Nghiên cứu kết cấu và xây dựng quy trình kiểm tra, sửa chữa cụm bơm cao áp hệ thống nhiên liệu Common Rail trên động cơ KIA BONGO III

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
Hưng Yên, ngày

tháng năm 2017

Giáo viên hướng dẫn

1


NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
Hưng Yên, ngày tháng năm 2017
Giáo viên phản biện

2


MỤC LỤC

3


DANH MỤC HÌNH

LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay, nền kinh tế xã hội phát triển mạnh mẽ, nhu cầu di chuyển đi lại tăng
cao. Ôtô là phương tiện tham gia lưu thông trên đường bộ với số lượng ngày một lớn.
Việc nghiên cứu đảm bảo nâng cao công suất động cơ, tăng vận tốc số vòng quay,
cũng nư các biện pháp kéo dài tuổi thọ động cơ ngày càng được nghiên cứu phát triển.
Hệ thống bơm cao áp là một trong những hệ thống quan trọng trên động cơ nói chung
và trên ôtô nói riêng. Nó giúp cho động cơ luôn được làm việc trong một điều kiện
nhiệt độ phù hợp, giảm mài mòn do ma sát và kéo dài tuổi thọ động cơ. Tùy theo mỗi
loại động cơ mà chúng có các kiểu làm mát khác nhau.
Càng ngày công nghệ ôtô càng tiên tiến theo đó hệ thống cung cấp nhiên liệu
cũng phát triển không ngừng. Nó giúp cho động cơ hoạt động ngày một mạnh mẽ và

bền bỉ, công suất ngày một cao, số vòng quay ngày một lớn mà chi tiết vẫn hoạt động
an toàn tiêu hao nhiên liệu giảm.
Được sự phân công của khoa: Cơ Khí Động Lực và sự giúp đỡ của thầy ThS.
Nguyễn Văn Nhơn trong quá trình hoàn thành đề tài: “Nghiên cứu kết cấu và xây
dựng quy trình kiểm tra, sửa chữa cụm bơm cao áp hệ thống nhiên liệu Common
Rail trên động cơ KIA BONGO III”. Đề tài đã giúp em hoàn thiện và củng cố hơn
nữa kiến thức của mình về hệ thống cung cấp nhiên liệu trên dòng xe hiện đại, áp dụng
những gì đã được học từ lý thuyết trong công tác bảo dưỡng sửa chữa thực tế. Điều
này không những kéo dài tuổi thọ làm việc của chi tiết mà còn tăng cường thêm tính
chất làm việc ổn định, tin cậy của hệ thống cung cấp nhiên liệu.
Em xin chân thành cảm ơn thầy ThS. Nguyễn Văn Nhơn đã trực tiếp hướng dẫn
em cùng với các thầy trong bộ môn Công nghệ ô tô đã tạo mọi điều kiện tốt nhất để
em có thể hoàn thành đồ án của mình.!
Hưng Yên, ngày ….tháng ….năm 2017

4


CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI

1.1 Tính cấp thiết của đề tài
Là một quốc gia có nền kinh tế đang phát triển, nước ta đã và đang có những
bước tiến mới để thúc đẩy kinh tế. Việc tiếp nhận, áp dụng các thành tựu khoa học tiên
tiến của thế giới được nhà nước chú trọng, quan tâm nhằm cải tạo, đẩy mạnh sự phát
triển của các ngành công nghiệp mới, với mục đích đưa nước ta từ một quốc gia có
nền nông nghiệp là chủ yếu thành một nước có nền công nghiệp phát triển. Ngành
công nghiệp ô tô là một trong những ngành công nghiệp mới đang được nhà nuwosc
chú trọng, đầu tư phát triển.
Ngày nay, ô tô được sử dụng rộng rãi như một phương tiện đi lại thông dụng. Các
trang thiết bị, các bộ phận trên ô tô ngày càng hoàn thiện và hiện đại hơn nhằm bảo vệ

