Đồ án nghiên cứu các hệ thống cung cấp nhiên liệu của động cơ diezel điện tử

LỜI NÓI ĐẦU
Trong xu thế hội nhập hiện nay, nền công nghiệp Việt Nam đang đứng
những cơ hội đầy tiềm năng và ngành công nghiệp ô tô Việt Nam cũng không
ngoại lệ. Ở nước ta số lượng ô tô hiện đại đang được lưu hành ngày một
tăng. Các loại ô tô này đều được cải tiến theo hướng tăng công suất, tốc
độ, giảm suất tiêu hao nhiên liệu, điện tử hố q trình điều khiển và
hạn chế mức thấp nhất thành phần ơ nhiễm trong khí xả động cơ.
Với sự phát triển mạnh mẽ của tin học trong vai trò dẫn đường, q trình
tự động hóa đã đi sâu vào các ngành sản xuất và các sản phẩm của chúng, một
trong số đó là ơ tơ. Nhờ sự giúp đỡ của máy tính để cải thiện q trình làm việc
nhằm đạt hiệu quả cao và chống ô nhiểm môi trường, tối ưu hố q trình điều
khiển dẫn đến kết cấu của động cơ và ô tô thay đổi rất phức tạp, làm cho người
sử dụng và cán bộ công nhân kỹ thuật ngành ơ tơ ở nước ta cịn nhiều lúng túng
và sai sót nên cần có những nghiên cứu cụ thể về hệ thống điện tử trên động cơ
ô tơ.
Vì vậy là một sinh viên của nghành động lực sắp ra trường, em chọn
đề tài: "Nghiên cứu các hệ thống cung cấp nhiên liệu của động cơ
Diezel điện tử" làm đề tài tốt nghiệp của mình. Em rất mong với đề tài
này em sẽ củng cố tốt hơn kiến thức của mình để khi ra trường em có thể
đóng góp vào ngành cơng nghiệp ơ tơ của nước ta, để góp phần vào sự phát
triển chung của ngành.

1

1


PHẦN I : TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CUNG CẤP NHIÊN LIỆU
DIESEL ĐIỆN TỬ
I. Tổng quan hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ diezel
1. Nhiệm vụ, yêu cầu và phân loại hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ

diezel
1.1. Nhiệm vụ
- Dự trữ nhiên liệu:
Đảm bảo cho động cơ có thể làm việc liên tục trong một thời gian nhất
định mà không cần cấp thêm nhiên liệu vào, lọc sạch nước, tạp chất cơ học
lẫn trong nhiên liệu, giúp nhiên liệu luân chuyển dễ dàng trong hệ thống.
- Cung cấp nhiên liệu cho động cơ : Đảm bảo tốt các yêu cầu sau.
+ Lượng nhiên liệu cấp cho mỗi chu trình phải phù hợp với chế độ
làm việc của động cơ.
+ Phun nhiên liệu vào đúng xy lanh thời điểm, đúng quy luật.
+ Đối với động cơ nhiều xylanh thì lượng nhiên liêu phun vào các
xylanh phải đồng đều trong một chu trình cơng tác.
- Các tia nhiên liệu phun vào xylanh động cơ phải đảm bảo kết hợp tốt
giữa số lượng, phương hướng, hình dạng, kích thước của các tia phun với
hình dạng buồng cháy, cường độ và phương hướng chuyển động của mỗi chất
trong buồng cháy để hồ khí được hình thành nhanh và đều.
1.2 u cầu
Hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ Diesel phải thoả mãn các yêu
cầu sau
- Hoạt động ổn định, có độ tin cậy và tuổi thọ cao.
- Dễ dàng và thuận tiện trong sử dụng, bảo dưỡng và sữa chữa.
2

2


- Dễ chế tạo, giá thành hạ.
1.3 Phân loại
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.

a : Hệ thống cung cấp nhiên liệu Diesel sử dụng bơm cao áp loại bơm
dãy.
Bơm cao áp là 1 loại bơm gồm nhiều tổ bơm ghép thành 1 khối có vấu
cam điều khiển nằm trong thân bơm và điều khiển chung bằng 1 thanh răng.

5

6

7

8

1

4

3

2

Hình 1: Sơ đồ hệ thống cung cấp nhiên liệu sử dụng bơm dãy.
1: Thùng chứa nhiên liệu. 2 : Cốc lọc; 3 : Bơm tay.4 : Bơm cao áp.
5 : Bầu lọc tinh . 6 : Ống dầu cao áp. 7: Vòi phun. 8: Buồng cháy.

3

3

b : Hệ thống cung cấp nhiên liệu Diesel sử dụng bơm cao áp loại bơm
phân phối.
3

4

5

6

2
7

1

9
10
B

8

11
12

A

C

Hình 2 : Sơ đồ hệ thống cung cấp nhiên liệu sử dụng bơm cao áp loại
bơm phân phối .

