TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

KHOA CÔNG NGHỆ Ô TÔ

ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH
ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU
TRÊN XE TOYOTA FORTUNER 2020

Người thực hiện: Vũ Tiến Hoàng
Lớp: Ơ tơ 3
Khóa: 14

Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Phi Trường

Hà Nội - 2022


MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC BẢNG................................................................................. i
DANH MỤC HÌNH ẢNH ................................................................................. i
LỜI NÓI ĐẦU ................................................................................................. iii
Chương 1. Tổng quan về hệ thống nhiên liệu động cơ diesel trên ô tô ............ 1
1.1. Sơ lược về lịch sử phát triển động cơ diesel .......................................... 1
1.2. Tổng quan về hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ diesel .................. 2
1.2.1. Nhiệm vụ ......................................................................................... 2
1.2.2. Yêu cầu............................................................................................ 2
1.2.3. Phân loại .......................................................................................... 2
Chương 2. Hệ thống nhiên liệu diesel trên xe Fortuner 2020 ........................... 5
2.1. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống nhiên liệu diesel trên xe
Fortuner 2020 ................................................................................................ 5
2.1.1. Sơ đồ cấu tạo hệ thống cung cấp nhiên liệu diesel trên xe Fortuner

2020 ........................................................................................................... 5
2.1.2. Nguyên lý hoạt động ....................................................................... 6
2.2. Các bộ phận của hệ thống nhiên liệu diesel trên xe Fortuner 2020 ....... 9
2.2.1. Bơm cao áp...................................................................................... 9
2.2.2. Van điều chỉnh áp suất .................................................................. 12
2.2.3. Van ngắt ........................................................................................ 13
2.2.4. Bầu lọc........................................................................................... 15
2.2.5. Ống phân phối ............................................................................... 16
2.2.6. Van giới hạn áp suất ...................................................................... 17
2.2.7. Bơm chuyển nhiên liệu ................................................................. 18
2.2.8. Vòi phun ........................................................................................ 19
2.2.9. Hệ thống điều khiển phun nhiên liệu ............................................ 21
2.2.9.1. Sơ đồ các tín hiệu điều khiển ................................................. 21
2.2.9.2. Các loại cảm biến ................................................................... 22
2.3. Tính toán thiết kế chi tiết và thiết kế hệ thống..................................... 33
2.3.1. Tính tốn thiết kế đường kính piston bơm cao áp ........................ 33
2.3.2. Thiết kế hệ thống nhiên liệu cho động cơ 2GD-FTV trên xe
Toyota Fortuner 2020 .............................................................................. 37


Chương 3. Những hư hỏng và biện pháp bảo dưỡng sửa chữa hệ thống nhiên
liệu diesel......................................................................................................... 39
3.1. Các dạng hư hỏng thường gặp ............................................................. 39
3.1.1. Các hư hỏng bơm cao áp ............................................................... 39
3.1.2. Các hư hỏng của vòi phun............................................................. 39
3.1.3. Các hư hỏng của bộ lọc nhiên liệu ................................................ 40
3.1.4. Các hư hỏng của đường ống dẫn nhiên liệu.................................. 40
3.1.5. Hư hỏng hệ thống điện tử và các cảm biến ................................... 40
3.2. Khắc phục các hư hỏng hệ thống nhiên liệu ........................................ 40
3.2.1. Bơm cao áp.................................................................................... 40

3.2.2. Ống phân phối ............................................................................... 40
3.2.3. Vịi phun ........................................................................................ 40
3.3. Phương pháp chẩn đốn ....................................................................... 41
3.3.1. Động cơ không tải, không êm, bị rung động ................................ 41
3.3.2. Động cơ có tiếng gõ, kêu lạch cạch .............................................. 41
3.3.3. Động cơ yếu, bị ì ........................................................................... 42
3.4. Công tác bảo dưỡng hệ thống nhiên liệu common rail lắp trên động cơ
2KD-FTV .................................................................................................... 43
KẾT LUẬN ..................................................................................................... 47
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................... 48


i
DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 2.1 Thông số động cơ ............................................................................ 33
Bảng 2.2 Bảng thể hiện sự phụ thuộc của thể tích nhiên liệu cung cấp cho một
chu trình vào kích thước đường kính piston bơm cao áp................................ 35
Bảng 3.1 Bảng chẩn đốn động cơ khơng tải, khơng êm, bị rung động ......... 41
Bảng 3.2 Bảng chẩn đốn động cơ có tiếng gõ, kêu lạch cạch ....................... 41
Bảng 3.3 Bảng chẩn đốn động cơ bị yếu, bị ì ............................................... 42

DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1 Sơ đồ hệ thống nhiên liệu sử dụng bơm dãy ...................................... 3
Hình 1.2 Sơ đồ hệ thống nhiên liệu sử dụng bơm cao áp loại bơm phân phối . 3
Hình 1.3 Sơ đồ hệ thống cung cấp nhiên liệu common rail .............................. 4
Hình 2.1 Sơ đồ hệ thống cung cấp nhiên liệu trên xe fortuner 2020 ................ 5
Hình 2.2 Mạch nhiên liệu áp suất thấp............................................................. 7
Hình 2.3 Mạch nhiên liệu áp suất cao ............................................................... 7
Hình 2.4 Mạch nhiên liệu hồi............................................................................ 8
Hình 2.5 Các cơ cấu điều khiển phun nhiên liệu .............................................. 9

Hình 2.6 Bơm cao áp....................................................................................... 10
Hình 2.7 Bơm piston ....................................................................................... 11
Hình 2.8 Van điều chỉnh áp suất ..................................................................... 12
Hình 2.9 Van ngắt ........................................................................................... 13
Hình 2.10 Mối quan hệ giữa tốc độ động cơ và lượng nhiên liệu cung cấp khi
van ngắt làm việc............................................................................................. 14
Hình 2.11 Bầu lọc nhiên liệu........................................................................... 15
Hình 2.12 Ống phân phối ................................................................................ 16
Hình 2.13 Van giới hạn áp suất ....................................................................... 17
Hình 2.14 Bơm chuyển nhiên liệu .................................................................. 18
Hình 2.15 Vịi phun ......................................................................................... 19


ii
Hình 2.16 Sơ đồ các tín hiệu vào .................................................................... 21
Hình 2.17 Sơ đồ các tín hiệu ra ....................................................................... 22
Hình 2.18 Kết cấu và sơ đồ mạch điện của cảm biến áp suất nạp .................. 22
Hình 2.19 Cảm biến nhiệt độ khí nạp ............................................................. 23
Hình 2.20 Sơ đồ nối cảm biến nhiệt độ khí nạp với PCM .............................. 24
Hình 2.21 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát ................................................... 24
Hình 2.22 Cảm biến vị trí trục khuỷu ............................................................. 26
Hình 2.23 Sơ đồ mạch điện dạng sóng tín hiệu .............................................. 27
Hình 2.24 Cảm biến áp suất nhiên liệu ........................................................... 28
Hình 2.25 Cảm biến nhiệt độ nhiên liệu ......................................................... 29
Hình 2.26 Sơ đồ mạch điện cảm biến nhiệt độ nhiên liệu .............................. 30
Hình 2.27 Cảm biến lưu lượng khí nạp........................................................... 30
Hình 2.28 Cảm biến bàn đạp chân ga ............................................................. 31
Hình 2.29 Sơ đồ mạch điện cảm biến nhiệt độ chân ga .................................. 31
Hình 2.30 Biểu đồ thể hiện mối liên hệ giữa đường kính piston của bơm cao
áp với thể tích nhiên liệu cung cấp cho một chu trình .................................... 36



