Hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ đốt trong Đề tài Hyundai Common Rail Diesel Injection

 Bơm này đảm bảo nhiên liệu được đưa vào ống phânphối với áp suất ổn định, ngay cả trong điều kiện động cơ hoạt động ở tốc độ cao.. Cáitên "Common Rail" hay "Đường ray chung" xuất phát

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOAKHOA CƠ KHÍ GIAO THÔNG

Hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ 

đốt trong

 

Đề tài: Hyundai Common Rail Diesel Injection

 

Giảng viên hướng dẫn: Dương Việt Dũng

Sinh viên thực hiện: Võ Hữu Nguyên

Phan Văn Định  Nguyễn Công Nhu (NT)

  Nguyễn Minh Thiện

Lớp: 22KTOTO2

 

Đà Nẵng – 2024

Nhận xét giáo viên hướng dẫn:

Mục lục

  Nhiệm vụ của các thành viên trong nhóm  4

1.Giới thiệu về hệ thống Hyundai Common Rail Diesel Injection trên xe 6

7

2.Tổng quan về hệ thống Hyundai Common Rail Diesel Injection .8

9

10

11

12

3.Sơ đồ đường nhiên liệu của Common Rail Hyundai 13

14

4.Nguyên lí hoạt động của hệ thống Hyundai Common Rail Diesel Injection 4.1Nguyên lí hoạt động tổng quát của hệ thống Hyundai Common Rail Diesel Injection .15

4.2 Nguyên lí hoạt động cụ thể 16

17

18

19

5.Nguyên lí hoạt động cảu từng bộ phận 20

5.2 Cảm biến lưu lượng nước 22

5.3 Bơm cao áp 23

24

5.4 Cảm biến nhiệt độ nhiên liệu 25

5.5 Bơm tiếp vận 26

27

5.6 Van điều chỉnh áp suất 28

5.7 Van điều khiến áp suất SCV 29

5.8 Ống phân phối 30

5.9 Cảm biến áp suất nhiên liệu 31

5.10 Vòi phun 32

33

34

5.11 Bơm con lăn 35

5.12 Bộ điều khiển điện tử ECU 36

37

6.Phạm vi sử dụng và ưu điểm của hệ thống Hyundai Common Rail Diesel Injection 6.1 Phạm vi sử dụng .38

6.2 và ưu điểm của hệ thống Hyundai Common Rail Diesel Injection .39

40

41

Nguyễn Minh Thiện

1 Giới thiệu về hệ thống Hyundai Common Rail Diesel Injectiontrên xe

2 Tổng quan về hệ thống Hyundai Common Rail Diesel

6.Van điều chỉnh áp suất

7.Van điều khiển áp suất SCV

  1.Ống phân phối

2.Cảm biến áp suất nhiên liệu

3.Vòi phun nhiên liệu

4 Bơm con lăn

5.Hệ thống điều khiển điện tử ECU

  6.Phạm vi sử dụng và ưu điểm của hệ thống Hyundai Common Rail Diesel Injection

  7.Sơ đồ đường nhiên liệu của Common Rail Hyundai

 

1 Giới thiệu về hệ thống Hyundai Common Rail Diesel Injection trên xe

  Hệ thống Hyundai Common Rail Diesel Injection (CRDI)

là công nghệ hiện đại được thiết kế để nâng cao hiệusuất động cơ diesel, tối ưu hóa tiêu thụ nhiên liệu, đồngthời giảm lượng khí thải độc hại Công nghệ này chophép động cơ vận hành mạnh mẽ, êm ái và đáp ứngcác tiêu chuẩn khí thải khắt khe như Euro 4, Euro 5,hoặc cao hơn

Cấu tạo chính của hệ thống CRDI

1.Bơm cao áp (High-Pressure Pump):

  Nhiệm vụ: Tạo ra nhiên liệu áp suất cao (thường từ1.000 đến 2.000 bar)

  Bơm này đảm bảo nhiên liệu được đưa vào ống phânphối với áp suất ổn định, ngay cả trong điều kiện động

cơ hoạt động ở tốc độ cao

2.Ống phân phối nhiên liệu (Common Rail):

  Chức năng: Lưu trữ nhiên liệu ở áp suất cao trước khiđược phun

   Thiết kế đảm bảo nhiên liệu có áp suất đồng đều, cungcấp cho các kim phun khi cần thiết

