đề tài sv hệ thống phun dầu điện tử trên xe toyota haice

Đề tài chuẩn đoán hệ thống phun dầu trên xe Toyota Hiace

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ GIAO THÔNG VẬN TẢI
KHOA : CƠ KHÍ

ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN
NĂM HỌC 2016 – 2017
Tên đề tài: Nghiên cứu xây dựng quy trình chẩn đoán kỹ thuật hệ thống
phun dầu điện tử lắp trên xe Toyota Hiace

Sinh viên tham gia: (1)
(2)
(3)
Giáo viên hướng dẫn:

HÀ NỘI – 9/2017
1


Đề tài chuẩn đoán hệ thống phun dầu trên xe Toyota Hiace
I. THÔNG TIN CHUNG VỀ ĐỀ TÀI
1. Tên đề tài
Nghiên cứu xây dựng quy trình chẩn đoán kỹ thuật hệ thống phun dầu điện tử lắp
trên xe Toyota Hiace.
2. Giáo viên hướng dẫn (Họ tên, đơn vị, điện thoại, email)
Giảng viên:
Đơn vị : Bộ môn ô tô - Khoa cơ khí
Điện thoại:

Email:

3. HS-SV tham gia (Họ tên, lớp, điện thoại, email)
 Sinh viên 1:
Điện thoại :

Lớp:
Email :

 Sinh viên 2:
Điện thoại :

Lớp:
Email :

 Sinh viên 3:
Điện thoại :

Lớp:
Email :

II. NỘI DUNG KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CỦA ĐỀ TÀI
4. Mục tiêu của đề tài
- Giúp sinh viên củng cố kiến thức trên lớp và có cơ hội tìm hiểu sâu về hệ thống
phun dầu điện tử lắp trên xe Toyota Hiace
- Giúp sinh viên chủ động trong học tập thông qua nghiên cứu tài liệu và tìm hiểu
thực tế tại xưởng.
5. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Đối tượng nghiên cứu: Hệ thống phun dầu điện tử
- Phạm vi nghiên cứu: Hệ thống phun dầu điện tử lắp trên xe Toyota Hiace
6. Phương pháp nghiên cứu
Kết hợp nghiên cứu lý thuyết kết hợp với khảo sát thực tế

7. Nội dung chính.
Chương 1: Tổng quan về hệ thống phun dầu điện tử
Chương 2. Kết cấu các cụm chi tiết hệ thống phun dầu điện tử lắp trên xe Toyota Hiace
Chương 3. Chuẩn đoán kỹ thuật hệ thống phun dầu điện tử lắp trên xe Toyota Hiace

2


Đề tài chuẩn đoán hệ thống phun dầu trên xe Toyota Hiace

Mục lục.
Trang
LỜI NÓI ĐẦU :….…………………………………..…..……………………………..4
CHƯƠNG 1: Tổng quan về hệ thống phun dầu điện tử….…………………….……5
1.1. Lịch sử phát triển của hệ thống phun dầu điện tử………………….…….…5
1.2. Phân loại hệ thống phun dầu điện tử…………………………….…….……7
1.3. Sơ lược về xe Toyota Hiace máy dầu………………………………….…....9
1.4. Hệ thống phun dầu điện tử lắp trên xe Toyota Hiace………………….…..10
CHƯƠNG 2: Kết cấu các cụm chi tiết hệ thống phun dầu điện tử lắp trên xe
Toyota Hiace……………………………………………………………………….….14
2.1.Giới thiệu về động cơ sử dụng trên xe Toyota Hiace……………..……….14
2.2. Kết cấu các chi tiết cơ khí………………………………………..………...15
2.3. Cấu tạo các chi tiết điều khiển điện tử ………………………………..…...26
CHƯƠNG 3: Chuẩn đoán kỹ thuật hệ thống phun dầu điện tử lắp trên xe Toyota
Hiace……………………………………….………………………...………..……….41
3.1. Các dạng hư hỏng hệ thống phun dầu điện tử…………..……………….…41
3.2. Chẩn đoán và bảo dưỡng hệ thống phun dầu điện tử…………..…………..44
KẾT LUẬN ………………………………………………………………..………….58
TÀI LIỆU THAM KHẢO………………………………………...……….…………59

