TÌM HIỂU QUY TRÌNH KIỂM TRA NHANH HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU ĐỘNG CƠ DIESEL COMMON RAIL

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

TÌM HIỂU QUY TRÌNH KIỂM TRA NHANH HỆ THỐNG
NHIÊN LIỆU ĐỘNG CƠ DIESEL COMMON RAIL

Họ và tên sinh viên: NGUYỄN VĂN CẢNH
Ngành: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ
Niên khóa: 2009 – 2013
Tháng 6 / 2013


TÌM HIỂU QUY TRÌNH KIỂM NHANH TRA HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU
ĐỘNG CƠ DIESEL COMMON RAIL

Tác giả

NGUYỄN VĂN CẢNH

Khóa luận được đệ trình để đáp ứng yêu cầu cấp bằng Kỹ sư ngành
Công nghệ kỹ thuật ô tô

Giáo viên hướng dẫn:
Th.s: THI HỒNG XUÂN

i


LỜI CẢM ƠN

Hơn bốn năm học tập và rèn luyện tại trường Đại học Nông Lâm thành phố Hồ Chí
Minh, với sự dạy dỗ, chỉ bảo tận tình của quý thầy cô đã giúp em tiếp thu được rất
nhiều kiến thức, kinh nghiệm trong học tập và trong cuộc sống. Qua khoá luận tốt
nghiệp đã giúp em ôn tập lại những kiến thức mà thầy cô đã truyền đạt trong suốt bốn
năm qua và đây cũng là cơ hội để em học hỏi thêm nhiều kiến thức mới, chuẩn bị một
hành trang thật vững vàng để bước chân vào ngưỡng cửa mới - Kỹ sư ô tô.
Xin chân thành cảm ơn những công lao mà quý thầy cô đã giành cho em. Đặc biệt
xin chân thành cảm ơn thầy Th.s Thi Hồng Xuân đã nhiệt tình hướng dẫn, giúp đỡ em
trong kỳ khóa luận.
Xin chân thành cảm ơn!
T.p Hồ Chí Minh, ngày 20 tháng 5 năm 2013

Nguyễn Văn Cảnh

ii


TÓM TẮT
Đề tài:
TÌM HIỂU QUY TRÌNH KIỂM TRA NHANH HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU ĐỘNG
CƠ DIESEL COMMON RAIL.
Địa điểm:
Xưởng thực hành thí nghiệm ô tô, bộ môn Công nghệ ô tô thuộc khoa Cơ khí – Công
nghệ trường đại học Nông Lâm thành phố Hồ Chí Minh.
Thời gian:
- Ngày giao nhiệm vụ đề tài: 04 / 03 / 2013
- Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 15 / 06 /2013
Nội dung:
- Chƣơng 1: Giới thiệu tầm quan trọng, mục tiêu và ý nghĩa của đề tài.
- Chƣơng 2: Giới thiệu về hệ thống nhiên liệu động cơ Common Rail: Khái quát về

lịch sử, cấu tạo, nguyên lý hoạt động và tình trạng hư hỏng thường gặp của hệ thống
nhiên liệu động cơ Common Rail.
- Chƣơng 3: Phương pháp tìm hiểu một quy trình kiểm nhanh tra hệ thống nhiên liệu
động cơ Common Rail, chế tạo bộ dụng cụ đo lượng nhiên liệu hồi, kiểm tra nhanh hệ
thống nhiên liệu trên động cơ CRDi D-2.0 Hyundai D4EA.
- Chƣơng 4: Tìm hiểu quy trình kiểm nhanh tra hệ thống nhiên liệu động cơ Common
Rail, tiến hành kiểm tra nhanh hệ thống nhiên liệu trên động cơ CRDi D-2.0 Hyundai
D4EA.
- Chƣơng 5: Kết luận vấn đề đã thực hiện được qua bài khóa luận, và đưa ra những đề
xuất cải tiến cần thiết.

iii


MỤC LỤC
Trang
TRANG TỰA.............................................................................................................. i
LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................ ii
TÓM TẮT ................................................................................................................. iii
MỤC LỤC ................................................................................................................ iv
DANH SÁCH CÁC BẢNG ...................................................................................... vii
DANH SÁCH CÁC HÌNH ...................................................................................... viii
DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT ........................................................................... x
Chƣơng 1. MỞ ĐẦU................................................................................................. 1
1.1 Đặt vấn đề ............................................................................................................ 1
1.2 Ý nghĩa của đề tài ................................................................................................. 2
1.3 Mục tiêu của đề tài................................................................................................ 2
1.4 Giới hạn đề tài ...................................................................................................... 2
Chƣơng 2. TỔNG QUAN ......................................................................................... 3
2.1 Sơ lược về hệ thống .............................................................................................. 3

