Hệ thống common rail của denso

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
BỘ MÔN ĐỘNG CƠ
********

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Đề tài:

HỆ THỐNG COMMON RAIL CỦA HÃNG DENSO

GVHD: GVC.ThS.CHÂU QUANG HẢI
SVTH: NGUYỄN THỊ BÍCH GIANG
MSSV: 13145077
NGUYỄN HỮU TRỌNG
MSSV: 13145294

TP. HỒ CHÍ MINH THÁNG 07 – 2017


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật
Khoa Cơ Khí Động Lực

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

KHOA:

CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

BỘ MƠN:

ĐỘNG CƠ

HỌ VÀ TÊN SINH VIÊN: NGUYỄN THỊ BÍCH GIANG MSSV: 13145077
NGUYỄN HỮU TRỌNG
NGÀNH:

MSSV: 13145294

CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ

-

Tên đề tài: HỆ THỐNG COMMON RAIL CỦA HÃNG DENSO

-

Nhiệm vụ đề tài: Tìm hiểu cấu tạo, nguyên lí làm việc và so sánh các hệ
thống Common Rail của hãng Denso.

-

Ngày giao nhiệm vu: 03-04-2017

-

Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 25/07/2017

-

Giảng viên hướng dẫn: GVC.ThS. CHÂU QUANG HẢI

Chủ nhiệm bộ môn

TS. LÝ VĨNH ĐẠT

Giáo viên hướng dẫn

GVC.ThS. CHÂU QUANG HẢI


Nhận xét của giảng viên hướng dẫn
..............................................................................................................................................
..............................................................................................................................................
..............................................................................................................................................
..............................................................................................................................................
..............................................................................................................................................
..............................................................................................................................................
..............................................................................................................................................
..............................................................................................................................................
..............................................................................................................................................
..............................................................................................................................................
..............................................................................................................................................
..............................................................................................................................................
..............................................................................................................................................
..............................................................................................................................................
..............................................................................................................................................
Tp. Hồ Chí Minh, ngày

tháng

năm 2017

Giảng viên hướng dẫn

GVC.ThS: CHÂU QUANG HẢI


Nhận xét của giảng viên phản biện
..............................................................................................................................................
..............................................................................................................................................
..............................................................................................................................................
..............................................................................................................................................
..............................................................................................................................................
..............................................................................................................................................
..............................................................................................................................................
..............................................................................................................................................
..............................................................................................................................................
..............................................................................................................................................
..............................................................................................................................................
..............................................................................................................................................
..............................................................................................................................................
..............................................................................................................................................
..............................................................................................................................................
Tp. Hồ Chí Minh, ngày

tháng

năm 2017

Giảng viên phản biện

GV.ThS. ĐINH TẤN NGỌC


Xác nhận hồn thành đồ án
..............................................................................................................................................
..............................................................................................................................................
..............................................................................................................................................
..............................................................................................................................................
..............................................................................................................................................
..............................................................................................................................................
..............................................................................................................................................
..............................................................................................................................................
..............................................................................................................................................
..............................................................................................................................................
..............................................................................................................................................
..............................................................................................................................................
..............................................................................................................................................
..............................................................................................................................................
..............................................................................................................................................
Tp. Hồ Chí Minh, ngày 27 tháng 07 năm 2017