an toàn và tiện lợi cho người sử dụng. Tốc độ ô tô ngày càng cao, hệ thống giao thông
lại phức tạp nên hệ thống bơm ngày càng được chú trọng hơn để đảm bảo an toàn cho
người sử dụng. Với sự phát triển đa dạng của các hãng ô tô nên hệ thống lái có rất
nhiều loại như: hệ thống nhiên liệu diesel điện tử bơm cao áp, ống phân phối rail, bơm
vòi phun kết hợp,.... Việc thiết kế này nhằm gia tăng tối đa sự an toàn cho người sử
dụng khi điều khiển, vận hành ô tô khi tham gia giao thông. Tuy nhiên, cùng với sự
hiện đại ngày càng tăng đó thì vấn đề đặt ra là tay nghề người thợ sửa chữa bảo dưỡng
cũng cần phải được nâng cao. Để đáp ứng được nhu cầu đó người công nhân phải
được đào tạo một cách có khoa học, đáp ứng được yêu cầu xã hội hiện nay. Do đó
nhiệm vụ của các trường kỹ thuật là phải đào tạo sinh viên cso trình độ và tay nghề cao
để đáp ứng nhu cầu công nghiệp ô tô hiện nay.
Chính vì lý do đó, đè tài “Nghiên cứu kết cấu và xây dựng quy trình kiểm tra,
sửa chữa cụm bơm cao áp hệ thông nhiên liệu Common Rail lắp trên động cơ
KIA BONGO III” có ý nghĩa hết sức quan trọng trong việc hướng dẫn cho sinh viên
chúng em vừa hiểu được kết cấu, nguyên lý của hệ thống cung cấp nhiên liệu, đồng
thời biết cách sử dụng phần mềm hỗ trợ, giúp cho công việc tính toán, kiểm nghiệm
nhanh và chính xác hơn.

1.2 Mục tiêu của đề tài
Nghiên cứu tổng quan về hệ thống cung cấp nhiên liệu Common Rail trên ô tô.
Xây dựng quy trình cụm bơm cao áp hệ thống Common Rail trên ô tô.
Bảo dưỡng, sửa chữa.

1.3 Ý nghĩa của đề tài
Đề tài giúp cho những sinh viên năm cuối khi sắp tốt nghiệp có thể củng cố kiến
thức, tổng hợp và nâng cao kiến thức chuyên môn cũng như kiến thức ngoài thực tế, xã
5


hội. Tạo tiền đề nguồn tài liệu cho các sinh viên khóa sau có thêm tài liệu tham khảo,

nghiên cứu, học tập.

1.4 Nhiệm vụ của đề tài
Đề tài thực hiện với nội dung: “Nghiên cứu kết cấu và xây dựng quy trình kiểm
tra, sử chữa cụm bơm cao áp hệ thống nhiên liệu Common Rail trên động cơ KIA
BONGO III”.
Bao gồm nội dung sau:
Chương 1: Tổng quan về đề tài nghiên cứu.
Chương 2: Cơ sở lý thuyết về hệ thống cung cấp nhiên liệu trên ô tô.
Chương 3: Kiểm tra chẩn đoán sửa chữa
Chương 4: Kết luận và kiến nghị.

1.5 Phương pháp nghiên cứu
1.5.1 Nghiên cứu bằng tài liệu
+ Sưu tầm tài liệu liên quan tới đối tượng nghiên cứu qua nhiều nguồn như bài
giảng, sách, báo, internet, …
+ Tìm hiểu đối tượng, nghiên cứu trên mặt lý thyết, từ đó có cái nhìn khái quát về
vấn đề nghiên cứu.
1.5.2 Nghiên cứu thực tiễn
a) Khái niệm
Là phương pháp trực tiếp tác động vào đối tượng trong thực tiễn làm bộc lộ bản
chất và các quy luật vận động của các đối tượng.
b) Các bước thực hiện
Bước 1: Chuẩn bị
+ Chuẩn bị sắp xếp dụng cụ nghiên cứu
+ Sử dụng một số trang thiết bị hỗ trợ như máy quay, máy ảnh.
Bước 2: Tiến hành quan sát
+ Thực hiện các quy trình tháo lắp kiểm tra chuẩn đoán, bảo dưỡng theo nội dung
lý thuyết chuẩn bị.
+ Quan sát phải tập trung theo đúng mục đích bám sát.

+ Sử dụng tài liệu lý thuyết để so sánh kiểm nghiệm thực tế.
+ Có thể nhờ người có chuyên môn giải đáp các thắc mắc.
Bước 3: Tổng hợp kết quả
+ Ghi chép các hình ảnh: viết tắt, đầy đủ, hồi tưởng.
+ Tổng kết.