3.Kim phun (Injectors):

  Chức năng: Phun nhiên liệu vào buồng đốt với áp suấtcao và độ chính xác cao

  Kim phun được điều khiển bằng tín hiệu từ ECU để điềuchỉnh lượng nhiên liệu và thời gian phun phù hợp vớiđiều kiện vận hành

4.Bộ điều khiển ECU (Engine Control Unit):

  Vai trò: Điều khiển toàn bộ hệ thống phun nhiên liệu, từthời điểm phun, lượng nhiên liệu đến áp suất phun

  ECU sử dụng cảm biến để thu thập dữ liệu về nhiệt độ,

2.Tổng quan về hệ thống Hyundai

Common Rail Diesel Injection

Tổng Quan về Hệ Thống Common Rail trên Xe

Hệ thống Common Rail là một công nghệ phun nhiên liệu tiêntiến được sử dụng trong động cơ diesel, giúp cải thiện hiệusuất động cơ, giảm lượng khí thải và tiết kiệm nhiên liệu Cáitên "Common Rail" (hay "Đường ray chung") xuất phát từthiết kế của hệ thống này, trong đó nhiên liệu được cung cấpcho tất cả các kim phun thông qua một đường ống chung,thay vì mỗi kim phun có một đường dẫn riêng

 

Các Thành Phần Chính của Hệ Thống Common Rail

1. Bơm Nhiên Liệu Cao Áp:

  Bơm nhiên liệu tạo ra áp suất cao, có thể lên đến 1,800–2,000 bar, để đẩy nhiên liệu vào đường ống chung (CommonRail)

Nó duy trì áp suất ổn định và cung cấp nhiên liệu cho tất cảcác kim phun.

1. Common Rail (Đường Ống Chung):

  Là một ống chịu áp lực cao, có chức năng chứa nhiên liệu đãđược bơm vào Từ đây, nhiên liệu sẽ được phân phối đồngđều đến các kim phun

Đường ống này giúp phân phối nhiên liệu với áp suất đồng nhấtđến các kim phun, điều này rất quan trọng cho hiệu suất phun

nhiên liệu chính xác và ổn định

1. Kim Phun Nhiên Liệu:

  Kim phun có nhiệm vụ phun nhiên liệu vào buồng đốt động

cơ Với hệ thống Common Rail, kim phun hoạt động rất chínhxác, có thể điều chỉnh lượng nhiên liệu được phun vào và thờiđiểm phun

  Các kim phun này có thể phun nhiên liệu nhiều lần trong mộtchu kỳ động cơ, giúp tạo ra sự cháy sạch hơn và giảm thiểu ônhiễm

1. Cảm Biến và Bộ Điều Khiển Điện Tử :

  Hệ thống điều khiển điện tử là một phần quan trọng củaCommon Rail Nó quyết định thời điểm và lượng nhiên liệu sẽđược phun vào buồng đốt dựa trên các thông số từ cảm biến

  Các cảm biến đo lường như nhiệt độ, áp suất, tốc độ động

cơ, và tải trọng của xe sẽ cung cấp dữ liệu cho hệ thống điềukhiển, giúp tối ưu hóa quá trình phun nhiên liệu

 Lợi Ích của Hệ Thống Common Rail

1. Tiết Kiệm Nhiên Liệu:

  Hệ thống Common Rail có thể điều chỉnh lượng nhiên liệuphun chính xác, giúp động cơ hoạt động hiệu quả hơn, tiếtkiệm nhiên liệu và giảm chi phí vận hành

2. Giảm Khí Thải:

  Với khả năng phun nhiên liệu chính xác và nhiều lần trongmột chu kỳ, hệ thống giúp đốt cháy hoàn toàn nhiên liệu,giảm lượng khí thải độc hại như NOx và CO2

1. Hiệu Suất Cao:

  Hệ thống Common Rail cung cấp hiệu suất động cơ vượt trộinhờ khả năng phun nhiên liệu chính xác và linh hoạt Điềunày không chỉ giúp tăng công suất mà còn cải thiện momenxoắn động cơ, đặc biệt là ở tốc độ thấp

2. Giảm Tiếng Ồn và Rung Lắc:

  Việc phun nhiên liệu nhiều lần và đều đặn giúp giảm tiếng ồn

và rung lắc của động cơ, mang lại cảm giác lái êm ái hơn,đặc biệt đối với các động cơ diesel vốn thường gây ồn