2.1.1 Lịch sử hệ thống ................................................................................................ 3
2.1.2 Đặc tính phun của hệ thống Common Rail ......................................................... 4
2.2 Cấu tạo, nguyên lý hoạt động của hệ thống cung cấp nhiên liệu Common Rail ..... 5
2.2.1 Sơ đồ hệ thống nhiên liệu Common Rail ............................................................ 6
2.2.2 Nguyên lý hoạt động của hệ thống nhiên liệu động cơ Common Rail ................ 7
2.3 Cấu tạo và nguyên lý làm việc của các chi tiết trong hệ thống Common Rail ........ 7
2.3.1 Vùng nhiên liệu áp suất thấp .............................................................................. 8
2.3.1.1 Bình chứa nhiên liệu ....................................................................................... 8
2.3.1.2 Bơm cấp nhiên liệu ......................................................................................... 9
2.2.1.3 Đường ống nhiên liệu ................................................................................... 10
iv


2.3.1.4 Lọc nhiên liệu ............................................................................................... 10
2.3.2 Vùng nhiên liệu áp suất cao ............................................................................. 11
2.3.2.1 Bơm cao áp .................................................................................................. 12
2.3.2.2 Van kiểm soát áp suất ................................................................................... 18
2.3.2.3 Ống tích trữ nhiên liệu áp suất cao hay ống phân phối ................................. 19
2.3.2.4 Van giới hạn áp suất ..................................................................................... 20
2.3.2.5 Van giới hạn dòng chảy ................................................................................ 21
2.3.2.6 Cảm biến áp suất nhiên liệu ống phân phối ................................................... 21
2.3.2.7 Vòi phun ....................................................................................................... 23
2.3 Hệ thống điều khiển động cơ Common Rail ....................................................... 25
2.3.1 Tổng quan........................................................................................................ 25
2.3.1.1 Yêu cầu......................................................................................................... 25
2.3.1.2 Cấu tạo ......................................................................................................... 26
2.3.2 Các cảm biến ................................................................................................... 29
2.3.3 Điều khiển cung cấp nhiên liệu trên động cơ Common Rail ............................. 29
2.4 Các triệu chứng hư hỏng thường gặp của hệ thống Common Rail ....................... 31
Chƣơng 3. PHƢƠNG PHÁP VÀ PHƢƠNG TIỆN ............................................... 34

3.1 Nơi thực hiện ...................................................................................................... 34
3.2 Phương tiện thực hiện ......................................................................................... 34
3.3 Phương pháp thực hiện ....................................................................................... 34
3.3.1 Đối với quy trình kiểm tra nhanh hệ thống nhiên liệu động cơ Common Rail .. 34
3.3.2 Đối với bộ dụng cụ kiểm tra nhanh vòi phun nhiên liệu ................................... 34
3.3.3 Đối với việc kiểm tra nhanh hệ thống nhiên liệu động cơ CRDi D-2.0 Hyundai
D4EA ....................................................................................................................... 35
3.3 An toàn lao động khi vận hành thiết bị ................................................................ 36
Chƣơng 4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .............................................................. 37
4.1 Quy trình kiểm tra nhanh hệ thống nhiên liệu động cơ Common Rail ................. 37
4.1.1 Quy trình kiểm tra mạch áp suất thấp ............................................................... 37
4.1.2 Quy trình kiểm tra lượng nhiên liệu hồi của các vòi phun ................................ 40
v


4.1.3 Kiểm tra điện trở vòi phun ............................................................................... 43
4.1.4 Quy trình kiểm tra áp suất của bơm cao áp....................................................... 44
4.1.5 Quy trình kiểm tra van kiểm soát áp suất ......................................................... 46
4.2 Kiểm tra nhanh hệ thống nhiên liệu động cơ CRDi D-2.0 Hyundai D4EA .......... 47
4.2.1 Kiểm tra áp suất của bơm cấp nhiên liệu .......................................................... 48
4.2.2 Kiểm tra điện trở vòi phun ............................................................................... 48
4.2.3 Kiểm tra điện trở van kiểm soát áp suất ........................................................... 49
4.2.4 Kiểm tra lượng nhiên liệu hồi các vòi phun...................................................... 49
Chƣơng 5. KẾT LUẬN VÀ ĐỂ NGHỊ .................................................................. 53
5.1 Kết luận .............................................................................................................. 53
5.2 Đề nghị ............................................................................................................... 53
TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................... 54

vi

DANH SÁCH CÁC BẢNG
Bảng 2.1: Nhiệm vụ của các cảm biến cơ bản hệ thống Common Rail ..................... 29
Bảng 2.2: Các triệu chứng hư hỏng thường gặp của động cơ Common Rail ............. 31
Bảng 4.1: Giá trị chuẩn áp suất bơm cấp của hãng Bosch......................................... 38
Bảng 4.2: Giá trị chẩn áp suất chân không bơm cấp của hãng Bosch, Delphi ........... 40
Bảng 4.3: Giá trị chuẩn đánh giá tình trạng của kim phun của hãng Bosch, Delphi .. 42
Bảng 4.4: Giá trị áp suất bơm cấp nhiên liệu đo được .............................................. 48
Bảng 4.5: Giá trị điện trở vòi phun đo được ............................................................. 49
Bảng 4.6: Giá trị điện trở đo được của van kiểm soát áp suất ................................... 49
Bảng 4.7: Giá trị nhiên liệu hồi đo được .................................................................. 51
Bảng 4.8: Kết quả lượng nhiên liệu hồi đo được các vòi phun ở các chế độ ............. 51

