Nghiên cứu kết cấu và xây dựng quy trình kiểm tra, sửa chữa cụm ống Rail và vòi phun nhiên liệu Common Rail trên động cơ xe KIA BONGO 3

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
Hưng Yên, Ngày… tháng … năm 2017
Giảng viên hướng dẫn

i


NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN
...........................................................................................................................................

...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
Hưng Yên, Ngày… tháng … năm 2017
Giảng viên phản biện

ii


MỤC LỤC
NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN..............................................................................................i

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN................................................................................................ii
MỤC LỤC................................................................................................................................................iii
DANH MỤC HÌNH ẢNH............................................................................................................................v
LỜI NÓI ĐẦU..........................................................................................................................................vi
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI....................................................................................1
1.1 Tính cấp thiết của đề tài...............................................................................................................1
1.2 Mục tiêu của đề tài.......................................................................................................................2
1.3 Ý nghĩa của đề tài..........................................................................................................................2
1.4 Nhiệm vụ của đề tài......................................................................................................................2
1.5 Phương pháp nghiên cứu.............................................................................................................2
1.5.1 Nghiên cứu bằng tài liệu........................................................................................................2
1.5.2. Nghiên cứu thực tiễn............................................................................................................3
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA HỆ THỐNG COMMON RAIL................................................................4
2.1 Giới thiệu hệ thống common rail..................................................................................................4
2.2 Lịch sử phát triển của hệ thống nhiên liệu Diesel và Diesel điều khiển điện tử............................5
2.3 Ưu điểm, nhược điểm của hệ thống Common Rail.......................................................................7
2.4 Hệ thống nhiên liệu Diesel điện tử với ống phân phối Common Rail............................................8
b.Cấu tạo, nguyên lý hoạt động của các bộ phận:..........................................................................9
+Bơm áp cao...................................................................................................................................9
+ Ống phân phối ( ống Rail )..........................................................................................................12
+Van điều khiển hút . (SCV)..........................................................................................................14
+ Vòi phun....................................................................................................................................15
c. Một số hệ thống cung cấp nhiên liệu common rail:..................................................................19
2.5 Hệ thống Common rail lắp trên động cơ xe KIA BONGO 3..........................................................25
2.5.1 Giới thiệu về xe KIA BONGO 3..............................................................................................25
2.5.2 Hệ thống nhiên liệu CRDi trên động cơ D4BH......................................................................31
CHƯƠNG 3: QUY TRÌNH KIỂM TRA, CHẨN ĐOÁN, SỬA CHỮA CỤM RAIL VÀ VÒI PHUN NHIÊN LIỆU
ĐIỆN TỬ XE KIA BONGO 3.....................................................................................................................48
3.1 Lưu ý trước khi tháo lắp, sửa chữa.............................................................................................48
3.2 dụng cụ để chẩn đoán, tháo lắp và sửa chữa.............................................................................52

3.3 Các hư hỏng và cách khắc phục..................................................................................................53
3.4 Thông số sửa chữa hệ thống nhiên liệu Common rail trên xeKIA BONGO3................................57
3.5 Chẩn đoán bằng thiết bị chẩn đoán chuyên dụng......................................................................59

iii


3.6 Quy trình tháo............................................................................................................................61
3.7 Quy trình kiểm tra, sửa chữa, chẩn đoán kim phun....................................................................64
3.7.1. Kiểm tra vòi phun bằng phương pháp kiểm tra giắc nối.....................................................64
3.7.2. Kiểm tra vòi phun khi động cơ hoạt động..........................................................................68
a. Phương pháp đo lượng dầu hồi................................................................................................68
3.7.3 Kiểm tra và phát hiện lỗi bằng máy chẩn đoán chuyên dụng..............................................70
3.7.4 Xóa mã chẩn đoán...............................................................................................................74
3.8 . Quy trình lắp.............................................................................................................................74
a.Hiệu chỉnh mã số vòi phun.........................................................................................................77
b.Bảng mã lỗi................................................................................................................................81
CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN..........................................................................................................................89
4.1 Kết luận.......................................................................................................................................89
4.2 Kiến nghị.....................................................................................................................................90
TÀI LIỆU THAM KHẢO...........................................................................................................................91

iv


DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 2.1: hệ thống common rail.............................................................................................................4
Hình 2.2: Rudolf Diesel...........................................................................................................................5
Hình 2.3: Robert Bosch...........................................................................................................................5
Hình 2.4: Sơ đồ hệ thống nhiên liệu Diesel.............................................................................................6

