Hệ thống phun nhiên liệu trực tiếp Common rail

HỆ THỐNG COMMON RAIL

1


I

GIỚI THIỆU

II

SƠ ĐỒ BỐ TRÍ TRÊN XE

III SƠ ĐỒ HỆ THỐNG COMMON-RAIL
IV CHI TIẾT CÁC BỘ PHẬN CỦA HỆ THỐNG
COMMON - RAIL
V

ĐIỀU KHIỂN PHUN NHIÊN LIỆU

VI ĐIỀU KHIỂN ÁP SUẤT NHIÊN LIỆU TRONG
ỐNG
PHÂN PHỐI
2

VII CHỨC NĂNG KHÁC ,VẤN ĐỀ BẢO DƯỢNG


Hệ thống Common-rail là một trong những
hệ thống nhiên liệu được điều khiển bằng điện
tử.

Hệ thống Common-rail có ưu điểm nổi bật hơn
các hệ thống điều khiển bằng khác :
_ Sự phân phối nhiên liệu đến mỗi kim phun rất
đều
_ Nhiên liệu được dự trữ ở ống phân phối nên
sự dao động áp suất nhiên liệu trong hệ thống
Common-rail coi như không đáng kể

3


4


12

1

14

13

2

3

4

15

5

16

6

7

17

8

18

9

10

11

1. Cảm biến vị trí bàn
đạp ga
2. Cảm biến đo lưu
lượng khí nạp
3. Cảm biến vị trí trục
cam
4. Van EGR
5. Cảm biến nhiệt độ
nước làm mát
6. Cảm biến vị trí trục

khuỷu
7. Cảm biến nhiệt độ
khí nạp
8. Lọc nhiên liệu
9. Bơm cao áp
10. Thùng nhiên liệu
11. DRV
12. ECU
13. Kim phun
14. EDU
15. Cảm biến áp suất
khí nạp
16. Cảm biến áp5suất
nhiên liệu
17. Ống phân phối
18. Cảm biến nhiệt độ


1-Thùng chứa nhiên liệu

9-Cảm Biến p Suất
Nhiên Liệu

2-Bơm cung cấp nhiên liệu

10-Cảm Biến p Suất Khí
Nạp

3-Lọc nhiên liệu.

11-Cảm Biến Nhiệt Độ
Nước Làm Mát
12- Cảm Biến Nhiệt Độ Khí
Nạp

4-Bơm cao áp
5-ng Phân Phối

13-Cảm Biến Nhiệt Độ
Nhiên Liệu

6-Kim Phun

14-Cảm Biến Lưu Lượng Khí
Nạp

7-Van Điều Khiển p Suất
Nhiên Liệu

15-Cảm Biến Vị Trí Bàn Đạp
Ga

8-Van Giới Hạn p Suất
Nhiên
Liệu

16-Cảm Biến Vị Trí Trục
Khuỷu
17-Cảm Biến Vị Trí Truc
6 Cam

18-ECU
19-EDU


BƠM CUNG CẤP NHIÊN LIỆU
Bơm cung cấp được đặt trong thùng nhiên liệu hoặc đặt giữa
thùng nhiên liệu và lọc nhiên liệu. Bơm cung cấp hút nhiên
liệu từ thùng chứa chuyển đến bơm cao áp một cách liên tục.
Bơm cung cấp có nhiều kiểu khác nhau: Kiểu bơm bánh răng,
bơm pít-tông,
kiểu 5bơm 8màng 10
1.Vỏ
1
4
6. Rô to điện

2. Lối nhiên Liệu vào
7. Van giới hạn áp
3. Con lăn
8. Lối nhiên liệu r
4. Cuộn dây tạo từ9. Van một chiều
10. Đóa bơm
5. Chổi than
11. Vỏ đóa

3
2

7

3

6

1
1

9

CẤU TẠO BƠM CUNG CẤP LOẠI BƠM CON LĂN.