vii


DANH SÁCH CÁC HÌNH
Hình 2.1: Đường đặc tính phun của hệ thống Common Rail ...................................... 4
Hình 2.2: Bố trí chung hệ thống nhiên liệu Common Rail trên động cơ ..................... 6
Hình 2.3: Sơ đồ hệ thống nhiên liệu động cơ Common Rail....................................... 6
Hình 2.4: Sơ đồ vùng áp nhiên liệu suất thấp ............................................................. 8
Hình 2.5: Cấu tạo bơm tiếp vận bằng điện loại con lăn .............................................. 9
Hình 2.6: Cấu tạo bơm tiếp vận loại bánh răng ........................................................ 10
Hình 2.7: Cấu tạo bầu lọc ........................................................................................ 11
Hình 2.8: Sơ đồ vùng áp nhiên liệu suất cao ............................................................ 11
Hình 2.9: Bơm cao áp loại 2 piston .......................................................................... 12
Hình 2.10: Mô hình cấu tạo một nhánh bơm cao áp ................................................. 13
Hình 2.11: Sơ đồ nguyên lý hoạt động của bơm cao áp loại 2 piston........................ 13
Hình 2.12: Cấu tạo van SCV .................................................................................... 14
Hình 2.13: Sơ đồ nguyên lý hoạt động của van SCV................................................ 15

Hình 2.14: Sơ đồ cấu tạo bơm cao áp....................................................................... 17
Hình 2.15: Sơ đồ nguyên lý hoạt động của bơm cao áp ............................................ 17
Hình 2.16: Cấu tạo van kiểm soát áp suất hệ thống Common Rail ........................... 18
Hình 2.17: Nguyên lý hoạt động của van kiểm soát áp suất ..................................... 19
Hình 2.18: Cấu tạo của ống phân phối nhiên liệu ..................................................... 20
Hình 2.19: Cấu tạo van giới hạn áp suất................................................................... 20
Hình 2.20: Van giới hạn dòng chảy.......................................................................... 21
Hình 2.21: Cấu tạo cảm biến áp suất ........................................................................ 22
Hình 2.22: Đường đặc tính của cảm biến áp suất nhiên liệu ..................................... 22
Hình 2.23: Cấu tạo vòi phun hệ thống Common Rail ............................................... 23
Hình 2.24: Hoạt động của vòi phun ......................................................................... 24
Hình 2.25: Sơ đồ bố trí hệ thống của động cơ CRDI Nissan M9R( J10 2007) ......... 26
Hình 2.26: Sơ đồ bố trí hệ thống của động cơ CRDi D-2.0 Hyundai D4EA ............. 27
viii


Hình 2.27: Sơ đồ bố trí hệ thống động cơ Toyota Hiace D4-D ................................. 28
Hình 2.28: Sơ đồ khối hệ thống điều khiển trên động cơ Common Rail ................... 30
Hình 3.1: Bộ dụng cụ kiểm tra nhanh vòi phun nhiên liệu........................................ 35
Hình 4.1: Sơ đồ bố trí dụng cụ kiểm tra bơm áp thấp loại bơm điện......................... 38
Hình 4.2: Sơ đồ bố trí dụng cụ kiểm tra bơm áp thấp loại tích hợp với bơm cao áp.. 39
Hình 4.3: Sơ đồ bố trí dụng cụ kiểm tra kiểm tra vòi phun ....................................... 41
Hình 4.4: Cách đo chiều cao của cột nhiên liệu hồi .................................................. 41
Hình 4.5: Sơ đồ bố trí dụng cụ đo lượng nhiên liệu hồi của các vòi phun ................. 42
Hình 4.6: Hình minh họa giá trị sai lệch lượng nhiên liệu hồi của các vòi phun ....... 43
Hình 4.7: Cách đo điện trở vòi phun ........................................................................ 43
Hình 4.8: Sơ đồ bố trí dụng cụ kiểm tra áp suất bơm cao áp .................................... 45
Hình 4.9: Sơ đồ bố trí dụng cụ kiểm tra van kiểm soát áp suất ................................. 46
Hình 4.10: Động cơ CRDi D-2.0 Hyundai D4EA .................................................... 47
Hình 4.11: Sơ đồ hệ thống nhiên liệu động cơ CRDi D-2.0 Hyundai D4EA ............ 47

