Đề tài nghiên cứu hệ thống nhiên liệu động cơ diesel common rail duratorq 2 4l

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
KHOA CÔNG NGHỆ Ô TÔ
--------------

ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH
Đề tài: Nghiên cứu hệ thống nhiên liệu động cơ Diesel Common
Rail Duratorq 2.4l

Mã Lớp: 20203AT6009001
GVHD: Phạm Hịa Bình
Sinh viên: Nguyễn Bảo Đức
MSV: 2018605358

Chỉnh sửa bố cục đồ án nhé

Hà Nội -.../…/2021


MỤC LỤC
Chương 1.
Lịch sử vấn đề và mục đích ý nghĩa đề tài.........................................1
Chương 2.
Tổng quan về các hệ thống nhiên liệu của động cơ diesel..................3
2.1 Nhiệm vụ và yêu cầu về hệ thống nhiên liệu động cơ Diesel.......................3
2.1.1 Nhiệm vụ của hệ thống nhiên liệu động cơ Diesel................................3
2.1.2 Yêu cầu cơ bản của hệ thống nhiên liệu động cơ Diesel........................3
2.2 Hệ thống nhiên liệu động cơ Diesel sử dụng bơm cao áp Bosch..................4
2.2.1 Sơ đồ của hệ thống nhiên liệu động cơ diesel........................................4
2.2.2 Cấu tạo của bơm cao áp.........................................................................5
2.2.3 Các dạng cấu tạo vòi phun trong hệ thống nhiên liệu động cơ diesel....7
2.2.4 Bơm chuyển nhiên liệu..........................................................................8

2.2.5 Lọc nhiên liệu......................................................................................10
2.2.6 Nhược điểm của hệ thống nhiên liệu Diesel cổ điển............................12
2.3 Hệ thống nhiên liệu CommonRail Diesel...................................................12
2.3.1 Nguyên lý hoạt động...........................................................................12
2.3.2 Các chức năng của hệ thống nhiên liệu Common Rail Diesel.............15
Chương 3.
Thiết kế hệ thống nhiên liệu động cơ Duratorq 2.4l.........................19
3.1 Thông số động cơ Duratorq........................................................................19
3.2 Sơ đồ và nguyên lý làm việc của hệ thống.................................................21
3.2.1 Đặc trưng hệ thống nhiên liệu Common Rail động cơ Duratorq 2.4l. .22
3.2.2 Nhiệm vụ và yêu cầu đối với hệ thống nhiên liệu động cơ Duratorq 2.4l
23
3.2.3 Đặc tính phun của hệ thống nhiên liệu Common Rail động cơ Duratorq
2.4l
24
3.2.4 Ưu điểm của hệ thống nhiên liệu Common Rail Duratorq 2.4l............24
3.2.5 Đặc tính phun của hệ thống Common Rail..........................................25
3.3 Đặc điểm kết cấu và nguyên lý hoạt động của các cụm chi tiết..................27
3.3.1 Thùng nhiên liệu..................................................................................27
3.3.2 Lọc nhiên liệu......................................................................................27
3.3.3 Bơm chuyển nhiên liệu........................................................................28
3.3.4 Bơm cao áp..........................................................................................29
3.3.5 Ống phân phối.....................................................................................32
3.3.6 Vòi phun..............................................................................................33
3.3.7 Đường ống dẫn nhiên liệu áp suất cao.................................................37
3.3.8 Van giới hạn áp suất............................................................................37
3.4 Thiết kế các hệ thống cảm biến hệ thống nhiên liệu Common Rail Diesel
động cơ Duratorq 2.4l..........................................................................................38
3.4.1 Cảm biến áp suất đường ống nạp (MAP).............................................38
3.4.2 Cảm biến nhiệt độ khí nạp (IAT).........................................................39

3.4.3 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát (ECT)..............................................40
3.4.4 Cảm biến vị trí bàn đạp ga...................................................................42
3.4.5 Cảm biến vị trí trục khuỷu (CKP)........................................................44
3.4.6 Cảm biến vị trí trục cam (CMP)..........................................................46
3.4.7 Cảm biến áp suất nhiên liệu.................................................................46
3.5 Thiết kế hệ thống điều khiển điện tử..........................................................48
3.5.1 Hệ thống xử lý.....................................................................................50
3.5.2 Hệ thống chấp hành:............................................................................50


