Tập bài giảng Hệ thống nhiên liệu Diesel điều khiển điện tử

LỜI NÓI ĐẦU
Học phần “Hệ thống nhiên liệu diesel điều khiển điện tử” với thời lượng 2 tín
chỉ là một trong các học phần quan trọng được bố trí học vào cuối khố học, dùng để
thay thế Khóa luận tốt nghiêp của sinh viên ngành “Công nghệ Kỹ thuật ôtô”, Trường
Đại học Sư phạm Kỹ thuật Nam Định.
Tập bài giảng “Hệ thống nhiên liệu diesel điều khiển điện tử” có mã số
TB2015-01-09 được biên soạn trên cơ sở các bài giảng đã được sử dụng lâu nay cho
học phần cùng tên, có bổ sung các kiến thức chuyên ngành mới để phù hợp với thực
tiễn ở nước ta để làm tài liệu học tập chính cho sinh viên ngành “Cơng nghệ Kỹ thuật
ơtơ” khi học học phần này.
Ngồi ra, Tập bài giảng cũng là tài liệu tham khảo tốt cho những ai quan tâm
đến Hệ thống nhiên liệu diesel điều khiển điện tử trang bị trên động cơ đốt trong.
Chúng tôi xin chân thành cảm ơn các đồng nghiệp trong bộ mơn “Cơ khí động
lực”, khoa Cơ khí, Trung tâm Thực hành trường Đại học SPKT Nam Định đã đóng
góp những ý kiến quí báu, bổ ích cho Tập bài giảng này.
Các Tác giả



MỤC LỤC
Chƣơng 1: KHÁI QUÁT CHUNG VỀ HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU DIESEL ......................... 1
ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN TỬ ........................................................................................................... 1
1.1. Hệ thống nhiên liệu diesel điều khiển điện tử (EFI-diesel) ................................................. 1
1.1.1. Một số nhƣợc điểm của hệ thống nhiên liệu diesel cơ khí........................................... 1
1.1.2. Hệ thống EFI-diesel ..................................................................................................... 3
1.2. Phân loại EFI-diesel ............................................................................................................ 4
1.3. Đặc điểm hệ thống nhiên liệu diesel điều khiển điện tử ...................................................... 4
1.3.1. Hệ thống nhiên liệu diesel điện tử với bơm PE điện tử điều khiển bằng cơ cấu điều
ga điện từ ............................................................................................................................... 4
1.3.2. Hệ thống nhiên liệu diesel điện tử với bơm VE điều khiển bằng cơ cấu điều ga
điện từ .................................................................................................................................... 5

1.3.3. Hệ thống nhiên liệu diesel điện tử với bơm VE điện tử điều khiển bằng van xả áp
loại 1 piston hƣớng trục ......................................................................................................... 5
1.3.4. Hệ thống nhiên liệu diesel điện tử với bơm VE điều khiển bằng van xả áp loại
nhiều piston hƣớng kính ........................................................................................................ 6
1.3.5. Hệ thống nhiên liệu diesel điện tử với ống phân phối (Common Rail System) .......... 6
1.3.6. Hệ thống nhiên liệu diesel UI (Unit Injection) và UP (Unit Pump) ............................ 7
1.3.7. Hệ thống nhiên liệu diesel HEUI ................................................................................. 9
Chƣơng 2: CÁC HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU DIESEL ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN TỬ ................ 11
2.1. Hệ thống EFI-diesel với bơm PE điều khiển bằng cơ cấu ga điện từ ................................ 11
2.1.1. Cấu tạo ....................................................................................................................... 11
2.1.2. Nguyên lý hoạt động của bơm cao áp và cơ cấu ga điện từ....................................... 11
2.2. Hệ thống EFI-diesel với bơm VE điều khiển bằng cơ cấu ga điện từ ............................... 12
2.2.1. Cấu tạo ....................................................................................................................... 12
2.2.2. Nguyên lý hoạt động .................................................................................................. 12
2.2.3. Một số cơ cấu và đặc điểm khác của bơm. ................................................................ 14
2.3. Hệ thống EFI diesel dùng van xả áp ................................................................................. 15
2.3.1. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống ........................................................... 15
2.3.2. Các bộ phận chính của hệ thống ................................................................................ 17
2.4. EFI – diesel ống phân phối ................................................................................................ 25
2.4.1. Cấu tạo ....................................................................................................................... 26
2.4.2. Nguyên lý hoạt động .................................................................................................. 27
2.4.3. Các bộ phận chính của hệ thống ................................................................................ 27
2.5. Hệ thống EFI-diesel UI ..................................................................................................... 43
2.5.1. Cấu tạo ....................................................................................................................... 44
2.5.2. Nguyên lý hoạt động .................................................................................................. 44
2.5.3. Các bộ phận chính của hệ thống EFI-diesel UI ......................................................... 45
2.6. Hệ thống EFI-diesel UP..................................................................................................... 57
2.6.1. Sơ đồ hệ thống ........................................................................................................... 57