Hình 2.5: Hệ thống nhiên liệu Common Rail...........................................................................................7
Hình 2.6: Sơ đồ hệ thống nhiên liệu Diesel điều khiển điện tử dùng ống phân phối..............................8
Hình 2.7: Cấu tạo bơm áp cao loại 2 pitton............................................................................................9
Hình 2.8: Nguyên lý tạo áp suất trong bơm áp cao 2 piston.................................................................10
Hình 2.9:Bơm cấp liệu kiểu bánh răng lồng vào nhau..........................................................................10
Hình 2.10 : Cấu tạo bơm áp cao loại 3 pitton.......................................................................................11
Hình 2.11: Nguyên lý tạo áp suất trong bơm áp cao 3 pittong.............................................................11
Hình 2.12 : Bơm cấp liệu kiểu bánh răng ăn khớp................................................................................12
Hình 2.13:Cấu tạo bơm áp cao loại 4 piston ( Dùng cho động cơ 2KD-FTV )........................................12
Hình 2.14: Cấu tạo ống phân phối........................................................................................................13
Hình 2.15: Hoạt động của bộ hạn chế áp suất......................................................................................14
Hình 2.16: Hoạt động của bộ điều chỉnh áp suất..................................................................................14
Hình 2.17: Hoạt động của SCV..............................................................................................................15
Hình 2.18: Cấu tạo vòi phun.................................................................................................................16
Hình 2.19: Điện trở vòi phun................................................................................................................17
Hình 2.20: Sơ đồ hệ thống nhiên liệu EUI.............................................................................................19
Hình 2.21: Sơ đồ dẫn động hệ thống nhiên liệu vòi phun điện tử........................................................20
Hình 2.22:Sơ đồ hệ thống nhiên liệu HEUI...........................................................................................22
Hình 2.23: Vòi phun HEUI.....................................................................................................................24
Hình 2.24: Cấu tạo vòi phun HEUI.........................................................................................................25
Hình 2.25: Giới thiệu về xe KIA BONGO 3.............................................................................................25
Hình2.26 : Động cơ D4BH trên xe KIA BONGO 3...................................................................................31
Hình 2.27: Hệ thống nhiên liệu CRDi trên động cơ D4BH.....................................................................32
Hình 2.28: Vòi phun common rail.........................................................................................................32
Hình 3.1:Ống phân phối........................................................................................................................66
Hình 3.2: Sơ đồ kiểm tra vòi phun........................................................................................................68
Hình 3.3: Sơ đồ kiểm tra vòi phun........................................................................................................69
Hình 3.4: Bình đo chứa nhiên liệu........................................................................................................70

