắp bầu lọc
2. Đường dầu vào
3. Phần giấy lọc
4. Bọng chưa dầu sau khi loc
5. Phần chứa nước có lẫn trong
dầu
6. Thiết bò báo mực nước trong
bầu lọc khi vượt mức cho phép

2. Vùng áp suất cao

Trang 7


Giáo án hệ thống nhiên liệu EDC và Common Rail

Vùng áp suất cao của hệ thống common rail bao gồm:
 Bơm cao áp
 Ống phân phối
 Kim phun
2.1 Bơm cao áp:

Ống nhiên liệu
vào

Cảm biến nhiệt
độ NL
Bơm cao áp tạo áp lực cho nhiên liệu đến một áp suất đến 1800 kg/cm 2. Nhiên
liệu được tăng áp này sau đó di chuyển đến đường áp suất cao và được đưa vào ống
phân phối
Bơm cao áp chủ yếu gồm 1 bơm (cam không đồng trục, cam vòng và 2 piston),
van SCV( van điều khiển hút), cảm biến nhiệt độ nhiên liệu và 1 bơm nạp. Hai piston
của bơm được đặt đối diện nhau phía bên ngoài cam vòng.
1. Van hút
2.
Piston
cao áp
3.Cam
lệch
tâm
4. Van
điều
khiển
hút
SCV
5.Van phân phối
6. Bơm tiếp vận
7. Cảm biến nhiệt độ

Trang 8


Giáo án hệ thống nhiên liệu EDC và Common Rail
a. Bơm nạp:
 Cấu tạo:

1. Roto ngoài
2. Roto trong
3. Cửa hút
4. Cửa xả

 Nguyên lý:
Bơm loại bánh răng ăn khớp trong lệch tâm sẽ hút nhiên liệu từ bình nhiên liệu
đến hai piston thông qua phin lọc và van SCV(van điều khiển hút). Trục điều khiển
quay roto trong và ngoài của bơm nạp. Khi roto quay làm thay đổi thể tích buồng
hút và buồng xả do đó bơm hút nhiên liệu từ bình chứa, qua lọc và đẩy nhiên liệu
đến buồng bơm của bơm cao áp.
b. Van điều áp:
 Cấu tạo:
1. Ống lót
2. Piston
3. Lò xo
4. Núi chặn
5. Bơm nạp
6. SCV
7. Vỏ bơm


Hoạt động:

Van điều áp giữ cho áp suất nạp nhiên liệu (áp suất ra của bơm cung cấp nhiên liệu)
ở mức độ nhất đònh. Nếu tốc độ của bơm tăng và áp suất bơm tăng cao hơn mức van
điều khiển cho phép, van sẽ sử dụng lò xo để mở và đưa nhiên liệu về phía hút.

Trang 9

Giáo án hệ thống nhiên liệu EDC và Common Rail

c. SCV (van điều khiển hút):
 Cấu tạo:
1.

Bơmnạp

2.

Van điều khiển

3.

SCV

 Nguyên lý:

-

Nếu dòng điện từ ECU gởi đến SCV xung ON trong 1 thời gian dài thì cường độ
trung bình của dòng điện chạy đến cuộn dây tăng sinh ra từ trường nhấc van kim
lâu hơn làm cho SCV mở rộng hơn, do đó lượng nhiên liệu được hút vào tăng.

-

Nếu dòng từ ECU gởi đến SCV xung ON trong 1 thời gian ngắn. Cường độ trung
bình của dòng điện đến cuộn dây giảm, lực lò xo sẽ đẩy van kim đóng vào, SCV
mở hẹp đi, do đó lượng nhiên liệu được hút vào giảm.

-

Mối tương quan giữa độ mở của SCV và lượng nhiên liệu hút vào có thể ngược
với mô tả ở trên đây tuỳ thuộc vào loại xe.

d. Piston tạo cao áp
 Cấu tạo:
Cam lệch tâm được gắn vào trục quay và cam vòng. Cụm piston bơm và van hút
được gắn liên kết vào cam vòng. Khi trục quay thì bánh xe cam sẽ quay không đồng
trục, vòng cam sẽ di chuyển lên và xuống làm cho piston cũng di chuyển lên và
xuống.
Trang 10


Giáo án hệ thống nhiên liệu EDC và Common Rail

1.

Cam không lệch tâm

2.

Cam vòng

3.

Piston

4.

Trục quay

 Nguyên lý hoạt động của bơm cao áp:
Khi cam lệch tâm quay, cam vòng cũng quay không đồng trục. Cam vòng quay
đồng thời đẩy 1 piston lên, 1 piston xuống. Khi piston lên hoặc xuống, bơm cao áp sẽ
hút nhiên liệu ra vàbơm nhiên liệu đến ống phân phối.
1.