6


CHƯƠNG 2 : CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA HỆ THỐNG COMMON RAIL
2.1. Lịch sử phát triển của hệ thống nhiên liệu DIESEL và DIESEL điện tử
Ra đời sớm nhưng động cơ Diesel không phát triển như động cơ xăng do gây ra
nhiều tiếng ồn, khí thải bẩn. Tuy nhiên cùng với sự phát triển của kỹ thuật công nghệ,
các vấn đề được giải quyết và Diesel ngày càng trở nên phổ biến và hữu dụng hơn.
Khí thải động cơ Diesel là một trong những thủ phạm gây ô nhiễm môi trường.
Động cơ Diesel với tính hiệu quả kinh tế hơn là động cơ xăng, tuy nhiên vấn đề về
tiếng ồn và khí thải vẫn là những hạn chế trong sử dụng động cơ Diesel.
Động cơ Diesel được phát minh vào năm 1892 nhờ Rudolf Diesel hoạt động theo
nguyên lý tự cháy. Ở gần cuối quá trình nén, nhiên liệu được phun vào buồng cháy
động cơ để hình thành hòa khí rồi tự bốc cháy. Đến năm 1927 Robert Bosh mới phát
triển bơm cao áp ( bơm phun Bosh lắp cho động cơ Diesel trên ôtô thương mại và ô tô
khách vào năm 1936).
Hệ thống nhiên liệu Diesel không ngừng được cải tiến với các giải pháp kỹ thuật
tối ưu nhắm làm giảm mức độ phát sinh ô nhiễm và suất tiêu hao nhiên liệu. Các nhà
động cơ Diesel đã đề ra nhiều biện pháp khác nhau về kỹ thuật phun và tổ chức quá
trình cháy nhằm hạn chế các chất ô nhiễm. Các biện pháp chủ yếu tập chung vào giải
quyết các vấn đề:
-Tăng tốc độ phun để giảm nồng độ bồ hóng do tăng tốc hòa trộn nhiên liệu
không khí.
- Tăng áp suất phun, đặc biệt là đối với động cơ phun trực tiếp.

- Điều chỉnh dạng quy luật phun theo khuynh hướng kết thúc nhanh quá trình
phun để làm giảm HC.
- Biện pháp hồi lưu một bộ phận khí xả.
Hiện nay các nhược điểm đó đã được khắc phục bằng cách cải tiến một số bộ
phận của hệ thống nhiên liệu Diesel điện tử như:
- Bơm cao áp điều khiển điện tử.
- Vòi phun điện tử.
- Ống tích trữ nhiên liệu áp suất cao ( ống Rail).
Với các ứng dụng mạnh mẽ về điều khiển tự động trong hệ thống nhiên liệu
Diesel nhờ sự phát triển về công nghệ . Năm 1986 Bosh đã đưa ra thị trường việc điều
khiển điện tử cho hệ thống cung cấp nhiên liệu Diesel được gọi là hệ thống nhiên liệu
Common Rail Diesel. Cho đến ngày nay hệ thống cung cấp nhiên liệu Common Rail
Diesel đã được hoàn thiện. Trong động cơ Diesel hiện đại áp suất phun được thực hiện
cho mỗi vòi phun một cách riêng rẽ, nhiên liệu áp suất cao được chứa trong ống chứa
(Rail) và được phân phối đến từng vòi phun theo yêu cầu. So với các hệ thống cung
7


cấp nhiên liệu Diesel thông thường thì Common Rail Diesel đã đáp ứng và giải quyết
được những vấn đề:
- Giảm tối đa mức độ tiếng ồn.
- Nhiên liệu được phun ra với áp suất rất cao nhờ kết hợp điều khiển điện tử, áp
suất phun có thể đạt tới 184 MPa. Thời gian phun cực ngắn và tốc độ phun cực nhanh
(khoảng 1,1 ms).
- Có thể thay đổi áp suất phun và thời điểm phun tùy theo chế độ làm việc của
động cơ.
Do đó làm tăng hiệu suất động cơ và tính kinh tế nhiên liệu được nâng cao hơn.

2.2. Phân loại hệ thống nhiên liệu DIESEL điện tử
Hệ thống nhiên liệu Diesel điện tử

Hệ thống nhiên liệu Diesel điện tử với Bơm cao áp

Hệ thống nhiên liệu Diesel điện tử với Ống phân phối – Common Rail System (CRS)

Hệ thống nhiên liệu Diesel điện tử
BơmVòi phun kết hợp
Bơm PE điều khiển điện tử bằng cơ cấu điều ga điện từ
Bơm VE điều khiển điện tử bằng cơ cấu điều ga điện từ
Bơm VE điều khiển điện tử bằng van xả áp
Loại EUI
Loại HEUI

Bơm VE nhiều Piston hướng kính
Bơm VE

1 Piston hướng trục

1. Thanh răng
2. Cơ cấu điều ga (loại từ điện)
3. Trục cam
4. Cảm biến tốc độ động cơ
5. ECU
8


a. Hệ thống nhiên liệu Diesel điện tử loại bơm dãy (PE) điều khiển điện tử bằng cơ cấu
điều ga điện từ
Những cơ cấu chính như bơm PE thông thường chỉ khác các điểm sau:
- Bộ điều tốc ly tâm ở phía cuối trục cam được thay bằng cảm biến tốc độ động
cơ.