3.5.3 Bộ xử lí điều khiển góc phun sớm.......................................................51
3.5.4 Bộ xử lý...............................................................................................52
3.5.5 Bộ xử lý tín hiệu vào...........................................................................52
3.5.6 Bộ vi xử lý...........................................................................................53
3.5.7 Bộ kiểm tra hệ thống...........................................................................54
3.5.8 Bộ nhớ đầu ra......................................................................................55
3.5.9 Các chức năng của đầu ra....................................................................55
Chương 4.
Chẩn đoán hư hỏng và sửa chữa hệ thống nhiên liệu.......................56
4.1 Khói đen.....................................................................................................56
4.2 Khói trắng..................................................................................................58
4.3 Bơm cao áp bị hỏng...................................................................................58
4.4 Bộ lọc bị tắc, hoặc có nước trong nhiên liệu..............................................59
4.5 Nhiên liệu rị ra lỗ vòi phun.......................................................................59
4.6 Bảo dưỡng kỹ thuật hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ diesel..............59
4.6.1 Bảo dưỡng kỹ thuật cấp một................................................................59
4.6.2 Bảo dưỡng kỹ thuật cấp hai.................................................................59
4.6.3 Bảo dưỡng kỹ thuật theo mùa..............................................................60
4.6.4 Các hư hỏng đối với hệ thống điện tử..................................................60
Kết luận................................................................................................................... 61

TÀI LIỆU THAM KHẢO.......................................................................................62


DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 2-1. Hệ thống nhiên liệu động cơ Diesel.......................................4
Hình 2-2. Bơm cao áp thẳng hàng.........................................................5
Hình 2-3. Bơm cao áp phân phối...........................................................6
Hình 2-4. Cấu tạo vịi phun....................................................................7
Hình 2-5. Kết cấu bơm bánh răng..........................................................9
Hình 2-6. Sơ đồ nguyên lý làm việc của bơm thấp áp kiểu piston......10
Hình 2-7. Kết cấu bầu lọc thơ..............................................................11
Hình 2-8. Kết cấu bầu lọc tinh.............................................................11
Hình 2-9. Sơ đồ nguyên lý hoạt động hệ thống cung cấp nhiên liệu
Common Rail..................................................................................................12
Hình 2-10. Mạch áp suất thấp..............................................................14
Hình 2-11. Mạch áp suất cao...............................................................14
Hình 2-12. Mạch hồi dầu (mũi tên chỉ cho thấy khi van mở nhiên liệu
qua bơm cao áp về lại thùng chứa)..................................................................15
Hình 2-13. ECU, cảm biến và cơ cấu chấp hành.................................15
Hình 2-14. Kết cấu bơm cao áp...........................................................17
Hình 2-15. Vịi phun Common Rail Diesel-Bosch..............................18
Hình 4-1. Sơ đồ hệ thống nhiên liệu động cơ Duratorq 2.4l................20
Hình 4-2. Đường đặc tính phun của hệ thống Common Rail..............24
Hình 4-3. Kết cấu bầu lọc....................................................................26
Hình 4-4. Kết cấu bơm chuyển nhiên liệu...........................................27
Hình 4-5. Kết cấu bơm cao áp.............................................................28
Hình 4-6. Kết cấu van điều chỉnh áp suất............................................30
Hình 4-7. Kết cấu ống phân phối.........................................................32
Hình 4-8. Cấu tạo vịi phun..................................................................33
Hình 4-9. Kết cấu van giới hạn áp suất................................................36

Hình 4-10. Kết cấu của cảm biến áp suất đường ống nạp....................37


Hình 4-11. Sơ đồ mạch điện và đường đặc tính của cảm biến áp suất
đường ống nạp.................................................................................................38
Hình 4-12. Cảm biến nhiệt độ khí nạp.................................................39
Hình 4-13. Sơ đồ nối cảm biến nhiệt độ khí nạp với PCM..................39
Hình 4-14. Cảm biến nhiệt độ nước làm mát.......................................40
Hình 4-15. Sơ đồ mạch điện cảm biến nhiệt độ nước làm mát............41
Hình 4-16. Cảm biến vị trí bàn đạp ga.................................................41
Hình 4-17. Sơ đồ mạch điện và đường đặc tính của cảm biến vị trí bàn
đạp ga loại tuyến tính......................................................................................42
Hình 4-18. Sơ đồ mạch điện và đường đặc tính của cảm biến vị trí bàn
đạp ga loại phần tử Hall..................................................................................42
Hình 4-19. Kết cấu cảm biến vị trí trục khuỷu.....................................43
Hình 4-20. Sơ đồ mạch điện, dạng sóng tín hiệu.................................44
Hình 4-21. Kết cấu cảm biến vị trí trục cam........................................45
Hình 4-22. Cấu tạo cảm biến áp suất trên ống phân phối....................46
Hình 4-23. Sơ đồ điều khiển hệ thống nhiên liệu................................47
Hình 4-24. Đặc tính điều chỉnh góc phun sớm....................................50