3


Đề tài chuẩn đoán hệ thống phun dầu trên xe Toyota Hiace

LỜI NÓI ĐẦU
Trong giai đoạn hiện nay ngành ô-tô có vai trò rất quan trọng trong nền kinh tế
quốc dân, ô-tô 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 ô-tô 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 ô-tô đã
không ngừng tự làm mới mình để đáp ứng được những yêu cầu bức thiết trong vấn đề
sử dụng. Ngành ô-tô 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 ô-tô. 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 ô-tô.
Sau thời gian năm học tập và rèn luyện tại trường chúng em đã được khoa tin
tưởng giao cho để tài: “ Nghiên cứu xây dựng quy trình chẩn đoán kỹ thuật hệ thống
phun dầu điện tử lắp trên xe Toyota Hiace”. 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 Nguyễn
Văn Tuân cùng với sự giúp đỡ của các thầy cô trong Khoa Cơ khí , chúng em đã hoàn
thành đề tài đáp ứng được yêu cầu đưa ra. Tuy nhiên trong quá trình làm đề tài, 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 và mọi người để đề tài được hoàn thiện hơn nữa.

Chúng em xin chân thành cảm ơn !
Nhóm sinh viên thực hiện

4


Đề tài chuẩn đoán hệ thống phun dầu trên xe Toyota Hiace

CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHUN ĐẦU ĐIỆN TỬ
1.1. Lịch sử phát triển của hệ thống phun dầu 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. Đến năm 1927
Robert Bosch mới phát triển bơm cao áp (bơm phun Bosch lắp cho động cơ Diesel trên
ô-tô thương mại và ô-tô khách vào năm 1936).

Hình 1.1 : 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. 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.
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
5

Đề tài chuẩn đoán hệ thống phun dầu trên xe Toyota Hiace
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.

Hình 1.2 : 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.

6


Đề tài chuẩn đoán hệ thống phun dầu trên xe Toyota Hiace
- 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.
1.2. Phân loại hệ thống phun dầu điện tử
Dựa vào các loại bơm cao áp của hệ thống nhiên liệu ta có thể phân loại sơ bộ hệ
thống cung cấp nhiên liệu Diesel thành 3 loại sau.
1.2.1. Hệ thống cung cấp nhiên liệu Diesel sử dụng bơm cao áp loại bơm dãy PE
Bơm cao áp là một loại bơm gồm nhiều tổ bơm ghép thành một khối có vấu cam
điều khiển nằm trong thân bơm và điều khiển chung bằng một thanh răng.
Khi động cơ làm việc, trục khủy quay dẫn động cho trục cam của bơm cao áp hoạt
động theo, trục cam dẫn động cho bơm thấp áp làm việc, bơm thấp áp hút nhiên liệu từ
thùng chứa đẩy lên bầu lọc, qua đây nhiên liệu được lọc sạch một lần nữa. Tiếp đó
nhiên liệu được đẩy lên bơm cao áp, đồng thời bơm cao áp hoạt động tạo cho nhiên liệu
2

có áp suất cao 175 kg/ cm đẩy qua van triệt hồi lên đường ống cao áp đưa ra vòi phun
nhiên liệu phun vào trong buồng đốt của động cơ ở cuối kỳ nén. Quá trình hoạt động cứ
diễn ra như vậy theo đúng thứ tự nổ của động cơ.

