Nghiên cứu khai thác hệ thống nhiên liệu trang bị trên động cơ 1KD FTV 3 0 ô tô toyota hil

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP
KHOA KỸ THUẬT Ô TÔ – MÁY ĐỘNG LỰC

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU KHAI THÁC HỆ THỐNG NHIÊN
LIỆU TRANG BỊ TRÊN ĐỘNG CƠ 1KĐ-FTV 3.0 Ô TÔ TOYOTA
HILUX

SINH VIÊN THỰC HIỆN : MA VĂN ÚT
GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

:T.S NGUYỄN KHẮC TUÂN


Nội dung

Tổng quan về đề tài nghiên cứu.
Nghiên cứu cấu tạo hệ thống nhiên liệu động cơ 1KD-FTV
3.0 ô tô Toyota Hilux
Nghiên cứu khai thác hệ thống nhiên liệu
Kết luận, kiến nghị

Trang 1


I. Tổng quan về đề tài nghiên cứu
1.1. Mục đích và ý nghĩa của đề tài
- Hiện nay các nhà khoa học đã tìm ra nhiều cách để chế tạo động
cơ mới nhằm giúp cho các động cơ đó hoạt động với quá trình cháy
tốt hơn, lượng tiêu hao nhiên liệu ít hơn, cũng như thân thiện với môi
trường như động cơ chạy bằng khí ga, động cơ phun xăng điện tử,

động cơ common rail, động cơ chạy bằng năng lượng mặt trời, ô tô
hybrid…Tuy nhiên ở Việt Nam động cơ diesel vẫn còn đóng một vai
trò rất quan trọng trong sự phát triển của nền kinh tế nói chung và
ngành ô tô nói riêng, bởi vì nó có khả năng sinh công lớn làm việc có
độ ổn định và tin cậy cao.
- Việc nghiên cứu khai thác hệ thống nhiên liệu trang bị trên
động cơ 1KD-FTV Toyota Hilux giúp chúng ta nắm bắt được những
kiến thức cơ bản để nâng cao hiệu quả sử dụng, khai thác sửa chữa
và cải tiến chúng. Ngoài ra nó còn góp phần xây dựng các nguồn tài
liệu tham khảo phục vụ quá trình học tập và công tác. Giúp chúng ta
hiểu rõ về hệ thống nhiên liệu động cơ diesel.
Trang 2


1.2. Tổng quan về xe Toyota Hilux
- Toyota Hilux là một dòng xe thương mại hạng nhẹ thuộc dòng xe
bán tải, được sản xuất và tiếp thị bởi hãng Toyota Nhật Bản, chiếc xe
Hilux đầu tiên được sản xuất vào tháng 3 năm 1968. Năm 1995 Toyota
giới thiệu mô hình xe bán tải mới, cho đến nay nó là một chiếc SUV
đầy đủ, hiện nay dòng xe Hilux đã có mặt ở hầu hết các nước trên thế
giới.
- Toyota Hilux sử dụng hai loại động cơ là 1KD-FTV và 2KD-FTV
xuất hiện lần đầu vào năm 2000. Tính đến năm 2016 Toyota Hilux đã
cho ra đời phiên bản thế hệ thứ 8.
- Hình dáng bên ngoài của xe như sau:
Trang 3


Trang 4

1.3. Hệ thống nhiên liệu động cơ diesel
a. Nhiệm vụ:
- Dự trữ nhiên liệu
- Cung cấp nhiên liệu cho động cơ
b. Yêu cầu:
- Hoạt động lâu bền, có độ tin cậy cao
- Nhiên liệu phải sạch không chứa tạp chất và nước
-Nhiên liệu phải có trị số xê tan cao, được đốt ngay khi phun vào
buồng đốt
- Thuận tiện sử dụng, dễ bảo dưỡng và sửa chữa
- Dễ chế tạo, giá thành rẻ.
c. Phân loại:
- Hệ thống cung cấp nhiên liệu Common Rail
- Hệ thống cung cấp nhiên liệu Diesel sử dụng bơm cao áp loại bơm
phân phối
- Hệ thống cung cấp nhiên liệu Diesel sử dụng bơm cao áp loại bơm
dãy.
Trang 5


1.3.1. Cấu tạo của một số hệ thống nhiên liệu động cơ diesel
a. Hệ thống nhiên liệu Diesel sử dụng bơm cao áp loại bơm dãy