v

LỜI NÓI ĐẦU
Trong giai đoạn hiện nay ngành ôtô có vai trò rất quan trọng trong nền kinh tế
quốc dân, ôtô được sử dụng trong nhiều ngành kinh tế như: Vận tải, xây dựng, du lịch;
lĩnh vực quốc phòng an ninh...Cùng với sự phát trển vượt bậc của mình ngành công
nghệ ôtô ngày càng khẳng định vai trò quan trọng không thể thiếu trong sự phát triển
của một quốc gia.
Nhờ sự phát triển không ngừng của khoa học kỹ thuật và công nghệ, ngành ôtô
đã không ngừng tự làm mới mình để đáp ứng được những yêu cầu bức thiết trong vấn
đề sử dụng. Ngành ôtô đã có những bước tiến bộ vượt bậc về thành tựu kỹ thuật mới
như: Điều khiển điện tử và kỹ thuật bán dẫn cũng như các phương pháp tính toán hiện
đại... đều được áp dụng trên ôtô. Khả năng cải tiến, hoàn thiện và nâng cao để đáp ứng
mục tiêu chủ yếu về năng suất, vận tốc, tải trọng có ích, tăng tính kinh tế, giảm cường
độ cho người lái, tính tiện nghi sử dụng cho khách hàng và giảm tối ưu lượng nhiên
liệu.
Việc giảm tối ưu lượng nhiên liệu mà công suất của động cơ vẫn đảm bảo đang
là vấn đề bức thiết và là nhu cầu hàng đầu trong mục đích sử dụng của khách hàng.
Công nghệ phun xăng điện tử, công nghệ phun Diesel điện tử cũng đã được nghiên
cứu và ứng dụng trong ngành ôtô.
Sau 4 năm học tập và rèn luyện tại trường chúng em đã được khoa tin tưởng giao
cho để tài: “Nghiên cứu kết cấu và xây dựng quy trình kiểm tra, sửa chữa cụm ống
Rail và vòi phun nhiên liệu Common Rail trên động cơ xe KIA BONGO 3”. Đây là
một để tài còn khá mới và có nhiều khó khăn. Với sự cố gắng của bản thân và dưới sự
hướng dẫn tận tình của thầy ThS. Nguyễn Văn Nhơn cùng với sự giúp đỡ của các thầy
cô trong Khoa Cơ khí Động lực, các bạn trong lớp ĐLK44 em đã hoàn thành đề tài
đáp ứng được yêu cầu đưa ra. Tuy nhiên trong quá trình làm đồ án tốt nghiệp, với khả
năng và trình độ còn hạn chế nên không thể tránh khỏi thiếu sót. Vì vậy chúng em rất
mong sự góp ý của các thầy cô trong khoa và các bạn trong lớp cũng như các bạn có
sự đam mê về đề tài này để đề tài được hoàn thiện hơn nữa.

Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong khoa, đặc biệt là thầy ThS. Nguyễn
Văn Nhơn đã tận tình chỉ bảo và hướng dẫn em để đề tài được hoàn thành.
Em xin chân thành cảm ơn !

vi


vii


CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI

1.1 Tính cấp thiết của đề tài
Bước sang thế kỷ 21,sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật của nhân loại đã bước sang
một tầm cao mới. Rất nhiều thành tựu KHKT, các phát minh sáng chế xuất hiện có
tính ứng dụng cao.
Là một quốc gia có nền kinh tế đang phát triển, nước ta đã và đang có những cải
cách mở cửa mới để thúc đẩy nền kinh tế phát triển.Việc tiếp nhận và áp dụng và áp
dụng những thành tựu khoa học nhằm cải tạo và thúc đẩy sự phát triển của các ngành
công nghiệp mới, với mục đích đưa nước ta từ một nước nông nghiệp có nền kinh tế
kém phát triển thành một nước công nghiệp hiện đại.
Trải qua rất nhiều năm phấn đấu và phát triển, hiện nay nước ta đã là một thành
viên của khối kinh tế quốc tế WTO. Với việc tiếp cận với các quốc gia có nền kinh tế
phát triển chúng ta có thể giao lưu học hỏi kinh nghiệm, tiếp thuvà ứng dụng các thành
tựu khoa học tiên tiến để phát triển hơn nữa nền kinh tế trong nước, bước những bước
đi vững chắc trên con đường xây dựng CNXH.
Trong các ngành công nghiệp mới đang được nhà nước chú trọng phát triển thì
ngành công nghiệp ô tô là một trong những ngành có tiềm năng và được đầu tư phát
triển mạnh mẽ. Do sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật quá trình công nghiệp hóa, hiện
đại hóa phát triển mạnh mẽ, nhu cầu của con người ngày càng được nâng cao. Để đảm