LỜI NÓI ĐẦU
Trong thời đại mà thế giới đang dần mở cửa, Việt Nam là một trong
những nước tập trung và phát triển cực mạnh vào nền công nghiệp sản xuất ơ
tơ. Đương nhiên có khơng ít cơ hội bày ra trước mắt. Bù lại thách thức cũng
là không nhỏ.So với các nước dẫn đầu ở ngành công nghiệp này, Việt Nam rõ
ràng cịn mang trong mình vơ vàn những hạn chế.
Công nghệ ô tô ngày nay sở hữu rất nhiều tiêu chí để phát triển. Bên
cạnh những yếu tố liên quan tới công suất hoạt động, tốc độ động cơ, mức

tiêu hao nhiên liệu,… thì mật độ khí thải cũng được đặt lên hàng đầu. Động
cơ ô tô được chế tạo dựa trên tiêu chí an tồn và thân thiện với môi trường.
Ngày nay khi mà vấn nạn về ô nhiễm môi trường đang tăng cao. Đặc
biệt nguồn gây ô nhiễm chủ yếu lại đến từ các phương tiện đi lại. Trong đó
khơng ngoại trừ ơ tơ. Chính vì vậy, việc sản xuất lắp ráp động cơ sẽ cần có
những cải tiến nhất định để chống lại điều này.
Với tư cách là sinh viên của khoa công nghệ ô tô, em xin lựa chọn đề
tài: "Nghiên cứu hệ thống nhiên liệu Common Rail động cơ Duratorq
2.4l" làm đề tài đồ án chuyên ngành.Hy vọng rằng đề tài này của em có thể
đóp góp một phần lợi ích khơng nhỏ vào ngành công nghiệp ô tô nước nhà.
Lời cảm ơn chân thành nhất em xin gửi tới thầy giáo Phạm Hịa Bình
đã trực tiếp hướng dẫn em trong q trình làm đồ án chuyên ngành. Bên cạnh
đó, em cũng xin chân thành cảm ơn các thầy cô khác trong khoa đã tạo điều
kiện để em có thể trang bị đầy đủ kiến thức cho đồ án của mình.


Chương 1. Lịch sử vấn đề và mục đích ý nghĩa đề tài
Động cơ Diesel sở hữu khả năng hoạt động tốt hơn so với động cơ
xăng. Tuy nhiên nó cũng ẩn chứa khơng ít những nhược điểm cần khắc
phục. Một vài những hạn chế dẫn đầu bao gồm: lượng nhiên liệu sử
dụng lớn, thải khí đen khi hoạt động, phát tiếng ổn trong quá trình hoạt
động,…
2 mốc phát triển chính của động cơ Diesel là vào những năm 1897
và 1927. Trong đó ở năm 1897, Rudolf Diesel là người định hướng động
cơ Diesel hoạt động theo nguyên lý tự cháy. Sau đó vào năm 1927,
Robert Bosch là người phát minh ra bơm cao áp với mục đích sử dụng
để bơm nhiên liệu vào buồng cháy với tốc độ lớn.
Hệ thống nhiên liệu Diesel đang ngày một phát triển. Người ta đặt
cao hướng giải quyết về mức độ ô nhiễm và khả năng tiêu thụ nhiên liệu
của động cơ. Chủ yếu các nhà nghiên cứu tập trung đưa ra các biện pháp

nhằm thay đổi cách phun nhiên liệu và cách tổ chức quá trình cháy. Các
vấn đề được ưu tiên hàng đầu bao gồm:


Đẩy mạnh tốc độ phun nhằm làm giảm một lượng lớn các

hạt cacbon không tinh khiết trong quá trình cháy nhiên liệu ở động cơ.


Đẩy cao áp suất phun



Điều chỉnh quy luật phun theo hướng kết thúc q trình

phun sớm hơn giảm khí thải.