iii
LỜI NÓI ĐẦU
Trong xu thế hội nhập hiện nay, nền công nghiệp Việt Nam đang đứng
những cơ hội đầy tiềm năng và ngành Cơng nghiệp Ơ tơ Việt Nam cũng không
ngoại lệ. Ở nước ta số lượng ô tô hiện đại đang được lưu hành ngày một tăng.
Các loại ô tô này đều được cải tiến theo hướng tăng công suất, tốc độ, giảm
suất tiêu hao nhiên liệu, điện tử hố q trình điều khiển và hạn chế mức thấp
nhất thành phần ơ nhiễm trong khí xả động cơ.
Với sự phát triển mạnh mẽ của tin học trong vai trò dẫn đường, q trình
tự động hóa đã đi sâu vào các ngành sản xuất và các sản phẩm của chúng, một
trong số đó là ơ tơ. Nhờ sự giúp đỡ của máy tính để cải thiện q trình làm việc
nhằm đạt hiệu quả cao và chống ô nhiểm môi trường, tối ưu hố q trình điều
khiển dẫn đến kết cấu của động cơ và ô tô thay đổi rất phức tạp, làm cho người
sử dụng và cán bộ công nhân kỹ thuật ngành ơ tơ ở nước ta cịn nhiều lúng túng
và sai sót nên cần có những nghiên cứu cụ thể về hệ thống điện tử trên động cơ
ô tơ.
Vì vậy, là một sinh viên của nghành Ơ tơ, em chọn đề tài: “Nghiên cứu
hệ thống nhiên liệu diesel trên xe Toyota Fortuner 2020” làm đề tài Bài tập lớn
của mình. Em rất mong với đề tài này em sẽ củng cố tốt hơn kiến thức của mình
để khi ra trường em có thể đóng góp vào ngành cơng nghiệp ơ tơ của nước ta,
để góp phần vào sự phát triển chung của ngành.
Cuối cùng em xin được gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy hướng dẫn
TS. Nguyễn Phi Trường đã chỉ bảo em tận tình, giúp em vượt qua những khó
khăn vướng mắc trong khi hồn thành đồ án của mình. Bên cạnh đó em cảm ơn
các thầy trong khoa đã tạo mọi điều kiện để em hoàn thành thật tốt Bài tập lớn
này.
Sinh viên thực hiện


Vũ Tiến Hoàng


1
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU ĐỘNG CƠ
DIESEL TRÊN Ô TÔ
1.1. Sơ lược về lịch sử phát triển động cơ diesel
Động cơ Diesel phát triển vào năm 1897 nhờ Rudolf Diesel hoạt động
theo nguyên lý Tự cháy. Ở gần cuối quá trình nén, nhiên liệu được phun vào
buồng cháy động cơ để hình thành hịa khí rồi tự bốc cháy. Đến năm 1927
Robert 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). Hệ thống nhiên liệu Diesel không
ngừng được cải tiến, với các giải pháp kỹ thuật tối ưu làm giảm mức độ phát
sinh ô nhiễm và suất tiêu hao nhiên liệu. Các nhà động cơ Diesel đã đề ra nhiều
biện pháp khác nhau về kỹ thuật phun và tổ chức quá trình cháy nhằm giới hạn
các chất ơ nhiễm. Các biện pháp chủ yếu tập trung vào giải quyết các vấn đề:
- Tăng tốc độ phun để làm giảm nồng độ P.M do tăng tốc hịa trộn nhiên
liệu - khơng khí.
- Tăng áp suất phun, đặc biệt là đối với động cơ phun trực tiếp.
- Điều chỉnh dạng quy luật phun theo khuynh hướng kết thúc nhanh quá
trình phun để làm giảm Hidrocacbon.
- Biện pháp hồi lưu một bộ phận khí xả (ERG: Exhaust Gas
Recirculation).
Hiện nay, các nhược điểm của HTNL Diesel đã được khắc phục bằng cải tiến
các bộ phận như: Bơm cao áp, vịi phun, ống tích trữ nhiên liệu áp suất cao, các
ứng dụng điều khiển tự động nhờ sự phát triển của công nghệ (năm 1986 Bosch
đưa vào thị trường việc điều khiển điện tử cho động cơ diesel). Đó là Hệ thống
nhiên liệu Common Rail Diesel.