Hình 1.3 : Sơ đồ hệ thống cung cấp nhiên liệu sử dụng bơm dãy
7


Đề tài chuẩn đoán hệ thống phun dầu trên xe Toyota Hiace

1.2.2. Hệ thống cung cấp nhiên liệu Diesel sử dụng bơm cao áp loại bơm phân phối
VE

Hình 1.4 : sơ đồ cấu tạo bơm phân phối VE
1.2.3. Hệ thống cung cấp nhiên liệu Common Rail

8


Đề tài chuẩn đoán hệ thống phun dầu trên xe Toyota Hiace

Hình 1.5 : Sơ đồ nguyên lý hệ thống cung cấp nhiên liệu Common Rail

Nguyên lý hoạt động
Nhiên liệu có áp suất cao được bơm vào ống phân phối để từ đó cung cấp cho các
kim phun. Nhiên liệu từ thùng chứa được bơm qua bơm điện và đi vào bộ lọc qua bơm
chuyển, qua van điều áp, vào bơm cao áp, nhiên liệu áp suất cao được bơm vào ống dự
trữ qua van điều chỉnh áp suất . Tại đường ống phân phối sẽ có các đường ống cao áp
nối tới kim phun để phun nhiên liệu vào buồng đốt động cơ và quá trình phun nhiên liệu
được điều khiển bởi ECU.
ECU nhận các tín hiệu từ các cảm biến (cảm biến tốc độ, cảm biến vị trí trục cam,
cảm biến nhiệt độ nhiên liệu, cảm biến vị trí bàn đạp ga, cảm biến nhiệt độ nước làm
mát, cảm biến áp suất…) sau khi xử lý các tín hiệu đầu vào này ECU sẽ đưa ra tín hiệu
điều khiển kim phun.
1.3. Sơ lược về xe Toyota Hiace máy dầu
Bảng 1.1 : Thông số kỹ thuật của xe Toyota Hiace máy dầu
THÔNG SỐ
9

Xe Toyota Hiace máy dầu (16 chỗ)


Đề tài chuẩn đoán hệ thống phun dầu trên xe Toyota Hiace

Tên động cơ, hộp số

Động cơ: 2KD-FTV ; hộp số R315

Rộng tổng thể

1880 mm

Rộng cơ sở bánh trước

1655 mm

Rộng có sở bánh sau

1650 mm

Dài tổng thể

4840 mm

Dài cơ sở

2570 mm

Cao tổng thể

2105 mm

Khoảng sáng gầm xe

182,3 mm

Trọng lượng không tải

1946 kg

Trọng lượng toàn tải

3150 kg

Công suất động cơ

-

Dung tích :
2492 cc
Công suất cực đại : 75kW/3600 v/p
Momen soắn cực đại : 260 N.m/1600 2600 v/p

1.4. Hệ thống phun dầu điện tử Common Rail lắp trên xe Toyota Hiace

10


Đề tài chuẩn đoán hệ thống phun dầu trên xe Toyota Hiace

Hình 1.6 : Cấu tạo hệ thống Common Rail
Đặc điểm của Hệ thống nhiên liệu Diesel điện tử với Ống phân phối –
Common Rail System ( CRS)
2

1300
÷
2200
kg
/
cm
- Áp suất phun rất cao (
).

- Thời gian phun cực ngắn, tốc độ phun cực nhanh ( 1,1 ms = 1 lần phun mồi + 1
lần phun chính thức ).
- Các chi tiết trong hệ thống cao áp được chế tạo một cách rất chính xác ( khe hở
giữa kim phun và xylanh phun là: 0,5÷ 2 µm ).
Hệ thống được chia làm 3 khối chính là :
- Khối cấp dầu thấp áp gồm : Thùng dầu, bơm tiếp dầu, bộ lọc dầu, ống dẫn dầu
và đường dầu hồi.
- Khối cấp dầu cao áp gồm : 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 động 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: 13001900 bar.
Cấu tạo và nguyên lý của hệ thống Common Rail
11


Đề tài chuẩn đoán hệ thống phun dầu trên xe Toyota Hiace
• Cấu tạo: Hệ thống Common Rail có cấu tạo gồm hai phần
- Hệ thống cung cấp nhiên liệu: gồm thùng nhiệ liệu, lọc nhiên liệu, bơm cao
áp, ống phân phối, kim phun, các đường ống cao áp. Hệ thống nhiên liệu có