- Cơ cấu điều khiển thanh răng loại cơ khí hoặc loại chân không được thay bằng
cơ cấu điều ga điện từ nhận xung điều khiển từ ECU động cơ.
b. Hệ thống nhiên liệu Diesel điện tử loại bơm chia (VE) điều khiển điện tử
Loại bơm cao áp VE hướng trục điều khiển điện tử bằng cơ cấu điều ga điện từ
1. Cảm biến mức ga
2. Van điện từ cắt nhiên liệu
3. Bộ điều khiển phun sớm (Van
TCV)
4. Xy lanh bơm
5. Piston
6. Cơ cấu điều ga điện từ
7. Van triệt hồi
8. Cam đĩa
9. Vành con lăn
10. Bơm sơ cấp
11. Thân bơm

Hình 1.1: Bơm dãy PE điều khiển điện tử

12. Trục bơm
13. Lò xo
14. Trống lớn
15. Cuộn điều khiển
16. Piston
17. Quả ga
18. Trống nhỏ

Hình 2.1: Bơm cao áp VE hướng trục điều khiển điện từ bằng cơ cấu điều ga điện
từ
9

Những cơ cấu chính giống như bơm VE cơ khí. Điểm khác biệt là thay bộ điều
tốc cơ khí loại ly tâm và hệ đòn dẫn ga bằng cơ cấu điều ga điện từ. Cơ cấu này sẽ
thực hiện việc dịch chỉnh quả ga trên piston để thay đổi lượng phun.
Loại bơm cao áp VE điều khiển điện tử bằng van xả áp – máy bơm piston hướng
trục
Bơm VE điện tử kiểu mới một piston hướng trục do không có quả ga nên để điều
khiển lượng nhiên liệu phun (Tức là muốn thay đổi tốc độ động cơ, công suất của động
cơ) thì bơm sử dụng một khoang xả áp thông với khoang xylanh.

Hình 2.2: Cấu trúc bơm VE điều khiển điện tử bằng van xả áp – máy bơm piston
hướng trục
Loại bơm cao áp VE điều khiển điện tử bằng van xả áp – máy bơm piston hướng
kính

10


Hình 2.3: Cấu trúc bơm VE điều khiển điện tử bằng van xả áp – máy bơm piston
hướng kính
Trục bơm được nối với rôto chia và ở rôto chia bố trí 4 piston hướng kính, ở giữa
là một lỗ khoan dọc tâm,lỗ khoan này thông với cửa nạp dầu và cửa chia dầu. Phía
ngoài rôto chia là một vành có các con lăn và toàn bộ cụm này được đặt trong một
vành cam.

Ưu - Nhược điểm của hệ thống Diesel điện tử sử dụng các loại bơm cao áp
Ưu điểm
- Là một cụm kết cấu gọn, được cải tiến từ bơm cao áp cơ khí truyền thống và
có thêm phần điều khiển điện tử.

- Chi phí sản xuất không cao.
- Dễ lắp đặt, sửa chữa.
Nhược điểm
- Tạo ra quá trình cháy kích nổ, dẫn tới sinh ra tiếng gõ động cơ.
- Điều khiển bằng hai cơ cấu (điều khiển lượng phun, điều khiển thời điểm
phun) nên quá trình điều khiển phức tạp.
- Đa số là cơ cấu cơ điện nên dễ bị mòn, sinh ra sự cố.
- Do cháy kích nổ nên làm tăng lượng NOx trong khí xả.
- Áp suất phun thấp dẫn tới phun không tơi làm ảnh hưởng tới quá trình cháy
(áp suất phun Pphun = 115 – 175 bar).
Từ những nhược điểm này cho ra đời hệ thống Diesel điện tử được ưa chuộng:
Common Rail và bơm vòi phun kết hợp EUI và HEUI.
Hệ thống nhiên liệu Diesel điện tử với ống phân phối(Common Rail)
11


Hình 2.4: Sơ đồ một hệ thống nhiên liệu Diesel điện tử với ống phân phối tiêu biểu

- 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), các tuy ô 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)
- Điều khiển lượng phun và thời điểm phun bằng một xung duy nhất từ ECU dựa
vào các tín hiệu từ các cảm biến và công tắc. Áp suất phun rất cao: 1300 – 1900 bar.
Hệ thống nhiên liệu Diesel điện tử EUI (Electronic Unit Injection)

12

Hình 2.5: Sơ đồ hệ thống nhiên liệu EUI
1. Thùng dầu
4. Bầu lọc tinh
2. Bầu lọc thô
5. Các vòi phun
3. Bơm chuyển nhiên liệu 6. ECU
7. Các cảm biến

Hệ thống nhiên liệu EUI có 5 bộ phận cấu thành:
- Các vòi phun EUI: Tạo ra áp suất phun tới 207000 kPa (30.000 psi) và ở tốc
độ định 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.