Giảng viên hướng dẫn

Giảng viên phản biện

Chủ tịch hội đồng

Lời cảm ơn
Thời gian trơi qua thật nhanh, mới đó mà đã 4 năm kể từ cái ngày chúng em rời
xa gia đình, xa quê hương để vào chốn phồn hoa đô thị học tập tại ngôi trường Đại học
Sư Phạm Kỹ Thuật TP. Hồ Chí Minh. Ngày đầu bước vào trường, mọi thứ xung quanh
đối với chúng em thật lạ lẫm, đầy bỡ ngỡ. Chúng em thấy trường sao rộng q, tìm
đường tới phịng học là một khó khăn khơng nhỏ với tụi em, đi từ cổng trường tới
phịng học sao vất vả quá...Rồi ngày tháng học tập trôi qua, với sự giúp đỡ, động viên
tận tình của thầy cô, bạn bè, chúng em dần quen được với mọi thứ, tìm ra phịng học
một cách dễ dàng, cảm thấy con đường đến lớp thật gần gũi biết bao! Chúng em thấy
yêu trường, mến bạn, mỗi ngày đến lớp là một niềm vui. Bởi ở đó, chúng em được các
thầy cơ dạy bảo tận tình, cho chúng em những kiến thức hữu ích trong chuyên ngành
học và trong cuộc sống đời thường. Trong những tiết học căng thẳng, các thầy cơ
thường pha trị, nói đùa...thế là cả lớp cười nghiêng ngả, mọi áp lực tan biến và chúng
em tiếp thu kiến thức thật dễ dàng. Ở đó, chúng em được vui chơi, được làm quen với
nhiều bạn ở các vùng quê khác, được nghe kể về các đặc sắc ở những vùng miền trên
đất nước Việt Nam.
Khi mọi thứ tưởng chừng như khơng thể tách rời được thì cũng là lúc chúng em
phải rời xa ngôi trường thân yêu này để bước vào cuộc sống của cơm áo gạo tiền. Liệu
mai này, khi chúng em vấp ngã trên đường đời, chúng em có thể quay lại ngơi trường
thân u này, có thể ơm chầm lấy thầy cơ, kể lễ về mọi khó khăn mình gặp phải, để
các thầy cơ cho chúng em một lời khuyên giúp chúng em mạnh mẽ và tiếp tục bước đi
trên con đường đời đầy cạm bẫy. Chúng em sẽ nhớ lắm, sẽ nhớ mãi ngôi trường này!
Chúng em chân thành cảm ơn toàn thể thầy cô trong trường, đặc biệt là thầy cô
trong Khoa Cơ Khí Động Lực, Thầy Châu Quang Hải tận tình giúp đỡ chúng em hoàn
thành đồ án và tất cả các bạn bè đã cho chúng em có được như ngày hôm nay. Mong
các thầy cô rộng lượng tha thứ cho những lỗi lầm mà chúng em mắc phải, tha thứ cho
những khi chúng em trốn học, nói chuyện ồn ào trong giờ học, không chịu học bài và
khiến thầy cô phải phiền muộn. Được học tập trong ngôi trường danh tiếng này với
những trang thiết bị hiện đại, với cách truyền đạt dễ hiểu, chúng em được trang bị cho
mình một nền tảng kiến thức vững chắc. Chúng em tự hào vì mình là sinh viên Sư

Phạm Kỹ Thuật, tự tin vào kiến thức mà mình có được để cống hiến hết mình vì Tổ
quốc Việt Nam thân thương.
Chúng em thật sự biết ơn những người lái đị thầm lặng đã khơng quản nhọc
nhằn đưa những đứa trẻ nghịch ngợm này sang sông với đầy ắp kiến thức vừng chắc,
cảm ơn bạn bè đã giúp đỡ, bên nhau lúc khó khăn hoạn nạn, cảm ơn ngơi trường Đại
học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. Hồ Chí Minh đã chắp cánh ước mơ cho chúng em, đã cho
chúng em một thời sinh viên thật đẹp. Chúng em hi vọng, ngôi trường chúng ta sẽ tiếp
tục phát triển hơn nữa để các thế hệ sau có cơ hội tiếp cận môi trường đại học chuyên
nghiệp, tân tiến. Chân thành cảm ơn!

Nhóm sinh viên thực hiện
Nguyễn Thị Bích Giang
Nguyễn Hữu Trọng


Tóm tắt
Đươc sự giúp đỡ tận tình của GVC.ThS Châu Quang Hải, nhóm chúng em đã
nghiên cứu về Hệ thống Common Rail của hãng Denso với các vấn đề sau:
-

Tìm hiểu về hệ thống Common Rail trên động cơ Diesel của hãng Denso.

-

Cấu tạo, nguyên lý hoạt động, những cải tiến của các đời bơm cao áp, ống phân
phối nhiên liệu, kim phun, các loại van điều khiển trong hệ thống.

-

Hệ thống điều khiển phun nhiên liệu bằng điện tử.
Để giải quyết những vấn đề trên, chúng em đã vạch lên một kế hoạch cụ thể tuần

tự hoàn thành đề tài nghiên cứu. Chúng em tích cực tìm tịi tài liệu, đặc biệt các tài liệu
nước ngoài về hệ thống Common Rail của hãng Denso và những tài liệu có liên quan
để đọc, hiểu và chắt lọc những ý hay, cần thiết đưa vào đồ án. Những vấn đề khó hiểu,
chúng em lên trường gặp thầy cô để giải đáp thắc mắc, đặc biệt Thầy Châu Quang Hải.
Sau khoảng thời gian hơn 3 tháng làm đồ án, nhóm chúng em đã đạt được một số
kết quả sau:
-

Hiểu được tổng quan về hệ thống Common Rail của hãng Denso.