1- Thùng chứa nhiên liệu; 2,4- Bơm tiếp vận; 3- Bầu lọc tinh; 4- Van
điều áp;
6- Vòi phun; 7- Buồng cháy; 8- Bơm cao áp phân phối; 9- Van cao áp;
10- Piston; 11- Lỗ đưa nhiên liệu đến các vòi phun; 12- Vành điều
lượng.

4

4


c : Hệ thống cung cấp nhiên liệu common rail.
7
12

6

8

9

5
4

10

11

3
13

14

15

2
1

16

17

18

19

Hình 3 : Sơ đồ hệ thống cung cấp nhiên liệu common rail
1- Thùng chứa; 2- Ống tản nhiệt: 3- Bộ lọc: 4- Van đóng mở(theo nhiệt độ):
5-Bơm chuyển nhiên liệu; 6- Van điều áp suất thấp: 7- Van điều áp suất cao:
8- Đường ống dự trữ: 9 -Cảm biến áp suất nhiên liệu: 10-Bơm cao áp:
11- ECU: 12-Kim phum: 13- Bơm điện: 14- Cảm biến nhiệt độ nước làm
mát:
15- Cảm biến vị trí trục khuỷu: 16- Cảm biến áp suất: 17- Cảm biến vị trí
trục
cam: 18- Cảm biến vị trí bàn đạp ga: 19- Cảm biến nhiệt độ nhiên liệu.
Nguyên lý:
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 1 được bơm qua bơm điện và
đi vào bộ lọc 3 qua bơm chuyển 5 qua van điều áp 6 vào bơm cao áp 10 nhiên
liệu áp suất cao được bơm vào ống dự trữ qua van điều chỉnh áp suất 7. Tại

5

5


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.
Hệ thống nhiên liệu của động cơ diesel không ngừng được cải tiến với
các giải pháp kỹ thuật tối ưu nhằm làm giảm mức độ phát sinh ô nhiệm môi
trường và suất tiêu hao nhiên liệu. Các nhà khoa học đã nghiên cứu và đã đề
ra nhiều biện pháp khác nhau về kỹ thuật phun và tổ chức tốt q trình cháy
nhằm giới hạn chất ơ nhiệm. Các biện pháp được đưa ra nhằm giải quyết các
vấn đề sau:
Tăng tốc độ phun để làm giảm nồng độ bồ hóng do tăng tốc hịa trộn

-

nhiên liệu- khơng khí.
Tăng áp suất phun, đặc biệt là đối với động cơ phun trực tiếp .

-

- Điều chỉnh dạng quy luật phun theo khuynh hướng kết thúc nhanh quá
trình phun để làm giảm HC.
- Biện pháp hồi lưu một bộ phận khí xả ( ERG: Exhaust Gas

Recirculation).
Hiện nay, các nhược điểm của HTNL diesel đã được khắc phục dần
bằng cách cải tiến các bộ phận của hệ thống nhiên liệu như: Bơm cao áp, vịi
phun, ống tích trữ nhiên liệu áp suất cao, các ứng dụng điều khiển tự động
nhờ sự phát triển của công nghệ. Trong động cơ diesel hiện đại, áp suất phun
được thực hiện cho mỗi vòi phun một cách riêng lẽ, nhiên liệu áp suất cao
được chứa trong ống tích trữ hay còn gọi là “ ống phân phối ” và được phân
phối đến từng vòi phun theo yêu cầu. Đó là HTNL common rail diesel. Hệ
thống Common Rail về cơ bản bao gồm các thành phần sau:
6

6


- Kim phun điều khiển bằng van điện từ (solenoid) được gắn vào nắp
máy.
- Ống tích trữ nhiên liệu (ống phân phối áp lực cao).
- Bơm cao áp (bơm tạo áp suất cao)
Các thiết bị sau cũng cần cho sự hoạt động điều khiển của hệ thống :
- ECU : − Cảm biến tốc độ trục khuỷu : − Cảm biến tốc độ trục cam.
- Cảm biến bàn đạp ga.
Kim phun được nối với ống tích nhiên liệu áp suất cao (rail) bằng
một đường ống ngắn. Kết hợp với đầu phun và van điện từ được cung cấp
điện qua ECU. Khi van solenoid khơng được cấp điện thì kim ngừng
phun. Nhờ áp suất phun không đổi, lượng nhiên liệu phun ra sẽ tỷ lệ với
độ dài của xung điều khiển solenoid. Yêu cầu mở nhanh solenoid được
đáp ứng bằng việc sử dụng điện áp cao và dòng lớn. Thời điểm phun được
điều khiển bằng hệ thống điều khiển góc phun sớm. Hệ thống này dùng
một cảm biến trên trục khuỷu để nhận biết tốc độ động cơ, và một cảm
biến trên trục cam để nhận biết kỳ hoạt động. Lợi ích của vòi phun