LỌC NHIÊN LIỆU

Lọc nhiên liệu có công dụng gạn lọc
nước, các tạp chất cơ học lẫn trong
nhiên liệu. Nhiên liệu phải được lọc
sạch tối đa trước khi đến bơm cao áp và
kim phun vì hai bộ phận này có các chi
tiết được chế tạo có độ chính xác rất
cao.
Thông thường hệ thống lọc nhiên
7
liệu có hai hay ba tầng. Tầng lọc thứ
nhất gọi là tầng lọc sơ cấp còn gọi là
lọc thô, tầng lọc thứ hai gọi là tầng loïc


SƠ ĐỒ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN PHUN
NHIÊN LIỆU
CẢM BIẾN VỊ TRÍ

CẢM GA
BIẾN VỊ TRÍ
CHÂN
CHÂN GA
CẢM BIẾN TỐC
CẢM
BIẾN
TỐC
ĐỘ
ĐỘNG
CƠ
ĐỘ ĐỘNG CƠ
CẢM BIẾN VỊ TRÍ
CẢMCAM
BIẾN VỊ TRÍ
TRỤC
TRỤC CAM
CẢM BIẾN ÁP
CẢM BIẾN
ÁP
SUẤT/
LƯU LƯNG
SUẤT/
KHÍ
NẠP LƯU LƯNG
KHÍ NẠP
CẢM BIẾN NHIỆT
CẢM
BIẾN
NHIỆT

ĐỘ
NƯỚC
LÀM
ĐỘ NƯỚC LÀM
MÁT
MÁT
CẢM BIẾN NHIỆT
CẢM
ĐỘ
KHÍBIẾN
NẠP NHIỆT
ĐỘ KHÍ NẠP
TÍN HIỆU TỐC ĐỘ
TÍN HIỆU
ĐỘNG
CƠ TỐC ĐỘ
ĐỘNG CƠ
CẢM BIẾN ÁP
CẢMNHIÊN
BIẾN ÁP
SUẤT
LIỆU
SUẤT NHIÊN LIỆU
TÍN HIỆU TỐC ĐỘ
TÍN HIỆU TỐC ĐỘ
XE
XE
TÍN HIỆU KHỞI
TÍN HIỆU KHỞI
ĐỘNG

ĐỘNG

ECU

EDU

KIM
KIM PHUN
PHUN

8


SƠ ĐỒ CÁC TÍN HIỆU DÙNG TÍNH TOÁN LƯNG
PHUN CƠ BẢN
TÍN HIỆU
TỐC ĐỘ
ĐỘNG CƠ

Ecu
Tính
toá
n
lượ
ng
CÔNG TẮC MÁY
TÍN HIỆU VỊ
phu
LẠNH
TRÍ BƯỚM GA

NHIỆT ĐỘ
n cơ
ECU tính toán lượng nhiên
liệu
cơ
bản
dựa
vào tốc độ
NƯỚC LÀM
bả
động cơ và tín hiệu vị trí
bàn đạp ga. Giá trị tín hiệu bàn
MÁT
n

đạp ga gởi về ECU để tính toán lượng phun còn phụ
thuộc vào tín hiệu từ công tắc điều hòa nhiệt độ,
nhiệt độ nước làm mát. Sự tính toán đó dựa trên
những phép tính của chương trình lưu trong bộ nhớ.
Lượng phun cơ bản được tính toán sẽ khác nhau ở từng
9
chế độ tải khác nhau. Chế độ tải được đánh giá thông
qua vị trí bàn đạp ga.


ĐIỀU CHỈNH LƯNG PHUN THEO ÁP SUẤT KHÍ
NẠP

CẢM BIẾN
ÁP SUẤT KHÍ

NẠP

ECU

Chiề
u
tăng
hệ
số
hiệu
chỉn
h

Điện áp từ cảm
biến áp suất

ECU nhận thông tin áp suất khí nạp từ tín hiệu gởi
về của cảm biến áp suất khí nạp, ECU tính toán hiệu
chỉnh lượng phun để hỗn hợp không khí và nhiên liệu
được phù hợp với chế độ đang làm việc của động cơ.
Thông tin áp suất khí nạp gởi về ECU ở dạng tín
hiệu điện áp. Áp suất tăng lên thì mức điện áp
tăng theo. Lượng phun hiệu chỉnh theo áp suất khí nạp10
được đặc trưng bởi hệ số hiệu chỉnh. Khi tín hiệu điện
áp tăng lên thì hệ số hiệu chỉnh lượng phun taêng theo.