2
1.2. Tổng quan về hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ diesel
1.2.1. Nhiệm vụ
- Dự trữ nhiên liệu:
Đảm bảo cho động cơ có thể làm việc liên tục trong một thời gian nhất
định mà không cần cấp thêm nhiên liệu vào, lọc sạch nước, tạp chất cơ học lẫn
trong nhiên liệu, giúp nhiên liệu luân chuyển dễ dàng trong hệ thống.
- Cung cấp nhiên liệu cho động cơ: Đảm bảo tốt các yêu cầu sau.
+ Lượng nhiên liệu cấp cho mỗi chu trình phải phù hợp với chế độ làm
việc của động cơ.
+ Phun nhiên liệu vào đúng xylanh thời điểm, đúng quy luật.
+ Đối với động cơ nhiều xylanh thì lượng nhiên liêu phun vào các xylanh
phải đồng đều trong một chu trình cơng tác.
- Các tia nhiên liệu phun vào xylanh động cơ phải đảm bảo kết hợp tốt
giữa số lượng, phương hướng, hình dạng, kích thước của các tia phun với hình
dạng buồng cháy, cường độ và phương hướng chuyển động của mỗi chất trong
buồng cháy để hồ khí được hình thành nhanh và đều.
1.2.2. u cầu
Hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ Diesel phải thoả mãn các yêu cầu sau:
- Hoạt động ổn định, có độ tin cậy và tuổi thọ cao.
- Dễ dàng và thuận tiện trong sử dụng, bảo dưỡng và sữa chữa.
- Dễ chế tạo, giá thành hạ.
1.2.3. Phân loại
Theo cách phân loại dựa vào các loại bơm cao áp của hệ thống nhiên liệu
ta có thể phân loại sơ bộ hệ thống cung cấp nhiên liệu Diesel thành 3 loại sau.
a. Hệ thống cung cấp nhiên liệu Diesel sử dụng bơm cao áp loại bơm dãy.
Bơm cao áp là 1 loại bơm gồm nhiều tổ bơm ghép thành 1 khối có vấu
cam điều khiển nằm trong thân bơm và điều khiển chung bằng 1 thanh răng.



3

5

7

6

8

1

4

3

2

Hình 1.1 Sơ đồ hệ thống nhiên liệu sử dụng bơm dãy
1- Thùng chứa nhiên liệu; 2- Cốc lọc; 3- Bơm tay; 4- Bơm cao áp
5- Bầu lọc tinh; 6- Ống dầu cao áp; 7- Vòi phun; 8- Buồng cháy
b. Hệ thống cung cấp nhiên liệu Diesel sử dụng bơm cao áp loại bơm phân
phối
3

4

5

6


2
7

1

9
10
B

8

11
12

A

C

Hình 1.2 Sơ đồ hệ thống nhiên liệu sử dụng bơm cao
áp loại bơm phân phối


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

c. Hệ thống cung cấp nhiên liệu Commol rail

7
6

8

9
12

5
4

10

11

3
13

14

15
2
1

16

17

18


19

Hình 1.3 Sơ đồ hệ thống cung cấp nhiên liệu common rail
1- Thùng chứa; 2- Ống tản nhiệt; 3- Bộ lọc ; 4- Van đóng mở(theo nhiệt độ); 5
-Bơm chuyển nhiên liệu; 6- Van điều áp suất thấp; 7- Van điều áp suất cao; 8Đường ống dự trữ; 9 -Cảm biến áp suất nhiên liệu; 10-Bơm cao áp; 11- ECU;
12-Kim phum: 13- Bơm điện; 14- Cảm biến nhiệt độ nước làm mát; 15- Cảm
biến vị trí trục khuỷu; 16- Cảm biến áp suất; 17- Cảm biến vị trí trục cam: 18
- Cảm biến vị trí bàn đạp ga: 19- Cảm biến nhiệt độ nhiên liệu.


5
CHƯƠNG 2. HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU DIESEL TRÊN XE
FORTUNER 2020
2.1. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống nhiên liệu diesel trên xe
Fortuner 2020
2.1.1. Sơ đồ cấu tạo hệ thống cung cấp nhiên liệu diesel trên xe Fortuner
2020
6

7

5

9

e
d
c
b


8

a
4
14

10

11

13
12
3

2

ECU
1

Hình 2.1 Sơ đồ hệ thống cung cấp nhiên liệu trên xe fortuner 2020
1- Bơm chuyển nhiên liệu; 2- Thùng chứa nhiên liệu; 3- Bộ sấy nóng nhiên liệu;
4- Lọc nhiên liệu; 5- Van hạn chế áp suất; 6- Cảm biến vị trí pít tơng; 7- Bơm
cao áp; 8- Van an tồn; 9- Vịi phun; 10- Cảm biến áp suất; 11- Ắc quy thủy
lực; 12- ECU; 13- Bộ làm mát nhiên liệu; 14- Cảm biết nhiệt độ nhiên liệu;
a- Đường nhiên liệu áp suất thấp. b- Đường nhiên liệu áp suất cao. c- Đường
nhiên liệu hồi về thùng chứa. d- dây điện từ ECU tới các cơ cấu chấp hành.
e- Dây điện từ các cảm biến tới ECU.