Hệ thống hồi lưu khí xả EGR

Cho đến thời điểm hiện tại, hệ thống nhiên liệu Diesel đã được cải
thiện rất nhiều. Hầu hết các bộ phận quan trọng như bơm cao áp, vòi
phun, ống tích trữ nhiên liệu,… đều được cải tiến. Sự cải tiến này chính
là tiền đề cho sự ra đời của hệ thống nhiên liệu Common Rail Diesel.
Sự ra đời của hệ thống nhiên liệu Common Rail Diesel được xem
là bước ngoặt lớn trong ngành sản xuất động cơ. Nó khơng chỉ thể hiện
tính hữu ích về mặt kinh tế mà còn nâng cao sự hiệu quả về khả năng
1

hoạt động của động cơ. Ngày nay, hệ thống nhiên liệu Common Rail
Diesel được sử dụng ở rất nhiều các dòng xe đặc biệt tại Việt Nam. Sự
thay đổi mang chiều hướng tích cực này đem lại hiệu quả kinh tế và an
tồn mơi trường trên nhiều phương diện.
Với những lý do trên đây, em quyết định lựa chọn cho mình đề tài
"Nghiên cứu hệ thống nhiên liệu Common Rail Diesel động cơ
Duratorq 2.4l" để làm đồ án chuyên ngành.

2


Chương 2. Tổng quan về các hệ thống nhiên liệu của
động cơ diesel
2.1

Nhiệm vụ và yêu cầu về hệ thống nhiên liệu động cơ

2.1.1

Nhiệm vụ của hệ thống nhiên liệu động cơ Diesel

Diesel

Nhiệm vụ của hệ thống nhiên liệu động cơ Diesel bao gồm : Dự
trữ nhiên liệu đảm bảo cho động cơ có thể làm việc liên tục trong một
khoảng thời gian cụ thể ;giúp lọc ra những tạp chất cần loại bỏ trong
nhiên liệu ; tạo điều kiện cho nhiên liệu chuyển động một cách dễ dàng
trong hệ thống.
2.1.2

Yêu cầu cơ bản của hệ thống nhiên liệu động cơ Diesel

Những yêu cầu cơ bản của hệ thống nhiên liệu động cơ Diesel bao
gồm :


Lượng nhiên liệu được cấp phù hợp với từng chức năng

làm việc của động cơ.


Thời điểm và quy luật phun nhiên liệu được như ý.



Tia nhiên liệu được phun vào xy lanh sẽ cần phải hài hòa

giữa số lượng, chất lượng các tia phun với chất lượng của buồng cháy.
Điều này giúp cho khả năng hình thành hịa khí tăng cao cao và đều
hơn.


Độ bền và độ tin cậy phải được kiểm định rõ ràng.



Quá trình sử dụng, bảo dưỡng và sửa chữa đảm bảo dễ

dàng và nhanh gọn.


Đơn giản hóa trong chế tạo, giá thành phù hợp.

3


2.2

Hệ thống nhiên liệu động cơ Diesel sử dụng bơm cao áp
Bosch

2.2.1

Sơ đồ của hệ thống nhiên liệu động cơ diesel.

1. Sơ đồ hệ thống nhiên liệu động cơ diesel.
13
12

7

10
8

11

9

4

6
5
2
3
1

Hình 2-1. Hệ thống nhiên liệu động cơ Diesel
1- Thùng chứa; 2,5,- Ống nhiên liệu thấp áp; 3- Lọc thô; 4Bơm chuyển; 6- Lọc tinh; 7,12,13- Ống nhiên liệu hồi; 9- Bơm cao
áp; 10- Ống nhiên liệu cao áp; 11. Vòi phun.
Nguyên lý hoat động của hệ thống nhiên liệu động cơ Diesel được
thể hiện như trên hình. Nhiên liêu được hút từ thùng chứa 1 sau đó đi
đến lọc thơ 3. Sau q trình lọc thơ thì bơm chuyển có chức năng đưa
nhiên liệu tới bình lọc tinh. Sau quá trình lọc tinh nhiên liệu được
chuyển tới bơm cao áp. Ở đây, bơm cao áp chuyển nhiên liệu lên vòi
phun cùng áp suất cao để phun vào buồng cháy cùng với khơng khí từ
bên ngồi qua bình lọc, ống nạp, tạo thành hịa khí và tự cháy. Khả năng
tự cháy xuất phát từ điều kiện khí nén có nhiệt độ cao.Hịa khí trong xy
lanh cháy và giãn nở. Sự giãn nở này tác dụng lên thành piston kết hợp
với thanh truyền làm quay trục khuỷu. Đó là tồn bộ q trình sinh cơng.
4


Khí cháy ra ngồi thơng qua 2 đường là đường xả và đường tiêu âm.
Lượng nhiên liệu cịn sót lại hay bị rò sẽ qua những khe hở trên thân của
kim phun chảy về theo các đường hồi nhiên liệu 7, 12, 13 và di chuyển
về lại thùng chứa.
2.2.2

Cấu tạo của bơm cao áp.