ĐIỀU CHỈNH LƯNG PHUN THEO NHIỆT ĐỘ
KHÍ NẠP

CẢM BIẾN
NHIỆT ĐỘ
KHÍ NẠP

ECU

Chie
àu 1
tăn
g
hệ
số
hiệ
u
chỉ
nh

Nhiệt độ khí
nạp

ECU nhận thông tin nhiệt độ của không khí nạp từ cảm
biến nhiệt độ khí nạp gởi về để tính toán lượng phun
theo từng điều kiện nhiệt độ của không khí nạp.
Hiệu chỉnh lượng phun theo nhiệt độ khí nạp được đặc
trưng bởi hệ số hiệu chỉnh. Khi nhiệt độ khí nạp tăng11
lên hệ số hiệu chỉnh có xu hướng giảm xuống.


ĐIỀU CHỈNH LƯNG PHUN THEO NHIỆT ĐỘ
NƯỚC LÀM MÁT

Cảm biến
nhiệt độ
nước làm
mát

ECU

Chiề
u
tăn
g hệ
số
hiệu
chỉn
h

Nhiệt độ nước
làm mát

ECU nhận thông tin nhiệt độ động cơ từ tín hiệu của
cảm biến nhiệt độ nước làm mát gởi về.
Hiệu chỉnh lượng phun theo nhiệt độ nước làm mát
được đặc trương bởi hệ số hiệu chỉnh. Khi nhiệt độ
nước làm mát tăng lên hệ số hiệu chỉnh có xu
hướng giảm xuống. Do đó lượng phun được hiệu chỉnh
giảm xuống
12


ĐIỀU CHỈNH LƯNG PHUN TRONG LÚC ĐỘNG CƠ

KHỞI ĐỘNG
ECU
Tín hiệu
khởi
động

Tín hiệu
nhiệt độ
nước
khởi
động
làm mát

Lượn
g
phun
cơ
bản

Lượn
g
phun

Lượng
phun thực
tế

điều
chỉn
toánh lượng

Khi
ECU tính
phun bằng cách
tổng hợp lượng phun cơ bản và lượng phun hiệu chỉnh.
Lượng phun hiệu chỉnh được tính toán dựa vào tín hiệu
từ máy khởi động và tín hiệu từ cảm biến nhiệt độ
nước làm mát.
Động cơ dễ khởi động hay khó khởi động phụ thuộc
rất lớn vào nhiệt độ lúc nó khởi động. Lượng phun sẽ
thay đổi theo từng điều kiện nhiệt độ mà động cơ khởi
13
động.
Khi khởi động trong điều kiện động cơ lạnh, nhiệt độ


ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ Ở TỐC ĐỘ CẦM
CHỪNG
TÍN
TÍN HIỆU
HIỆU VỊ
VỊ
TRÍ
BÀN
TRÍ BÀN ĐẠP
GA
GA
TÍN
TÍN HIỆU
HIỆU

NHIỆT
NHIỆT ĐỘ
ĐỘ
NƯỚC
NƯỚC LÀM
LÀM
MÁT
MÁT
TÍN
TÍN HIỆU
HIỆU
NHIỆT
NHIỆT ĐỘ
ĐỘ
NHIÊN
NHIÊN LIỆU
LIỆU
TÍN
TÍN HIỆU
HIỆU TỐC
TỐC
ĐỘ
ĐỘ XE
XE ,TÍN
,TÍN
HIỆU
HIỆU MÁY
MÁY
KHỞI
KHỞI ĐỘNG