13


- 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.
- Điều khiển lượng phun và thời điểm phun bằng một xung từ ECM.
Hệ thống nhiên liệu Diesel điện tử HEUI (Hydraulically Actuated Electronically
Controlled Unit Injector)
1. Bơm áp cao

2. Van điều khiển áp suất tác
động phun
3. Cụm vòi phun
4. Các cảm biến
5. ECM

Hình 2.6: Sơ đồ hệ thống nhiên liệu HEUI
Các bộ phận cấu thành hệ thống nhiên liệu HEUI tương tự như hệ thống nhiên
liệu EUI.
- Điều khiển lượng phun và thời điểm phun thông qua một xung từ ECM.
- Áp suất đầu vòi phun lên đến 21000 psi.

2.3 Giới thiệu hệ thống common rail
Như chúng ta đã học và biết rằng : khí thải động cơ diesel là một trong những thủ
phạm gây ra ô nhiễm mổi trường. Động cơ diesel hiệu quả kinh tế hơn động cơ xăng,
tuy nhiên nó vẫn còn những hạn chế trong quá trình sử dụng như : thải khói đem khá
lớn khi tăng tốc, tiêu hao nhiên liệu còn cao và tiếng ồn lớn … Ngày nay, hầu hết các
nước trên thế giới đã sử dụng hệ thống nhiên liệu (HTNL) Common Rail Diesel lắp
cho các loại ô tô trong đó có cả hang KIA mà điển hình là : KIA Bongo 3. Hệ thống
này đã giải quyết được nhược điểm nêu trên.
Trong động cơ diesel hiện đại, áp suất phun được thực hiện cho mỗi vòi phun
một cách riêng lẻ, nhiên liệu áp suất cao được chứa trong hộp chứa (RAIL) hay còn
gọi là “ắc quy thủy lực” và được phân phối đến từng vòi phun theo yêu cầu. Lợi ích
của vòi phun Common Rail là giảm mức độ tiếng ồn, nhiên liệu phun ra ở áp suất cao
nhờ kết hợp điều khiển điện tử, kiểm soát lượng phun, thời điểm phun. Do đó làm hiệu
suất động cơ và tính kinh tế nhiên liệu cao hơn. So với hệ thống cũ dẫn động bằng

14

cam, hệ thống Common Rail khá linh hoạt trong đáp ứng thích nghi để điểu khiển
phun nhiên liệu động cơ Diesel như :
-Phạn vi ứng dụng rộng dãi.
- Áp suất phun đạt đến 1500bar.
- Thay đổi áp suất phun tùy thuộc vào chế độ hoạt động của động cơ.
- Có thể thay đổi thời điểm phun.
- Phun chia làm ba giai đoạn : phun khởi điểm, phun chính và phun kết thúc
2.4. Tính ưu việt của hẹ thống nhiên liệu DIESEL COMMON RAIL
Hệ thống phun nhiên liệu Diesel Common Rail có nhiều ưu việt hơn hẳn hệ
thống phun nhiên liệu truyền thống và hệ thống phun nhiên liệu Diesel điện tử thông
thường.
Trước hết phải nói về cấu trúc: Hệ thống phun nhiên liệu Diesel Common Rail
cho phép đơn giản bớt đáng kể kết cấu cơ khí của bơm cao áp, chẳng hạn như các rãnh
cắt nhiên liệu, bộ điều tốc, cơ cấu kiểm soát thời điểm phun. Do vậy chức năng của
bơm áp cao chỉ thực hiện tạo nên áp suất nhiên liệu cao, cho phép tối ưu kết cấu theo
hướng tạo nên áp suất cao, thực hiện phun tơi nhiên liệu và tăng tuổi thọ của bơm.
Tiếp theo, khả năng điều chỉnh được thực hiện theo nhiều tín hiệu cấp cho ECU,
do vậy tính chất tinh chỉnh sẽ cao hơn, đáp ứng chính xác nhiều chế độ làm việc của
động cơ. Có thể nói gọn là: thực hiện thoả mãn nhu cầu làm việc của động cơ trong
nhiều trạng thái làm việc mà không gây nên hiện tượng thừa,thiếu nhiên liệu, công
suất phát huy hoàn hảo và chất lượng khí xả tốt.