3. Dễ Dàng Điều Chỉnh và Bảo Dưỡng:

  Hệ thống Common Rail hoạt động với các bộ điều khiển điện

tử, giúp việc điều chỉnh và bảo dưỡng trở nên dễ dàng hơn,đồng thời cũng cho phép nâng cấp phần mềm để tối ưu hóahiệu suất động cơ

3 Sơ đồ đường nhiên liệu của hệ thống nhiên liệu Common Rail Huyndai.

3 Sơ đồ đường nhiên liệu của hệ thống nhiên liệu Common Rail Huyndai.

  Đây là sơ đồ đường nhiên liệu của hệ thống Common RailDiesel Injection (CRDI) của Hyundai Sơ đồ minh họa cácthành phần chính như bơm cao áp, bơm áp suất thấp, bộ lọcnhiên liệu, ống phân phối (common rail), kim phun, và ECU,cùng hướng dòng nhiên liệu từ thùng chứa đến các kim phun

4 Nguyên lí hoạt động của hệ thống

Hyundai Common Rail Diesel Injection

4.1 Nguyên lí hoạt động tổng quát của hệ thống HyundaiCommon Rail Diesel Injection

Sơ đồ nguyên lý của hệ thông cung cấp nhiên liệu common

rail injecter

  Hệ thống Common Rail là hệ thống phun kiểu tích áp Mộtbơm cao áp riêng biệt được đặt trong thân máy tạo ra ápsuất liên tục Áp suất này chuyển tới và tích lại trong Railcung cấp tới các vòi phun theo thứ tự làm việc của từng

xylanh ECU điều khiển lượng nhiên liệu phun và thời điểmphun một cách chính xác bằng cách sử dụng các van điện từ

  Khi bật khoá điện nhiên liệu được một bơm điện đặt trongthùng nhiên liệu được ECU điều khiển đẩy nhiên liệu qua bầu

trong bơm áp cao Khi khởi động động cơ bơm bánh răng làmviệc sẽ cung cấp nhiên liệu cho bơm áp cao làmmyiệc Khiđộng cơ làm việc ECU sẽ điều khiển cho bơm điện ngừnghoạt động Nhiên liệu có áp suất cao được tạo ra từ bơm ápcao đưa đến ống Rail Từ Rail nhiên liệu được phân phối

thường trực tại các vòi phun của động cơ ECU nhân tín hiệu

từ các cảm biến và phát tín hiệu đến các vòi phun ECU tỉnhtoán và quyết định lượng nhiên liệu và cung cấp và thời điểmphun cho động cơ Lượng dầu hồi từ ống Rail và các vòi phun

sẽ theo hai đường dầu hồi một đường quay trở lại bơm bánhrăng, còn một đường quay trở lại thùng nhiên liệu

4.2 Nguyên lí hoạt động cụ thể

  Bơm nhiên liệu điện (Low-pressure pump):

o Hút nhiên liệu từ thùng chứa và cung cấp nhiên liệu qua

2 Nén nhiên liệu áp suất cao:

  Bơm cao áp (High-pressure pump):

o Nhiên liệu sạch từ bơm điện được đưa vào bơm cao áp

o  Tại đây, nhiên liệu được nén lên mức áp suất rất cao(thường từ 1400 - 2000 bar, có thể đạt 2500 bar tùy hệthống)

o Van điều khiển đo nhiên liệu (Metering Control Valve)trong bơm cao áp kiểm soát lượng nhiên liệu đi vào,tránh tình trạng dư thừa hoặc thiếu nhiên liệu

3 Lưu trữ và duy trì áp suất:

  Đường ray chung (Common Rail):

o Nhiên liệu áp suất cao được lưu trữ trong đường raychung, nơi nó được duy trì ổn định nhờ các van và cảmbiến áp suất

o Cảm biến áp suất đường ống nhiên liệu gửi tín hiệu ápsuất thực tế về ECU (Engine Control Unit) để giám sát

và điều chỉnh

Van điều khiển áp suất:

o Được gắn trên đường ray chung, van này đảm bảo ápsuất trong rail luôn nằm trong giới hạn thiết kế bằngcách xả bớt nhiên liệu trở về thùng khi áp suất vượtngưỡng.