common rail là làm giảm mức độ tiếng ồn, nhiên liệu được phun ra với áp
suất rất cao đồng thời kết hợp hệ thống điều khiển điện tử để kiểm soát lượng
phun, thời điểm phun một cách chính xác. Do đó làm hiệu suất động cơ và
tính kinh tế nhiên liệu cao hơn
+ So với hệ thống cũ dẫn động bằng trục cam thì hệ thống nhiên liệu
Common Rail khá linh hoạt trong việc đáp ứng thích nghi để điều khiển phun
nhiên liệu cho động cơ diesel như:
- Phạm vi ứng dụng rộng rãi (cho xe du lịch, khách,tải nhẹ, tải nặng, xe
lửa và tàu thủy).
- Áp suất phun đạt đến 1350 bar.
- Thay đổi áp suất phun tùy theo chế độ hoạt động của động cơ.
- Có thể thay đổi thời điểm phun.
7

7


Phun nhiên liệu chia làm ba giai đoạn: Phun sơ khởi, phun chính và
phun kết thúc. Các giai đoạn phun sơ khởi làm giảm thời gian cháy trễ và
phun thứ cấp tạo cho q trình cháy hồn thiện. Với phương pháp này áp suất
phun lên đến 1350 bar có thể thực hiện ở mọi thời điểm ngay cả lúc động cơ
đang ở tốc độ thấp.
Qua đây ta thấy hệ thống nhiên liệu common rail có những ưu điểm sau
· Tiêu hao nhiên liệu thấp.
· Phát thải ô nhiễm thấp.
· 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 .Tức
việc bố trí các thành phần và lắp đặt chúng trên động cơ phù hợp với các động
cơ đang tồn tại. Động cơ Diesel thế hệ “cũ”, trong quá trình làm việc hệ thống

cung cấp nhiên liệu thì tạo ra tiếng ồn khá lớn. Khi khởi động và tăng tốc đột
ngột lượng khói đen thải ra lớn. Vì vậy làm tiêu hao nhiên liệu và ô nhiễm
cao. Ở HTNL common rail áp suất phun lên đến 1350 bar, có thể phun ở mọi
thời điểm, mọi chế độ làm việc và ngay cả động cơ lúc thấp tốc mà áp suất
phun vẫn không thay đổi. Với áp suất cao, nhiên liệu được phun càng tơi nên
q trình cháy càng sạch hơn.
Ngồi những ưu điểm nổi trội như đã nêu trên thì hệ thống nhiên liệu
common rail còn tồn tại một số nhược điểm sau:
· Thiết kế và chế tạo phức tạp đòi hỏi có ngành cơng nghệ cao.
· Khó xác định và lắp đặt các chi tiết common rail trên động cơ cũ.
2. Sự hình thành hỗn hợp khơng khí và nhiên liệu trong buồng cháy của
động cơ Diezel
Tính kinh tế của động cơ Diesel, tiếng ồn và ứng suất của cơ cấu trục
khuỷu thanh truyền phụ thuộc nhiều vào tốc độ biến thiên hóa năng của nhiên
liệu thành nhiệt năng. Diễn biến thời gian cấp nhiên liệu, tính chất của nhiên
8

8


liệu có ý nghĩa quyết định tới tốc độ phản ứng hóa học, q trình tạo hỗn hợp
giữa nhiên liệu và khơng khí . Vì vậy để q trình cháy diễn ra 1 cách hiệu
quả nhất thì ta cần điều chỉnh thật tốt chùm tia nhiên liệu trong buồng cháy.
Diễn biến thời gian tạo hỗn hợp được điều khiển bởi kết cấu buồng cháy bằng
cách phân chia nhiên liệu thành hạt nhỏ mịn kết hợp với xốy lốc của khơng
khí để tạo được sự tối ưu trong quá trình cháy của nhiên liệu trong buồng
cháy của động cơ.
Quá trình hình thành hỗn hợp của động cơ Diesel chỉ chiếm một thời
gian nhỏ do đặc điểm kết cấu của động cơ và hình thành hỗn hợp nhiên liệu là
hỗn hợp khơng đồng nhất. Vì vậy quá trình hình thành hỗn hợp là một quá