6

2.1.2. Nguyên lý hoạt động
Nhiên liệu được bơm cung cấp 1 đẩy đi từ thùng nhiên liệu trên đường
ống thấp áp qua bộ sấy nóng nhiên liệu 3 và bầu lọc (4) đến Bơm cao áp (7), từ
đây nhiên liệu được bơm cao áp nén đẩy vào ống tích trữ nhiên liệu áp suất cao
(11) hay còn gọi là ống phân phối và được đưa đến vòi phun Common Rail (9)
sẵn sàng để phun vào xy lanh động cơ.
Việc tạo áp suất và phun nhiên liệu hoàn toàn tách biệt với nhau trong hệ
thống Common Rail. Áp suất phun được tạo ra độc lập với tốc độ và lượng
nhiên liệu phun ra. Nhiên liệu được trữ với áp suất cao trong ống phân phối.
Lượng phun ra được quyết định bởi sự điều khiển bàn đạp ga, thời điểm phun
cũng như áp suất phun được tính tốn bằng ECU dựa trên các biểu đồ dữ liệu
đã lưu trên nó. Sau đó ECU sẽ điều khiển các kim phun của các vòi phun tại
mỗi xy lanh động cơ để phun nhiên liệu nhờ thông tin từ các cảm biến với áp
suất phun có thể đến 1350 bar. Nhiên liệu thừa của vịi phun và của bơm cao
áp theo đường dầu hồi trở về thùng chứa nhiên liệu (2). Trên ống phân phối có
gắn cảm biến áp suất 10 , cảm biến nhiệt độ nhiên liệu 14 và đầu cuối có bố trí
van an tồn (8), nếu áp suất tích trữ trong ống phân phối (5) lớn quá giới hạn
van an toàn sẽ mở để nhiên liệu được tháo.
Ở hệ thống nhiên liệu này sẽ có 3 mạch áp suất của nhiên liệu khác nhau.
Đầu tiên đó là mạch nhiên liệu áp suất thấp. Dòng nhiên liệu này sẽ đi từ thùng
chứa nhiên liệu qua bầu lọc 4 và qua bộ sấy nóng nhiên liệu 3 để đưa lên bơm
cao áp nhờ bơm chuyển nhiên liệu 1.


7
6

7

5


9

a

8

4
14

10

11

13
12
3

ECU

2

1

Hình 2.2 Mạch nhiên liệu áp suất thấp
Mạch áp suất nhiên liệu thứ 2 đó là mạch nhiên liệu áp suất cao. Dòng
nhiên liệu sau khi đến bơm cao áp, nhờ bơm cao áp nén nên nhiên liệu sẽ đạt
đến 1 áp suất rất cao sau đó nhiên liệu sẽ qua ống phân phối và được tích trữ
trong ống phân phối và đưa đến vòi phun sẵn sàng phun vào xy lanh động cơ.
Nhiên liệu có áp suất cao được tạo ra độc lập với lượng nhiên liệu phun ra.