4 Quá trình phun nhiên liệu:

  Kim phun điều khiển điện tử (Electronic Injectors):

o Kim phun được thiết kế với bộ solenoid hoặc piezo điềukhiển điện tử, hoạt động với độ chính xác cao

o ECU tính toán thời điểm, thời gian, và lượng nhiên liệucần phun dựa trên các tín hiệu đầu vào từ cảm biến (tảiđộng cơ, tốc độ, nhiệt độ, áp suất đường ray, v.v.)

o Kim phun phun nhiên liệu trực tiếp vào buồng đốt với

áp suất cao, tạo ra hỗn hợp nhiên liệu không khí đồngnhất, giúp cháy hoàn toàn và hiệu quả hơn

  Phun nhiều giai đoạn (Multiple Injection Events):

o Để cải thiện hiệu suất và giảm tiếng ồn, kim phun thựchiện:

 Phun sơ bộ (Pilot Injection): Phun một lượng nhỏnhiên liệu trước khi phun chính để làm nóng buồngđốt

 Phun chính (Main Injection): Cung cấp lượng nhiênliệu chính xác để sinh công

 Phun sau (Post Injection): Phun nhiên liệu nhỏ để

hỗ trợ đốt cháy hoàn toàn và giảm phát thải

6 Điều khiển bởi ECU:

  ECU (Engine Control Unit):

o Là trung tâm điều khiển chính, chịu trách nhiệm tínhtoán và điều chỉnh toàn bộ hệ thống

o Dữ liệu từ các cảm biến như:

 Cảm biến tốc độ động cơ

 Cảm biến tải

 Cảm biến áp suất đường ray

 Cảm biến nhiệt độ

o ECU sử dụng các thông tin này để:

 Điều chỉnh áp suất nhiên liệu

  Tối ưu hóa thời gian và lượng phun nhiên liệu

 Đảm bảo động cơ hoạt động hiệu quả, tiết kiệmnhiên liệu, và giảm phát thải

 

5 Nguyên lí hoạt động của từng bộ phận

5.1 LỌC NHIÊN LIỆU

   Trong hệ thống Common Rail, cụm bơm cao áp được bôi trơnbăng nhiên liệu và nhiên liệu cung cấp cho toàn bộ hệ thốngCommon Rail Trong hệ thống Common Rail cần nhiên liệuđảm bảo hoàn toàn sạch, không có tạp chất nên lọc nhiênliệu không những có nhiệm vụ loại bỏ các tạp chất và cặnbẩn nhỏ nhất mà còn có nhiệm vụ tách nước ra khỏi nhiênliệu trước khi đến bơm cao áp

Cấu tạo bộ lọc nhiên liệu

5 Nguyên lí hoạt động của từng bộ phận

5.2 CẢM BIẾN LƯỢNG NƯỚC

  Lượng nước được tách ra khi lọc nhiên liệu thì được chìmxuống đáy nơi đặt cảm biến nước vì khối lượng riêng củanhiên liệu nhỏ hơn khối lượng riêng của nước

  Cấu tạo bên trong của cảm biến này gồm có phao báo lượngnước và công tắc đèn báo táp-lô Khối lượng riêng của phaolớn hơn khối lượng riêng của nhiên liệu và nhỏ hơn khối

lượng nhiên của nước nên phao sẽ có xu hướng di chuyển lênxuống theo mức nước Khi phao đến mức nước đã được đặttrước (125cc) thì nam châm bên trong phao sẽ mở công tắcđèn báo cho người lái biết lượng nước đã đạt mức tối đa cầnđược xả

Cấu tạo của cảm biến lượng nước

5 Nguyên lí hoạt động của từng bộ phận

5.3.1 BƠM CAO ÁP

- Bơm cao áp được dẫn động bởi trục khuỷu động cơ qua cơcấu bánh răng Bơm cao áp có công dụng hút nhiên liệu từthùng chứa nhiên liệu lên áp suất cao khoảng 1500 ~ 1800bar (150 ~ 180Mpa) khi động cơ hoạt động

- Bơm cao áp là chi tiết trung gian giữa hệ thống nhiên liệu ápsuất cao Nó có tác dụng nhằm tạo ra và duy trì áp suất caocho nhiên liệu trong suốt quá trình làm việc của hệ thống.Lượng nhiên liệu này sẽ được đưa đến và tích trữ trong ốngphân phối, sẵn sàng cung cấp đến các kim phun ở mọi chế