-

Nắm được các chi tiết cấu thành cũng như nguyên lý hoạt động của hệ thống
bơm cao áp, ống phân phối nhiên liệu, hệ thống kim phun.

-

Biết được sự phát phiển qua các đời của bơm cao áp, ưu nhược điểm của mỗi
đời bơm và sự cải tiến của nó.

-

Hiểu được hệ thống điều khiển phun nhiên liệu bằng điện tử, nó hoạt động như
thế nào và mang lại hiệu quả ra sao.

Danh mục các chữ viết tắt và ký hiệu
TỪ VIẾT TẮT

TÊN TIẾNG ANH

Ý NGHĨA

ECU

Electronic Control Unit

Bộ điều khiển điện

EDU

Electronic Driving Unit

Bộ khuếch đại tiến hiệu điện

E-EGR

Electric-Exhaust Gas Recirculation

Hệ thống tuần hồn khí xả
điều khiển điện

E-VRV

Electric-Vacuum Regulation Valve

Van điện điều áp chân không

MPU

Magnetic Pickup Unit

Cảm biến điện từ

MRE

Magnetic Resistance Element

Phần tử điện trở từ

PM

Particulate Matter

Muội than

PCV
TDC

Pump Control Valve
Top Dead Center

Van điều khiển bơm
Điểm chết trên

TWV

Two-Way solenoi Valve

Van hai chiều

SCV

Suction Control Valve

Van điều khiển hút

VSV

Vacuum Switching Valve

Van đóng mở chân khơng


Danh mục các hình
Trang
Hình 3.1: Sự chuyển đổi các quy định về khí thải ( trên các xe Diesel loại lớn) ........ 5
Hình 3.2: Sự phân loại và cải tiến của hệ thống phun nhiên liệu bằng điện tử ECD trên
động cơ Diesel. ............................................................................................................. 7
Hình 3.3: Sự cải tiến của bơm cao áp .......................................................................... 9
Hình 3.4: Các thế hệ kim phun .................................................................................... 10
Hình 3.5: Cấu hình của hệ thống Common Rail .......................................................... 11
Hình 3.6: Các bộ phận chính của hệ thống Common Rail sử dụng bơm HP0 ............ 12
Hình 3.7: Hoạt động của hệ thống Common Rail sử dụng bơm HP0 ......................... 13
Hình 3.8: Các bộ phận chính của hệ thống Common Rail sử dụng bơm HP2 ............ 14
Hình 3.9: Sơ đồ lắp đặt các phần chính của hệ thống Common Rail loại HP2 ........... 15

Hình 3.10: Tổng thể hệ thống Common Rail sử dụng bơm HP2................................. 16
Hình 3.11: Các bộ phận chính của hệ thống Common Rail sử dụng bơm HP3,HP4...17
Hình 3.12: Sơ đồ lắp đặt các phần chính của hệ thống Common Rail sử dụng HP3,
HP4................................................................................................................................ 18
Hình 3.13: Tổng thể hệ thống Common Rail sử dung bơm HP3, HP4 ....................... 19
Hình 3.14: Các bộ phận chính của bơm HP0 ............................................................... 21
Hình 3.15: Tương quan vị trí các bộ phận bơm HP0 ................................................... 22
Hình 3.16: Cấu tạo bơm bánh răng ăn khớp trong ....................................................... 24
Hình 3.17: Cấu tạo của bơm cánh gạt tác dụng đơn .................................................... 24
Hình 3.18: Phương pháp điều khiển van PCV ............................................................. 25
Hình 3.19: Các bộ phận của cơ cấu bơm ..................................................................... 26


Hình 3.20: Sơ đồ xung của cảm biến TDC(G) và cảm biến tốc độ động cơ ............... 27
Hình 3.21: Hoạt động của bơm cao áp ......................................................................... 28
Hình 3.22: Các bộ phận chính của bơm cao áp HP2 ................................................... 29
Hình 3.23: Tương quan vị trí các bộ phận bơm HP2 ................................................... 30
Hình 3.24: Cấu tạo bơm tiếp vận HP2 ......................................................................... 32
Hình 3.25: Cấu tạo van điều áp của bơm HP2 ............................................................. 32
Hình 3.26: Cấu tạo van SCV của bơm HP2 ................................................................. 33
Hình 3.27: Khi van SCV ON ....................................................................................... 33
Hình 3.28: Khi van SCV OFF ...................................................................................... 34
Hình 3.29: Cơ cấu bơm ............................................................................................... 34
Hình 3.30: Cấu tạo và hoạt động van phân phối .......................................................... 35
Hình 3.31: Cấu tạo và đường đặc tính của cảm biến nhiệt độ nhiên liệu HP2 ............ 36
Hình 3.32: Cấu tạo của van một chiều ......................................................................... 36
Hình 3.33: Van một chiều mở ...................................................................................... 37
Hình 3.34: Van một chiều đóng ................................................................................... 37
Hình 3.35: Đường đi của nhiên liệu trong bơm cao áp ................................................ 38
Hình 3.36: Quá trình điều chỉnh lượng bơm của nhiên liệu ........................................ 39