Hình 2.7: So sánh lượng phun giữa phun một giai đoạn và phun hai giai đoạn
Về quá trình cháy của hỗn hợp công tác: đối với hệ thống điều khiển điện tử, áp
suất phun cao hơn và tỉ số nén của động cơ có thể cao hơn, quá trình phun có thể diễn
ra gồm nhiều giai đoạn nên qua trình cháy diễn ra với áp suất đỉnh nhỏ hơn nên động
cơ làm việc êm hơn, ít phát sinh tiếng ồn. Thời gian cháy rớt ngắn hơn, ít gây tổn thất
công suất và ô nhiễm. Với áp suất đỉnh thấp hơn nên động cơ không đòi hỏi kết cấu,
vật liệu chịu bền cao như hệ thống điều khiển cơ khí, nhiệt độ cháy đỉnh cũng bé hơn,
nhất là dùng vòi phun hai giai đoạn nên tổn thất nhiệt cũng ít hơn, các chi tiết chịu

nhiệt độ thấp hơn nên sẽ bền hơn.
15


Về công tác kiểm tra, bảo dưỡng, sửa chữa: Đối với người thợ, công tác lắp ráp
hệ thống cơ khí sẽ khó khăn hơn, vì không những phải lắp đúng về mặt vị trí mà còn
phải điều chỉnh thật chính xác các cơ cấu lắp ghép, nhất là các cơ cấu điều chỉnh có
ảnh hưởng đến tính năng làm việc của hệ thống. Trong quá trình làm việc, nếu hệ
thống có hư hỏng, để phát hiện chính xác hư hỏng, đòi hỏi kinh nghiệm của người thợ
nhiều hơn trong khi đối với hệ thống Diesel EFI nhờ có ECU trợ giúp thông báo mã
lỗi.
Vấn đề ô nhiễm môi trường: Trong khí thải của động cơ Diesel có những chất
gây ô nhiễm môi trường như HC, CO, CO 2, NOx, khói, muội than...Quá trình hình
thành các chất ô nhiễm này phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố có thể kể ra như: Chất
lượng nhiên liệu, quáy trình hình thành hỗn hợp công tác, quá trình cháy, quá trình
điều khiển hoạt động của động cơ...

Hình 2.8: So sánh tiếng ồn giữa phun một giai đoạn và phun hai giai đoạn
Trong những yết tố đó, bỏ qua những yếu tố khách quan ngoài phạm vi đề cập
của chuyên đề chư chất lượng nhiên liệu, kết cấu buồng đốt, kim phun, còn lại các yếu
tố như quá trình điều khiển hoạt động của động cơ ta thấy rằng hệ thống điều khiển cơ
khí dễ dẫn đến ô nhiễm môi trường hơn, vì điều khiển cơ khí mặc dù tin cậy, bền
nhưng độ linh hoạt kém hơn so với điều khiển điện tử. Với hệ thống cảm biến, ECU sẽ
thu thập dữ liệu và điều khiển quá trình cung cấp nhiên liệu tốt hơn từ đó hỗn hợp
công tác sẽ được hoà trộn tốt hơn,sẽ cháy tốt hơn và nhất là cảm biến khí xả có khả
năng nhận biết mức độ ô nhiễm khí thải giúp ECU điều chỉnh lượng nhiên liệu cung
cấp.Bên cạnh đó sự ô nhiễm về tiếng ồn ở hệ thống EDC sẽ ít hơn.

16

2.5 Sơ đồ hệ thống và nguyên lý hoạt động
2.5.1. Khái quát

Hình 2.9: Sơ đồ cấu tạo chung
Dòng phun nhiên liệu
Dòng hồi nhiên liệu
1.Bơm cao áp 2.Pistton 3.Bơm nạp 4.Van phân phối 5.SCV (van điều khiển hút)
6.Ống phân phối 7.Cảm biến áp suất ống phân phối 8.Van xả áp 9.Bộ giới hạn áp
suất 10.Vòi phun 11. ECU động cơ 12. EDU 13.Các loại cảm biến 14. Phin lọc
nhiên liệu 15.
Bình nhiên liệu