ECU
Sự
tính
toán
theo
tốc
độ
chua
ån

TÍN
TÍN HIỆU
HIỆU MÁY
MÁY
KHỞI
KHỞI ĐỘNG

TÍN
TÍN HIỆU
HIỆU
KHÔNG
KHÔNG GÀI
SỐ
SỐ
TÍN
TÍN HIỆU
HIỆU
CÔNG
CÔNG TẮC

TẮC
MÁY
MÁY LẠNH
LẠNH
TÍN
TÍN HIỆU
HIỆU HỆ
HỆ
THỐNG
THỐNG SƯỞI
SƯỞI

KIM
PHUN

So
sá
nh

Lưu
lượn
g
phu
n
thực
tế

14



TÍNH TOÁN LƯU LƯNG PHUN CƠ BẢN



ĐIỀU CHỈNH LƯNG PHUN THEO ÁP SUẤT KHÍ NẠP



ĐIỀU CHỈNH LƯNG PHUN THEO NHIỆT ĐỘ KHÍ NẠP



ĐIỀU CHỈNH LƯNG PHUN THEO NHIỆT ĐỘ NƯỚC
LÀM MÁT



ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ Ở TỐC ĐỘ CẦM CHỪNG



ĐIỀU CHỈNH LƯNG PHUN TRONG LÚC ĐỘNG CƠ
KHỞI ĐỘNG



ĐIỀU CHỈNH LƯNG PHUN THEO NHIỆT ĐỘ NHIÊN
LIỆU



ĐIỀU CHỈNH THỜI ĐIỂM PHUN

15


ĐIỀU CHỈNH LƯNG PHUN THEO NHIỆT ĐỘ NL

Cảm biến
nhiệt độ
nhiên liệu

ECU

Chie
àu
tăn
g
hệ
số
hiệ
u
chỉ
Nhiệt
độ nhiên liệu
nh

ECU nhận thông tin nhiện độ nhiên liệu từ tín hiệu

của cảm biến nhiệt độ nhiên liệu gởi về.
Hiệu chỉnh lượng phun theo nhiệt độ nhiên liệu được
đặc trưng bởi hệ số hiệu chỉnh. Khi nhiệt độ nhiên
liệu tăng lên hệ số hiệu chỉnh có xu hướng giảm
xuống. Do đó lượng phun được hiệu chỉnh giảm xuống16
.


BƠM CAO ÁP
1

7

8

2
3
4

Đến ống cao
áp

9
6

5

1.Van nạp
2. Xi lanh bơm
3. Pít-tông bơm

4. Trục dẫn động
5. Cam
6. Khoang ép nhiên liệu
7. Đường nhiên liệu cao
áp ra
8. Van an toàn
9. Van điều khiển áp
suất.

åu bơm pít-tông hướng tâm sử dụng 3 pít-tông
Khi trục dẫn động quay làm cho cam gắn trên nó quay theo.
làm cho các pít-tông bơm di chuyển lên xuống nhịp nhàng có
thứ tự thông qua vòng cam. Khi pít-tông bơm đi xuống thì nhiên
liệu được hút vào buồng ép thông qua van nạp. Khi pít-tông đi
lên nhiên liệu trong buồng ép bị pít-tông bơm nén ép tạo ra
nhiên liệu có áp suất cao, nhiên liệu có áp suất cao này
được đẩy đến ống cao áp.
17
Việc bố trí 3 pít-tông bơm giúp cho dòng nhiên liệu có áp
suất cao được tạo ra liên tục, ổn định.


åu bơm hướng tâm sử dụng 2 pít-tông.

1. SCV.
2. Van bi một chiều.
3. Cam.
4. Vòng cam.

Khi cam quay nó lần lược đội và không đội các píttông

bơm. Khi pittông bơm không được cam đội nó bị lò xo ép
xuống, nhiên liệu được hút vào trong bơm. Khi pít-tông được
cam đội nó đi lên và ép nhiên liệu đẩy đến ống cao áp.
Việc sử dụng cơ cấu cam để vận hành các pít-tông rất
đa dạng, sử dụng nhiều cách khác nhau. Ngoài cách sử dụng
cam có vấu cam bên ngoài còn có cách sử dụng cam bên
trong.
18


ỐNG PHÂN PHỐI
1

2

3

4

1. Cảm biến áp suất nhiên liệu
2. Các đường phân phối đến từng k
phun
3. Đường nhiên liệu từ bơm cao áp đ
4. Van giới hạn áp suất.
Nhiên liệu có áp suất cao từ bơm cao áp được dẫn tới
ống phân phối thông qua đường ống cao áp. Ống phân
phối sẽ giữ nhiên liệu có áp suất cao đó một cách ổn
định để phân phối đến các kim phun bằng các đường ống
riêng biệt.
Ưu điểm lớn khi sử dụng ống phân phối là nó có đảm

bảo áp suất của nhiên liệu khi phân phối đến các kim phun
là bằng nhau.
19


KIM PHUN
1. Điện trở điều
chỉnh
2. Cuộn dây
solenoi
3. Đường dầu về
4. Lỗ tiết lưu
5. Buồng điều
khiển
6. Đót kim