trình rất phức tạp và diễn ra ở nhiều giai đoạn khác nhau.
Hơn nữa quá trình bay hơi của các hạt nhiên liệu rất phức tạp, điều kiện
cho việc bay hơi của các hạt nhiên liệu ở mỗi vị trí của chùm tia là khác nhau
do đó việc tính tốn là rất phức tạp và chỉ mang tính gần đúng. Nhiên liệu
phun vào buồng cháy có đường kính khác nhau mà sự sấy nóng và bay hơi
của các hạt nhiên liệu lại phụ thuộc rất nhiều vào đường kính, nhiệt độ, áp
suất của các hạt nhiên liệu phun vào. Ngồi ra cịn phụ thuộc vào tính chất vật
lý của nhiên liệu. Thời gian để bay hơi hoàn toàn các hạt nhiên liệu trong xy
lanh động cơ phụ thuộc vào áp suất, nhiệt độ ở thời điểm phun. Khi tăng áp
suất khơng khí nạp sẽ ảnh hưởng mạnh tới sự bay hơi bởi vì áp suất và nhiệt
độ của khơng khí cuối q trình nén sẽ tăng. Sự xốy lốc mạnh của khơng khí
nạp trong bng cháy cũng có tác dung nâng cao cường độ và tốc độ bay hơi
của nhiên liệu.
Q trình hình thành hồ khí tuỳ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau
nhưng chủ yếu là phụ thuộc vào kết cấu của buồng cháy trong động cơ.

9

9


Đối với động cơ diesel có rất nhiều yếu tố ảnh hưởng đến quá trình cháy
trong động cơ, trong các yếu tố đó có nhiều yếu tố thuộc khâu kết cấu, thiết kế
buồng cháy, kết cấu đường ống nạp... và có nhiều yếu tố phụ thuộc vào chế độ
hoạt động của động cơ như : Số vòng quay, thời điểm phun, lượng phun....
Khả năng làm việc tối ưu của động cơ Diesel phụ thuộc chủ yếu vào 2
yếu tố điều chỉnh cơ bản là: Lượng nhiên liệu phun vào động cơ và thời điểm
phun. Cả hai thông số điều chỉnh cơ bản này đều được điều chỉnh bởi bộ điều
khiển điện tử trên cơ sở xử lý các thông tin đầu vào như . Số vòng quay, chế
độ tải trọng động cơ, nhiệt độ nước làm mát... Nói chung có nhiều bộ xử lý

điều khiển nhiều hệ thống khác nhau lắp trên ôtô. Tuy nhiên bộ xử lý nào
cũng hoạt động theo nguyên lý thu thập thông tin vào điều kiện làm việc của
hệ thống và trên cơ sở đó điều khiển các cơ cấu chấp hành theo cách mà
người thiết kế mong muốn. Khuynh hướng hiện nay vẫn tập trung vào việc
nghiên cứu quá trình tạo hỗn hợp cháy trong động cơ Diesel nhằm mục đích
nâng cao cơng suất, tiết kiệm nhiên liệu, giảm chất độc hại trong khí thải.
II. LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA HỆ THỐNG DIESEL ĐIỆN TỬ
Ra đời sớm nhưng động cơ Diesel không phát triển như động cơ xăng
do gây ra nhiều tiếng ồn, khí thải bẩn. Tuy nhiên cùng với sự phát triển của kỹ
thuật công nghệ, các vấn đề được giải quyết và Diesel ngày càng trở nên phổ
biến và hữu dụng hơn.
Khí thải động cơ Diesel là một trong những thủ phạm gây ơ nhiễm
mơi trường. Động cơ Diesel với tình hiệu quả kinh tế hơn là động cơ xăng,
tuy nhiên vấn đề về tiếng ồn và khí thải vẫn là những hạn chế trong sử dụng
động cơ Diesel.
Động cơ Diesel được phát minh vào năm 1892 nhờ Rudolf Diesel hoạt
động theo nguyên lý tự cháy. Ở gần cuối quá trình nén, nhiên liệu được phun
vào buồng cháy động cơ để hình thành hịa khí rồi tự bốc cháy. Đến năm 1927
Robert Bosh mới phát triển bơm cao áp ( bơm phun Bosh lắp cho động cơ
Diesel trên ôtô thương mại và ô tô khách vào năm 1936).
10

10


Hệ thống nhiên liệu Diesel không ngừng được cải tiến với các giải
pháp kỹ thuật tối ưu nhắm làm giảm mức độ phát sinh ô nhiễm và suất tiêu
hao nhiên liệu. Các nhà động cơ Diesel đã đề ra nhiều biện pháp khác nhau về
kỹ thuật phun và tổ chức q trình cháy nhằm hạn chế các chất ơ nhiễm. Các
biện pháp chủ yếu tập chung vào giải quyết các vấn đề:

-Tăng tốc độ phun để giảm nồng độ bồ hóng do tăng tốc hịa trộn
nhiên liệu khơng khí.
- Tăng áp suất phun, đặc biệt là đối với động cơ phun trực tiếp.
- Điều chỉnh dạng quy luật phun theo khuynh hướng kết thúc nhanh
quá trình phun để làm giảm HC.
- Biện pháp hồi lưu một bộ phận khí xả.
Hiện nay các nhược điểm đó đã được khắc phục bằng cách cải tiến
một số bộ phận của hệ thống nhiên liệu Diesel điện tử như:
- Bơm cao áp điều khiển điện tử.
- Vịi phun điện tử.
- Ống tích trữ nhiên liệu áp suất cao ( ống Rail).
Với các ứng dụng mạnh mẽ về điều khiển tự động trong hệ thống
nhiên liệu Diesel nhờ sự phát triển về công nghệ . Năm 1986 Bosh đã đưa ra
thị trường việc điều khiển điện tử cho hệ thống cung cấp nhiên liệu Diesel
được gọi là hệ thống nhiên liệu Common Rail Diesel. Cho đến ngày nay hệ
thống cung cấp nhiên liệu Common Rail Diesel đã được hoàn thiện. Trong
động cơ Diesel hiện đại áp suất phun được thực hiện cho mỗi vòi phun một
cách riêng rẽ, nhiên liệu áp suất cao được chứa trong hộp chứa ( Rail) hay còn
gọi là “ắc quy thủy lực” và được phân phối đến từng vòi phun theo yêu cầu.
So với các hệ thống cung cấp nhiên liệu Diesel thơng thường thì Common
Rail Diesel đã đáp ứng và giải quyết được những vấn đề:
- Giảm tối đa mức độ tiếng ồn.
- Nhiên liệu được phun ra với áp suất rất cao nhờ kết hợp điều khiển
điện tử, áp suất phun có thể đạt tới 184 MPa. Thời gian phun cực ngắn và tốc
độ phun cực nhanh (khoảng 1,1 ms).
- Có thể thay đổi áp suất phun và thời điểm phun tùy theo chế độ làm
việc của động cơ.
11

11

Do đó làm tăng hiệu suất động cơ và tính kinh tế nhiên liệu được nâng
cao hơn.
III. PHÂN LOẠI THỐNG NHIÊN LIỆU DIESEL ĐIỆN TỬ.
Hệ thống nhiên liệu Diesel điện tử

Hệ thống nhiên liệu
HệDiesel
thống nhiên
điện tửliệu
vớiDiesel
Bơm cao
điệnáptử với Ống phân phối – Common
Hệ thốngRail
nhiên
System
liệu Diesel
(CRS)điện tử
BơmVòi phun kết hợp

điều khiển
Bơm điện
VE điều
tử bằng
khiển
Bơm
cơđiện
cấu
VEtử

điều
điều
bằng
gakhiển
điệ
cơ ncấu
điện
từ điều
tử bằng
ga
Loại
điện
van
2 từ
Piston
xả áp Loại 3 Piston Loại 4 Piston Loại EUI

Bơm VE

Loại HEUI

1 Piston hướng
Bơmtrục
VE nhiều Piston hướng kính

Hệ thống cung cấp nhiên liệu Common Rail , bơm cao áp cung cấp
nhiên liệu áp suất cao (80-180Mpa) cho một dường chung ( Comon Rail) sau
đó nhiên liệu được đưa tới các vòi phun , loại này viết tắt là TDCi
12

12


( Turbocharge Comon Rail inejction) . Hệ thống TDCi được sử dụng bắt đầu
từ năm 1995 trên các động cơ diesel, cho đến nay hệ thống này khơng ngừng
được hồn thiện và phổ biến rộng rãi tên tất cả các ô tô đời mới .
PHẦN II : CÁC HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU DIESEL ĐIỆN TỬ
I . HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU DIESEL ĐIỆN TỬ VỚI BƠM CAO ÁP
1. LOẠI BƠM PE ( BƠM DÃY ) ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN TỬ BẰNG CƠ CẤU
ĐIỀU GA ĐIỆN TỪ
Về cơ bản các chi tiết của bơm PE điện tử có cấu tạo và hoạt động giống
như bơm PE thông thường, chỉ khác ở chỗ là:
Đối với bơm PE thông thường cơ cấu điều chỉnh lượng phun nhiên
liệu là : Bộ điều tốc
Còn với bơm PE điện tử, để điều chỉnh lượng phun nhiên liệu thì ECU
sẽ tiếp nhận các tín hiệu từ các cảm biến sau đó sẽ gửi tín hiệu điều khiển cho
cơ cấu điều ga điện từ để thay đổi vị trí thanh răng ( hay tốc độ động cơ).
1.1 Cấu tạo của cơ cấu điều ga điện từ

Hình 4 : Cơ cấu điều ga của bơm PE điện tử
1. Trục cam
2. Cơ cấu điều ga điện từ
13