Trang 6


- Nguyên lý hoạt động: Piston đi xuống nhờ lực đẩy lò xo 19, van cao
áp 12 đóng kín, nhờ độ chân không được tạo ra trong không gian phía trên
piston, khi mở các lỗ A, B nhiên liệu được nạp đầy vào không gian này cho

tới khi piston nằm ở vị trí thấp nhất.
- Piston đi lên nhờ cam 24, lúc đầu nhiên liệu bị đẩy qua các lỗ A, B ra
ngoài; khi đỉnh piston che kín hai lỗ A, B thì nhiên liệu ở không gian ở phía
trên piston 15 tăng áp suất, đẩy mở van cao áp 12, nhiên liệu đi vào đường
cao áp tới vòi phun. Quá trình cấp nhiên liệu được tiếp diễn tới khi rãnh
nghiêng trên đầu piston mở lỗ xả B thời điểm kết thúc cấp nhiên liệu, từ lúc
ấy nhiên liệu từ không gian phía trên piston qua rãnh dọc thoát qua lỗ B ra
ngoài khiến áp suất trong xilanh giảm đột ngột, van cao áp được đóng lại.

Trang 7


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

Trang 8


- Nguyên lý hoạt động: Dẫn động xoay piston 20 được trục bơm 6
dẫn động, còn dẫn động định tiến do vành cam 3 trên trục bơm 6 dẫn
động. Trên sườn piston có các lỗ thoát B, khi piston xoay lỗ thoát này
sẽ lần lượt ăn thông với các lỗ khoan chéo A trên đầu bơm. Trong hành
trình công tác nhiên liệu nén và phân phối lần lượt qua các lỗ khoan
chéo A, khi đó áp suất nhiên liệu nén đi qua van cao áp 21 rồi đi đến
vòi phun nhiên liệu của xylanh tương ứng. Trên bơm còn có bơm
chuyển nhiên liệu kiểu phiến gạt được nâng lên một áp suất ổn định,
quả văng 10 thông qua quan hệ tay đòn, quả văng tác động vào bạc xả
1 qua đó làm thay đổi thời điểm mở lỗ xả và thực hiện việc điều chỉnh
lượng nhiên liệu cung cấp theo chế độ làm việc của động cơ. Loại bơm
này có kết cấu đơn giản hơn so với bơm cao áp thẳng hàng kiểu Bosch

cho nên được sử dụng rộng rãi hơn, nhưng loại bơm cao áp sử dụng
trong hệ thống nhiên liệu Common Rail kết cấu đơn giản hơn ta khảo
sát sau.
Trang 9


c. Hệ thống nhiên liệu Diesel Common Rail
6

7

5

1

2

4

EDU
ECU
3

Caïc caím
biãú
n

Trang 10

* 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 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.

Trang 11


1.3.2. Hệ thống điện tử điều khiển phun nhiên liệu
 Hệ thống thu thập thông tin về điều kiện làm việc của động cơ
 Hệ thống xử lý
 Cơ cấu chấp hành
 Bộ xử lý
II. NGHIÊN CỨU CẤU TẠO CỦA HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU
ĐỘNG CƠ 1KD-FTV 3.0 Ô TÔ TOYOTA HILUX
2.1. Hệ thống nhiên liệu động cơ 1KD-FTV
2.1.1 Các thông số kỹ thuật động cơ 1KD-FTV

Trang 12


Loại động cơ
Số xy lanh và cách bố trí

Cơ cấu xupap
Kiểu động cơ
Dung tích xi lanh (cc)
Đường kính xylanh (mm)
Hành trình S (mm)
Công suất lớn nhất (KW/v/ph)
Momenxoắncựcđại (N.m/v/ph)
Tỉ số nén
Hộp số
Hệ thống nhiên liệu
Loại nhiên liệu
Mức độ tiêu thụ nhiên liệu

3.0 Diesel Common Rail tăng áp
4 xy lanh thẳng hàng, 16 xupap
Dẫn động đai và bánh răng
1KD-FTV
2982
96
103
161/3400
360/1600-3000
17,9
Số tự động 5 cấp
Common Rail
Diesel
7,5 lít/100 km