Nhận tín hiệu từ ECU gởi tới, nhấc lên để phun nhiên
liệu vào buồng đốt động cơ. Nhiên liệu được phun vào
buồng đốt của động cơ dưới dạng hơi sương, gặp môi trường
trong buồng đốt có nhiệt độ và áp suất cao nên hạn chế
được một số tia nhiên liệu trực tiếp va chạm vào thành xi
lanh và đỉnh pít-tông.
Phối hợp với dạng đặc biệt của buồng đốt để hơi nhiên
20
liệu hòa trộn với không khí có áp suất và nhiệt độ cao tạo
thành một hỗn hợp tự bốc cháy.


VAN ĐIỀU KHIỂN ÁP SUẤT NHIÊN LIỆU

Thông tin áp suất nhiên liệu trong ống phân phối được ghi nhận bởi cảm
biến áp suất nhiên liệu. Thông tin này sẽ gởi đến ECU, ECU xác định tình
trạng áp suất trong ống phân phối để tính toán và gởi tín hiệu đến vận
hành van điều áp để điều hòa lại áp suất nhiên liệu nằm trong giới hạn.
4

3

1. Vỏ
2. Giắc nối dây điện
3. Lò xo
4. Cuộn dây
6
5
2
5. Đóa từ
6. Van bi
KhiLoại
cuộn
của
vanxả)
điều áp chưa có tín hiệu điện từ ECU gởi
DRVdây
( điều
khiển
đến, lò xo ép đóa cảm ứng, đóa cảm ứng dịch chuyển sang trái
ép van bi đóng lỗ thông giữa buồng chứa nhiên liệu có áp
suất cao và đường hồi nhiên liệu về thùng chứa lại. Lúc này
áp suất trong bơm không có sự điều chỉnh.
Khi có tín hiệu điện từ ECU gởi đến cuộn dây của van điều áp,

cuộn dây sinh lực từ hút mạnh đóa cảm ứng thắng lực đẩy của
lò xo, đóa cảm ứng dịch chuyển sang phải, van bi bị đẩy theo sang
phải mở lỗ thông giữa đường áp cao và đường hồi nhiên 21
liệu.
Nhiên liệu cao áp được hồi về thùng chứa do đó áp suất nhiên
liệu được giảm xuống. Như vậy áp suất nhiên liệu đã được
điều chỉnh
1


N GIỚI HẠN ÁP SUẤT NHIÊN LIỆU
4

5

1.
2.
3.
4.
5.
3

2

Bệ giữ lò xo
Lò xo
Van.
Hoạt động của van giới
Đường hồi nhiên liệu hạn áp suất
Thân van

1

Nhằm mục đích đảm bảo tính an toàn cho hệ thống Commonrail lúc van điều khiển áp suất nhiên liệu hoạt động không
Van
giới hạn
áp suất được lắp ở một đầu của ống phân
tốt hoặc
hư hỏng
phối có tác dụng tự động xả nhiên liệu có áp suất cao về
thùng chứa khi áp suất nhiên liệu trong ống phân phối tăng
cao vượt giới hạn cho phép. Nhờ vậy áp suất nhiên liệu trong
ống phân phối được giới hạn ở một mức ổn định, tránh
được sự hỏng hóc của một số bộ phận do áp suất nhiên
liệu quá cao gây ra.
22


Cảm
biếnÁP
ápSUẤT
suất NHIÊN
nhiên liệu
ẢM
BIẾN
LIỆU
được gắn trên ống phân phối
1
để ghi nhận tình trạng áp suất 3
2

nhiên liệu trong ống phân phối,
1. Màng phần tử cảm
biến
gởi thông tin về tình trạng áp
2. Vỏ
suất nhiên liệu trong ống phân
3. Giắc nối
phối về ECU bằng tín hiệu điện
để ECU vận hành van điều khiển
áp suất nhằm làm cho áp suất
nhiên liệu trong ống phân phối
nằm
trong ÁP
giớiSUẤT
hạn. KHÍ NẠP
ẢM
BIẾN
Cảm biến áp suất khí nạp được lắp trên đường ống nạp để
ghi nhận áp suất của không khí nạp.