i

2.6.2. Cấu tạo và hoạt động của bơm cao áp ....................................................................... 58
2.7. Hệ thống nhiên liệu HEUI .................................................................................................60
2.7.1. Khái quát về hệ thống nhiên liệu HEUI .................................................................... 60
2.7.2. Cấu tạo hệ thống nhiên liệu HEUI ........................................................................... 62
2.7.3. Nguyên lý hoạt động của hệ thống ............................................................................ 63
2.7.4. Các bộ phận chính của hệ thống nhiên liệu HEUI .................................................... 64
2.8. Hệ thống điều khiển và các cảm biến trong EFI-diesel .....................................................76
2.8.1. Sơ đồ hệ thống điều khiển EFI-diesel ....................................................................... 76
2.8.2. Các cảm biến ............................................................................................................. 77
2.8.3. Bộ điều khiển điện tử (Electric Control Unit -ECU) ................................................. 84
2.8.4. EDU ( Electronic Driver Unit ) ................................................................................. 98
2.9. Kiểm tra và chẩn đốn hệ thóng nhiên liệu diesel điều khiển điện tử ...............................99
2.9.1. Các triệu chứng hƣ hỏng và nguyên nhân ................................................................. 99
2.9.2. Kiểm tra các bộ phận của hệ thống ......................................................................... 103
2.9.3. Chẩn đoán và sửa lỗi hệ thống EFI-diesel kiểu phun ống ....................................... 104

ii


BẢNG CỤM TỪ VIẾT TẮT

Viết đày đủ

Dịch nghĩa

Stt

Viết tắt

1
2

A/C
ECT

3
4

ECU
ECM

Electronic Control Unit
Electronic Control Module

Bộ điều khiển điện tử
Mô đun điều khiển điện tử

4
5

EDU
EFI

Electronic Driver Unit
Electronic Fuel Injection

Bộ dẫn động bằng điện tử
Phun nhiên liệu bằng điện tử

6

E/G

Engine

Động cơ

7
8

EGR
IAPCV

Exhaust gas recirculation
Hệ thống tuần hồn khí xả
Injector Actuation Pressure Control Van điều khiển áp suất tác

9

ICPR

Valve
An injection
regulator

10
11
12

13

ISC
SCV
SPV
TCV

15
16

VRV
VSV

Electronically controlled
transmission

control

Idle Speed Control
Suction Control Valve
Timing control valve

Điều hịa khơng khí
Hộp số điều khiển điện tử

động bộ bơm vòi phun
pressure Bộ tiết chế điều khiển áp suất
phun
Điều khiển tốc độ không tải
Van điều khiển hút

Van điều khiển lƣợng phun
Van điều khiển thời điểm
phun
Van điều chỉnh chân không
Van chuyển mạch chân không

iii



Chương 1
KHÁI QUÁT CHUNG VỀ HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU DIESEL
ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN TỬ
1.1. Hệ thống nhiên liệu diesel điều khiển điện tử (EFI-diesel)
1.1.1. Một số nhược điểm của hệ thống nhiên liệu diesel cơ khí
Động cơ Diesel đƣợc phát minh vào năm 1892 nhờ kỹ sƣ ngƣời Đức Rudolf
Diesel, hoạt động theo nguyên lý tự cháy. ở gần cuối quá trình nén, nhiên liệu đƣợc
phun vào buồng cháy động cơ để hình thành hịa khí rồi tự bốc cháy. Đến năm 1927
Robert Bosch mới phát triển bơm cao áp (bơm phun Bosch lắp cho động cơ diesel trên
ôtô thƣơng mại và ôtô khách vào năm 1936).
Ra đời sớm nhƣng động cơ diesel không phát triển nhƣ 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 đƣợc giải quyết và động cơ diesel ngày càng trở nên phổ biến và hữu dụng
hơn. Khí thải động cơ diesel là một trong những thủ phạm gây ô nhiễm mơi trƣờng.
Động cơ Diesel có tính hiệu quả và kinh tế hơn động cơ xăng, tuy nhiên vấn đề tiếng
ồn lớn và khí thải độc hại, gây ơ nhiếm môi trƣờng vẫn là những hạn chế trong sử
dụng động cơ diesel.
Ngày nay, một nhu cầu cấp thiết là chống ô nhiễm môi trƣờng, trong đó, phải
nâng cao hiệu quả sử dụng nhiên liệu của động cơ đốt trong, ngăn chặn sự ấm dần lên
của trái đất và giảm bớt khí thải độc hại thốt ra làm ảnh hƣởng sức khỏa con ngƣời và

động thực vật.
Những dòng xe đƣợc trang bị động cơ diesel rất đƣợc hoan nghênh do những
tiện ích mà nhiên liệu diesel mang lại. Mặt khác quy định về khí thải bắt buộc phải
đƣợc giảm mạnh đối với khí Nitrơ oxít (NOx) và hạt (PM) có trong khí thải ra.
Ví dụ: châu Âu xây dựng một chƣơng trình cắt giảm khí thải xe hơi vào năm
1970. Tuy nhiên, phải đến năm 1987, dự luật hoàn chỉnh quy định giá trị nồng độ giới
hạn của các loại khí thải mới đƣợc thông qua và ngƣời ta vẫn thƣờng gọi đó là Euro 0.
Trải qua 18 năm, thêm 4 tiêu chuẩn nữa đƣợc ban hành bao gồm: Euro I năm 1992,
Euro II năm 1996, Euro III năm 2000 và Euro IV năm 2005. Với mỗi tiêu chuẩn mới
ra đời, nồng độ giới hạn của khí thải lại thấp hơn tiêu chuẩn trƣớc.
Khí thải gây ơ nhiễm là những hợp chất độc hại có ảnh hƣởng trực tiếp tới sức
khỏe con ngƣời và môi trƣờng trong thời gian dài bao gồm: cacbon oxít (CO), nitơ oxít
(NOx), hydrocacbon nói chung (HC) và thành phần bụi bay theo (Particulate MatterPM). Điển hình nhất trong số các khí trên là cacbon oxít (CO), sinh ra do q trình
cháy khơng hồn tồn các hợp chất chứa cacbon. Loại khí này có khả năng làm mất
vai trò vận chuyển oxy của hemoglobin một cách nhanh chóng nhờ tạo liên kết bền với
nguyên tố sắt (Fe) - thành phần quan trọng của hemoglobin- và là tác nhân chính gây
1