Hình 4.12: Sơ đồ bố trí đo áp suất bơm cấp nhiên liệu ............................................. 48
Hình 4.13: Lắp bộ dụng cụ kiểm tra nhanh vòi phun................................................ 49
Hình 4.14: Thời gian và chế độ đo lượng nhiên liệu hồi các vòi phun ...................... 50
Hình 4.15: Lượng nhiên liệu hồi các vòi phun ......................................................... 50

ix


DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT
CB: Cảm biến
STT: Số thứ tự
AC: Hệ thống điều hòa.
STA: Tín hiệu khởi động.
CRDi: Kí hiệu động cơ Common Rail của hãng Hyundai.
SCV (Suction Control Valve): Van điều khiển cửa nạp.
PCV (Pressure Control Valve): Van kiểm soát áp suất.
EGR (Exhaust Gas Recirculation): Hồi lưu khí thải.
ECM (Electronic Control Modun): Bộ điều khiển trung tâm.
ECU (Electronic Control Unit): Bộ điều khiển trung tâm động cơ.
EDU ( Electronic Driving Unit): Bộ khuếch đại điện áp để kim phun hoạt động.
CKP (Crankshaft Position Sensor): Cảm biến vị trí trục khuỷu.
CMP (Camshaft Position Sensor): Cảm biến vị trí trục cam.
MAF (Mass Air Flow): Cảm biến khối lượng không khí nạp.
MAP (Manifold Absolute Pressure): Cảm biến áp suất tuyệt đối đường ống nạp.
ETC (Engine Coolant Temprature): Cảm biến nhiệt độ động cơ.
IAT (Intake Air Temprature): Cảm biến nhiệt độ không khí nạp.
APS (Accelerator Position Sensor): Cảm biến vị trí cánh bướm ga.
APP (Accelerator Pedal Position): Cảm biến vị trí bàn đạp ga.
VSS (Vihicle Speed Sensor): Cảm biến vận tốc xe.

x


Chương 1
MỞ ĐẦU
1.1 Đặt vấn đề.
Phương tiện giao thông trên thế giới hiện nay rất phổ biến, đa dạng và phát triển
mạnh mẽ. Nhưng trong đó ngành công nghiệp ô tô phát triển mạnh mẽ hơn cả, là
phương tiện đi lại nhiều nhất trên thế giới. Hầu hết các loại phương tiện này sử dụng
động cơ nhiên liệu xăng và diesel làm nguồn động lực chuyển động chính.
Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật và công nghệ, ngành công nghiệp ôtô
đã không ngừng cải tiến, sáng tạo nhằm đáp ứng nhu cầu của người sử dụng như nâng
cao hiệu suất động cơ, an toàn, tiện nghi. Đồng thời giảm tối đa lượng tiêu hao nhiên
liệu và bảo vệ môi trường.
Nhằm nâng cao công suất động cơ, tiết kiệm nhiên liệu, giảm tiếng ồn và đảm bảo
tiêu chuẩn khí thải. Nên các thế hệ động cơ với hệ thống điều khiển động cơ bằng điện
tử đã ra đời. So với động cơ xăng thì động cơ diesel phát triển chậm hơn, nhưng trong
những năm gần đây hệ thống phun nhiên liệu trên động cơ diesel được điều khiển
bằng điện tử hay còn gọi là động cơ Common Rail đã được sử dụng phổ biến và đang
thay thế dần hệ thống cũ.
Hệ thống nhiên liệu động cơ Common Rail tương đối mới với thị trường nước ta
nên thiết bị, mô hình học tập và tài liệu phục vục học tập còn hạn chế. Gây một số trở
ngại trong việc đào tạo và nghiên cứu. Vì thế đề tài “Tìm hiểu quy trình kiểm tra
nhanh hệ thống nhiên liệu động cơ Diesel Common Rail” được thực hiện nhằm phần
nào bổ sung thêm nguồn tài liệu tham khảo, giúp cho sinh viên hiểu được khái quát về
hệ thống này đồng thời biết được quy trình cơ bản để kiểm tra chẩn đoán một hệ thống
nhiên liệu động cơ Common Rail.
1