biến
nhiệt
độNƯỚC
nước làm
ÛMCảm
BIẾN
NHIỆT
ĐỘ
LÀM MÁT 1
mát ghi nhận nhiệt độ của nước

làm mát (nhiệt độ của động cơ),
gởi thông tin nhiệt độ nước làm
mát về ECU bằng tín hiệu điện.
Dựa trên thông tin tín hiệu này
kết hợp với các tín hiệu khác ECU
tính toán và điều khiển phun
nhiên liệu phù hợp với các chế
độ hoạt động của động cơ

2
3
trở.

1. Nhiệt điện
2. Vỏ.
3. Giắc nối.

23


2
3
1. Nhiệt điện
CẢM
NHIỆT
KHÍ NẠP
CảmBIẾN
biến nhiệt
độĐỘ
khí nạp

được
1
trở
gắn trên đường nạp, cảm biến
2. vỏ.
3. giắc nối.
này dùng để ghi nhận nhiệt độ
của không
khí tin
nạpvề
đi vào
đường
Những
thông
nhiệt
độ khí nạp này được gởi tới ECU
ống nạp.
bằng
tín hiệu điện. ECU dựa trên giá trị của tín hiệu đó, kết
hợp với một số tín hiệu khác tính toán và điều khiển phun
nhiên liệu cho phù hợp với từng chế độ hoạt động của động
cơ.
2
3
1
ẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ NHIÊN LIỆU
Cảm biến nhiệt độ nhiên liệu ghi
1. Nhiệt điện trơ
2. Vỏ.
nhận nhiệt độ của nhiên liệu tại

3. Giắc nối.
các
chế
độ
hoạt
động
của
động
cơ.
Thông tin về nhiệt độ của nhiên liệu sẽ được gởi đến ECU

bằng tín hiệu điện. ECU sẽ dựa vào giá trị của tín hiệu đó để
tính toán điều khiển phun nhiên liệu cho phù hợp với chế độ
đang hoạt động của động cơ.
1. Cảm
Cảm LƯU
biếnLƯNG
lưu lượng
khíNẠP
nạp được đặt
CẢM BIẾN
KHÍ
biến
trên đường ống nạp để đo lưu lượng khí
nhiệt
độ khí
nạp đi qua đường ống nạp.
nạp.
Cảm biến dùng một hệ thống dây
2. Dây

nhiệt.
nhiệt để đo trực tiếp lượng khí nạp.
24
Ngoài ra còn có một cảm biến nhiệt
độ khí nạp gắn kèm để ghi nhận nhiệt
độ khí nạp.


CẢM BIẾN VỊ TRÍ BÀN ĐẠP GA
Chế độ tải của động cơ được thể hiện qua vị
trí của bàn đạp chân ga. Cảm biến vị trí bàn
đạp chân ga ghi nhận bàn đạp chân ga đang ở
vị trí nào ngay sau đó gởi thông tin về ECU. Từ
những giá trị tín hiệu nhận được từ cảm biến
vị trí bàn đạp chân ga gởi về, kết hợp với các
tín hiệu khác ECU sẽ tính toán để điều khiển
Cảm
biến
vị trí
trục
phun
nhiên
liệu
cho
hợpkhuỷu
lý.
Bàn
ghi
nhận
vị

trí
góc
quay
của
đạp ga
CẢM BIẾN VỊ TRÍ TRỤC KHUỶU
trục khuỷu đồng thời ghi
nhận tốc độ của trục khuỷu.
Việc xác nhận vị trí của trục
khuỷu cũng chính là xác định
vị trí của các pít-tông của
từng xi lanh. Thông tin ghi nhận
được gửi tới ECU bằng tín
hiệu điện áp. ECU dựa vào
thông tin đó và kết hợp với
các tín hiệu khác để điều
khiển thời điểm phun nhiên
liệu hợp lý.
Cảm biến vị trí trục khuỷu
thường được đặt trên bánh

Cảm
biến

1.
Nam
châm
vónh cửu
2. Thân
3. Cạt te

4. Lõi từ
5. Cuộn
dây
6.25Bánh
đà