4. ECU
5. Cảm biến tốc độ
13


3. Lò xo hồi vị

Cấu tạo của cơ cấu điều ga gồm 1 cuộn dây được ECU điều khiển cấp
điện từ theo mức độ bàn đạp chân ga ( hoặc theo tín hiệu của cảm biến chân
ga)
1.2 Cơng dụng
Khi ơtơ máy kéo làm việc tải trọng trên động cơ luôn thay đổi. Nếu
thanh răng của bơm cao áp hoặc bướm tiết lưu giữ nguyên một chỗ thì khi
tăng tải trọng, số vòng quay của động cơ sẽ giảm xuống, còn khi tải trọng
giảm thì số vịng quay tăng lên. Điều đó dẫn đến trước tiên làm thay đổi tốc
độ tiến của ôtô máy kéo, thứ hai là động cơ buộc phải làm việc ở những chế
độ khơng có lợi.
Để giữ cho số vịng quay trục khuỷu động cơ khơng thay đổi khi chế độ
tải trọng khác nhau thì đồng thời với sự tăng tải cần phải tăng lượng nhiên
liệu cấp vào xilanh, cịn khi giảm tải thì giảm lượng nhiên liệu cấp vào xilanh.
Khi ln ln có sự thay đổi tải trọng thì khơng thể dùng tay mà điều
điều chỉnh lượng nhiên liệu cấp vào xilanh. Công việc ấy được thực hiện tự
động nhờ một thiết bị đặc biệt trên bơm cao áp gọi là cơ cấu điều ga điện từ .
Nhiệm vụ :
Điều hoà tốc độ động cơ dù có tải hay khơng tải (giữ vững một tốc độ
hay trong phạm vi cho phép tuỳ theo loại) có nghĩa là lúc có tải hay khơng tải
đều phải giữ một tốc độ động cơ trong lúc cần ga đứng yên.
Đáp ứng được mọi vận tốc theo yêu cầu của động cơ.
Phải giới hạn được mức tải để tránh gây hư hỏng máy.
Phải tự động cúp dầu để tắt máy khi số vòng quay vượt quá mức ấn
định.
1.3 Hoạt động
Khi muốn thay đổi công suất và tốc độ của động cơ thì người lái xe tác
động lên bàn đạp ga và thơng qua cảm biến chân ga gửi tín hiệu ( hay ý
nguyện của người lái ) gửi về ECU và ECU nhận thêm một số tín hiệu khác
như: Ne, THW, VG… Để xuất ra những chuỗi xung có tỷ lệ thường trực thay
đổi cấp cho cuộn điều khiển của cơ cấu điều ga tạo nên từ trường lớn hay nhỏ

14

14


tác động vào thanh răng làm cho thang răng tiến về chiều giảm hay tăng kéo
theo tốc độ động cơ thay đổi.
2. LOẠI BƠM VE ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN TỬ BẰNG CƠ CẤU ĐIỀU GA
ĐIỆN TỪ
2.1 Bơm cao áp
Bơm phun nhiên liệu đẩy nhiên liệu đến từng vòi phun. Bơm phun có
chức năng kiểm sốt lượng phun và thời điểm phun nhiên liệu.

Hình 5 : Bơm cao áp với cơ cấu điều ga điện từ
1. Van điện từ điều ga
2. Van điện từ cắt nhiên liệu
3. Bộ điều khiển phun sớm( van
TCV)

15

4. Xi lanh bơm
5. Piston
6. Cơ cấu điều ga

15


Bơm nhiên liệu có áp suất cao cho xy lanh đợng cơ đúng thời điểm ,

đúng qui luật và với lượng phù hợp với chế độ làm việc của đông cơ.
2.2 Hoạt động
Hút nhiên liệu : Bơm cấp nhiên liệu hút nhiên liệu từ bình và nén
trong thân bơm.
Bơm nhiên liệu cao áp : Sử dụng một piston để đưa nhiên liệu áp suất
cao tới mỗi vòi phun bằng chuyển động tịnh tiến và quay.
Điều khiển lượng phun : Cơ cấu điều ga điều khiển lượng phun và
công suất động cơ. Cơ cấu điều ga điện từ có chức năng kiểm soát tốc độ tối
đa của động cơ để ngăn động cơ chạy quá tốc độ và giữ ổn định tốc độ chạy
không tải.
Điều khiển thời điểm phun :
Bộ định thời điểm phun theo tỷ lệ thuận với tốc độ động cơ. Van TCV
sẽ thực hiện chức năng này.
Hoạt động :
Khi bật khóa điện ON, van điện từ cắt nhiên liệu được kéo vào trong,
đường thông giữa thân bơm và piston mở. Khi bơm cấp nhiên liệu quay, hút
nhiên liệu từ bình nhiên liệu, qua bộ lắng đọng nước và bộ lọc nhiên liệu, đi
vào thân bơm theo áp suất được điều chỉnh bởi van điều chỉnh. Piston hút
nhiên liệu từ thân bơm vào buồng áp suất trong hành trình hút ( dịch chuyển
sang trái ) và nén nhiên liệu ở mức cao để dẫn đến từng van phân phối trong
hành trình nén ( di chuyển sang phải ).
Sau khi qua van phân phối, nhiên liệu được đưa vào các vịi phun qua
các ống dẫn cao áp, từ đó nhiên liệu được phun vào các xylanh. Cùng lúc, các
bộ phận bên trong bơm được nhiên liệu làm mát và bôi trơn. Một phần nhiên
liệu quay trở về bình nhiên liệu từ vít tràn để kiểm sốt mức độ tăng nhiệt độ
của nhiên liệu trong bơm.