1.2 Ý nghĩa của đề tài.
- Đề tài “Tìm hiểu quy trình kiểm tra nhanh hệ thống nhiên liệu động cơ Diesel
Common Rail” giúp em cũng cố lại kiến thức, hiểu rõ hơn và bỗ trợ thêm kiến thức để
đáp ứng một phần nào nhu cầu của công việc khi em ra trường.
- Đề tài giúp em hiểu sâu hơn về hệ thống nhiên liệu động cơ Common Rail, nắm bắt
được triệu chứng hư hỏng và biết được quy trình kiểm tra chẩn đoán hệ thống này.
- Trong thời gian làm đề tài giúp em trao dồi thêm kỹ năng đọc tài liệu khi nghiên cứu
một vấn đề, kỹ năng trình bày một bài khóa luận.
- Đề tài này sẽ là nguồn tài liệu bổ sung cho các bạn khóa sau tham khảo.
1.3 Mục đích của đề tài.
Được sự cho phép của ban chủ nhiệm khoa và dưới sự hướng dẫn trực tiếp của thầy
Th.s Thi Hồng Xuân nên em được giao thực hiện đề tài “ Tìm hiểu quy trình kiểm tra
nhanh hệ thống nhiên liệu động cơ Diesel Common Rail và chế tạo bộ dụng cụ kiểm
tra nhanh vòi phun nhiên liệu”. Với yêu cầu nội dung và hình thức, sau khi thực hiện
xong đề tài cần phải đạt những mục tiêu sau:
- Sơ lược được lịch sử hình thành và phát triển của hệ thống.
- Nắm được cấu tạo, trình bày được nguyên lý hoạt động của hệ thống nhiên liệu động
cơ Common Rail. Xác định các triệu chứng hư hỏng của động cơ Common Rail.
- Tìm hiểu quy trình cơ bản để kiểm tra nhanh hệ thống một nhiên liệu động cơ
Common Rail.
- Chế tạo bộ dụng cụ kiểm tra nhanh vòi phun nhiên liệu.
- Kiểm tra hệ thống nhiên liệu trên động cơ CRDi D-2.0 Hyundai D4EA.
1.4 Giới hạn đề tài.
Do giới hạn đề tài về mặt thời gian, tài liệu, trang thiết bị cũng như nhân sự tham gia
thực hiện đề tài nên việc xây dựng đề cương chỉ trong một giới hạn nhất định. Vì thế
đề tài tập trung vào việc tìm hiểu quy trình kiểm tra nhanh một hệ thồng nhiên liệu
động cơ Common Rail, rồi sau đó tiến hành kiểm tra thực tế trên động cơ với trang
thiết bị hiện có của xưởng.
2

Chương 2
TỔNG QUAN
2.1 Sơ lƣợc về hệ thống.
2.1.1 Lịch sử hệ thống.
Động cơ Diesel được phát minh vào năm 1892 bởi một kỹ sư người Đức tên là
Rodulf Diesel. Động cơ thực hiện theo nguyên lý tự cháy. Ở gần cuối kì nén thì nhiên
liệu mới được phun vào buồng đốt với áp suất và nhiệt độ cao nhiên liệu hòa trộn với
không khí rồi tự bốc cháy. Và trong một chu trình công tác thì nhiên liệu được phun
một lần. Năm 1927, hãng Bosch giới thiệu thế hệ bơm cao áp thẳng hàng đầu tiên.
Nhưng đến năm 1936, bơm cao áp thẳng hàng mới lắp cho động cơ diesel trên các loại
xe tải, máy tĩnh tại, xe lửa và tàu thủy.
Để khắc phục những những nhược điểm của động cơ diesel thế hệ cũ được điều
khiển bằng cơ khí, hệ thống điều khiển động cơ diesel bằng điện tử đã ra đời. Trong
thời gian đầu, các hãng chủ yếu sử dụng hệ thống điều khiển bơm cao áp bằng điện
trong hệ thống EDC (Electronic Diesel Control) . Các hệ thống này vẫn sử dụng bơm
cao áp kiểu cũ nhưng có thêm một số cảm biến, cơ cấu điều khiển, cơ cấu chấp hành
chủ yếu để chống ô nhiễm và điều tốc bằng điện tử. Trong những năm gần đây, hệ
thống điều khiển khiển động cơ Common Rail đã ra đời đã được phát triển và ứng
dụng rộng rãi.
Hệ thống Common Rail đầu tiên được phát minh vào cuối những những năm 1960
bởi Robert Huber người Thụy Sĩ. Công trình này sau đó được tiến sĩ Marco Ganser
của viện nghiên cứu của kỹ thuật Thụy Sĩ tại Zurich tiếp tục nghiên cứu và phát triển.
Đến giữa những năm 1990, tiến sĩ Shohei Itoh và Masahiko Miyaki của công ty
Denso, nhà sản xuất phụ tùng ô tô Nhật Bản, phát triển hệ thống Common Rail thông
3


dụng cho xe tải nặng và đưa nó vào sử dụng thực tế trên hệ thống Common Rail
ECD - U2 được gắn trên xe tải Hino Ranger Rising được sử dụng rộng rãi vào năm

1995. Denso tuyên bố đầu tiên về hệ thống áp suất cao Common Rail thương mại vào
năm 1995, sau này áp dụng rộng rải trên các xe du lịch.
Hiện nay, hầu hết các hãng xe đã sử dụng hệ thống động cơ Common Rail trên các
dòng xe sử dụng nhiên liệu diesel. Hệ thống Common Rail mỗi hãng xe được gọi tên
khác nhau như: Hyundai và KIA với tên gọi CRDi, Toyota với tên gọi D4-D, CDI là
của hãng Mercedes…
2.1.2 Đặc tính phun của hệ thống Common Rail.
So với đặc điểm của hệ thống nhiên liệu có vòi phun cơ khí và các hệ thống cải tiến
sau này thì các yêu cầu của hệ thống Common Rail đã được thực hiện dựa trên đặc
tính phun lý tưởng:
- Lượng nhiên liệu và áp suất phun nhiên liệu được độc lập với nhau trong từng điều
kiện hoạt động khác nhau của động cơ.
- Nhiên liệu phun nhiều đợt (3 – 5 lần) trong một chu trình.