Trang 13

2.1.2. Giới thiệu về động cơ 1KD - FTV
- Động cơ 1KD-FTV của hãng Toyota là loại động cơ Diesel turbo tăng
áp TOYOTA D-4D, 4 kỳ 4 xylanh được đặt thẳng hàng và làm việc theo thứ tự
nổ 1-3-4-2. Động cơ có công suất lớn nhất 127KW/3400 v/ph, hệ thống phối
khí của các xupap được dẫn động trực tiếp từ trục cam thông qua con đội thuỷ
lực, sử dụng con đội thuỷ lực và cách bố trí 4 xupap trên một xylanh tạo được
chất lượng nạp và thải (nạp đầy, thải sạch), nhằm tăng công suất động cơ, giảm
được lượng khí thải độc hại gây ô nhiễm môi trường. Động cơ sử dụng công
nghệ Common Rail hoạt động ở áp suất cực cao lên đến 135 Mpa gấp 8 lần áp
suất của hệ thống phun nhiên liệu thông thường. Với hệ thống phun nhiên liệu
diesel bằng hệ thống tích luỹ nhiên liệu và điều khiển bằng ECU và hệ thống
tuần hoàn khí xả tạo cho động cơ luôn làm việc ở chế độ an toàn và hiệu quả
cao.

Trang 14


2.2. Các bộ phận chính của động cơ 1KD-FTV
 Thân máy và nắp xy lanh
 Cơ cấu phân phối khí
 Hệ thống làm mát
 Hệ thống bôi trơn
 Nhóm piston
 Thanh truyền
 Trục khuỷu
 Hệ thống tăng áp

Trang 15

2.3. Khảo sát hệ thống nhiên liệu động cơ 1KD-FTV
11

8

NE
G

7

ECU

EDU

Caím biãú
n
khaïc

9

4
14

13

10
5
6

3
2

1

12

1-Thùng nhiên liệu; 2- Lọc nhiên liệu; 3- Bơm cao áp HP3; 4- Common
Rail tích trữ điều áp; 5- Vòi phun; 6- Két làm mát nhiên liệu; 7- Mạch điều
khiển phun nhiên liệu EDU (Electronic Driver Unit); 8- Bộ điều khiển trung
tâm ECU; 9- Đường nhiên liệu cao áp; 10- Đường dầu hồi; 11- Các cảm
biến; 12- Van SVC; 13- Van an toàn áp suất; 14- Cảm biến áp suất nối với
ECU.
Trang 16


- Bơm cao áp 3 có nhiệm vụ tạo ra nhiên liệu có áp suất cao cho
quá trình phun. Bơm này được lắp đặt trên một ngăn của hệ thống.
Thường thì giống như vị trí đặt bơm phân phối trước đây (của các
động cơ cổ truyền). Nhiên liệu sau khi ra khỏi bơm cao áp được vận
chuyển vào bộ phận tích luỹ cao áp.
- Ống Rail 4 này là bộ phận tích luỹ cao áp và luôn được cấp
nhiên liệu để phục vụ cho việc phun nhiên liệu. Nhiên liệu trong ống
luôn có áp suất 180MPa để phun vào xylanh vào đúng thời điểm. Một
số thành phần của hệ thống Common Rail được đặt trực tiếp trên ống
này, như cảm biến áp suất, van điều áp.
- Vòi phun 5 có chức năng phun nhiên liệu vào xylanh động
cơ. ECU quyết định lượng nhiên liệu được phun, thời điểm phun và
điều khiển nam châm điện trong vòi phun, thông qua bộ EDU. Nam
châm điện này mở vòi phun và nhiên liệu được phun vào buồng cháy

động cơ khi áp suất tồn tại trong ống tích luỹ cao áp.
Trang 17


2.4. Kết cấu hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ 1KD-FTV
a.Vùng áp suất thấp
Vùng áp suất thấp có nhiệm vụ đưa nhiên liệu lên vòng cao áp, bao gồm
các bộ phận:
- Bình chứa nhiên liệu
- Các đường ống nhiên liệu áp suất thấp
- Lọc nhiên liệu
- Bơm tiếp vận
b.Vùng áp suất cao
- Bơm cao áp
- Van SCV
- Ống phân phối
- Van giới hạn áp suất
- Vòi phun
- Đường ống dẫn nhiên liệu áp suất cao

Trang 18


2.5. Các cảm biến trong hệ thống nhiên liệu động cơ 1KD-FTV
- Cảm biến vị trí bàn đạp ga
- Cảm biến vị trí trục khuỷu NE
- Cảm biến nhiệt độ nước làm mát
- Cảm biến vị trí trục cam (TDC)
- Cảm biến vị trí bướm ga
- Cảm biến lưu lượng khí nạp