ra hiện tƣợng ngất ở con ngƣời. Các tiêu chuẩn khí xả Châu Âu (Euro emissions
standards) nhƣ sau:
Euro 1(July 1992) emission limits:
CO - 2.72 g/km (Petrol and diesel)
HC+ NOx - 0.97 g/km (Petrol and diesel)
PM - 0.14 g/km (diesel only)
Euro 2 (January 1996) emission limits (diesel):
CO - 1.0 g/km
HC+ NOx - 0.7 g/km
PM - 0.08 g/km
Euro 3 (January 2000) emission limits (diesel):

CO - 0.64 g/km
HC+ NOx - 0.56 g/km
NOx - 0.50 g/km
PM - 0.05 g/km
Euro 4 (January 2005) emission limits (diesel):
CO - 0.50 g/km
HC+ NOx - 0.30 g/km
NOx - 0.25 g/km
PM - 0.025 g/km
Euro 5 (September 2009) emission limits (diesel):
CO - 0.50 g/km
HC+ NOx - 0.23 g/km
NOx - 0.18 g/km
PM - 0.005 g/km
PM - 6.0x10 ^11/km
Euro 6 (September 2014) emission limits (diesel):
CO - 0.50 g/km
HC+ NOx - 0.17 g/km
NOx - 0.08 g/km
PM - 0.005 g/km
PM - 6.0x10 ^11/km (updated 01 October 2015)
Do các nguyên nhân này mà nhà sản xuất phải cố gắng cải tiến động cơ diesel
cơ khí, nghiên cứu và áp dụng những cơng nghệ mới có khả năng vừa chống phát xạ
khí thải độc hại, vừa nâng cao các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của động cơ diesel, với yêu
cầu:
- Giảm bớt phát xạ khí thải độc hại nhƣ HC, CO, NOx.
2


- Giảm tiêu hao nhiên liệu

- Giảm tiếng ồn và rung động
- Nâng cao năng suất nhien liệu ra và hiệu suất truyền động.
- Khởi động nhanh
Để đáp ứng các yêu cầu trên, động cơ diesel cơ khí cần đƣợc cải tiến, đặc biệt là
hệ thống phun nhiên liệu bởi vì nó có ảnh hƣởng trực tiếp đến q trình cháy và các
chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của động cơ.
1.1.2. Hệ thống EFI-diesel
Hệ thống nhiên liệu diesel cơ khí không ngừng đƣợc cải tiến với các giải pháp
kỹ thật tối ƣu nhằm làm giảm mức độ phát sinh ô nhiễm và suất tiêu hao nhiên liệu.
Các chuyên gia nghiên cứu động cơ diesel đã đề ra nhiều biện pháp khác nhau về kỹ
thuật phun và điều khiển quá trình cháy nhằm hạn chế các chất ô nhiễm.
Các biện pháp chủ yếu tập trung vào giải quyết các vấn đề:
- Tăng tốc độ phun để giảm nồng độ bồ hóng do tăng tốc độ hịa trộn nhiên liệu
và khơng khí.
- Tăng áp suất
phun, đặc biệt là đối
với động cơ phun trực
tiếp.
- Điều chỉnh quy
luật phun theo hƣớng
kết thúc nhanh quá
trình phun.
- Biện pháp hồi
lƣu một bộ phận khí xả.

Cảm biến tốc độ
động cơ

Điều khiển lƣợng
phun nhiên liệu

Cảm biến vị trí
chân ga
Cảm biến vị trí
trục khuỷu
Các cảm biến và
cơng tắc khác

ECU

Điều khiển thời điểm
phun nhiên liệu

Các điều khiển khác

Để giải quyết
các vấn đề trên, ngƣời
Hình 1-1. Sơ đồ điều khiển EFI diesel
ta đã trang bị cho động
cơ diesel hệ thống nhiên liệu điều khiển điện tử. Hệ thống này gồm 3 khối chính: các
cảm biến, bộ điều khiển điện tử (ECU) và các bộ chấp hành.
ECU phát hiện các tình trạng hoạt động của động cơ đƣa vào các tín hiệu từ các
cảm biến khác nhau (H1-1). Căn cứ vào thông tin này, ECU sẽ điều khiển lƣợng phun
nhiên liệu và thời điểm phun đó đạt đến một mức tối ƣu bằng cách dẫn động các bộ
chấp hành.
Hệ thống EFI-diesel điều khiển lƣợng phun nhiên liệu và thời điểm phun bằng
điện tử đó đạt đến mức tối ƣu. Làm nhƣ vậy, sẽ đạt đƣợc các ích lợi sau đây:
- Cơng suất của động cơ cao
3