2.2.2.1

Cấu tạo bơm cao áp thẳng hàng.

Hình 2-2. Bơm cao áp thẳng hàng
1- Bulơng xả khí; 2- Vít hãm; 3- Đầu nối ống nhiên liệu đến vịi
phun; 4- Đầu nối ống nhiên liệu vào bơm; 5- Vỏ bộ hạn chế nhiên liệu;
6- Khớp nối của trục cam; 7- Đĩa chắn dầu; 8- Trục bơm; 9- Ổ bi; 10Vỏ bộ điều tốc; 11- Lò xo van cao áp; 12- Van cao áp; 13- Xilanh bơm
cao áp; 14- Lỗ xả; 15- Piston bơm cao áp; 16- Vít; 17- Ống xoay; 18Đĩa trên; 19- Lò xo bơm cao áp; 20- Đĩa dưới; 21- Bulông điều chỉnh;
22- Con đội; 23- Con lăn; 24: Cam.
Trên đây là cấu tạo chi tiết của bơm cao áp thẳng hàng. Nguyên
lý hoạt động của loại bơm này như sau : Số 19 là lò xo tạo lực đẩy để
đẩy piston đi xuống. Van số 12 là van cao áp có chức năng tạo ra độ
5


chân khơng. Khi mở các lỗ A và B thì nhiên liệu được nạp đầy. Quá
trình kết thúc khi piston nằm ở vị trí thấp nhất.
Cam 24 sẽ giúp piston chuyển động đi lên. Qua 2 lỗ A và B,
nhiên liệu sẽ chảy ra bên ngoài. Khi 2 lỗ A và B bị che kín bởi đỉnh
piston thì lượng nhiên liệu với áp suất cao sẽ mở van cao áp 12. Lúc
này nhiên liệu được chuyển tới vòi phun theo đường cao áp. Quá trình
cấp nhiên liệu chỉ kết thúc khi mà rãnh nghiêng phía trên đầu piston
được mở làm áp suất trong xy lanh giảm. Lúc này van cao áp sẽ tự
động đóng lại.
2.2.2.2

Cấu tạo bơm cao áp phân phối.

Hình 2-3 giới thiệu kết cấu bơm cao áp phân phối

Hình 2-3. Bơm cao áp phân phối
1- Bạc xả; 2- Thiết bị điều chỉnh thời gian phun; 3- Vành cam; 4Con lăn; 5- Đĩa truyền động; 6- Trục vào; 7- Bánh răng bơm chuyển; 8Trục bộ điều tốc; 9- Bánh răng bộ điều tốc; 10- Quả văng ; 11- Đòn điều
chỉnh; 12- Lị xo điều tốc; 13- Màng chân khơng; 14- Ống nối đường
nạp; 15- Lò xo màng điều chỉnh chân không; 16- Đường ống hồi dầu;

6


17- Vít điều chỉnh; 18- Địn áp lực; 19- Van điện từ ; 20- Piston; 21- Van
cao áp; 22- Đầu nối với vòi phun
Đây là cấu tạo của bơm cao áp phân phối. Nguyên lý hoạt động
của bơm cao áp phân phối như sau: piston được dẫn động xoay bởi trục
vào 6 và dẫn động tịnh tiến bởi vành cam 3. Piston khi xoay sẽ giúp các
lỗ thoát B liền với các lỗ khoan chéo A trên đầu bơm. Nhiên liệu được
nén và chuyển tới các lỗ khoan chéo A trong hành trình cơng tác. Q
trình này tạo ra áp suất nén thông qua van 21 đưa nhiên liệu tới vòi phun
của các xy lanh tương ứng. Quả văng 10 trong sơ đồ cấu tạo thơng qua
hệ tay địn tác động vào bạc xả 1 qua đó làm thay đổi thời điểm mở lỗ
xả. Thao tác này nhằm điều chỉnh lượng nhiên liệu cấp vào cấp vào các
vòi phun phù hợp với từng chế độ làm việc của động cơ.
2.2.3

Các dạng cấu tạo vòi phun trong hệ thống nhiên liệu

động cơ diesel

Hình 2-4. Cấu tạo vịi phun
a) Vịi phun hở; b) Vịi phun kín tiêu chuẩn; c) Vịi phun kín loại
van lỗ phun; d) Có chốt trên đầu kim; e) Phần đầu của vịi phun có chốt