Nhiên liệu có áp suất cao được tạo ra do sự hoạt động của bơm cao áp còn việc
phun nhiên liệu thì do ECU điều khiển.
6

7

5

9

b
8

4
14

10

11

13
12
3

2

ECU
1

Hình 2.3 Mạch nhiên liệu áp suất cao



8
Mạch áp suất nhiên liệu thứ 3 đó là mạch dầu hồi. Nhiên liệu sau khi qua
bộ lọc nếu nhiều quá thì sẽ về thùng chứa theo đường dầu hồi. Nhiên liệu sau
khi đến bơm cao áp nếu lượng nhiên liệu nhiều quá thì 1 phần nhiên liệu sẽ trở
về thùng chứa theo đường dầu hồi. Nhiên liệu áp suất cao tích trữ trong ống
phân phối và trong vịi phun nếu quá nhiều thì 1 lượng nhiên liệu cũng theo
đường dầu hồi về thùng chứa.
6

7

5

9

c

8

4
14

10

11

13
12

3

2

ECU
1

Hình 2.4 Mạch nhiên liệu hồi
Khác với hệ thống phun nhiên liệu diesel truyền thống trước đây đó là
các vịi phun đều được cung cấp nhiên liệu bởi các bơm cáo áp độc lập, một
bơm phân phối dẫn động bởi động cơ sẽ cung cấp nhiên liệu theo các đường
độc lập đến vòi phun.
Ở động cơ xe Fortuner 2020 thì hệ thống cung cấp nhiên liệu được sử
dụng công nghệ CDI . Với hệ thống nhiên liệu này nhiên liệu được tích trữ
trong ống phân phối chung hay ống (Common rail) tại đó áp suất duy trì ở một
cấp độ cao bằng một bơm cao áp riêng. Từ ống phân phối này, nhiên liệu sẽ
được phân phối tới các vòi phun cao áp. Với cải tiến mới này, so với các động
cơ diesel thế hệ cũ hơn hệ thống Common rail khi đó đã tạo ra một áp suất phun
tới 1350 bar ngay cả khi số vịng tua máy thấp. Việc tạo ra nhiên liệu có áp suất
cao và duy trì áp suất đó ngay cả khi tốc độ động cơ thay đổi đồng thời cung
cấp một lượng nhiên liệu rất đều vào tất cả các vịi phun là một q trình phức


9
tạp. Đó là q trình kết hợp làm việc nhịp nhàng của các bộ phận sau , bơm cao
áp, van điều chỉnh áp suất, ống phân phối, cảm biến áp suất nhiên liệu, van hạn
chế áp suất, ECU.
2

3

1

4
5

Hình 2.5 Các cơ cấu điều khiển phun nhiên liệu
1 : Bơm cao áp . 2 : Ống phân phối . 3 : Cảm biến áp nhiên liệu.
4 : ECU . 5 : Van điều chỉnh áp suất
Đầu tiên cảm biến áp suất được gắn trên ống phân phối sẽ ghi nhận tình
trạng áp suất nhiên liệu trong ống phân phối. Sau đó sẽ gửi thông tin về áp suất
nhiên liệu trong ống phân phối về ECU bằng tín hiệu điện. ECU sẽ xử lý tín
hiệu đó và ECU sẽ vận hành van điều khiển áp suất làm việc một cách hợp lý
để giữ cho áp suất nhiên liệu trong ống phân phối ln trong một khoảng giới
hạn hợp lý. Ngồi ra để giữ cho các bộ phận của hệ thống nhiên liệu ln an
tồn thì trên ống phân phối có gắn một van giới hạn áp suất ở cuối ống phân
phối.

2.2. Các bộ phận của hệ thống nhiên liệu diesel trên xe Fortuner 2020
2.2.1. Bơm cao áp
Bơm cao áp có nhiệm vụ tạo ra nhiên liệu có áp suất cao cho quá trình
phun. Bơm này được lắp đặt phía trước động cơ và được dẫn động từ trục khuỷu
thông qua bánh đai răng (tốc độ quay của trục bơm bằng ½ tốc độ động cơ, do


10
bánh răng trục khuỷu có 21 răng cịn bánh răng trục bơm có 42 răng, nhưng tối
đa là 3000 vịng/phút) và được bơi trơn bằng chính nhiên liệu nó bơm.
Bơm cao áp tạo áp lực nhiên liệu đến một áp suất lên đến 1350 bar. Nhiên
liệu được tăng áp suất này sau khi ra khỏi bơm cao áp được vận chuyển đến
đường ống cao áp chung để sẵn sàng phun vào buồng cháy của các xy lanh.