- Mức tiêu thụ nhiên liệu thấp
- Các khí thải thấp
- Tiếng ồn thấp
- Giảm lƣợng xả khói đen và trắng
- Tăng khả năng khởi động
1.2. Phân loại EFI-diesel
Có nhiều cách phân loại EFI-diesel, nếu căn cứ vào kết cấu của hệ thống nhiên
liệu, có thể phân loại hệ thống EFI-diesel theo hình 1-2:
Hệ thống nhiên liệu diesel
điều khiển điện tử (EFI-diesel)
EFI-diesel thơng
thƣờng dùng
bơm VE, PE

EFIdiesel
dùng
bơm
PE có
cơ cấu
ga điện
tử

EFIdiesel
dùng
bơm
VE có
cơ cấu
ga điện
tử

EFI-diesel dùng
ống cao áp phân phối
(common Rail System)

EFIdiesel
dùng
bơm
VE có
van xả
áp

Bơm VE
một piston
hƣớng trục

Loại
BCA
2
piston

Loại
BCA
3
piston

Loại
BCA
4
piston

EFI-diesel dùng
bơm riêng cho
từng xi lanh

EFIdiesel
dùng
bơm–vòi
phun
kết hợp
(UI,
HEUI)

EFIdiesel
dùng
bơm tách
rời
vịi phun
(UP)

Bơm
VE
nhiều piston
hƣớng kính
Hình 1-2. Phân loại EFI-diesel

1.3. Đặc điểm hệ thống nhiên liệu diesel điều khiển điện tử
1.3.1. Hệ thống nhiên liệu diesel điện tử với bơm PE điện tử điều khiển
bằng cơ cấu điều ga điện từ
Hệ thống nhiên liệu diesel điện tử với bơm PE điện tử điều khiển bằng cơ cấu

điều ga điện từ thuộc loại EFI-diesel thông thƣờng, sử dụng bơm cao áp dãy và có đặc
điểm sau:
- Điều chỉnh lƣợng nhiên liệu phun bằng điều khiển hành trình thanh răng nhờ
cơ cấu điều ga điện từ.
- Điều chỉnh góc phun sớm hay muộn bằng cảm biến tốc độ động cơ.
4


1.3.2. Hệ thống nhiên liệu diesel điện tử với bơm VE điều khiển bằng cơ
cấu điều ga điện từ
Hệ thống nhiên liệu diesel điện tử với bơm VE điện tử điều khiển bằng cơ cấu
điều ga điện từ thuộc loại EFI-diesel thông thƣờng, sử dụng bơm cao áp phân phối và
có đặc điểm sau:
- Áp suất phun đạt xấp xỉ là 80 MPa.
- Cấu tạo gần giống với bơm VE thông thƣờng.
- Điều chỉnh lƣợng phun nhiên liệu bằng cơ cấu điều ga điện từ ( không dùng
bộ điều tốc nhƣ bơm VE thơng thƣờng).
- Điều khiển góc phun sớm hay muộn bằng van điều khiển thời điểm phun.

(2)
(1)

(3)

Hình 1-3. Bơm VE điều khiển bằng cơ cấu điều ga điện từ
1.Cảm biến tốc độ bơm; 2. Bộ tác động điều khiển quả ga; 3. Van điều khiển
thời điểm phun với cảm biến vị trí thời điểm

1.3.3. Hệ thống nhiên liệu diesel điện tử với bơm VE điện tử điều khiển bằng
van xả áp loại 1 piston hướng trục

Hệ thống nhiên liệu diesel điện tử với bơm VE điện tử điều khiển bằng van
xả áp loại 1 piston hƣớng trục thuộc loại EFI-diesel thông thƣờng sử dụng bơm phân
phối dùng van xả áp loại gián tiếp và có đặc điểm sau:
- Áp suất phun đạt xấp xỉ là 80 MPa.
- Vẫn phải có bơm sơ cấp, khớp chữ thập dẫn động cam đĩa, vành con lăn,
cam đĩa, piston, van tắt máy, cơ cấu điều khiển phun sớm.
- Khơng có quả ga, piston khơng có lỗ ngang.
5


- Điều chỉnh lƣợng phun nhiên liệu bằng van xả áp thơng khoang xylanh với
khoang bơm .
- Điều khiển góc phun sớm hay muộn bằng van điều khiển thời điểm phun.