Hình 2.1: Đường đặc tính phun của hệ thống Common Rail.
+ Đợt phun trước. ( Pre-injection- Pilot injection)
Là một đợt phun rất ngắn, phun một lượng rất bé nhiên liệu từ 1 – 4 mm3. Đợt phun
trước xảy ra khoảng 900 trước ĐCT nhằm tăng áp suất cuối thì nén và làm giảm thời
gian cháy trể của nhiên liệu dẫn đến giảm áp suất cực đại của quá trình cháy. Do đó
4


làm giảm tiếng ồn và giảm lượng oxid nitrogen (NOx) trong khí thải. Trên vài loại
động cơ có thể có tới hai đợt phun trước.
+ Đợt phun chính. ( Main injection )
Khi piston đi gần đến điểm chết trên vòi phun sẽ cung cấp một lượng nhiên liệu
chính trong lần phun này. Áp suất phun không đổi trong suốt quá trình phun. Công
suất của động cơ phụ thuộc vào đợt phun này.
+Đợt phun sau. ( Post injection)
Đợt phun sau xảy ra ngay sau khi đợt phun chính vừa kết thúc. Lượng nhiên liệu cung

cấp trong đợt phun này rất bé nhằm tiếp tục đốt cháy lượng nhiên liệu cháy không
hoàn toàn trong đợt phun chính. Do đó làm giảm lượng muội than trong khí thải.
+Đợt phun trễ. ( Retarded post injection)
Sau cùng, khi trục khuỷu quay thêm được 1800 có thể có thêm một lần phun trễ nữa .
Lần phun trễ xảy ra trong kỳ xả của động cơ nên nhiên phun vào tiếp tục cháy khi vào
hệ thống xả và không có tác dụng nâng công suất động cơ mà chỉ tham gia vào quá
trình xử lý khí thải. Tác dụng làm giảm tác nhân hình thành NOx cho bộ chuyển đổi
xúc tác loại tích trữ NOx (NOx accumulator type catalytic converter) và nâng cao
nhiệt độ khí xả để phục hồi bộ lọc phần tử rắn (particulate filter).
Lượng nhiên liệu cung cấp của vòi phun có khả năng thay đổi rất lớn từ 1mm3 cho lần
phun trước và có thể đến 50 mm3 cho lần phun chính (chế độ toàn tải). Thời gian phun
từ 1 - 2 ms.
2.2 Cấu tạo, nguyên lý hoạt động của hệ thống cung cấp nhiên liệu Common Rail.
Hệ thống nhiên liệu động cơ Common Rail cung cấp nhiên liệu áp suất cao cho tất cả
các vòi phun, tách rời riêng biệt nhiệm vụ tạo nhiên liệu cao áp và phun nhiên liệu vì
vậy có thể cung cấp nhiên liệu với thời điểm phun thay đổi rộng hơn và áp suất cao
hơn hệ thống trước đây.

5


Hình 2.2: Bố trí chung hệ thống nhiên liệu Common Rail trên động cơ.
2.2.1 Sơ đồ hệ thống nhiên liệu Common Rail.

Hình 2.3: Sơ đồ hệ thống nhiên liệu động cơ Common Rail.
6


(1) Thùng nhiên liệu; (2) Bơm cấp nhiên liệu; (3) Lọc nhiên liệu; (4) Bơm cao áp; (5)
Đường cao áp chung (Common rail); (6) Van kiểm soát áp suất; (7) Cảm biến áp suất

đường cao áp chung; (8) Vòi phun; (9) Bộ điều khiển điện tử (ECU, DCU); (10) Cảm
biến vị trí trục khuỷu (CKP); (11) Cảm biến nhiệt độ nước làm mát; (12) Một số cảm
biến khác như: Cảm biến vị trí trục cam (CMP), cảm biến vị trí bàn đạp ga (APP),
cảm biến áp suất tăng áp (BPS), cảm biến nhiệt độ không khí nạp (IAT), cảm biến khối
lượng không khí nạp (MAF).
2.2.2 Nguyên lý hoạt động của hệ thống nhiên liệu động cơ Common Rail.
Nhiên liệu từ thùng chứa (1) được bơm cấp nhiên liệu (2) đưa qua lọc nhiên liệu
(3), nhiên liệu sau khi được lọc các tạp chất cơ học được đưa đến bơm cao áp (4).
Nhiên liệu được bơm cao nén với áp suất rất cao (1350 Bar – 2500 Bar) và đưa đến
đường cao áp chung. Nhiên liệu trong đường cao áp chung được duy trì ở một áp suất
cố định bởi van kiểm soát áp suất (6). Nhiên liệu từ đường ống cao áp chung qua các
đường ống riêng biệt đến từng vòi phun, các vòi phun được điều khiển phun bởi ECU.
ECU sau khi nhận được tín hiệu từ các cảm biến (cảm biến vị trí trục khuỷu, cảm biến
vị trí trục cam, cảm biến nhiệt độ không khí nạp, cảm biến nhiệt độ nước làm mát,
cảm biến khối lượng không khí nạp, cảm biến vị trí bàn đạp ga…) sẽ xử lý các tín hiệu
này nhờ vào chương trình điều khiển được cài đặt sẵn và sau đó sẽ đưa ra các xung
vuông điều khiển kim phun.
Khi ECU phát ra xung OFF (điện áp bằng 0 vôn), lúc này dòng điện không còn qua
cuộn dây trong kim phun. Lực điện từ của cuộn dây không còn nữa, kim phun sẽ bị lò
xo ép đóng lại, nhiên liệu không còn phun vào động cơ, quá trình phun chấm dứt. Khi
ECU cho phép phun thì sẽ phát ra xung ON làm cuộn dây bị từ hóa và hút van bi làm
kim phun mở, nhiên liệu được phun vào buồng đốt, nếu chiều dài của xung ON càng
dài thì kim phun mở càng lâu, do đó lượng nhiên liệu phun vào buồng đốt càng nhiều.
2.3 Cấu tạo và nguyên lý làm việc của các chi tiết trong hệ thống Common Rail.
Hiện nay trên thế giới có rất nhiều hãng xe, dòng xe sử dụng hệ thống nhiên liệu
Common Rail. Tuy nhiên các chi tiết và cách bố trí hệ thống nhiên liệu Common Rail
không khác nhau nhiều.
7