17


2.5.2 Nguyên lý hoạt động
Hệ thống Common Rail là hệ thống phun kiểu tích áp. Một bơm áp cao riêng biệt
được đặt trong thân máy tạo ra áp suất liên tục. Áp suất này chuyển tới và tích lại trong
ống Rail cung cấp tới các vòi phun theo thứ tự làm việc của từng xylanh. ECU điều
khiển lượng nhiên liệu phun và thời điểm phun một cách chính xác bằng cách sử dụng
các van điện từ.
Khi bật khoá điện nhiên liệu được một bơm điện đặt trong thùng nhiên liệu
được ECU điều khiển đẩy nhiên liệu qua bầu lọc nhiên liệu cung cấp cho bơm áp thấp
kiểu bánh răng nằm trong bơm áp cao. Khi khởi động động cơ bơm bánh răng làm
việc sẽ cung cấp nhiên liệu cho bơm áp cao làm việc. Khi động cơ làm việc ECU sẽ
điều khiển cho bơm điện ngừng hoạt động. Nhiên liệu có áp suất cao được tạo ra từ
bơm áp cao đưa đến ống Rail. Từ Rail nhiên liệu được phân phối thường trực tại các
vòi phun của động cơ. ECU nhân tín hiệu từ các cảm biến và phát tín hiệu đến các vòi
phun. ECU tính toán, quyết định lượng nhiên liệu cung cấp và thời điểm phun cho

động cơ. Lượng dầu hồi từ ống Rail và các vòi phun sẽ theo hai đường dầu hồi một
đường quay trở lại bơm bánh răng, còn một đường quay trở lại thùng nhiên liệu.
1. Bơm cao áp
2. SCV (van điều khiển hút)
3. Cảm biến nhiệt độ nhiên liệu
4. Ống phân phối
5. Cảm biến áp suất ống phân
phối
6. Van xả áp
7. Bộ giới hạn áp suất
8. Vòi phun
9. ECU động cơ
10. EDU
11. E-VRV
12. EGR tắt VSV
13. Cảm biến NE
14. Cảm biến G
18


15. Cảm biến chân ga
16. Cảm biến nhiệt độ không
17. Bộ đo dòng không khí
18. Cảm biến nhiệt độ nước
làm mát
19. Cảm biến áp suất dòng
không khí vào
20. Tín hiệu công tắc IG
21. Tín hiệu bộ khởi động
22. Tín hiệu làm nóng động cơ

23. Tín hiệu tốc độ xe

khí hút vào
17. Bộđo dòng không khí
18. Cảm biến nhiệtđộ nước
làm mát
19. Cảm biếnáp suất dòng
không khí vào
20. Tín hiệu công tắc IG
21. Tín hiệu bộ khởiđộng
22. Tín hiệu làm nóngđộng cơ
23. Tín hiệu tốcđộ xe

19


*Các cụm chi tiết

Hình 2.3: Sơđồ các cụm chi tiết
Vị trí lắp đặt các cụm chi tiết

20


Hình 2.10: Vị trí lắp đặt các cụm chi tiết
1. SCV (van điều khiển hút)
2. Cảm biến nhiệt độ nhiên liệu
3. Cảm biến áp suất ống phân phối
4. Van xả áp suất
5. Vòi phun

6. ECU động cơ
7. EDU
8. Đầu nối DLC3
9. Cụm rơ le
10. Van EGR
11. E-VRV cho EGR
12. EGR tắt VSV
13. Thân van
14. Cảm biến vị trí trục khuỷu
15. Cảm biến xy lanh (cảm biến TDC)
16. Cảm biến vị trí chân ga
17. Cảm biến áp suất không khí nạp vào
18. Bộ đo lượng không khí ( với cảm biến nhiệt độ không khí vào)
19. Cảm biến nhiệt độ nước làm mát
21


2.6. Đặc điểm chung của hệ thống nhiên liệu Diesel Common Rail
- Áp suất phun: xấp xỉ 1834 Kg/cm 2 (180 Mpa). Điều này có thể ví như 16 con
voi Châu Phi ở độ tuổi trưởng thành (5,2 tấn) đứng trên tấm danh thiếp (45 cm 2).
- Khe hở piston: Khe hở của piston từ 0,5 đến 2 μm (nhỏ hơn rất nhiều so với
mặt cắt sợi tóc của con người từ 70-100μm).
- Tốc độ và lưu lượng phun:
Tốc độ phun của lần phun sơ khởi (phun thí điểm) và phun chính cực kỳ nhanh,
cả hai giai đoạn xấp xỉ 1,1 msec (trong khi đó một cái chớp mắt thông thường của con
người từ 300 – 400 msec).
Lưu lượng phun:
+ Phun thí điểm: 2 mm3
+ Phun chính: 74 mm3
● So sánh giữa phun xăng và phun Diesel (trong hệ thống Diesel Common Rail)