Hình 1-4 . EFI –diesel loại thơng thường
1.ECU; 2. Các cảm biến; 3. Bình nhiên liệu; 4. Lọc nhiên liệu;
5. Bơm cao áp; 6. Vòi phun

1.3.4. Hệ thống nhiên liệu diesel điện tử với bơm VE điều khiển bằng van xả
áp loại nhiều piston hướng kính
Hệ thống nhiên liệu diesel điện tử với bơm VE điều khiển bằng van xả áp loại
nhiều piston hƣớng kính thuộc loại EFI-diesel thơng thƣờng sử dụng bơm phân phối
dùng van xả áp loại trực tiếp và có đặc điểm sau:
- Vẫn phải có một bơm sơ cấp để tạo ra áp suất sơ cấp hút vào trong khoang
bơm.
- Áp suất cao hơn với loại piston hƣớng trục (130 Mpa)
- Hệ thống tạo áp suất nhiên liệu và phân phối nhiên liệu khác so với loại hƣớng
trục.
- Điều khiển lƣợng phun bằng một van xả áp loại trực tiếp.
- Thời gian phun cực ngắn, tốc độ phun cực nhanh ( 1,1 ms = 1 lần phun mồi +

1 lần phun chính thức)
1.3.5. Hệ thống nhiên liệu diesel điện tử với ống phân phối (Common Rail
System)
Hệ thống điều khiển động cơ diesel bằng điện tử trong một thời gian dài chậm
phát triển so với động cơ xăng. Sở dĩ nhƣ vậy là vì bản thân động cơ diesel có độ êm
dịu khơng cao nên nó ít đƣợc sử dụng trên xe du lịch. Trong thời gian đầu, các hãng
6


chủ yếu sử dụng hệ thống điều khiển bơm cao áp bằng điện trong các hệ thống EDC
(electronic diesel control). Hệ thống EDC vẫn sử dụng bơm cao áp kiểu cũ nhƣng có
thêm một số cảm biến và cơ cấu chấp hành, chủ yếu để chống ô nhiễm và điều tốc
bằng điện tử. Trong những năm gần đây, hệ thống điều khiển mới – hệ thống common
rail với việc điều khiển kim phun bằng điện đã đƣợc phát triển và ứng dụng rộng rãi.
Hệ thống này ra đời đã góp phần cải thiện nhiều cho tính năng động cơ và tính
kinh tế nhiên liệu mà lâu nay ngƣời sử dụng cũng nhƣ các nhà bảo vệ môi trƣờng
mong đợi.
Hệ thống Common Rail có đặc điểm sau:
- Các chi tiết trong hệ thống cao áp đƣợc chế tạo một cách rất chính xác
- Áp suất phun rất cao và độc lập với tốc độ của động cơ (khe hở giữa kim phun
v xylanh phun l: 0,5ữ 2 àm ).

Hỡnh 1-5. Cỏc bộ phận chính của hệ thống nhiên liệu Common Rail
1. Cảm biến đo gió; 2. ECU; 3. Bơm cao áp; 4. Ống phân phối; 5. Vòi
phun; 6. Cảm biến tốc độ trục khuỷu; 7. Cảm biến nhiệt độ nƣớc làm mát;
8. Bộ lọc nhiên liệu; 9. Cảm biến bàn đạp ga.

Hệ thống điều khiển của common rail bao gồm:
ECU, vòi phun, cảm biến tốc độ trục khuỷu, cảm biến tốc độ trục cam, Cảm
biến bàn đạp ga, cảm biến áp suất tăng áp, cảm biến áp suất nhiên liệu trong ống phân

phối, cảm biến nhiệt độ nƣớc làm mát, cảm biến đo gió.
1.3.6. Hệ thống nhiên liệu diesel UI (Unit Injection) và UP (Unit Pump)
Hệ thống nhiên liệu UI và UP là các hệ thống phun dầu diesel đƣợc điều khiển

7


bằng điện tử, nhiên liệu đƣợc phun vào buồng đốt của động cơ với một lƣợng chính
xác. Điều này cải tiến đƣợc quá trình cháy và giảm mức tiêu hao nhiên liệu.
Hệ thống này có bơm cao áp riêng đƣợc điều khiển phun nhiên liệu bằng các
van solenoid, đƣợc thiết kế theo từng đơn vị riêng nên đem lại tính linh hoạt cao thích
hợp với các động cơ sẵn có và bảo dƣỡng sửa chữa dễ dàng.
Hiện nay cả hai hệ thống nhiên liệu diesel UI , UP dƣợc lắp đặt trên các ôtô tải,
máy phát điện tỏ ra rất ƣu việt về giảm mức tiêu hao nhiên liệu và lƣợng khí thải độc
hại vào mơi trƣờng.
Nó có đặc điểm sau:
- Vòi phun với áp suất cao, tạo ra áp suất phun lên tới 207 MPa, ở tốc độ định
mức nó phun tới 19 lần/s . Áp suất cao đƣợc tạo ra là do trục cam tác động vào vòi
phun thơng qua vấu cam hoặc có thêm cơ cấu địn gánh.
- Môđun điều khiển điện tử ECM xác định thời điểm và lƣợng nhiên liệu cần
phun.

(7)

(6)

(5)
(4)

(3)

(2)
(1)
Hình 1-6. Các bộ phận dẫn động trong hệ thống nhiên liệu UI
1.Cam; 2. Đòn quay con lăn; 3.Rãnh dầu; 4. Thanh đẩy; 5. Chụp giữ
thanh đẩy; 6. Đòn gánh; 7. Bộ bơm vời phun điều khiển điện tử