Hình 3.37: Các bộ phận chính của bơm cao áp HP3 ................................................... 40
Hình 3.38: Tương quan vị trí các bộ phận bơm HP3 ................................................... 41
Hình 3.39: Cấu tạo bơm bánh răng ăn khớp trong HP3............................................... 43
Hình 3.40: Cấu tạo van điều áp của bơm HP3 ............................................................. 43


Hình 3.41: Cấu tạo van SCV loại thường mở của bơm HP3 ....................................... 45
Hình 3.42: Xung điện điều khiển của van SCV loại thường mở ................................. 45
Hình 3.43: Van SCV truyền thống mở lớn (loại thường mở) ...................................... 46
Hình 3.44: Van SCV “compact” mở lớn (loại thường mở) ......................................... 46
Hình 3.45: Van SCV truyền thống mở ít (loại thường mở) ......................................... 47
Hình 3.46: Van SCV loại “compact” mở ít ( loại thường mở) .................................... 47
Hình 3.47: Van SCV loại thường đóng ........................................................................ 48
Hình 3.48: Xung điện điều khiển của van SCV loại thường đóng .............................. 49
Hình 3.49 Van SCV truyền thống mở lớn (loại thường đóng) .................................... 49
Hình 3.50: Van SCV loại “compact” mở lớn (loại thường đóng) ............................... 50
Hình 3.51: Van SCV truyền thống mở ít (loại thường đóng) ...................................... 50
Hình 3.52: Van SCV “compact” mở ít (loại thường đóng).......................................... 51
Hình 3.53: Cơ cấu bơm HP3 ........................................................................................ 52
Hình 3.54: Hoạt động của cơ cấu bơm HP3 ................................................................ 53
Hình 3.55: Van phân phối của bơm HP3 ..................................................................... 53
Hình 3.56: Cấu tạo và đường đặc tính của cảm biến nhiệt độ nhiên liệu HP3 ............ 54
Hình 3.57: Đường đi của nhiên liệu trong bơm cao áp HP3........................................ 55
Hình 3.58: Hoạt động của bơm HP3 ............................................................................ 57
Hình 3.59: Bơm cao áp HP4 ....................................................................................... 58
Hình 3.60: Vị trí tương quan các bộ phận bơm HP4 .................................................. 59
Hình 3.61: Cơ cấu bơm bơm HP4 ................................................................................ 61
Hình 3.62: Cơ cấu bơm HP4 làm việc ........................................................................ 62
Hình 3.63: Đường đi của nhiên liệu trong bơm cao áp HP4........................................ 63

Hình 3.64: Ống phân phối nhiên liệu ........................................................................... 66
Hình 3.65: Hoạt động của van giới hạn áp suất ........................................................... 67
Hình 3.66: Sơ đồ dòng điện và biểu đồ của cảm biến áp suất nhiên liệu .................... 68
Hình 3.67: Sơ đồ hệ thống cảm biến áp suất nhiên liệu đôi ........................................ 68
Hình 3.68: Bộ dập dao động loại kết hợp giữa pit-tong với bi và loại chỉ có pit-tong
....................................................................................................................................... 69
Hình 3.69: Hoạt động của dập dao động loại pit-tong và viên bi ................................ 69
Hình 3.70: Hoạt động của dập dao động loại chỉ có pit-tong ...................................... 70
Hình 3.71: Van xả áp ................................................................................................... 71
Hình 3.72: Tổng quan về kim phun nhiên liệu............................................................. 72
Hình 3.73: Kim phun loại X1....................................................................................... 73
Hình 3.74: Kim phun loại X2...................................................................................... 74
Hình 3.75: Kim phun loại G2....................................................................................... 75
Hình 3.76: Sơ đồ phun chia với 5 lần phun ................................................................. 76
Hình 3.77: Hoạt động phun nhiên liệu của kim phun .................................................. 78