16

16

2.3 Bơm cấp và van điều chỉnh

Hình 6 : Bơm cấp và van điều chỉnh
Bơm cấp nhiên liệu
Bơm cấp nhiên liệu kiểu cánh gạt bao gồm 4 cánh gạt và một roto.
Trục dẫn động quay roto và nhờ có lực ly tâm mà các cánh gạt ép nhiên liệu
lên thành trong của buồng áp suất. Do trọng tâm của roto lệch so với tâm của
buồng nén nên nhiên liệu giữa các cánh gạt bị nén và đẩy ra ngoài.
Van điều chỉnh
Van điều chỉnh điều chỉnh áp suất xả của bơm cấp nhiên liệu phù hợp
với tốc độ bơm.
Bộ định thời kiểm soát thời điểm phun nhiên liệu theo áp suất trong
bơm.

17

17


2.4. Phân phối và phun nhiên liệu của bơm cao áp
Bơm cấp nhiên liệu, đĩa cam và piston được điều khiển bằng trục dẫn
động và quay theo tỷ lệ bằng một nửa tốc độ của động cơ.
Hai lò xo piston đẩy piston và đĩa cam lên các con lăn.
Đĩa cam có số mặt cam bằng số xylanh ( động cơ 4 xylanh thì có 4 đĩa
cam ). Đĩa cam quay trên con lăn cố định nó đẩy piston ra và vào. Do đó,
piston theo sự dịch chuyển của mặt cam và chuyển động tịnh tiến ăn khớp với
cam và quay. Ứng với một vòng quay của đĩa cam, piston sẽ quay một vòng
và tịnh tiến 4 lần.

Việc cung cấp nhiên liệu cho mỗi xylanh được thực hiện bằng ¼ vịng
quay đĩa cam và một lần chuyển động tịnh tiến của piston ( động cơ 4 xylanh ).
Piston có 4 rãnh hút, một cửa phân phối, một cửa tràn và một rãnh cân
bằng áp suất. Cửa tràn và cửa phân phối đặt thẳng hàng với lỗ vào ở tâm
piston.
Nhiên liệu được hút từ rãnh của piston. Sau đó nhiên liệu nén mạnh
qua van phân phối từ cửa phân phối và bơm vào vịi phun.
Hút nhiên liệu:

Hình 7 : Piston bơm
Khi piston đi xuống ( chuyển sang trái ), một trong 4 rãnh hút trong
piston bơm sẽ thẳng hàng với cửa hút trong đầu phân phối.
Do vậy, nhiên liệu được hút vào buồng áp suất và đi vào trong piston.
18

18


Cung cấp nhiên liệu :
Khi đĩa cam và piston quay, cửa hút của đầu phân phối đóng, cửa phân
phối của piston sẽ thẳng hàng với đường phân phối.
Khi đĩa cam chạy trên con lăn, piston đi lên ( chuyển sang phải ) và nén
nhiên liệu.
Khi áp suất nhiên liệu đạt giá trị ấn định trước, nhiên liệu sẽ được phun
ra qua vòi phun.
Kết thúc :
Khi đĩa cam quay tiếp và piston đi lên ( dịch chuyển sang phải ), hai cửa
tràn của piston bị đẩy ra ngoài vành tràn. Kết quả là áp suất nhiên liệu giảm
đột ngột và kết thúc nạp nhiên liệu.
Hành trình hữu ích :

Hành trình hữu ích là khoảng cách piston dịch chuyển từ khi bắt đầu
nén nhiên liệu tới khi kết thúc.
Vì các hành trình bơm là khơng đổi, nên sự thay đổi vị trí đặt vành tràn
làm thay đổi hành trình hữu ích để tăng hoặc giảm lượng phun nhiên liệu.
Khi hành trình hữu ích kéo dài hơn thì hành trình nén sẽ lâu kết thúc
hơn và lượng nhiên liệu nạp tăng. Ngược lại, nén kết thúc sớm hơn và lượng
nhiên liệu nạp giảm khi hành trình hữu ích ngắn hơn.
2.5. Cơ cấu điều ga điện từ
2.5.1 Cấu tạo