8


1.3.7. Hệ thống nhiên liệu diesel HEUI
Hệ thống nhiên liệu HEUI là một trong những cải tiến lớn của động cơ diesel.
Ứng dụng hệ thống nhiên liệu HEUI vào động cơ cho phép nâng cao hiệu suất làm
việc của động cơ, tiết kiệm nhiện liệu và giảm thiểu các tổn thất cũng nhƣ tiếng ồn của
động cơ.
- HEUI (Hydraulically Actuated Electronically Controlled Unit) có nghĩa là
tác động thủy lực, điều khiển điện tử.
- HEUI cũng đƣợc điều khiển bằng Môdun ECM. Phun nhiên liệu bằng áp suất
dầu từ 800 đến 3000 Psi đƣợc bơm cao áp đƣa vào vòi phun . Quá trình phun đƣợc
điều khiển bằng van điện từ nhận tín hiệu điều khiển từ ECM.
- Áp suất phun đối với hệ thống nhiên liệu HEUI không phụ thuộc vào tốc độ
động cơ, mà đƣợc điều khiển bằng điện tử. Hệ thống HEUI cho phép nâng cao hiệu
suất làm việc của động cơ, tiết kiệm nhiên liệu và giảm thiểu các tổn thất cũng nhƣ
tiếng ồn của động cơ.

Hình 1-7. Hệ thống nhiên liệu HEUI
1- Bơm cao áp; 2- Lọc dầu bôi trơn; 3- Van điều khiển áp suất tác
động phun; 4- Bơm dầu bôi trơn; 5- Đƣờng dầu cao áp; 6- Vòi
phun; 7- Thùng nhiên liệu; 8- Bộ điều chỉnh áp suất nhiên liệu; 9ECM; 10- Thiết bị tách nƣớc; 11- Lọc thô; 12- Lọc tinh

9


CÂU HỎI ƠN TẬP
1. Phân tích các ƣu điểm của hệ thống nhiên liệu diesel điều khiển điện tử.
2. Trình bày cách phân loại hệ thống nhiên liệu diesel điều khiển điện tử.
3. Trình bày đặc điểm của hệ thống nhiên liệu diesel điện tử với bơm PE và VE điện tử
điều khiển bằng cơ cấu điều ga điện từ.
4. Trình bày đặc điểm của hệ thống nhiên liệu diesel điện tử với bơm VE điện tử điều
khiển bằng van xả áp loại 1 piston hƣớng trục và nhiều piston hƣớng kính.
5. Trình bày đặc điểm của các hệ thống nhiên liệu diesel điện tử: với ống phân phối,
UI, UP và HEUI.

10


Chương 2
CÁC HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU DIESEL
ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN TỬ
2.1. Hệ thống EFI-diesel với bơm PE điều khiển bằng cơ cấu ga điện từ
2.1.1. Cấu tạo
Về cơ bản các chi tiết của bơm PE (bơm dãy điện tử có cấu tạo và hoạt động
giống nhƣ bơm PE thông thƣờng, chỉ khác là:
- Đối với bơm PE thông thƣờng cơ cấu điều chỉnh lƣợng nhiên liệu phun là
thanh răng và bộ điều tốc.
- Đối với với bơm PE điện tử, để điều chỉnh lƣợng nhiên liệu phun 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 (dể thay đổi tốc độ động cơ).
2.1.2. Nguyên lý hoạt động của bơm cao áp và cơ cấu ga điện từ
Khi ôtô máy

kéo làm việc, tải
trọng trên động cơ
luôn thay đổi. Nếu
thanh răng của bơm
cao áp 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
trƣớc tiên làm thay
Hình 2-1. Bơm cao áp PE có cơ cấu điều ga điện từ
đổi tốc độ của ơtơ,
sau đó là động cơ buộc phải làm việc ở những chế độ khơng có lợi.
Để giữ cho số vịng quay trục khuỷu động cơ không thay đổi khi chế độ tải
trọng khác nhau thì đồng thời với sự tăng tải cần phải tăng lƣợng nhiên liệu cấp vào
xylanh, còn khi giảm tải thì giảm lƣợng nhiên liệu cấp vào xylanh.
Nhƣ vậy, khi có sự thay đổi tải trọng thì cần tự động điều chỉnh lƣợng nhiên
liệu cấp vào xylanh một cách phù hợp. Công việc ấy đƣợc thực hiện tự động nhờ
một thiết bị đặc biệt trên bơm cao áp gọi là cơ cấu điều ga điện từ.
Cơ cấu điều ga làm nhiệm vụ :

11


- Điều hồ tốc độ động cơ dù có tải hay không 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 đƣợc
mọi vận tốc theo yêu cầu
của động cơ.
- Phải giới hạn
đƣợc mức tải để tránh gây
hƣ hỏng máy.
- Phải tự động cắt
nhiên liệu để tắt máy khi
số vòng quay vƣợt quá
mức ấn định.
Cơ cấu điều ga của
bơm PE có cấu tạo nhƣ
hình 2-2.

Hình 2-2. Cơ cấu điều ga của bơm PE
1. Trục cam; 2. Cơ cấu điều ga điện từ;

Hoạt động của cơ
3. Lò xo hồi vị; 4. ECU; 5. Cảm biến tốc độ; 6.
Lõi thép di động (gắn với thanh răng); 7. Lõi
cấu điều ga điện từ với
thép cố định; 8. Cuộn dây
bơm PE nhƣ sau:
Khi ECU gửi xung
đến cuộn dây, trong cuộn dây sẽ sinh ra từ trƣờng làm lõi thép di động (dịch chuyển
sang trái hay phải), kéo theo thanh răng dịch chuyển làm thay đổi hành trình có ích
của bơm và làm tốc độ động cơ thay đổi
ECU sẽ tiếp nhận các tín hiệu từ các cảm biến từ đó tính tốn để đƣa ra lƣợng
phun phù hợp với từng chế độ làm việc của động cơ .