bảo độ an toàn, độ tin cậy cho con người vận hành và chuyển động của xe, rất nhiều
hãng sản xuất như : FORD, TOYOTA, MESCEDES, KIA MOTORS, … đã có nhiều
cải tiến về mẫu mã, kiểu dáng công nghệ cũng như chất lượng phục vụ của xe nhằm
đảm bảo an toàn cho người sử dụng.
Để đáp ứng được những yêu cầu đó thì các hệ thống, cơ cấu điều khiển ô tô nói
chung và về “Hệ thống cung cấp nhiên liệu DIEZEL ” nói riêng phải có sự hoạt động
chính xác, độ bền cao và giá thành rẻ, giảm ô nhiễm môi trường nâng cao công suất
động cơ. Dựa trên hệ thống nhiên liệu diesel điều khiển cơ khí thông thường các hãng
xe đã phát triển các “hệ thống nhiên liệu diesel điện tử, trong đó có thệ thống
Common Rail”.
Do vậy, đòi hỏi người kỹ thuật viên phải có trình độ hiểu biết, học hỏi, sáng tạo
để bắt nhịp với khoa học kỹ thuật tiên tiến để có thể chẩn đoán hư hỏng và đề ra
phương pháp sửa chữa tối ưu.
Trên thực tế, trong các trường kỹ thuật của nước ta hiện nay thì trang thiết bị cho
học sinh, sinh viên còn thiếu thốn rất nhiều, chưa đáp ứng được nhu cầu dạy và học,
đặc biệt là trang thiết bị, mô hình thực tập tiên tiến hiện đại.
Các tài liệu, sách tham khảo về các hệ thống đó, các bài tập hướng dẫn thực hành
cũng còn thiếu.Dẫn đến người kỹ thuật viên khi ra trường gặp nhiều khó khăn và bỡ
ngỡ với những kiến thức, trang bị tiên tiến trong thực tế.
1


Chính vì vậy việc thực hiện đề tài: “Nghiên cứu kết cấu và xây dựng quy trình
kiểm tra, sửa chữa cụm ống Rail và vòi phun nhiên liệu Common Rail trên động cơ xe
KIA BONGO 3” là cần thiết và cấp bách.

1.2 Mục tiêu của đề tài
- Nghiên cứu lý thuyết về hệ thống nhiên liệu Diesel Common Rail.
- Đề xuất những giải pháp, phương án kiểm tra, chẩn đoán, khắc phục những hư
hỏng của hệ thống.

- Đưa ra các mã lỗi và các khu vực nghi ngờ có liên quan của hệ thống nhiên liệu
Diesel Common Rail.
- Thiết kế, lắp đặt mô hình hệ thống nhiên liệu Diesel Common Rail.

1.3 Ý nghĩa của đề tài
- Đề tài giúp cho những sinh viên năm cuối củng cố lại kiến thức để chuẩn bị cho
sinh viên khi ra trường để đáp ứng được phần nào nhu cầu của công việc. Đề tài
nghiên cứu về “Nghiên cứu kết cấu và xây dựng quy trình kiểm tra, sửa chữa cụm ống
Rail và vòi phun nhiên liệu Common Rail trên động cơ xe KIA BONGO 3” giúp cho
chúng em hiểu rõ hơn nữa và bổ trợ thêm kiến thức mới về hệ thống này.
- Nội dung và kết quả của đề tài có thể làm tài liệu tham khảo cho học sinh, sinh
viên các khoá. Ngoài ra tài liệu còn có thể dùng cho các thợ sửa chữa, các gara, các
thợ bảo hành.
- Kết quả đạt được sẽ làm cơ sở để phát triển đề tài ở mức cao hơn.

1.4 Nhiệm vụ của đề tài
- Phân tích đặc điểm kết cấu, nguyên lý làm việc của hệ thống cung cấp nhiên
liệu Diesel Common Rail.
- Nghiên cứu và tham khảo một số thông số ảnh hưởng tới hệ thống này.
- Tổng hợp tài liệu trong và ngoài nước để hoàn thiện thành đề tài của mình.
- Nghiên cứu, thiết kế, lắp đặt mô hình hệ thống nhiên liệu Diesel Common Rail.

1.5 Phương pháp nghiên cứu
1.5.1 Nghiên cứu bằng tài liệu
Là phương pháp nhiên cứu thu thập thông tin trên cơ sở nghiên cứu các văn bản,
tài liệu đã có sẵn bằng tư duy lô gíc.
Mục đích: Để rút ra các kết luận cần thiết.
• Các bước thực hiện:
+Bước 1: Thu thập tìm kiếm các tài liệu viết về hệ thống cung cấp nhiên liệu
Diesel Common Rail.