Hình 3.78: Mạch điện dẫn động của kim phun .................................................. 79
Hình 3.79: Bộ phận dập dao động áp suất nhiên liệu .................................................. 80
Hình 3.80: Giắc cắm với điện trở hiệu chỉnh ............................................................... 80
Hình 3.81: Kim phun với mã QR ................................................................................. 81
Hình 3.82: Thay thế kim phun ..................................................................................... 81
Hình 3.83: Thay thế ECU động cơ .............................................................................. 82

Hình 3.84: Sơ đồ hệ thống điều khiển động cơ .................................................. 83
Hình 3.85: Tổng quan về ECU động cơ ....................................................................... 84
Hình 3.86: Tổng quan về EDU .................................................................................... 85


Hình 3.87: Hoạt động của EDU ................................................................................... 85

Hình 3.88: Cảm biến vị trí trục khuỷu và cảm biến tín hiệu G .................................... 88
Hình 3.89: Cảm biến vị trí bàn đạp ga loại phần tử Hall ............................................. 89
Hình 3.90: Cảm biến vị trí bàn đạp ga loại tiếp điểm .................................................. 90
Hình 3.91: Cảm biến nhiệt độ khí nạp ......................................................................... 90
Hình 3.92: Cảm biến lưu lượng khí nạp ...................................................................... 91
Hình 3.93: Cảm biến nhiệt độ nước làm mát ............................................................... 91
Hình 3.94: Cảm biến nhiệt độ nhiên liệu ..................................................................... 92
Hình 3.95: Cảm biến áp suất mơi trường ..................................................................... 93
Hình 3.96: Phương pháp tính tốn lượng phun ............................................................ 96
Hình 3.97: Lượng phun cơ bản .................................................................................... 97
Hình 3.98: Lượng phun khi động cơ khởi động ......................................................... 97
Hình 3.99: Lượng phun giới hạn tốc độ ...................................................................... 98
Hình 3.100: Lượng phun tối đa cơ bản ....................................................................... 98
Hình 3.101: Hiệu chỉnh lượng phun khi động cơ nguội .............................................. 99
Hình 3.102: Hiệu chỉnh lượng phun theo áp suất khí nạp ........................................... 99
Hình 3.103: Lượng phun theo áp suất mơi trường .................................................... 100
Hình 3.104: Hiệu chỉnh phun trễ so với bàn đạp ga ................................................. 100
Hình 3.105: So sánh mức độ phun nhiên liệu ............................................................ 101
Hình 3.106: Điều khiển thời điểm phun .................................................................... 102
Hình 3.107: Phun ngắt quãng nhiều lần ..................................................................... 103
Hình 3.108: Điều khiển áp suất phun......................................................................... 103
Hình 3.109: Hệ thống EGR điều khiển điện .............................................................. 105


Hình 3.120: Hoạt động của van E-EGR..................................................................... 105


Danh mục các bảng
Trang
Bảng 3.1: Mối quan hệ giữa số xi lanh động cơ với các thông số của bơm ............... 20

Bảng 3.2: Chức năng từng bộ phận của bơm cao áp HP0 ........................................... 23
Bảng 3.3: Hoạt động của bơm cao áp HP0 ở mỗi kì .................................................... 28
Bảng 3.4: Chức năng từng bộ phận của bơm cao áp HP2 ........................................... 31
Bảng 3.5: Chức năng từng bộ phận của bơm cao áp HP3 ........................................... 42
Bảng 3.6: Chức năng từng bộ phận của bơm cao áp HP4 ........................................... 60
Bảng 3.7: Chức năng từng bộ phận trong ống phân phối nhiên liệu ........................... 65
Bảng 3.8: Chức năng của các cảm biến ....................................................................... 85
Bảng 3.9: Chức năng của các kiểu điều khiển phun nhiên liệu ................................... 93