7


trên kim; 1- Thân; 2, 7- Ê cu tròng; 3- Miệng phun; 4- Lỗ phun; 5- Đế
kim; 6, 22- Kim; 8- Chốt; 9- Đũa đẩy; 10- Đĩa lò xo; 11- Lị xo; 12Cốc, 13 – vít điều khiển, 14- ống lồng, 15- , 16- Nắp che, 17- lưới lọc,
18- Đai ốc, 19- Đường nhiên liệu, 20- Khoang nhiên liệu
Vòi phun có chức năng chính là đưa nhiên liệu do bơm cao áp cung
cấp vào trong buồng cháy và phun tơi nhiên liệu. Tùy theo phương pháp tạo
thành hỗn hợp mà các yêu cầu đối với tác dụng phun tơi của vịi phun có thể
thay đổi. Vịi phun chủ yếu được chia làm 2 loại chính là vịi phun hở và vịi
phun kín. Ngày nay với động cơ Diesel thì người ta sử dụng chủ yếu loại vịi
phun có chốt và có kim.
Vịi phun hoạt động như sau: Nhiên liệu nhận được từ bơm cao áp đi
qua lưới lọc 17 rồi đi thẳng vào các đường rãnh trong thân kim phun. Kim
phun có 2 mặt cơn. Mặt cơn trên chịu áp lực của nhiên liệu cịn mặt cơn dưới
có tác dụng như một van đóng mở đường nhiên liệu vào lỗ phun 4. Khi áp
lực của nhiên liêu lên mặt côn phía trên của kim phun thắng sức căng lị xo
11, kim phun nâng lên do đó nhiên liệu từ khoang nhiên liệu 20 qua các lỗ
phun 4 vào buồng cháy động cơ. Khi bơm cao áp khép lại quá trình cung cấp
nhiên liệu, áp suất tại khoang 20 giảm, lò xo 11 đẩy kim phun đi xuống đóng
đường nhiên liệu từ khoang 20 vào lỗ phun 4. Quá trình phun kết thúc tại
đây.
2.2.4

Bơm chuyển nhiên liệu.

Bơm chuyển nhiên liệu còn được gọi là bơm thấp áp. Thông
thường được đặt ở giữa thùng chứa và bơm cao áp. Nhiệm vụ chính của
bơm chuyển nhiên liệu là đưa nhiên liệu tới rãnh hút bơm cao áp thơng
qua bình lọc tinh. Áp suất cao khiến cho khơng khí khơng thốt được ra

ngồi. Điều này là vô cùng cần thiết để giúp nhiên liệu đi tới các vòi
phun với áp suất được giữ nguyên. Thậm chí là giữ nguyên ngay cả khi
mà động cơ có tải trọng thay đổi đột ngột.
8


Ở phần này, chúng ta tìm hiểu 2 loại bơm chuyển nhiên liệu phổ
biến là: bơm bánh răng và bơm piston.
2.2.4.1

Loại bơm bánh răng.

Hình 2-5. Kết cấu bơm bánh răng
1-Bánh răng bị động

2- Bánh răng chủ động

3- .Đường dầu áp suất cao4- Van an tồn
5- Vít điều chỉnh

6- Vỏ bơm

7- Đường dầu áp suất thấp
Cấu tạo của bơm bánh răng bao gồm 7 bộ phận như trên. Nguyên lý
hoạt động tương đối đơn giản. 2 bánh răng bị động được dẫn động theo 1
chiều cố định. Bánh răng chủ động lắp ăn khớp với bánh răng bị động.
Bánh răng chủ động là bánh răng quay và kéo theo bánh răng bị động
cũng quay. Dầu sẽ chảy vào bơm bánh răng theo đường dầu áp suất thấp 7
và nhờ các bánh răng chuyển hướng sang đường dầu áp suất cao 3. Sử
dụng vít điều chỉnh 5 để điều chỉnh lượng dầu ra vào. Trong trường hợp

mà tắc nghẽn dầu xảy ra thì van an tồn mở để xả dầu.
2.2.4.2

Loại bơm piston

Khi trục bơm quay bánh cam đẩy con đội lên, làm cho pittơng
dịch chuyển về phía buồng hút, tạo ra độ chân không ở buồng đẩy. Các
9


lò xo bị nén lại, nhiên liệu chảy từ buồng hút ra, qua van đẩy và theo
rãnh chảy vào buồng đẩy.