SCV (van điều khiển)

2.

Van kiểm tra

3.

Cam không lệch tâm

4.

Cam vòng

Nhiên liệu qua bơm tiếp vận di chuyển vào van SCV và được nén lại bởi piston
bơm sau đó nhiên liệu có áp suất cao qua van phân phối đến ống phân phối. Việc điều
chỉnh áp suất và lưu lượng nhiên liệu trong bơm thông qua việc điều khiển việc đóng
mở van SCV, thời gian dòng điện chạy qua cuộn dây van SCV có giới hạn để bảo vệ
cuộn dây không bò hư hỏng.
2.2 Ống phân phối
 Cấu tạo

1.

Ống phân phối

2.

Van xả áp

3.

Cảm biến áp suất nhiên liệu

4.

Bộ giới hạn áp suất

Trang 11


Giáo án hệ thống nhiên liệu EDC và Common Rail
Ống phân phối chứa nhiên liệu được nén từ (0 đến 180MPa) từ bơm cao áp đưa đến
các vòi phun của xy lanh. Cảm biến áp suất ống phân phối (cảm biến Pc ), bộ giới hạn
áp suất và một van xả áp suất được gắn trên ống phân phối.
a. Bộ giới hạn áp suất:
 Cấu tạo:
1. Bộ giới hạn áp
suất
2. Đến bình chứa

 Nguyên lý hoạt động:
Nếu áp suất trong ống phân phối tăng cao bất thường, bộ giơí hạn áp suất sẽ mở 1
van để xả áp suất. Van mở khi áp suất trong ống đạt xấp xỉ 180 MPa và đóng khi áp
suất trở lại áp suất xấp xỉ 30MPa. Nhiên liệu chạy qua bộ giới hạn áp suất sẽ quay trở
lại bình nhiên liệu.
b. Cảm biến áp suất ống phân phối:
Cảm biến áp suất ống phân phối kiểm tra áp suất nhiên liệu trong ống phân phối và
truyền tín hiệu đến ECU động cơ. Đây là một loại cảm biến áp suất bán dẫn với những
đặc điểm của Silicon, điện trở của cảm biến sẽ thay đổi khi có áp suất tác dụng lên nó.
Vò trí của cảm biến Pc trong sơ đồ điện:

Đặc tuyến điện thế ra và áp suất của ống phân phối
c. Van xả áp:
Van xả điều chỉnh áp suất trong ống phân phối. Nếu áp suất trong ống cao hơn áp
suất phun, ECU động cơ sẽ truyền tín hiệu để van xả đầy nhiên liệu trở lại bình cho áp
suất nhiên liệu phù hợp với áp suất phun.

Trang 12


Giáo án hệ thống nhiên liệu EDC và Common Rail

:(đỏ) từ ống phân phối
:xanh) đến bình chứa
2.3 Vòi phun



Cấu tạo
(đỏ): nhiên liệu được nén(từ ống)

(xanh) : đến bình nhiên liệu
1. Rắc nối
2. Van điện từ
3. Piston điều khiển
4. Lò xo cao áp
5. Cây đẩy
6. Ty kim
7. Bệ van điều khiển
8. Đường hồi

Trang 13


Giáo án hệ thống nhiên liệu EDC và Common Rail


Nguyên tắc hoạt động:

 Khi không có dòng điện chạy đến cuộn dây từ, lực lò xo lớn hơn áp suất trong
buồng điều khiển đẩy van từ xuống dưới và đóng lỗ dầu ra. Do đó, áp suất tác dụng lên
piston điều khiển nén lò xo cao áp, lò xo sẽ đóng ty kim do đó nhiên liệu không phun
vào buồng đốt.
 Khi có dòng điện chạy đến cuộn dây từ, lực hút của cuộn dây kéo van lên nén
lò xo điều khiển, van dầu ra sẽ mở và cho nhiên liệu chảy ra ngoài. Khi nhiên liệu
chảy ra, áp suất trong buồng điều khiển giảm, lò xo cao áp sẽ đẩy piston điều khiển lên
cùng lúc đó nhiên liệu có áp suất cao sẽ nhấc ty kim lên và nhiên liệu được phun và
buồng đốt quá trình phun bắt đầu.
Khi dòng điện tiếp tục tác dụng lên cuộn dây từ, ty kim được nhấc lên cao nhất
làm cho tốc độ phun cũng đạt mức cao nhất. Khi ngắt dòng điện đến cuộn dây từ, van
từ đi xuống làm ty kim đóng đột ngột và ngừng phun.

Trang 14