Chương 1. TỔNG QUAN
1.1. Lý do chọn đề tài
Ngành công nghiệp ô tô đang phát triển với một tốc độ chóng mặt trên tồn thế giới.
Với sự thơng minh nhạy bén và niềm yêu nghề sâu sắc, các kỹ sư ô tô đã không ngừng
nghiên cứu, thiết kế, chế tạo ra các vật liệu, công nghệ mới, tiên tiến đáp ứng được nhu
cầu của con người về sự an toàn, tiện nghi, tiết kiệm nhiên liệu và thân thiện với mơi
trường. Trong xu thế phát triển ấy, ngày càng có nhiều trang thiết bị trên xe được chế tạo
điều khiển bằng điện tử để đạt được độ chính xác, an toàn cao nhất như hệ thống điều
khiển phanh, hệ thống cân bằng điện tử ESP…Ngoài ra, để đảm bảo vấn đề về tiêu chuẩn
ơ nhiễm mơi trường, tính năng hoạt động…các cải tiến liên quan tới động cơ được quan
tâm nhiều hơn. Một trong số đó là hệ thống điều khiển phun nhiên liệu bằng điện tử trên
cả động cơ xăng và động cơ Diesel đang được ứng dụng rộng rãi trên toàn thế giới.
Hệ thống phun dầu điện tử COMMOL RAIL trên động cơ Diesel đang phát triển
vượt trội, ứng dụng nhiều ở hầu hết các hãng xe như Toyota, Ford, Hyundai, Mercedes…
bởi đặc tính tăng cơng suất động cơ, tiết kiệm nhiên liệu, đặc biệt thân thiện với mơi
trường, giảm lượng khí thải ra bên ngồi. Với sự phát triển mạnh mẽ của hệ thống
Common Rail này, dự báo sẽ trở thành một cơn sóng, đi đầu trong công nghệ và phát
triển ô tô trong tương lai sắp tới. DENSO là một trong những hãng có đóng góp rất lớn
trong việc nghiên cứu chế tạo và cải tiến hệ thống COMMON RAIL trên động cơ Diesel.
Để đón đầu xu thế, hòa nhập kịp với sự phát triển của cơng nghệ ơ tơ trong tương

lại, nhóm chúng em chọn đề tài nghiên cứu Hệ thống COMMON RAIL của hãng
DENSO làm đồ án tốt nghiệp.

1.2. Mục đích
-

Tìm hiểu các kiến thức liên quan đến hệ thống Common Rail của hãng Denso.

-

Giúp người đọc hiểu được các bộ phận cấu thành, chức năng cũng như nguyên lý
hoạt động của nó.

-

Nắm được sự phát triển, cải tiến của bơm cao áp, ống phân phối nhiên liệu, kim
phun và hệ thống điều khiển phun dầu bằng điện tử qua các thời kì.
1


1.3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Đối tượng nghiên cứu: Hệ thống Common Rail của hãng Denso
- Phạm vi nghiên cứu:
+ Sự ra đời và phát triển của hệ thống Common Rail của hãng Denso từ năm 1995
đến nay.
+ Không gian giới hạn ở các nước châu Á, châu Âu.
+ Chỉ nghiên cứu những vấn đề liên quan tới hệ thống Common Rail của hãng
Denso.

1.4. Các hướng nghiên cứu của các tác giả trong và ngoài nước liên

quan đến đề tài
Trên thế giới, có nhiều tác giả đã nghiên cứu và chế tạo thành công hệ thống
Common Rail trên động cơ Diesel. Ở nước ta cũng có nhiều tác giả tìm hiểu về hệ thống
này. Tuy nhiên, chưa có một tài liệu tiếng Việt cụ thể nào nói về hệ thống Common Rail
của hãng DENSO.

1.5. Những vấn đề cịn tồn tại
Ở Việt Nam, chưa có tài liệu tiếng Việt nào nói rõ về hệ thống Common Rail của
hãng DENSO. Về cấu tạo, nguyên lí hoạt động và sự cải tiến qua các đời bơm và kim
phun.

1.6. Những vấn đề cần tập trung, nghiên cứu giải quyết
Chính vì vậy mà nhóm chúng em sẽ tập trung tìm hiểu về các đời bơm, kim phun để
hiểu rõ về hệ thống Common Rail của hãng DENSO. Sự cải tiến của nó trong công nghệ
chế tạo.

2


Chương 2. NGHIÊN CỨU LÍ THUYẾT
2.1. Cơ sở lí thuyết, lí luận, giả thiết khoa học
Chúng em đã tìm kiếm, tập hợp các tài liệu có sẵn của hãng DENSO và những tài
liệu có liên quan để hiểu được cấu tạo, nguyên lí hoạt động của từng bộ phận chi tiết. Từ
đó, rút ra được sự cải tiến qua các đời bơm, kim phun.

2.2. Phương pháp nghiên cứu
Để hoàn thành đề tài tốt nghiệp này, nhóm chúng em đã tiến hành các phương pháp
nghiên cứu sau:
-

Phương pháp nghiên cứu lí thuyết.