19

19


Hình 8 : Cơ cấu điều ga điện từ ủa bơm VE
Cơ cấu điều ga điện từ gồm 1 cuộn điều khiển được cấp điện từ ECU
động cơ theo mức đạp chân ga ( thông qua cảm biến chân ga).
2.5.2 Nguyên lý hoạt động
Lực từ trường do cuộn dây sinh ra sẽ tác động lên một trống lớn và để
cân bằng với lực từ trường thì lị xo hồi vị được lắp đối diện ở phía kia của
trống lớn. Trống lớn có một trục được lắp lệch tâm và trục này được lắp với
một trống nhỏ, trên trống nhỏ lại có một chốt lệch tâm được cắm vào lỗ trên
quả ga.
Khi người lái xe muốn thay đổi công suất và tốc độ của động cơ thì
người lái xe tác động lên bàn đạp ga và thông qua cảm biến chân ga gửi tín
hiệu ( hay ý nguyện của người lái ) gửi về ECU và ECU nhận thêm một số tín
hiệu khác như: Ne, THW, VG… Để xuất ra những chuỗi xung có tỷ lệ thường
trực thay đổi cấp cho cuộn điều khiển của cơ cấu điều ga tạo nên từ trường tác
động vào trống lớn làm cho trống lớn xoay một góc, kéo theo trống nhỏ cũng

bị xoay đi một góc. Khi đó chốt lệch tâm trên trống nhỏ sẽ gạt quả ga tiến lên
hay lùi lại để điều chỉnh lượng nhiên liệu phun.

20

20


ECU sẽ tiếp nhận các tín hiệu từ các cảm biến từ đó tính tốn để đưa ra
lượng phun phù hợp với các chế độ làm việc của động cơ và tạo thời điểm
phun sớm thích hợp nhất.
3. LOẠI BƠM VE ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN TỬ BẰNG VAN XẢ ÁP.
3.1 Đặc điểm và phân loại.

a
b
Hình 9 : a, Loại máy bơm piston hướng trục
b, máy bơm piston hướng kính
Loại bơm VE này phải có:
+ Bơm sơ cấp, khớp chữ thập dẫn động cam, vành cam lăn, cơ cấu điều
khiển phun sớm.
+ Tuy nhiên khơng có quả ga và piston khơng có lỗ ngang.
+ Có thêm van xả áp và van điều khiển phun sớm, cảm biến tốc độ, các
điện trở hiệu chỉnh…
3.2 Bơm VE điện tử một piston hướng trục
3.2.1 Đặc điểm và cấu trúc
Bơm VE điện tử kiểu mới một piston hướng trục do khơng có quả ga nên
để điều khiển lượng nhiên liệu phun ( tức là muốn thay đổi tốc độ động cơ,

21

21


cơng suất của động cơ) thì bơm sử dụng một khoang xả áp thơng với khoang
xylanh.

Hình 10 : Cấu trúc của bơm piston hướng trục

22

22


Hình 11: Các chi tiết của bơm piston hướng trục
3.2.2 Hoạt động
Khi động cơ làm việc thì một bơm sơ cấp loại cánh gạt được bố trí ở
trong bơm VE sẽ hút dầu từ thùng dầu qua lọc và nén căng vào trong khoang
bơm đến áp suất 2÷7(kg/cm2 ) và áp suất này gọi là áp suất sơ cấp P 1. Dầu có
áp suất P1 được đưa tới chờ sẵn tại cửa nạp và khi phần xẻ rãnh của piston
23

23


trùng với cửa nạp thì dầu được nạp vào khoang xylanh. Tiếp đó khi piston
quay lên phần khơng xẻ rãnh ở đầu piston sẽ che lấp cửa nạp đồng thời lúc
này phần lồi của cam đĩa chèo lên con lăn làm cho piston bị đẩy lên để nén
dầu trong khoang xylanh. Dầu trong khoang xylanh bị nén gần tới áp suất
phun thì cửa chia dầu trên piston trùng với một đường dẫn ra một vịi phun

nào đó. Do vậy, khi dầu trong khoang xylanh đạt áp suất phun thì nó sẽ mở
kim phun và phun vào trong buồng cháy động cơ lượng dầu phun vào động cơ
nhiều hay ít phụ thuộc vào thời điểm mở van xả áp, tức là nếu vòi phun đang
phun mà van xả áp được mở ra thì dầu trong khoang xylanh sẽ thơng qua van
xả áp về khoang bơm làm mất áp suất phun.
3.3. Bơm VE điện tử nhiều piston hướng kính
3.3.1. Cấu tạo
Loại bơm VE nhiều piston hướng kính trước hết vẫn phải có một bơm
sơ cấp để tạo ra áp suất sơ cấp nạp vào trong khoang bơm. Trục bơm được nối
với Roto chia và ở Roto chia bố trí 4 piston hướng kính, ở giữa là một lỗ
khoan dọc tâm lỗ khoan này thông với cửa nạp dầu và cửa chia dầu. Phía
ngồi Roto chia là một vành có các con lăn và toàn bộ cụ này được đặt trong
một vành cam.

24

24


Hình 12 : Cấu trúc bơm hướng kính

Hình 13 : Các chi tiết của bơm hướng kính
25

25