Hình 2-6. Sơ đồ nguyên lý làm việc của bơm thấp áp kiểu piston
A. hành trình hút, B. Hành trình đẩy
1-Cam; 2- Con lăn; 3-Thân con đội; 4,7,9,11-Lò xo; 5-Cần
kéo; 6-Van nạp; 8-Rãnh thoát; 10-Piston; 12-Van đẩy; 13-Bơm tay;
A-Từ lọc thơ đến; B-Đến bầu lọc tinh.
- Hành trình làm việc:
Piston 10 được dẫn động từ trục cam của bơm cao áp thông qua con
đội 3 và cần kéo 5. Vận động ngược lại của piston là do lò xo 9 điều khiển.
Lò xo tác động lực làm piston dịch chuyển. Nhiên liện chảy qua van nạp 6
đi vào bên không gian trong nơi chứa piston. Khi piston dịch chuyển theo
lực đẩy trên con đội thơng qua cần kéo 5 thì nhiên liệu từ khơng gian chứa
lị xo chỉ có một phần đi qua khơng gian phía dưới piston 10. Bên dưới
piston 10 có sự xuất hiện của cần kéo 5 nên lượng dầu dôi ra sẽ theo đường
B đến bầu lọc tinh.
2.2.5

Lọc nhiên liệu

Bình lọc nhiên liệu động cơ diesel cần được thiết kế kỹ càng. Điều kiện
sản xuất là khả năng thông qua bằng 2 lần lượng nhiên liệu đi qua bình. Lõi
10


lọc được chế tạo bởi vải, giấy, da hoặc vật liệu hấp thụ. Lõi lọc sẽ cần được
vệ sinh thường xun và đều đặn.
2.2.5.1

Lọc nhiên liệu thơ
1

6

7
8

2
9

3

2

4

3

5

10

Hình 2-7. Kết cấu bầu lọc thơ
1- Đường nhiên liệu vào,2-Tấm lọc hình trịn, 3-Tấm lọc hình
sao, 4-Vỏ bầu lọc, 5-Đĩa đỡ, 6-Đệm làm kín, 7-Bulơng, 8-Đường
nhiên liệu ra, 9-Trục bầu lọc, 10-Ốc xả cặn.

11


2.2.5.2

Lọc nhiên liệu tinh.

Hình 2-8. Kết cấu bầu lọc tinh
1-

Vỏ bầu lọc, 2- Ống dẫn, 3- Lưới lọc, 4- Bulông, 5- Đai ốc,

6- Nắp lọc, 7- Đầu nối, 8,9- Phiến lọc, 10- Cốc lọc, 11- Lò xo tỳ, 12Ốc xả cặn
2.2.6

Nhược điểm của hệ thống nhiên liệu Diesel cổ điển

Nhược điểm của hệ thống nhiên liệu Diesel cổ điển là: các cụm
chi tiết làm việc để lại độ trễ do được dẫn động bằng cơ khí. Điều này
khiến cho quá trình tăng hoặc giảm tải của động cơ khơng phù hợp.
Trong q trình làm việc cịn thải nhiều khói đen, tiêu thụ một lượng lớn
nhiên liệu và tiếng ồn lớn…

12


2.3

Hệ thống nhiên liệu CommonRail Diesel

2.3.1

Nguyên lý hoạt động

 

Hình 2-9. Sơ đồ nguyên lý hoạt động hệ thống cung cấp nhiên
liệu Common Rail
1. Thùng nhiên liệu; 2. Bơm cao áp Common Rail; 3. Lọc nhiên
liệu; 4. Đường cấp nhiên liệu cao áp; 5. Đường nối cảm biến áp suất đến
ECU ; 6. Cảm biến áp suất; 7. Ắc quy thủy lực ; 8. Van an toàn (giới hạn
áp suất); 9. Vòi phun; 10. Các cảm biến nối đến ECU(PCM) và Bộ điều
khiển thiết bị (EDU); 11.Đường về nhiên liệu (thấp áp) ; EDU:
(Electronic Driver Unit) và ECU : (Electronic Control Unit).

13


Tương tự như hệ thống nhiên liệu diesel thông thường, ở hình trên
thì nhiên liệu vẫn được bơm lên từ bình chứa. Sau đó di chuyển qua
đường nhiên liệu áp suất thấp qua bình lọc tới bơm cao áp. Nhiên liệu
sau đó được bơm cao áp nén ở áp suất cao đi vào ống dẫn cao áp đến