công dụng hút nhiên liệu từ thùng chứa sau đó nén nhiên liệu lên áp suất cao và
chờ tín hiệu điều khiển từ ECU sẽ phun nhiên liệu vào buồng đốt.
- Hệ thống điều khiển điện tử: gồm bộ sử lý trung tâm ECU, bộ khuyếch đại
điện áp để mở kim phun EDU, các cảm biến đầu vào của bộ chấp hành, ECU
thu thập các tín hiệu từ nhiều cảm biến khác nhau để nhận biết tình trạng hoạt
động của động cơ, sau đó tính toán lượng phun, thời điểm phun nhiên liệu và
gửi tín hiệu điều khiển phun đến EDU để EDU điều khiển mở kim phun. Ngoài
ra hệ thống điều khiển điện tử còn tính toán và điều khiển áp suất nhiên liệu và
tuần hoàn khí xả
• Nguyên lý hoạt động của hệ thống
- Vùng nhiên liệu áp suất thấp: Bơm tiếp vận (nằm trong bơm cao áp) hút nhiên
liệu từ thùng chứa qua lọc nhiên liệu để lọc sạch cặn bẩn, tách nước và được
đưa đến van điều khiển hút (SCV) lắp trên bơm cao áp.
- Vùng nhiên liệu áp suát cáo: nhiêu liệu từ van điều khiển hút (SCV) được đưa
vào buồng bơm, tại đây nhiên liệu sẽ được bơm cáo áp nén lên áp suất caovà
thoát ra đường ống cao áp đi đến ống phân phối và từ ống phân phối đi đến các
kim phun chờ sẵn. Áp suất nhiên liệu sẽ được quyết định bởi tính toán của ECU
tùy theo chế độ làm việc của động cơ thông qua cacs tín hiệu của cảm biến gửi
về. ECU sẽ điều khiển mức độ đóng mở cảu van SCV để điều khiển áp suất hệ
thống.
- Điều khiển phun nhiên liệu: ECU tính toán thời điểm và lượng nhiên liệu
phun ra tối ưu cho từng chế độ làm việc cụ thể của động cơ dựa vào tín hiệu từ
các cảm biến gửi về và gửi tín hiệu yêu cầu phun nhiên liệu đến EDU. EDU có
nhiệm vụ khuyếch đại tín hiệu ( khuyếch đại điện áp từ 12V85V) cấp đến kim
phun để mở kim phun, nhiên liệu có áp suất cao đang chờ sẵn trong ống phân
phối sẽ phun vào buồng đốt khi kim phun mở và dứt phun khi EDU ngừng cấp
điện cho kim phun. Thời điểm bắt đầu phun được quyết định bởi thời điểm
ECU phát tín hiệu phun, lượng nhiên liệu phun ra được quyết định bởi độ dài
thời gian phát tín hiệu phun của ECU. Tín hiệu yêu cầu phun phát ra càng sớm
thì thời điểm phun sớm càng sớm và ngược lại. Tín hiệu yêu cầu phun phát ra

càng dài thì lượng nhiên liệu phun ra càng nhiều và ngược lại.
1.5. Tính ưu việt của hệ thống nhiên liệu Diesel Common Rail

12


Đề tài chuẩn đoán hệ thống phun dầu trên xe Toyota Hiace
Với hệ thống được điều khiển hoàn toàn bằng điện tử các chức năng như: áp suất
phun, thời điểm phun, tần số phun trong một chu kỳ động cơ sẽ cải tiến rất nhiều đến
tính kinh kế nhiên liệu, đến chất lượng khi thải và đặc biệt hơn cả là tính êm dịu của
động cơ nhờ vào sự điều khiển số lần phun trong một chu kỳ động cơ làm cho quá trình
cháy diễn ra êm dịu. 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.
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.

Hình 1.7 : So sánh lượng phun giữa phun một giai đoạn và phun hai giai đoạn
13


Đề tài chuẩn đoán hệ thống phun dầu trên xe Toyota Hiace
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 1.8 : 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.

14


Đề tài chuẩn đoán hệ thống phun dầu trên xe Toyota Hiace

CHƯƠNG 2
KẾT CẤU CÁC CỤM CHI TIẾT HỆ THỐNG PHUN DẦU ĐIỆN TỬ LẮP
TRÊN XE TOYOTA HIACE
2.1. Giới thiệu về động cơ sử dụng trên xe Toyota Hiace.