2.2. Hệ thống EFI-diesel với bơm VE điều khiển bằng cơ cấu ga điện từ
2.2.1. Cấu tạo
Cấu tạo bơm VE điện tử điều khiển bằng cơ cấu điều ga điện từ về cơ bản
giống bơm VE hƣớng trục loại thƣờng. Ở đây thay cho hệ đòn dẫn ga và bộ điều
tốc ly tâm, ngƣời ta bố trí 1 cơ cấu điều ga điện từ. Bộ điều khiển phun sớm cũng
giống nhƣ loại bơm thƣờng nhƣng có thêm van điện từ điều khiển phun sớm. Các
bộ phận của bơm VE điều khiển bằng cơ cấu ga điện từ biểu thị trên hính
2-3.
2.2.2. Nguyên lý hoạt động
Bơm sơ cấp hút nhiên liệu từ bình và nén trong thân bơm tới áp suất quy định.
Bơm cao áp sử dụng một piston để đƣa nhiên liệu áp suất cao tới mỗi vòi phun bằng
12


chuyển động tịnh tiến và chuyển động quay.
Cơ cấu điều ga điều khiển lƣợng phun và công suất động cơ. Cơ cấu điều ga
điện từ có chức năng kiểm sốt tốc độ tối đa của động cơ để ngăn động cơ chạy quá
tốc độ và giữ ổn định tốc độ chạy không tải. Cơ cấu điều khiển phun sớm sử dụng
một van TCV để thực hiện điều khiển phun sớm

Hình 2-3. Bơm cao áp VE có cơ cấu điều khiển bằng ga điện từ

Khi bật khóa điện ON, van điện từ cắt nhiên liệu mở đƣờng dầu từ khoang
bơm đến khoang xilanh. Bơm sơ cấp quay hút nhiên liệu từ bình nhiên liệu, qua bơ
lắng đọng nƣớc và bộ lọc nhiên liệu, đi vào khoang bơm tạo ra áp suất sơ cấp.
Trong hành trình đi xuống (sang trái) của piston rãnh xẻ ở đầu piston trùng với
cửa hút thì dầu có áp suất từ khoang bơm đƣợc đƣa vào khoang xi lanh.
Trong hành trình piston vừa quay vừa đi lên thì phần khơng có rãnh xẻ ở đầu
piston che lấp cửa hút dầu. Khi đ ó dầu trong khoang xilanh bị nén tạo áp suất tăng
theo biến dang cam.

Khi áp suất nén trong khoang xilanh đủ lớn thì van triệt hồi mở, dầu cao áp
đƣợc đƣa đến vòi phun qua ống cao áp, từ đó nhiên liệu đƣợc vịi phun phun vào
buồng cháy
Trong hành trình tiếp theo quá trình hút, nén và phun nhiên liệu cũng đƣợc thực
hiện tƣơng tự nhƣ ở một xilanh khác của động cơ. Việc này đƣợc thực hiện nhờ một
lỗ trích giữa piston bơm ( gọi là cửa chia dầu) và đầu chia của bơm.
13


Cơ cấu điều ga điện từ với bơm VE:
Các bộ phận của cơ cấu điều ga điện từ với bơm VE đƣợc biểu thị trên hình 2-4.
Khi ECU gửi xung đến cuộn
dây, trong cuộn dây sinh ra từ
trƣờng làm trống lớn xoay dẫn tới
trống nhỏ xoay. Chốt lệch tâm trên
trống nhỏ gạt quả ga trên piston làm
thay đổi hành trình hữu ích của bơm.
Lực từ trƣờng do cuộn dây
sinh ra sẽ tác động lên một trống
lớn và để cân bằng với lực từ trƣờng
thì lị xo hồi vị đƣợc lắp đối diện ở
phía kia của trống lớn. Trống lớn có
một trục đƣợc lắp lệch tâm và trục
này đƣợc lắp với một trống nhỏ, trên
trống nhỏ lại có một chốt lệch tâm
đƣợc cắm vào lỗ trên quả ga.
Khi ngƣời lái xe muốn thay
Hình 2-4. Cơ cấu điều ga của bơm VE
đổi công suất và tốc độ của động cơ
1.Trống lớn; 2.Lũ xo hồi vị của trống lớn;

thì ngƣời lái xe tác động lên bàn đạp
3.Trống nhỏ; 4.Cuộn hút; 5.Quả ga; 6.Piston
bơm cao áp
ga và thơng qua cảm biến chân ga
gửi tín hiệu về ECU và E CU nhận thêm một số tín hiệu khác nhƣ: Ne, THW, VG…
Để xuất ra những chuỗi xung có tỷ lệ thƣờng trực thay đổi cấp cho cuộn điều khiển
của cơ cấu điều ga tạo nên từ trƣờng có lực từ trƣờng biến thiên tác động vào trống
lớn. Từ trƣờng sẽ tác động vào trống lớn làm cho trống lớn xoay một góc, kéo theo
trống nhỏ cũng bị xoay đi một góc. Khi đó chố t lệch tâm trên trống nhỏ sẽ gạt quả ga
tiến lên hay lùi lại để điều chỉnh lƣợng nhiên liệu phun.
2.2.3. Một số cơ cấu và đặc điểm khác của bơm.
1. Bơm sơ cấp
Các bộ phận của bơm sơ cấp kiểu cánh gạt và van điều khiển đƣợc biểu thị trên
hình 2-5
Bơm sơ cấp 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.