-

Phương pháp quan sát khoa học.

-

Phương pháp phân tích và tổng hợp.

3


Chương 3. TRÌNH BÀY, ĐÁNH GIÁ, BÀN LUẬN VỀ
CÁC KẾT QUẢ
3.1. Giới thiệu chung về hệ thống Common Rail
3.1.1. Lịch sử hình thành và phát triển
Động cơ Diesel phát triển vào năm 1897 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 hịa khí rồi tự bốc cháy. Ra đời sớm nhưng động cơ Diesel
không phát triển như động cơ xăng do gây ra nhiều tiếng ồn và khí thải bẩn.Tuy nhiên
cùng với sự phát triển bởi kỹ thuật công nghệ, các vấn đề được giải quyết và động cơ
Diesel ngày càng trở nên phổ biến và hữu dụng hơn.
Năm 1927 Robert Bosch phát triển bơm cao áp (bơm phun Bosch lắp cho động cơ
Diesel ô tô thương mại và ô tô khách vào năm 1936). Sự phát triển của hệ thống
Common Rail là một dấu mốc quan trọng trong việc nâng cao khả năng của động cơ
Diesel. Denso đã đưa ra hệ thống Common Rail đầu tiên trên thế giới từ năm 1995 và từ
đó kéo theo sự phát triển của công nghệ động cơ Diesel nhằm đáp ứng yêu cầu của khách
hàng củng như các luật về khí thải trên tồn thế giới.
Hệ thống điều khiển động cơ Diesel của Denso sẽ mở rộng bao gồm cả khí nạp vào

và điều khiển tuần hồn khí xả ( EGR) và xử lý khí thải, hệ thống Common Rail là lõi
của cả hệ thống điều khiển.

3.1.2. Sự ảnh hưởng của động cơ Diesel tới mơi trường.
Trên tồn thế giới, có một nhu cầu bức thiết đặt ra là làm sao cải thiện tính kinh tế
nhiên liệu trên xe ơ tơ để ngăn chặn sự nóng lên của trái đất và giảm lượng khí thải ra
mơi trường để bảo vệ sức khỏe con người. Các xe trang bị động cơ Diesel được sử dụng
rộng rãi ở các nước Châu Âu bởi sự tiết kiệm nhiên liệu ở Diesel rất tốt. Tuy nhiên, lượng
khí độc hại như khí NOx, các hạt muội PM…chứa trong khí thải động cơ Diesel lại khá
nhiều. Điều đó làm ảnh hưởng nghiêm trọng tới mơi trường xung quanh, gây ơ nhiễm
khơng khí, hại tầng ozon, đe dọa đến sức khỏe con người và sự sống trên trái đất. Bởi thế
4


mà các kỹ sư ô tô đã không ngừng nghiên cứu, chế tạo ra các công nghệ tiên tiến để cải
thiện hơn nữa tính kinh tế nhiên liệu và giảm thiểu đáng kể lượng khí thải � cao

2. Mạch điều khiển
84


3.6.4. Các cảm biến
3.6.4.1. Mô tả chung về chức năng của các cảm biến
Bảng 3.8: Chức năng của các cảm biến
Chức năng

Các cảm biến
Cảm biến vị trí trục khuỷu(

Phát hiện ra góc quay của trục khuỷu và tín hiệu tốc độ

cảm biến tốc độ động cơ)

đầu ra của động cơ.

Cảm biến TDC ( cảm biến

Xác định thì của xi lanh.

(G)
Cảm biến vị trí bàn đạp ga

Phát hiện ra góc mở của bàn đạp ga.

Cảm biến nhiệt độ khí nạp

Phát hiện nhiệt độ của khơng khí nạp sau khi nó đi qua
turbo tăng áp.

Cảm biến đo lưu lượng không

Phát hiện ra tỉ lệ lưu lượng của khơng khí nạp. Nó

khí nạp

cũng chứa cảm biến nhiệt độ khơng khí nạp, phát hiện
ra nhiệt độ khơng khí nạp( nhiệt độ khơng khí).

Cảm biến nhiệt độ nước làm

Phát hiện ra nhiệt độ nước làm mát của động cơ.

mát
Cảm biến nhiệt độ nhiên liệu

Phát hiện ra nhiệt độ nhiên liệu.

Cảm biến áp suất khơng khí

Phát hiện ra áp suất khơng khí nạp.

nạp
Cảm biến áp suất khơng khí

Phát hiện ra áp suất khơng khí.