Hình 2.1 : Động cơ 2KD-FTV trên xe Toyota Hiace
Bảng 2.1 : Thông số kỹ thuật động cơ lăp trên xe Toyota Hiace máy dầu.
THÔNG SỐ KỸ THUẬT ĐỘNG CƠ 2KD-FTV Ở VIỆT NAM
HẠNG MỤC

THÔNG SỐ

Số xy-lanh và cách bố trí

4 xy-lanh thẳng hàng

Hệ thống phối khí
Hệ thống nhiên liệu

16 van, DOHC, dẫn động bằng đai và bánh
răng
Diesel Common Rail

Dung tích làm việc

2492 cc

Đường kính * Hành trình piston

92,00 * 93,80 (mm)

Tỷ số nén

18,5

Công suất cực đại

75kW/3600 v/p

Momen xoắn cực đại

260N.m/1600~2600 v/p

2.2. Kết cấu các chi tiết cơ khí
Bảng 2.2 : Bảng chức năng các chi tiết hệ thống cung cấp nhiên liệu
15


Đề tài chuẩn đoán hệ thống phun dầu trên xe Toyota Hiace
TÊN CHI TIẾT
Thùng nhiên liệu

CHỨC NĂNG
Chứa nhiên liệu cho hệ thống hoạt động

Lọc nhiên liệu
Bơm tiếp vận

Lọc cặn bẩn và tách nước chứa trong nhiên liệu
Hút nhiên liệu từ thùng chứa đưa đến van điều
khiển hút.

Bơm
cao áp

Van điều áp bơm tiếp vận

Điều chỉnh áp suất bơm tiếp vận.

Van điều chỉnh hút

Điều chỉnh lượng nhiên liệu vào của nạp của
buồng bơm theo tín hiệu điều khiển của ECU.

Cụm piston xylanh bơm

Nén nhiên liệu lên áp suất cao

Ống cao áp

Dẫn nhiên liệu áp suất cao từ bơm cao áp đến
ống phân phối và từ bơm phân phối đến kim
phun

Ống phân Ống chứa

phối

Chứa nhiên liệu áp suất cao đã được nén bởi
bơm cao áp và chia nhiên liệu đến các kim phun

Van xả áp

Kim phun

Xả nhiên liệu từ ống phân phối về thùng chứa
nếu áp suất nhiên liệu trong ống phân phối cao
quá mức cho phép do hệ thống điều khiển áp
suất bị trục trặc
Phun nhiên liệu vào buồng đốt khi nhận được
tín hiệu điều khiển phun từ EDU

2.2.1. Bình nhiên liệu
Bình chứa nhiên liệu được làm từ vật liệu chống ăn mòn và phải giữ cho không bị
rò rỉ ở áp suất gấp đôi áp suất 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 bị bù áp suất khi xe bị rung xóc nhỏ, cũng như khi xe vào
cua hoặc dừng hay chạy trên đường dốc do vậy trong bình nhiên liệu được chia làm
nhiều khoang bằng các tấm ngăn để nhiên liệu phân bố đều không dồn về một khu vực
nào đó . Bình nhiên liệu và động cơ phải nằm cách xa nhau để trong trường hợp tai nạn
xảy ra sẽ không có nguy cơ bị cháy.
2.2.2. Đường nhiên liệu áp suất thấp
Là 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 động của nhiệt độ. Đối với xe buýt, đường ống nhiên liệu không
16

Đề tài chuẩn đoán hệ thống phun dầu trên xe Toyota Hiace
được đặt trong không gian của hành khách hay trong cabin xe cũng như không thể phân
phối bằng trọng lực.
2.2.3. Lọc nhiên liệu.
Lọc nhiên liệu được lắp giữa thùng nhiên liệu và bơm cao áp, có công dụng tách
nước và cặn bẩn lẫn trong nhiên liệu trước khi đưa đến bơm cao áp.
Lọc nhiên liệu có lõi bọc bằng giấy, vỏ ngoài bằng nhựa và được lắp thêm Bơm
tay để bơm mồi nhiên liệu từ thùng chưa lên bơm cao áp khi tháo lắp hệ thống.