+Bước 2: Xắp xếp các tài liệu thành một hệ thống lô gíc, chặt chẽ theo từng
bước, từng đơn vị kiến thức, từng vấn đề khoa học có cơ sở và bản chất nhất định.
2


+Bước 3: Đọc, nghiên cứu và phân tích các tài liệu nói về hệ thống cung cấp
nhiên liệu Diesel Common Rail. Phân tích kết cấu, nguyên lý làm việc một cách khoa
học.
+Bước 4: Tổng hợp kết quả đã phân tích được, hệ thống hoá lại các kiến thức tạo
ra một hệ thống lý thuyết đầy đủ và sâu sắc.
1.5.2. Nghiên cứu thực tiễn
● Nghiên cứu lý thuyết:
-Đọc các tài liệu, tìm hiểu, quan sát các hệ thống trên xe.
-Phân tích kết cấu và nguyên lý làm việc để hiểu sâu về hệ thống.
● Nghiên cứu thực nghiệm:
-Xây dựng mô hình.
-Xây dựng phương pháp chẩn đoán hệ thống.

3


CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA HỆ THỐNG COMMON RAIL

2.1 Giới thiệu hệ thống common rail

Hình 2.1: 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
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. –
4


Có thể thay đổi thời điểm phun. –Phun chia làm ba giai đoạn : phun khởi điểm, phun
chính và phun kết thúc

2.2 Lịch sử phát triển của hệ thống nhiên liệu Diesel và Diesel điều khiển
điện tử
Động cơ Diesel được phát minh vào năm 1892 nhờ kỹ sư người Đức 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.

Hình 2.2: Rudolf Diesel
Đến năm 1927 Robert Bosch mới phát triển bơm cao áp (bơm phun Bosch lắp
cho động cơ Diesel trên ôtô thương mại và ôtô khách vào năm 1936).

Hình 2.3: Robert Bosch
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 động cơ Diesel ngày càng trở nên phổ biến và hữu dụng
hơn .

5


Khí thải động cơ Diesel là một trong những thủ phạm gây ô nhiễm môi
trường.Động cơ Diesel có tính hiệu quả và kinh tế hơn động cơ xăng, tuy nhiên vấn đề
tiếng ồn và khí thải vẫn là những hạn chế trong sử dụng động cơ Diesel.

Hình 2.4: Sơ đồ hệ thống nhiên liệu Diesel
Hệ thống nhiên liệu Diesel không ngừng được cải tiến với các giải pháp kỹ thật
tối ưu nhằm làm giảm mức độ phát sinh ô nhiễm và suất tiêu hao nhiên liệu.Các
chuyên gia nghiên cứu động cơ Diesel đã đề ra nhiều biện pháp khác nhau về kỹ thuật
phun và điều khiển quá trình cháy nhằm hạn chế các chất ô nhiễm. Các biện pháp chủ
yếu tập trung vào giải quyết các vấn đề:
- Tăng tốc độ phun để giảm nồng độ bồ hóng do tăng tốc độ hòa trộn nhiên liệu
và không khí.
- Tăng áp suất phun, đặc biệt là đối với động cơ phun trực tiếp.
- Điều chỉnh quy luật phun theo hướng kết thúc nhanh quá trình phun.
- 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 điều khiên điện tử như:
- Bơm cao áp điều khiển điện tử.
- Vòi phun điện tử.
- Ống tích trữ nhiên nhiệu áp suất cao (ống Rail).
Năm 1986 Bosch 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.

6


Hình 2.5: Hệ thống nhiên liệu Common Rail
Cho đến nay hệ thống cung cấp nhiên liệu Common Rail 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 Rail và được phân phối đến
từng vòi phun theo yêu cầu. So với các hệ thống cung 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 m/s).
- Có thể thay đổi áp suất phun và thời điểm phun tùy theo chế độ làm việc của
động cơ.
- Tiết kiệm nhiên liệu.
- Giảm mức độ ô nhiễm môi trường.