4

5

3
6

7
2
1

a

8
9

b

d

e

Hình 2.6 Bơm cao áp
a : Van ngắt mở. b : Van ngắt đóng. d : Van nạp mở. e : Van nạp đóng.
1 : Đường nhiên liệu từ bơm tiếp vận. 2 ; Trục dẫn động . 3 : Pít tơng bơm
cao áp. 4 : Van ngắt . 5 : Van an toàn. 6 : Ống nối dầu cao áp. 7 : Van điều
chỉnh áp suất. 8 : Đường dầu hồi. 9 : Cam lệch tâm.
 Nguyên lý hoạt động của bơm cao áp.
Bơm nạp đưa nhiên liệu từ thùng chứa nhiên liệu qua bộ lọc đến đường
dầu vào bơm cao áp bằng đường nhiên liệu 1.

Trục 2 của bơm cao áp có cam lệch tâm làm di chuyển 3 piston lên
xuống tùy theo hình dạng các vấu cam làm cho 3 piston hút nén một cách liên
tục. Van nạp mở ra nhiên liệu được đưa đến buồng chứa của bơm piston tại đây
nhiên liệu được nén dưới áp suất cao khi piston lên tới điểm chết trên, nhiên
liệu thốt ra ngồi đến ống phân phối. Do bơm cao áp được thiết kế để có thể


11
phân phối lượng nhiên liệu lớn nên lượng nhiên liệu có áp suất cao sẽ bị thừa
trong giai đoạn chạy cầm chừng và tải trung bình. Lượng nhiên liệu thừa này
sẽ được trở lại bình chứa thơng qua van điều chỉnh áp suất . Đó là nguyên lý
làm việc chung của bơm cao áp, sau đây ta nguyên cứu vào cấu tạo, nguyên lý
làm việc của các chi tiết chính trong bơm cao áp gồm : Bơm piston, van điều
chỉnh áp suất.
 Bơm piston.
Bơm piston của bơm cao áp làm nhiệm vụ bơm nhiên liệu áp suất cao
đến ống phân phối, lượng nhiên liệu được bơm ít hay nhiều phụ thuộc vào van
điều chỉnh áp suất.

a

b

Hình 2.7 Bơm piston
a : quá trình hút nhiên liệu. b : quá trình đẩy nhiên liệu
Bơm cao áp gồm ba piston bơm được bố trí hướng kính và các piston
cách nhau 120 độ , 3 piston này được đẩy lên nhờ cam lệch tâm, hành trình đi
xuống của piston nhờ lị xo và cam lệch tâm . Khi Piston đi xuống nhờ lực đẩy
của lị xo, van nạp mở ra. Nhờ độ chân khơng phía trên piston nhiên liệu được
nạp vào khơng gian này cho đến khi piston nằm ở vị trí thấp nhất. Piston đi lên

nhờ cam lệch tâm thì nhiên liệu ở khoảng khơng gian phía trên piston bị nén
tăng áp suất, đẩy mở van bi 7 mở ra, nhiên liệu áp suất cao đi vào đường ống
cao áp đến ống phân phối, đồng thời van nạp đóng lại khơng cho nhiên liệu trở
lại bơm nạp.


12
Ba piston bơm được bố trí hướng kính và các piston cách nhau 120 độ
nên khi piston A đi lên thực hiện quá trình nén và bơm nhiên liệu đến ống phân
phối piston thì B và C đi xuống thực hiện quá trình hút, 3 bơm làm việc luân
phiên hút và nén nhiên liệu, bơm nhiên liệu đến ống phân phối dưới áp suất cao
và ổn định. Với kiểu bơm pít tơng bố trí hình sao lệch nhau 120 độ làm cho
động cơ hoạt động êm dịu hơn. Còn bơm thì hoạt động nhẹ nhàng, linh hoạt và
năng suát cao hơn đồng thời giảm được tải trọng động trên động cơ.
2.2.2. Van điều chỉnh áp suất
2