Hình 2.2 : Cấu tạo lọc nhiên liệu

Hình 2.3 : Đèn báo lọc nhiên liệu
Công tắc cảnh báo mực nước lắng đọng trong lọc và tình trạng nghẹt lọc để hiển
thị đèn cảnh báo tình trạng lọc nhiên liệu, khi mức nước trong cốc lọc cao, đèn cảnh
báo trên đồng hồ táp lô sẽ nháy liên tục. Khi lọc nghẹt, đèn báo sẽ luôn sáng.
17


Đề tài chuẩn đoán hệ thống phun dầu trên xe Toyota Hiace
2.2.4. Bơm cao áp
Bơm cap áp sử dụng loại 2 piston đặt lệch nhau 180, được dẫn động bởi trục khủy
động cơ qua cơ cấu bánh răng. Bơm cao áp có công dụng hút nhiên liệu từ thùng chứa
và nén nhiên liệu lên áp suất cao khoảng 1500 ~ 1800 (Bar) khi hệ thống động cơ hoạt
động.
Các bộ phận chính trong bơm cao áp:
-

Bơm tiếp vận và van điều áp bơm tiếp vận

Van điều khiển hút SCV
Bộ đôi xylanh + piston bơm cao áp

Hình 2.4 : Cấu tạo bơm HP3 (2 piston đối nhau)
Bơm áp cao HP3 chủ yếu gồm các bộ phận sau: cam không đồng trục, cam vòng
và 2 piston, SCV ( van điều khiển hút), cảm biến nhiệt độ nhiên liệu, và một bơm nạp.
Hai piston của bơm được đặt đối diện nhau,phía bên ngoài cam không đồng trục.
18


Đề tài chuẩn đoán hệ thống phun dầu trên xe Toyota Hiace
Cam không đồng trục được gắn vào trục quay và cam vòng. Long-gơ và van hút
được gắn vào cam vòng. Khi trục dẫn động quay, 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.

Hình 2.5: Sơ đồ nguyên lý hoạt động bơm cao áp
Hoạt động : Bơm cao áp được xem như là trái tim của hệ thống Common Rail. Bộ ổn
định áp suất ống nhiên liệu (FRP) và cảm biến nhiệt độ nhiên liệu là các bộ phận trong
tổ hợp bơm cao áp.
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 ra từ thùng chứa đến bơm áp cao bằng cách sử dụng bơm
tiếp vận đặt ở bên trong thùng chứa hoặc thông qua bơm chuyển.
Khi động cơ quay, 2 piston cung cấp áp suất cao đến đường ống nhiện liệu. Khi
ECU điều khiển dòng nhiên liệu vào trong buồng 2 piston,nó sẽ điều khiển lượng và áp
suất nhiên liệu cung cấp đến đường ống nhiên liệu. Nhờ hoạt động tối ưu này đã cho
thấy tính kinh tế nhiên liệu và giảm thiểu phần NOx trong khí thải.
2.2.5. Bơm tiếp vận và van điều khiển nạp
Hoạt động : khi trục bơm quay theo chiều kim đồng hồ, roto trong quay → kéo

theo roto ngoài quay → thể tích bồng 3 tăng đần → áp suất buồng 3 giảm → nhiên liệu
được hút vào buồng 3. Sau đó nhiên liệu được chuển sang buồng 4, do thể tích buồng 4
giảm dần khi quay → áp suất nhiên liệu tăng lên và thoát ra cửa ra.