Một hệ thống nhiên liệu hệ thống Common Rail bao gồm:
- Vùng nhiên liệu áp suất thấp.
- Vùng nhiên liệu áp suất cao.
- Thiết bị điều khiển: ECU, EDU và các cảm biến.
2.3.1 Vùng nhiên liệu áp suất thấp.
Vùng nhiên liệu áp suất thấp gồm các bộ phận: Bình chứa nhiên liệu, bơm cấp nhiên
liệu, bộ lọc nhiên liệu, các đường ống nhiện liệu áp suất thấp.

Hình 2.4: Sơ đồ vùng áp nhiên liệu suất thấp.
(1) Bình chứa nhiên liệu; (2) Bơm cấp nhiên liệu; (3) Lọc nhiên liệu; (4) Các đường
ống áp suất thấp.
2.3.1.1 Bình chứa nhiên liệu.
Bình chứa nhiên liệu phải làm từ vật liệu chống ăn mòn và phải giữ không cho bị rò rỉ
ở áp suất gấp đôi hoạt động bình thường. Bình nhiên liệu và động cơ phải nằm cách xa
nhau để trong trường hợp tai nạn xảy ra sẽ hạn chế nguy cơ cháy nổ.
8


2.3.1.2 Bơm cấp nhiên liệu.
Bơm cấp nhiên liệu trong hệ thống Common Rail có nhiệm vụ hút nhiên liệu từ thùng
chứa và cung cấp đến bơm cao áp. Bơm cấp của hệ thống là một bơm điện, hay có thể
là một bơm bánh răng, hoặc bơm cánh gạt. Bơm có thể được đặt trong thùng chứa
nhiên liệu, trên đường ống trước lọc nhiên liệu hoặc tích hợp trên bơm cao áp.
 Bơm điện loại con lăn:
- Cấu tạo.

Hình 2.5: Cấu tạo bơm tiếp vận bằng điện loại con lăn.
- Hoạt động.
Rotor bơm quay khi được kích hoạt bởi một dòng điện đưa vào cuộn stator. Đĩa quay
được lắp lệch tâm với rotor bơm, trên đĩa có xẻ nhiều rãnh, trên mỗi rãnh lắp một con

lăn. Rotor quay làm nhiên liệu được hút vào buồng bơm. Khi rotor bơm quay kéo theo
đĩa bơm quay. Nhờ lực ly tâm mà các con lăn văng ra áp sát vào vỏ đĩa ép và đẩy
nhiên liệu ra ngoài đường dầu ra.

9


 Bơm bánh răng:
- Cấu tạo.

Loại ăn khớp ngoài

Loại ăn khớp trong

Hình 2.6: Cấu tạo bơm tiếp vận loại bánh răng.
- Hoạt động.
Đây là loại bơm cơ khí dẫn động trực tiếp từ trục cam, bơm hút nhiên liệu từ thùng
chứa qua bầu lọc nhiên liệu cung cấp nhiên liệu cho bơm cao áp hoạt động với áp suất
từ 2 – 7 kgf/cm2.
2.2.1.3 Đƣờng ống nhiên liệu.
Đường ống nhiên liệu áp suất thấp được sử dụng phổ biến là những ống nhựa mềm có
độ bền cao. Các ống này cần được bảo vệ một lớp cánh nhiệt để tránh tác dụng của
nhiệt độ. Để đảm bảo an toàn các đường ống nhiên liệu không được bố trí trong không
gian hành khách hay trong cabin xe.
2.3.1.4 Lọc nhiên liệu.
Lọc nhiên liệu được bố trí giữa thùng nhiên liệu và bơm cao áp. Dùng để lọc bụi bẩn
và nước lẫn trong nhiên liệu trước khi đưa đến bơm cao áp và do đó ngăn ngừa sự mài
mòn nhanh của các chi tiết của bơm.