thẳng ắc quy thủy lực. Sau đó nhiên liệu được phân bố đến các vịi phun
để chuẩn bị cho q trình phun nhiên liệu vào xy lanh. Điểm khác của hệ
thống Common Rail so với hệ thống nhiên liệu thông thường là áp suất
phun. Áp suất phun trong Common Rail hoàn toàn tách biệt với độ
nhanh chậm và lượng nhiên liệu phun ra. Lượng nhiên liệu phun ra thay
đổi tùy thuộc vào việc người lái xe đạp ga ở mức nào. Thời điểm và áp
suất phun được cân chỉnh dựa trên những dữ liệu từ ECU. Tùy thuộc vào
sự thay đổi của các dữ liệu mà lượng nhiên liệu được phun vào từng xy
lanh cũng là khác nhau. Phần nhiên liệu cịn sót lại ở vòi phun sẽ được
hồi về ắc quy thủy lực và trở về bơm cao áp. Lúc này van áp suất mở để
lượng nhiên liệu đi lại về thùng chứa. Ở hệ thống nhiên liệu Common
Rail cụ thể trên ắc quy thủy lực được gắn cảm biến áp suất và van an
toàn. Trong trường hợp áp suất quá lớn thì van an tồn mở để nhiên liệu
hồi về thùng chứa.
Phương pháp này cho áp suất ở vòi phun lên tới 1600 – 2000bar.
Đặc biệt trong trường hợp mà động cơ hoạt động ở tốc độ thấp thì áp
suất phun vẫn được giữ nguyên ở mức độ này. Có 3 hành trình phun với
hệ thống nhiên liệu Common Rail: phun mồi, phun chính và phun thứ
cấp.
4 thành phần chính góp mặt trong 1 hệ thống Common Rail là:


Bơm cao áp có van cân bằng áp và đo lường.



Hệ thống cảm biến.



Hệ thống các cơ cấu chấp hành.
14




Bộ điều khiển điện tử ECU, EDU.

Mạch áp suất thấp:

Hình 2-10. Mạch áp suất thấp
Mạch áp suất cao:

15


Hình 2-11. Mạch áp suất cao

Mạch dầu hồi:

16


Hình 2-12. Mạch hồi dầu
(mũi tên chỉ cho thấy khi van mở nhiên liệu qua bơm cao áp về lại thùng
chứa)

Hình 2-13. ECU, cảm biến và cơ cấu chấp hành
17

2.3.2

Các chức năng của hệ thống nhiên liệu Common Rail

Diesel.
Hệ thống common rail chia thành 3 nhóm:


Mạch áp suất thấp.



Mạch áp suất cao.



ECU (PCM) và hệ thống các cảm biến.

Chức năng chính và phụ của hệ thế nhiên liệu Common Rail bao
gồm:


Chức năng chính: Tùy vào từng chế độ làm việc của động

cơ mà thời điểm phun, lượng nhiên liệu và áp suất phun sẽ được điều
khiển phun một cách hợp lý.


Chức năng phụ: Điều khiển các hệ thống khác như hồi khí

thải, tăng áp, ga tự động,… với mục đích hạn chế tối đa khả năng tiêu
hoa nhiên liệu và các khí có hại.
Động cơ Diesel kiểu cũ trong quá trình làm việc gây ra tiếng ồn
khá lớn. Đồng thời cịn nhả một lượng khói đen lớn đặc biệt trong quá
trình khởi động và tăng tốc. Đến với hệ thống common rail, áp suất phun
từ các vòi phun dao động trong khoảng từ 1600 – 2000bar. Đặc biệt có
thể phun ở tất cả các chế độ làm việc của động cơ kể cả khi thấp tốc.
Đương nhiên, áp suất cao khiến cho nhiên liệu được phun tơi hơn. Điều
này giúp quá trình cháy triệt để và sạch hơn.
Sự cải tiến của bơm cao áp là nguyên nhân giúp cho động cơ làm
việc một cách êm dịu hơn. Cụ thể bơm cao áp là sử dụng bơm piston bố
trí hình sao lệch 120 độ. Đặc điểm của bơm cao áp là khả năng vận hành

18


trơn tru, năng suất làm việc lớn và giảm được tương đối tải trọng lên
động cơ.
 

Hình 2-14. Kết cấu bơm cao áp
Các giai đoạn của hệ thống Common Rail đều mang ý nghĩa nhất
định. Trong đó giai đoạn phun mồi có chức năng làm giảm thời gian
cháy trễ. Đến với giai đoạn phun thứ cấp, mục đích của giai đoạn này
làm cho nhiên liệu trong xy lanh được cháy hoàn tồn. Bộ hịi lưu khí xả
ERG cùng bộ tăng áp là 2 hệ thống ứng dụng điều khiển điện tử. Có
chức cải thiện khả năng làm việc của động cơ.
Vịi phun trong hệ thống Common Rail được thiết kế có van trợ
lực điện từ. Đây là một trong những bộ phận được thiết kế với tính chính

xác rất cao. Do áp suất bên trong vòi phun lớn nên các chi tiết khác như

19