19


Đề tài chuẩn đoán hệ thống phun dầu trên xe Toyota Hiace

Hình 2.6 : Bơm tiếp vận

Hình 2.7 : Van điều áp bơm tiếp vận và hoạt động của bơm
Van điều khiển bơm tiếp vận : đê ổn định áp suất tiếp vận khoảng 1,5 bar với bất
kỳ tốc độ nào của động cơ, phía đường ra của bơm tiếp vận được lắp van điều áp để xả
áp suất nhiên liệu tiếp vận khi tốc độ động cơ tăng.
20


Đề tài chuẩn đoán hệ thống phun dầu trên xe Toyota Hiace
Hoạt động : khi tốc độ động cơ tăng → áp suất nhiên liệu tiếp vận tăng, nếu như
áp suât nhiên liệu ra ngoài bơm tiếp vận cao hơn 1,5 bar → lực đè lên piston 2 thắng
lực lò xo 3 → piston dịch chuyển xuống, mở cửa xả → nhiên liệu xả về buồng nạp bơm
tiếp vận → áp suất nhiên liệu giảm → khi áp suất vừa nhỏ hơn 1,5 bar → lò xo đẩy
piston 2 đi lên đóng cửa xả → áp suất tăng lên rồi tiếp tục xả. Hoạt động này lặp đi lặp
lại liên tục → ổn định áp suất nhiên liệu đầu ra của bơm tiếp vận.
2.2.6. Van điều khiển hút SCV
Van SCV dùng loại van điện từ, hoạt động nhờ tín hiệu xung hệ số tác dụng từ
ECU, có công dụng điều khiển lượng nhiên liệu nạp vào buồng bơm. Khi van mở nhiều
(thời gian cấp điện dài ) → nhiên liệu nạp vào buồng bơm nhiều → áp suất nhiên liệu
trong ống phân phối tăng và ngược lại.

Hình 2.8 :Nguyên lý van SCV
2.2.7. Bộ đôi piston và xylanh cao áp
Bộ đôi piston và xylanh bơm cao áp là bộ phận chính của bơm cao áp. Nó có công
dụng nén nhiên liệu lên áp suất cao theo yêu cầu cảu ECU. Bơm cao áp này sử dụng 2
piston đặt lệch nhau 180° (2 tổ bơm đặt đối diện). Áp suất tối đa do bơm này tạo ra có
thể đạt 1800 bar.

21


Đề tài chuẩn đoán hệ thống phun dầu trên xe Toyota Hiace

Hình 2.9 : Cấu tạo tổ bơm
Phía van bi (2) có gắn cút nối để lắp ống dầu cao áp để đưa nhiê liệu cao áp đến
ống phân phối. Piston bơm được dẫn động bởi vành cam (7) và lò xo (6).

Hình 2.10: Sơ đồ nguyên lý hoạt động bơm cao áp
Với kết cấu như trên cảu cụm bơm thì khi piston A ở kỳ hút nhiên liệu thì piston B
ở kỳ nén và ngược lại.
Khi động cơ hoạt động trục bơm quay làm cam lệch tâm quay kéo vành cam dịch
chuyển lên xuống. Khi vòng cam dịch chuyển xuống, lò xo hồi piston A kéo piston A di
chuyển xuống tạo chân không trong khoảng bơm A → van nạp piston A mở → nhiên
liệu được hút vào buồng bơm A. Đồng thời với piston A hoạt động ở pha hút, Piston B
bị vòng cam di chuyển đẩy xuống dưới, nhiên liệu trong buồng B bị nén cho tới khi áp
22


Đề tài chuẩn đoán hệ thống phun dầu trên xe Toyota Hiace
suất trong buồng b lớn hơn áp suất trong ống phân phối → van bi phía xả mở → nhiên

liệu đi ra ngoài thoát qua ống phân phối. Khi gối cam lệch tâm quay xuống vị trí thấp
nhất, piston A cũng di chuyển hết hành trình hút, piston B di chuyển hết hành trình nén
nhiên liệu, quá trình tiếp tục diễn ra ngược lại piston A bắt đầu nén, piston B bắt đầu
hút.
2.2.8. Ống phân phối

Hình 2.11 : Cấu tạo ống phân phối
Ống phân phối được chế tạo bằng gang đúc, thành ống dày để chịu được áp suất
cao (>1800bar), một đầu ống được lắp cảm biến áp suất nhiên liệu, đầu còn lại lắp van
xả áp. Dọc theo thân ống được bố trí các cút nối để nhận nhiên kiệu áp suất cao từ bơm
cao áp tới và phân phối nhiên liệu áp suất cao tới các kim phun.