2.3 Ưu điểm, nhược điểm của hệ thống Common Rail
+Ưu điểm :
-Tiêu hao nhiên liệu thấp
-Giảm ô nhiễm môi trường
-Động cơ làm việc êm dịu, giảm được tiếng ồn
-Cải thiện tính năng động cơ
-Thiết kế phù hợp để thay thế cho các động cơ Diesel đang sử dụng
+Nhược điểm:
-Thiết kế chế tạo phức tạp đòi hỏi có ngành công nghệ cao
7

-Khó xác định và lắp đặt các chi tiết Common Rail trên động cơ cũ

2.4 Hệ thống nhiên liệu Diesel điện tử với ống phân phối Common Rail
a. Sơ đồ hệ thống và nguyên lý hoạt động
• Sơ đồ hệ thống :

Hình 2.6: Sơ đồ hệ thống nhiên liệu Diesel điều khiển điện tử dùng ống phân phối
1- Lọc nhiên liệu; 2- Bơm cao áp; 3- Thùng nhiên liệu; 4- Vòi phun; 5- Bộ giới hạn áp
suất; 6- Common rail; 7- Cảm biến áp suất nhiên liệu
Hệ thống Common Rail gồm các khối chức năng:
- Khối dầu thấp áp: gồm thùng dầu, bơm tiếp dầu, bộ lọc dầu, ống dẫn dầu và
đường hồi dầu.
- Khối dầu cao áp: gồm bơm cao áp, ống phân phối dầu cao áp đến các vòi phun,
các đường ống cao áp, van an toàn, van xả áp và vòi phun.
- Khối cơ – điện tử: gồm các cảm biến và tín hiệu, ECU, EDU (nếu có), vòi
phun, các van điều khiển nạp.
Hệ thống nhiên liệu Common Rail có những đặc tính sau:
- Áp suất nhiên liệu, lượng phun, và thời điểm phun được điều khiển bằng điện
tử vì vậy điều khiển tốc độ động cơ đạt độ chính xác cao.
- Áp suất nhiên liệu cao cho nên việc hoà trộn nhiên liệu – hoà khí trong buồng
cháy tốt hơn.
- Tích trữ nhiên liệu áp suất cao, nhiên liệu được phun vào áp suất cao ở mõi dãi
tốc độ động cơ.
Với những đặc tính như trên thì những động cơ sử dụng Common Rail System có
tính hiệu năng, tính kinh tế nhiên liệu tăng cao, tiếng ồn nhỏ ít rung động và khí thải
sạch.
• Nguyên lý hoạt động:
Nhiên liệu được dẫn lên từ bơm nạp đặt trong bơm cao áp, sau đó qua van điều
khiển lượng phun tới khoang bơm cao áp và được nén tới áp suất cần thiết. Piston
8

trong bơm cap áp tạo ra áp suất phun trong ống Rail, áp suất này thay đổi theo tốc độ
động cơ và chế độ tải từ 20MPa ở chế độ không tải đến 135MPa ở chế độ tải cao và
tốc độ vận hành cao.
ECU điều khiển van điều khiển lượng phun để điều chỉnh lượng nhiên liệu cấp
vào khoang bơm cao áp và nhờ đó điều chỉnh được áp suất nhiên liệu.
ECU luôn theo dõi sát áp suất nhiên liệu trong ống phân phối bằng cảm biến áp
suất nhiên liệu và thực hiện điều khiển phản hồi.
b.Cấu tạo, nguyên lý hoạt động của các bộ phận:
+Bơm áp cao
-Bơm áp cao loại 2 pittong ( HP3)
• Cấu tạo

Hình 2.7: 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
9


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.
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.