1

3

4

b
6
5

c

a


Hình 2.8 Van điều chỉnh áp suất
1 : vỏ. 2: cuộn dây. 3 : lò xo. 4 : dây ra giắc cắm . 5 : đĩa van từ. 6 : van bi.
a : Van điều chỉnh áp suất. b : Van từ đóng. c : Van từ mở.
Van điều chỉnh áp suất được gá lên bơm cao áp. Để ngăn cách khu vực
áp suất cao với khu vực áp suất thấp, một lõi thép đẩy van bi vào vị trí đóng
kín. Có 2 lực tác dụng lên lõi thép: Lực đẩy xuống dưới bởi lò xo và lực điện
từ. Nhằm bôi trơn và giải nhiệt, lõi thép được nhiên liệu bao quanh. Thông tin
áp suất nhiên liệu trong ống phân phối được ghi nhận bởi cảm biến áp suất
nhiên liệu gắn trên ống phân phối. Thơng tin này được gửi đến ECU xác định
tình trạng áp suất trong ống phân phối để tính tốn và vận hành van điều khiển
áp suất nhằm điều hòa lại áp suất nhiên liệu trong 1 giới hạn xác định.Van điều
khiển áp suất được điều khiển theo quy luật sau.
Khi cuộn dây của van điều chỉnh áp suất chưa có tín hiệu điện từ ECU
gửi tới.Lị xo ép đĩa cảm ứng đẩy van bi sang trái làm cho van bi đóng lỗ thơng
lại ngăn khơng cho dầu hồi về thùng chứa , Như thế sẽ giữ cho áp suất nhiên


13
liệu không bị giảm xuống. Tức áp suất nhiên liệu trong bơm cao áp khơng bi
điều chỉnh.Khi có tín hiệu điện từ ECU gửi tới cuộn dây của van điều chỉnh.Lúc
này cuộn dây sẽ sinh lực từ hút mạnh đĩa cảm ứng . Khi lực từ sinh ra đủ lớn
thắng lực của lị xo thì đĩa cảm ứng sẽ ép mạnh lò xo làm cho van bi dịch chuyển
sang phải mở lố thông cho nhiên liệu cao áp trong bơm cao áp rò về thùng chứa
như vậy áp suất nhiên liệu trong bơm cao áp sẽ giảm xuống. Áp suất nhiên liệu
sẽ giảm xuống đến khi lực tự do cuộn dây sinh ra và áp lực do nhiên liệu nhỏ
hơn lực do lị xo đảy ngược lại. Lúc đó van bi sẽ lại dịch chuyển sang trái và
đóng lỗ thơng lại .áp suất nhiên liệu trong bơm cao áp sẽ không giảm xuống
nữa.như vậy áp suất nhiên liệu trong bơm cao áp đã được điều chỉnh nhờ van
điều chỉnh áp suất.

2.2.3. Van ngắt

a

b

Hình 2.9 Van ngắt
a : Van ngắt mở. b : van ngắt đóng.
Khi chưa có tín hiệu điện từ ECU gửi tới cuộn dây của van ngắt thì đĩa
từ ln nằm ở vị trí mở . Khi đó các bơm pít tơng ln làm việc bình thường
và hoạt động 1 cách nhịp nhàng. Khi có tín hiệu điện từ ECU gửi tín hiệu điện
tới cuộn dây, lúc này cuộn dây sẽ sinh ra lực từ. Lực từ được tạo ra sẽ đẩy đĩa
từ ép xuống , do đĩa từ có diện tích đủ lớn sẽ đậy kín xy lanh bơm pít tơng lại
khơng cho nhiên liệu vào xy lanh. Khi đó 1 bơm sẽ bị ngắt và chỉ có hai bơm
cịn lại hoạt động. Khi nhiệt độ nhiên liệu vượt quá 1060c thì cảm biến nhiệt độ


14
nhiên liệu sẽ báo về ECU, ECU sẽ tiến hành vận hành cho vít ngắt làm việc,
lúc này vít ngắt sẽ đóng 1 bơm pít tơng lại chỉ để cho 2 bơm làm việc.

Q
c

70
60

b

50

40
30

a

20
10

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

5000


N

Hình 2.10 Mối quan hệ giữa tốc độ động cơ và lượng nhiên liệu
cung cấp khi van ngắt làm việc
Q : lượng nhiên liệu cung cấp. N : tốc độ động cơ.
a : 2 bơm pít tơng làm việc.b ; 2 hoặc 3 bơm pít tơng làm việc
c : 3 bơm pít tơng làm việc.