14


Hình 2-5. Bơm sơ cấp và van điều khiển

2. Đặc điểm của piston bơm và cách chia dầu (phân phối dầu)
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
đƣợc đẩy từ khoang bơm qua rãnh của piston vào khoang bơm

Hình 2-6. Bơm cao áp

2.3. Hệ thống EFI diesel dùng van xả áp
2.3.1. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống
Lƣợng và thời điểm phun nhiên liệu đƣợc điều khiển bằng điện tử. Cơ cấu điều
khiển dùng trong các quá trình bơm, phân phối và phun dựa trên những cơ cấu sử dụng
trong hệ thống diesel kiểu cơ khí.
Điều chỉnh lƣợng phun: SPV
Điều chỉnh thời điểm phun: TCV
Trong hệ thống này sử dụng một trong 2 kiểu bơm cao áp là: bơm kiểu piston
hƣớng trục và bơm kiểu piston hƣớng tâm
15


Chú ý:
Mạch hồi nhiên liệu từ vòi phun hoặc bơm cao áp khơng đƣợc minh họa ở hình
2-7, mà mạch hồi nhiên liệu gắn với hệ thống nhiên liệu thực tế.

Hình 2-7. Hệ thống cung cấp nhiên liệu
của EFI-diesel thơng thường

Hình 2-8. Sơ đồ điều khiển của EFI-diesel thơng thường
Các cảm biến-ECU-Bộ chấp hành

Nhiên liệu đƣợc bơm cấp liệu hút lên từ bình nhiên liệu, đi qua bộ lọc nhiên
liệu rồi đƣợc dẫn vào bơm đó tạo áp suất rồi đƣợc bơm đi bằng piston cao áp ở bên
trong máy bơm cao áp. Quá trình này cũng tƣơng tự nhƣ trong máy bơm động cơ
diesel thông thƣờng. Nhiên liệu ở trong buồng bơm đƣợc bơm cấp liệu tạo áp suất đạt
mức 1.5 và 2.0 Mpa. Tƣơng ứng với những tín hiệu phát ra từ ECU, SPV sẽ điều khiển

16

lƣợng phun (khoảng thời gian phun) và TCV điều khiển thời điểm phun nhiên liệu
(thời gian bắt đầu phun).
2.3.2. Các bộ phận chính của hệ thống

Hình 2-9. Sơ đồ bố trí các bộ phận của EFI-diesel thơng thường

1. Bơm VE điện tử một piston hướng trục
a) Cấu tạo:

Hình 2-10. Bơm VE điện tử một piston hướng trục

17


Loại bơm VE này gồm các bộ phận sau:
- Bơm sơ cấp, khớp chữ thập dẫn động cam, vành cam lăn, cơ cấu điều khiển
phun sớm.
- 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
Bơm VE điện tử kiểu mới một piston hƣớng trục do khơng có quả ga nên để
điều khiển lƣợng nhiên liệu phun (tức là muốn thay đổi tốc độ động cơ, cơng suất
của động cơ) thì bơm sử dụng một van xả áp thông với khoang xylanh.
- Các bộ phận cơ bản của bơm hƣớng trục

Hình 2-11. Vành con lăn và con lăn của bơm VE điện tử một piston hướng trục

Hình 2-12. Đĩa cam và piston của bơm VE điện tử một piston hướng trục

b) Hoạt động:
Khi động cơ làm việc thì một bơm sơ cấp loại cánh gạt đƣợc 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. Dầu có áp suất đƣợc
đƣa tới chờ sẵn tại cửa hút và khi phần xẻ rãnh của piston trùng với cửa hút thì dầu
đƣợc hút vào khoang xylanh.

18


Tiếp đó khi piston quay lên phần khơng xẻ rãnh ở đầu piston sẽ che lấp cửa
hút đồng thời lúc này phần lồi của cam đĩa trèo 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 đƣờng dẫn ra một vịi phun nào đó. Do
vậy, khi dầu trong khoang xylanh đạt áp suất phun thì qua van triệt hồi, ống cao áp
tới kim phun. Nó sẽ mở kim phun và phun vào trong buồng cháy động cơ. Lƣợng
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 đƣợc mở ra thì dầu trong khoang xylanh s ẽ thơng
qua van xả áp về khoang bơm làm mất áp suất phun.

Hình 2-13. Chế độ phun

Áp suất phun đối với từng kiểu máy bơm
Máy bơm kiểu piston hƣớng trục

Xấp xỉ tối đa 80 MPa

(Dùng cho 5L-E; 1KZ-TE, v.v…)
Máy bơm kiểu piston hƣớng kính

Xấp xỉ tối đa 130 MPa
(Dùng cho động cơ phun trực tiếp nhƣ 1HD-FTE; 15B-FTE v.v…)
2. Bơm VE điện tử nhiều piston hướng kính
a) Cấu tạo

Hình 2-14. Bơm VE điện tử nhiều piston hướng kính

19