Hình 2.8: Nguyên lý tạo áp suất trong bơm áp cao 2 piston
+Bơm cấp liệu
Hình 2.9:Bơm cấp liệu kiểu bánh răng lồng
vào nhau
1. Rô to ngoài
2. Rô to trong
3. Bộ phận hút
4. Bộ phận xả
5. Dầu từ thùng dầu vào
6. Dầu đến bơm cao áp

10


-Bơm áp cao loại 3 pitton
• Cấu tạo

Hình 2.10 : Cấu tạo bơm áp cao loại 3 pitton
1. Trục lệch tâm 6. Bơm cấp liệu
2. Cam lệch tâm

7. PCV- Van ĐK nạp

3. Piston bơm

8. Đường dầu hồi

4. Van nạp

9.Dầu hồi về từ ống rail

5. Lò xo hồi vị

10.Đường dầu đến ống
rail

• Nguyên lý vận hành

Nguyên lý của bơm cao áp dùng có ba píttông như được mô tả và gửi nhiên liệu
vào ống phân phối bằng cách lần lượt hút vào và bơm ra.
Bơm áp cao điều khiển lượng nhiên liệu dẫn vào pittông bằng PCV (van nam
châm tỉ lệ), nó có các chức năng giống như của SCV (van điều khiển hút).

Hình 2.11: Nguyên lý tạo áp suất trong bơm áp cao 3 pittong
11


•

Bơm cấp liệu

Hình 2.12 : Bơm cấp liệu kiểu bánh răng ăn khớp
1. Đường dầu vào từ bình nhiên liệu
2.Đường dầu ra khoang cao áp
- Bơm áp cao loại 4 pitton
• Cấu tạo

Hình 2.13:Cấu tạo bơm áp cao loại 4 piston ( Dùng cho động cơ 2KD-FTV )

1. SCV ;2. Van một chiều ; 3. Pittong
4. Cam lệch tâm ; 5. Van phân phối
Nhiên liệu được nạp bởi bơm cấp liệu sẽ di chuyển qua SCV và van một chiều,
và được nén bởi pítttông và được bơm qua van phân phối đến ống phân phối.
+ Ống phân phối ( ống Rail )
Ống phân phối chứa nhiên liệu sáp suất cao được tạo ra bởi bơm cao áp, và phân
phối nhiên liệu đó qua các ống phun tới các vòi phun của xi lanh .Cảm biến áp suất nhiên liệu
phát hiện áp suất trong ống phân phối và truyền tín hiệu tới ECU.Trong trường hợp hệ thống bị trục trặc, trong đó
áp suất trong ống phân phối lên cao tới mức không bình thường thì van này mở và xả áp suất.Nhiên liệu được
hồi về bình nhiên liệu.

12


Hình 2.14: Cấu tạo ống phân phối
-Bộ hạn chế áp suất

Bộ hạn chế áp suất không hoạt động

Bộ hạn chế áp suất hoạt động
13


Hình 2.15: 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.
-Van xả áp ( Bộ điều chỉnh áp suất )

Hình 2.16: Hoạt động của bộ điều chỉnh áp suất.
Khi áp suất nhiên liệu của ống phân phối cao hơn áp suất phun mong muốn thì van

xả áp suất nhận được một tín hiện từ ECU động cơ để mở van và hồi nhiên liệu ngược về
bình nhiên liệu để cho áp suất nhiên liệu có thể trở lại áp suất phun mong muốn.
+Van điều khiển hút . (SCV)
Có nhiều cách gọi van điều khiển hút tùy thuộc vào từng hãng :
 Toyota : SCV ( )
 Bosch : PCV ( Pressure control vale )
 Delphi : IMV ( Inlet Metering Vale )
Nhiên liệu được nạp bởi bơm cấp liệu sẽ di chuyển qua SCV và van một chiều, và
được nén bởi pítttông và được bơm qua van phân phối đến ống phân phối.
SCV hoạt động dưới sự điều khiển theo chu kỳ làm việc của ECU.
Đồng thời, việc điều khiển dòng điện được thực hiện để hạn chế dòng điện truyền
trong quá trình bật lên “ON”, vì vậy ngăn ngừa cho cuộn dây trong SCV không bị hư
hỏng.