Hình 2.12: Cảm biến áp suất nhiên liệu
23


Đề tài chuẩn đoán hệ thống phun dầu trên xe Toyota Hiace
• Cảm biến áp suất : dùng để đo áp suất nhiên lệu thự tế trong ống phân phối và báo về
ECU, ECU dùng tín hiệu giá trị thực này để so sánh với giá trị áp suất mong muốn sao
đó điều chỉnh mức độ mở của van SCV để điều chỉnh áp suất nhiên liệu đạt giá trị mong
muốn.
• Van xả áp : Van giới hạn áp suất có chức năng như một van an toàn. Trong trường hợp
áp suất vượt quá cao ( khi xảy ra hư hỏng chức năng điều khiển áp suất ), thì van giới
hạn áp suất sẽ hạn chế áp suất trong ống bằng cách mở cửa thoát. Van giới hạn áp suất
cho phép áp suất tức thời tối đa trong ống khoảng 1500 bar.

Hình 2.13: Van xả áp
Khi áp suất nhiên liệu lớn hơn 1800bar lực đẩy do áp suất nhiên liệu tác dụng lên
piston (1) thắng lực lò xo pisyon 1 dịch chuyển sang phải mở cửa xả (2) nhiên liệu xả
ra đường hồi đi về thùng chứa nhiên liệu, khi áp suất giảm suống <1800bar , lực lò xo

thắn lực đẩy nhiên liệu, piston (1) dịch chuyển sang trái, đóng cửa xả (2) kết thúc việc
xả áp.
2.2.9. Kim phun.
Sử dụng kim phun 6 lổ tia, đường kính lổ tia 0,14mm, hoạt động với điện áp 85V.
• Nguyên lý hoạt động :
Khi chưa có tín hiệu điều khiển cuộn dây điện từ chưa được cấp điện, lò xo hồi
nén van điều khiển xuống bịt kín lỗ tiết lưu lớn (2), áp suất nhiên liệu tác dụng lên mặt
trên piston (5) điều khiển thắng lực lò xo nén van kim (9) nên nén lò xo van kim lại làm
van kim (10) đóng kín lỗ tia, nhiên liệu không phun ra. (Hình a)

24


Đề tài chuẩn đoán hệ thống phun dầu trên xe Toyota Hiace
Khi có tín hiệu phun (có dòng điện cấp tới cuộn dây kim phun), lực từ hút van
điều khiển nâng lên, mở lỗ tiết lưu lớn, nhiên liệu từ buông trên piston điều khiển xả ra
cửa xả lực tác dụng lên piston giảm nhanh, lò xo nén van kim đẩy piston dịch chuyển
đi lên giảm lực nén lên ti kim áp suất nhiên liệu phía buồng B đẩy van kim nâng lên
nhiên liệu phun ra các lỗ tia. (Hình b)
Khi ngắt tín hiệu phun, cuộn dây điện từ mất điện, lò xo hồi đẩy van điều khiển
xuống đóng kín lỗ tiết lưu lớn (2), áp suất buồng trên piston điều khiển tăng lên nhanh,
piston điều khiển di chuyển xuống nén lò xo ti kim lại làm tăng lực căng lò xo ti kim ti
kim bị đẩy xuống đóng kín lỗ tia việc phun chấm dứt.

Hình 2.14: Cấu tạo vòi phun
• Mã kim phun
Mỗi kim phun khi chế tạo sẽ có sai số về kích thước lỗ tia, điện trở cuộn dây …
Các sai số này sẽ ảnh hưởng đến lượng nhiên liệu phun ra. Vì vậy, các sai số của kim
phun sẽ được mã hóa thành một dãy số gồm 30 chữ số, khi lắp đặt kim phun vào hệ
thống cần pải nạp mã số hiệu chỉnh vào bộ nhớ ECU bằng thiết bị chuẩn đoán của

Toyota (IT-II), ECU dùng mã số này để chọn chế độ điều khiển hợp lý cho kim phun đó
nhằm đảm bảo lượng phun luôn luôn tối ưu.

25