- Cảm biến lưu lượng khí nạp
- Cảm biến áp suất đường ống nạp (PIM)
- Cảm biến nhiệt độ nhiên liệu (THF)

Trang 19


III. NGHIÊN CỨU KHAI THÁC HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU
3.1. Các dạng hư hỏng thường gặp ở hệ thống nhiên liệu

Động cơ diesel làm việc trên nguyên lý phun xăng ở áp suất cao. Hệ
thống nhiên liệu gồm: phần cung cấp nhiên liệu, phần cung cấp không
khí, ngoài ra trên một số động cơ còn có thêm bộ đốt nóng nhiên liệu khi
khởi động động cơ. Bơm cao áp, vòi phun là bộ phận đóng vai trò quan
trọng trong hệ thống nhiên liệu. Các dạng hư hỏng thường gặp như sau:
- Hư hỏng bơm cao áp
- Hư hỏng bộ điều tốc
- Các hư hỏng của vòi phun
- Các hư hỏng của bộ lọc nhiên liệu
- Các hư hỏng của đường ống dẫn nhiên liệu
- Hư hỏng hệ thống điện tử và các cảm biến

Trang 20


3.2. Cách khắc phục hỏng hóc
a. Bơm cao áp
- Bơm cao áp bị hỏng ta thay bơm mới, ta thiết lập giá trị ban đầu, cân
lượng nhiên liệu cung cấp từ bơm cấp liệu.
- Cài đặt giá trị lượng nhiên liệu cung cấp từ bơm cao áp vào ECU sau khi

thay mới.
b. Ống phân phối
- Nếu ống phân phối bị hỏng ta chỉ việc thay mới, không tháo rã ống phân
phối.
c. Vòi phun
- Sau khi sữa chữa vòi phun hoặc thay mới thì phải cài đặt lại thông số hiệu
chỉnh lượng phun cho vòi phun.

Trang 21


3.3. Phương pháp chẩn đoán
a.Động cơ không khởi động
- Không có nhiên liệu vào xy lanh
- Nhiên liệu phun kém
- Dùng nhiên liệu không đúng loại, chất lượng kém, trong nhiên liệu lẫn
nước
- Nhiên liệu vào xi lanh sớm hay quá muộn
- Nhiệt độ và áp suất không khí cuối thì nén không đủ
b. Công suất động cơ không đủ
- Nhiên liệu vào xi lanh không đủ
- Nhiên liệu phun vào xy lanh sớm hay muộn
- Nhiên liệu phun kém
- Thời gian phun không bình thường
- Lực cản trên đường hút tăng lên và có đối áp trên đường xả
- Động cơ quá nóng
- Không khí từ xy lanh ở kỳ nén và sản phẩm cháy lọt ra ngoài
Trang 22

c. Động cơ làm việc không ổn định
- Có tiếng nổ lộp bộp
- Động cơ chạy tốc độ khá cao rồi lại giảm đột ngột khi thay đổi tải
trọng
d. Động cơ xả khói đen hoặc khói xám
- Không đủ không khí
- Thừa nhiên liệu
- Chất lượng phun nguyên liệu kém
- Tình trạng kỹ thuật động cơ kém
e. Động cơ xả khói xanh
- Có dầu nhờn lọt vào buồng đốt
f. Động cơ xả khói trắng
- Có tiếng nổ trong các xi lanh:
+ Vòi phun kém, có nước trong nhiên liệu.
+ Áp suất nén trong xi lanh thấp (độ kín kém).

Trang 23


g. Động cơ làm việc có tiếng go
- Phát sinh khi trong buồng đốt nhiên liệu hoặc dầu nhờn bốc
cháysớm, tạo nên áp suất tăng cao đột ngột trong xi lanh.
- Nguyên nhân có thể kim phun bị chảy nhiên liệu, cân bơm không
đúng, dầu nhờn lọt vào buồng đốt, xéc măng bị bó kẹt hoặc quá mòn.
- Trường hợp khi máy chạy có tiếng gõ to chủ yếu do góc phun dầu
sớm lớn. Tiếng kêu này khi tăng ga nghe rõ, khi ga lớn thì mất hẳn.
h. Động cơ quá nóng
- Nguyên nhân chủ yếu là do lò xo cao áp bị hỏng hoặc lò xo pít tông
bơm gãy, pít tông bị kẹt một cách gián đoạn.

Trang 24