10

Hình 2.7: Cấu tạo bầu lọc.
2.3.2 Vùng nhiên liệu áp suất cao.
Vùng nhiên liệu áp suất cao của hệ thống gồm các bộ phận: Bơm cao áp, ống phân
phối chung, đường ống nhiên liệu áp suất cao, van kiểm soát áp suất.

Hình 2.8: Sơ đồ vùng áp nhiên liệu suất cao.
11


(1) Bơm cao áp; (2) Đường ống nhiên liệu áp suất cao; (3) Đường cao áp chung
(Common Rail); (4) Vòi phun; (5) Cảm biến áp suất đường cao áp chung; (6) Van
kiểm soát áp suất.
2.3.2.1 Bơm cao áp.
Bơm cao áp có nhiệm vụ tạo áp lực cho nhiên liệu đạt áp suất cao (1350 – 2500
bar). Nhiên liệu áp suất cao di chuyển đến đường ống cao áp và đưa đến phân phối
chung, sau đó phân phối đến từng vòi phun.
Bơm cao áp được lắp đặt tốt nhất ngay trên động cơ. Nó được dẫn động bằng động
cơ thông qua khớp nối, xích hay dây đai răng và được bôi trơn bằng dầu diesel.
Tùy thuộc vào từng hãng và thế hệ bơm cao áp, van điều khiển áp suất được lắp
trên bơm hay lắp xa bơm (lắp trên đường ống cao áp chung).
Bơm cao áp hiện nay có nhiều kiểu, trong đó kiểu bơm piston hướng tâm được sử
dụng phổ biến với hai loại: Loại 2 piston và loại 3 piston.
 Bơm cao áp kiểu hƣớng tâm sử dụng 2 piston:
Bơm cao áp sử dụng 2 piston đặt lệch nhau 1800, được dẫn động bởi trục khuỷu động
cơ qua cơ cấu bánh răng. Áp suất của bơm đạt 1500 – 1800 bar.
- Cấu tạo chung.

Hình 2.9: Bơm cao áp loại 2 piston.

12


- Cấu tạo của tổ bơm.
Cấu tạo của mỗi tổ bơm gồm có: Xilanh bơm trên đó có lắp piston bơm, van bi, phía
van bi có khâu nối ren để gắn với ống dầu cao áp để đưa nhiên liệu cao áp đến ống
phân phối chung.

Hình 2.10: Mô hình cấu tạo một nhánh bơm cao áp.
(1) Xilanh bơm; (2) Piston bơm; (3) Van bi; (4) Lò xo hồi; (5) Khâu nối ren; (6) Lò
xo hồi piston bơm; (7) Cam vòng.
- Nguyên lý hoạt động.

Hình 2.11: Sơ đồ nguyên lý hoạt động của bơm cao áp loại 2 piston.
13


(1) Van SCV (van điều khiển cửa hút); (2) Van một chiều; (3) Cam lệch tâm; (4) Cam
vòng; (5) Lò xo hồi piston.
Nhiên liệu được bơm cấp chuyển đến cửa nạp bơm cao áp qua van SCV, cam lệch
tâm trong bơm được dẫn động bởi động cơ qua đai cam. Cam lệch tâm tiếp xúc với
cam vòng. Khi cam lệch tâm quay làm cho cam vòng không đồng trục nên lần lượt đội
và không đội piston bơm. Khi piston bơm không được cam đội, piston bơm bị lò xo ép
xuống, khi đó nhiên liệu được hút vào trong bơm. Khi piston được cam đội đi lên,
piston bơm sẽ nén nhiên liệu đi qua van một chiều rồi đưa đến ống phân phối chung.
Khi một piston bơm hút nhiên liệu thì piston đối diện sẽ nén nhiên nhiên liệu, do đó
trong một vòng quay cốt bơm thì bơm cao áp sẽ nén nhiên liệu 2 lần để cung cấp lên
ống phân phối. Hình 2.10 piston A đang bơm (nén), piston B đang hút. Lượng dầu
được bơm hay áp suất ống phân phối chung phụ thuộc vào độ mở của van điều khiển
cửa nạp SCV (Suction Control Valve), van này mở càng lớn hay thời gian dài lượng

dầu bơm càng nhiều đồng nghĩa là áp lực của ống phân phối càng cao. Van SCV được
điều khiển bởi ECU.
- Hoạt động của van SCV.
Van này được điều khiển bởi ECU động cơ qua cuộn selenoid. ECU sẽ điều khiển việc
đóng mở van SCV một cách linh hoạt. Lúc cần giảm áp suất dầu phun thì van SCV sẽ
đóng kín hơn, và khi cần tăng áp suất thì van sẽ mở lớn hơn.

Hình 2.12: Cấu tạo van SCV.
14