Hệ thống phun xăng được phun với áp suất thấp vào khoảng 0,3 Mpa và ổn định
trong suốt quá trình phun. Hệ thống nhiên liệu Diesel Common Rail phun dầu với áp
suất rất cao từ 30 – 160 Mpa và thay đổi theo tín hiệu chân ga và tín hiệu các cảm biến
khác được gửi đến ECU.
Hệ thống phun xăng: thể tích phun là một đường tuyến tính (phụ thuộc vào thời
gian dòng điện được cấp cho vòi phun). Hệ thống nhiên liệu Diesel Common Rail: thể
tích phun là một hàm phụ thuộc vào thời gian dòng điện được cấp cho vòi phun và áp
suất trong ống Rail.

Hình 2.11: So sánh giữa hệ thống phun xăng và hệ thống phun Diesel Common
Rail

22


2.7. Các cụm thiết bị trong hệ thống bơm COMMON RAIL trên xe KIA
BONGO III
2.7.1 Bơm cao áp loại 3 pistton
Cấu tạo
Hình 2.12: Bơm áp cao loại 3 piston
Bơm áp cao loại 3 piston gồm các bộ phận cơ bản: Trục lệch tâm, cam lệch
tâm,piston, van hút, bơm bánh răng, van kiểm soát áp suất (van điều khiển nạp). Trục
lệch tâm dẫn động cam lệch tâm và bánh răng chủ động của bơm bánh răng.

Hình 2.13: Nguyên lý hoạt động bơm áp cao 3 piston

23


Hoạt động

Khi quay cam nó lần lượt đội và không đội các piston bơm. Khi piston bơm
không được cam đội, nó bị lò xo ép xuống, nhiên liệu được hút vào trong bơm. Khi
piston được cam đội đi lên nó sẽ ép nhiên liệu đẩy đến ống cao áp.
Nhiên liệu được lấy từ thùng chứa đến bơm áp cao bằng cách sử dụng bơm tiếp
vận (bánh răng ăn khớp ngoài) lắp trong bơm áp cao.
Khi động cơ quay, 3 piston lần lượt cung cấp dầu áp suất cao đến đường ống
nhiên liệu. Khi ECU điều khiển dòng nhiên liệu vào trong buồng 3 piston, nó sẽ điều
khiển lượng và áp suất dầu cung cấp đến đường ống nhiên liệu.
Bơm cấp liệu
2

Hình 2.14: Bơm bánh răng ăn khớp ngoài
1. Bánh răng chủ động
A. Khoang áp thấp
2. Bánh răng bị động

B. Khoang áp cao

Bơm gồm hai bánh răng được dẫn động theo chiều nhất định. Bánh răng chủ
động 1 lắp trên trục chủ động, bánh răng 2 được lắp nỏng trên trục bị động (quay trơn
trên trục). Khi trục chủ động được dẫn động thì bánh răng chủ động quay và dẫn động
bánh răng bị động quay theo chiều ngược lại. Dầu từ khoang áp thấp A được bơm
guồng sang khoang B ( có thể tích nhỏ hơn khoang A) áp suất cao,từ đây dầu được
điền đầy vào khoang bơm của bơm áp cao.

24


2.7.2 Ống phân phối (RAIL)

Hình 2.15 Ống phân phối nhiên liệu
Ống phân phối có kết cấu đơn giản dạng hình ống hoặc hình cầu có thể tích phù
họp. Ông có thể chứa nhiên liệu với áp suất cao khoảng 2000 bar được tạo ra bởi bơm
cao áp, và phân phối nhiên liệu đó qua các tuy ô tới các vòi phun của xylanh. - Cảm
biến áp suất nhiên liệu được lắp ở một đầu của ống phân phối. Cảm biến này phát hiện
áp suất trong ống phân phối và truyền tín hiệu tới ECU, lúc này ECU sẽ gửi túi hiệu
điều khiển cho van xả áp suất và van điều khiển nạp hoạt động
-Bộ hạn chế áp suất

Bộ hạn chế áp suất không hoạt động

Bộ hạn chế áp suất hoạt động

Hình 2.16: Hoạt động của bộ hạn chế áp suất
Bộ hạn chế áp suất được vận hành cơ khí thông thường để xả áp suất trong
trường hợp áp suất trong ống phân phối lên cao tới mức không bình thường.
- Bộ hạn chế áp suất nhiên liệu được lắp ở một đầu của ống phân phối. Khi áp
suất trong ống lên cao thắng được sức căng lò xo, van hạn chế áp suất mở một lượng
25