3.6.4.2. Các cảm biến tín hiệu
 Cảm biến vị trí trục khuỷu ( Crankshaft Position Sensor) hay còn gọi cảm
biến tốc độ động cơ( Engine Speed Sensor) và cảm biến xác định xi lanh( Cylinder
Recognition Sensor ).
 Cảm biến vị trí trục khuỷu ( Crankshaft Position Sensor):
Cảm biến vị trí trục khuỷu được lắp gần bánh răng trục khuỷu hoặc bánh đà. Tín hiệu
tốc độ động cơ do cảm biến gửi về ECU dùng tính tốn lượng nhiên liệu phun phù hợp với
chế độ vận hành của động cơ. Bộ cảm biến này là loại cảm biến điện từ MPU (Magnetic
85


Pickup). Khi các răng của vòng cảm biến tốc độ động cơ lắp trên trục khuỷu đi qua cảm
biến, từ trường của cuộn dây bên trong cảm biến sẽ thay đổi, tạo thành điện áp AC. ECU
động cơ phát hiện ra tín hiệu điện áp này để tính tốn lượng nhiên liệu phun phù hợp. Số

lượng răng trên vòng răng cảm biến tốc độ động cơ tùy thuộc vào đặc điểm kĩ thuật của xe
mà cảm biến được gắn lên.
 Cảm biến xác định xi lanh ( Cylinder Recognition Sensor ):
Cảm biến xác định xi lanh hay còn gọi là cảm biến tín hiệu G, được lắp trên bơm cao
áp đối với hệ thống bơm HP0, còn đối với các hệ thống bơm HP2, HP3, HP4 nó được lắp
gần bánh răng cam của bơm cao áp. Cảm biến này bao gồm loại MPU giống với cảm biến
vị trí trục khuỷu và loại điện trở từ MRE ( Magnetic Resistance Element ). Đối với loại
MRE, khi xung đi qua cảm biến, điện trở từ thay đổi và điện áp cũng thay đổi. Điện áp này
được khuếch đại bởi mạch IC bên trong và truyền đến ECU động cơ. Số lượng xung của
xung TDC phụ thuộc vào đặc điểm kĩ thuật của từng loại xe mà cảm biến được lắp lên.

86


Hình 3.88: Cảm biến vị trí trục khuỷu và cảm biến tín hiệu G
1. Vị trí lắp đặt cảm biến

9. 18. Xung tốc độ động cơ

2. Đoạn khơng có răng xung

10. Cảm biến quan sát bên ngoài

3. Cảm biến vị trí xi lanh

11. Cuộn dây

4. Răng xung

12. Sơ đồ mạch điện

5. Cho loại MPU

13. Mạch điện đầu vào TDC

6. Cho loại MRE

14. Mạch điện đầu vào tín hiệu động cơ

7. 19. Xung tín hiệu G

15. Cảm biến vị trí trục khuỷu

8. Cảm biến vị trí trục khuỷu

16. Cảm biến vị trí xi lanh

17. Biểu đồ xung

19. Xung TDC

87


 Cảm biến vị trí bàn đạp ga ( Accelerator Position Sensor ).
Cảm biến vị trí bàn đạp ga chuyển đổi độ mở bàn đạp ga thành tín hiệu điện và
truyền đến ECU động cơ. Có hai loại cảm biến vị trí bàn đạp ga: loại cảm biến Hall và loại
tiếp điểm.
 Loại cảm biến Hall:
Đây là loại cảm biến sử dụng phần tử Hall để tạo ra điện áp nhờ sự biến đổi trực

tiếp của từ trường. Một nam châm được gắn trên trục quay với bàn đạp ga, khi trục này
quay sẽ làm biến đổi từ trường của phần tử Hall. Điện áp tạo ra sẽ được khuếch đại bằng
bộ khuếch đại và được gởi đến ECU động cơ.

Hình 3.89: Cảm biến vị trí bàn đạp ga loại phần tử Hall
1. Bộ khuếch đại số 1

5. Phần tử Hall

2. Nam châm đôi

6. Điện áp đầu ra

3. Bàn đạp ga

7. Độ mở bàn đạp ga

4. Bộ khuếch đại số 2
 Loại tiếp điểm:
Cảm biến này sử dụng một biến trở. Giá trị biến trở thay đổi cùng với độ mở của bàn
đạp ga. Điện áp đi qua cảm biến thay đổi bằng với tín hiệu độ mở bàn đạp ga từ ECU động
cơ.

88