14


Để điều chỉnh việc tạo áp ra suất nhiên liệu, thì lượng nhiên liệu đi vào bơm cao áp
được điều chỉnh bằng cách thay đổi thời gian mở /đóng của SCV

Hình 2.17: Hoạt động của SCV
+ Vòi phun
Các tín hiện từ ECU được khuếch đại bởi EDU để vận hành vòi phun.Điện áp cao
được sử dụng đặc biệt khi van được mở để mở vòi phun.
Lượng phun và thời điểm phun được điều khiển bằng cách điều chỉnh thời điểm
đóng và mở vòi phun tương tự như trong hệ thống EFI của động cơ xăng.
• Cấu tạo
Vòi phun của Common rail khác với vòi phun của hệ thống nhiên liệu Diesel thông
thường ở chỗ gồm 2 phần :
+ Phần trên là một van điện tử được điều khiển từ ECU hoặc EDU

+ Phần dưới là phần vòi phun cơ khí nhưng cũng rất khác vơí vòi phun thông
thường: Đó là lò xo rất cứng của vòi phun thông thường được thay bằng một chốt tỳ khá
dài ( dài nhất của vòi phun).
Để đóng chặt kim phun thì phải cấp áp suất rail vào khoang chốt tỳ . Khoang chốt tỳ
có 2 van tiết lưu :
+ Tiết lưu số 1 : Thông với reco tyo cao áp từ ống phân phối đến
15


+ Tiết lưu số 2 : Thông với khoang của van điện ( để nếu van điện mở thì áp suất ở
khoang chốt tỳ sẽ xả về đường dầu hồi ).

Hình 2.18: Cấu tạo vòi phun
1. Van ngoài
6. Van trong
2.Tiết lưu 2
7. Đường dầu hồi
3. Tiết lưu 1
8. Khoang chốt
tỳ
4. Đường dầu từ ống phân 9.Lò xo hồi vị
phối
5. Chốt tỳ
10.Kim phun

• Hoạt động
Khi động cơ khởi động bơm áp cao sẽ nén dầu đến áp suất rail cấp vào ống phân
phối và từ ống phân phối thông qua các tyo cao áp cấp điện đến các vòi phun chờ sẵn. Ở
đường vào của vòi phun thì dầu cao áp chia thành 2 hướng:
+ Hướng 1 : Cấp xuống khoang kim phun

+ Hướng 2 : Thông qua van tiết lưu 1 được cấp vào khoang chốt tỳ
16


Trường hợp không phun : Nếu lúc này ECU chưa cấp xung điều khiển vào van
điện của vòi phun thì lò xo van điện đẩy van ngoài xuống đóng kín đường dầu hồi ở
khoang chốt tỳ . Do đó áp suất rail phía trên chốt tỳ sẽ tạo áp lực đè chặt kim phun không
cho vòi phun dầu.
Trường hợp phun :Nếu ECU cấp xung điều khiển vào van điện tạo từ trường hút
van ngoài và mở đường hồi dầu làm mất áp suất đè chốt tỳ. Khi đó áp suất rail ở khoang
kim phun sẽ đẩy kim phun cùng chốt tỳ đi lên để phun dầu vào buồng cháy động cơ
Khi kết thúc xung điều khiển phun thì lò xo ở van điện đẩy van ngoài đóng đường
dầu hồi. Lúc này dầu ở áp suất rail lại thông qua tiết lưu 1 để cấp vào khoang chốt tỳ tạo
áp lực đè chặt kim phun kết thúc hành trình phun.
• Điện trở vòi phun

Hình 2.19: Điện trở vòi phun
Với cùng một khoảng thời gian phun, sự không khớp cơ khí vẫn đang gây ra sự khác
biệt về lượng phun của mỗi vòi phun.
Để đảm bảo cho ECU hiệu chỉnh những sự không khớp đó các vòi phun được bố trí
một điện trở điều chỉnh đối với từng vòi phun
Trên cơ sở thông tin nhận được từ mỗi điện trở điều chỉnh ECU sẽ hiệu chỉnh sự
không khớp về lượng phun giữa các vòi phun.Những điện trở điều chỉnh đó được cung
cấp để tạo cho ECU khả năng nhận biết các vòi phun, và chúng không được nối vào mạch
vòi phun.
17


18