độ làm việc của động cơ

- Nhờ vào quá trình tạo áp suất cho nhiên liệu được thực hiệnthông qua bơm cao áp do đó nhiên liệu luôn được duy trì ở

áp suất cao mà chất lượng của quá trình phun luôn tối ưu ởmọi tốc độ và chế độ tải khi động cơ hoạt động

5.3.2 Piston và xilanh trong bơm cao áp

  Piston và xylanh cao áp là bộ phận chính của cụm bơm cao

áp Nó có công dụng nén nhiên liệu lên áp suất cao theo yêucầu từ ECM Bơm cao áp này sử dụng loại 2 piston đặt lệchnhau 180º

5 Nguyên lí hoạt động của từng bộ phận

5.4 CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ NHIÊN LIỆU

  Cảm biến nhiệt độ nhiên liệu sử dụng loại nhiệt điện trở âmkhi nhiệt độ nhiên liệu tăng thì điện trở giảm, cảm biến đượclắp đặt trên cao áp và đo nhiệt độ của nhiên liệu đầu vào

Cấu tạo của cảm biến nhiệt độ nhiên liệu

  Cảm biến này hoạt động dựa trên đặc tính của phần tử nhiệtđiện trở - thay đổi điện trở khi nhiệt độ thay đổi Giá trị củanhiệt độ nhiên liệu được xác định bằng giá trị điện trở màcảm biến gửi về ECU

5 Nguyên lí hoạt động của từng bộ phận

  Nguyên lí hoạt động của bơm tiếp vận dựa trên sự thayđổi tăng lên và giảm xuống của thể tích giữa 2 bánhrăng.

  Đây là loại bơm kh điều chỉnh được lưu lượng và áp suấtkhi số vòng quay cố định

  Do đó lưu lượng nhiên liệu mà bơm cung cấp sẽ tỷ lệ vớitốc độ động cơ trong mọi trường hợp Vì lý do này, trênbơm tiếp vận gắn van điều khiển áp suất nhiên liệu SCV

và cảm biến nhiệt độ nhiên liệu, chúng có nhiệm vụđiều khiển lượng nhiên liệu trước khi cấp tới bơm cao ápthông qua tín hiệu điện tử ECU gửi tới

Sự thay đổi thể tích bên trong bơm tiếp vận

1. Từu thùng chứa nhiên liệu

2. Cửa hút nhiên liệu

3. Đến buồng piston bơm

4. Đường đẩy nhiên liệu đến buồng piston bơm

5. Bánh răng bên trong

9. Lượng nhiên liệu được đẩy (kết thúc – giảm xuống)

10.Lượng nhiên liệu được đẩy (bắt đầu)

  Nguyên lí hoạt động: Khi trụ bơm tiếp vận quay theo chiềukim đồng hồ, làm cho bánh răng bên trong quay cùng vậntốc với bơm cao áp, đồng thời kéo theo bánh răng bênngoài quay Khi bơm bắt đầu quay thì thể tích ở cửa hútnhiên liệu số 2 tăng lên hút nhiên liệu từ thùng chứa nhiênliệu theo biên dạng bánh răng đi đến cửa đẩy nhiên liệu số

3, ở đây thể tích ở trước cửa đẩy bắt đầu giảm xuống đẩynhiên liệu đi qua cửa đẩy số 3 vào bơm cao áp

5 Nguyên lí hoạt động của từng bộ phận

5.6 VAN ĐIỀU CHỈNH ÁP SUẤT

Mặc dù bơm tiếp vận kiểu cơ khí có thể chịu được tải lớn trongmột khoảng thời gian ngắn nhưng vẫn cần phải trang bị thiết bị

để đảm bảo bơm tiếp vận không bị hư hỏng trong quá trìnhhoạt động Ở bơm cao áp, van điều chỉnh được trang bị để đảmnhiệm việc bảo vệ bơm tiếp vận Van điều chỉnh áp suất giữmức áp suất nhiên liệu cấp cho bơm cao áp ở mức nhất định.Nếu tốc độ bơm cao áp tăng lên kéo theo áp suất nhiên liệu cấpcho bơm cao áp vượt quá mức ổn định, van điều chỉnh sẽ mở ra

do áp suất nhiên liệu tác dụng lên mặt piston trong van lớn hơnlực đàn hồi của lò xo bên trong để đưa nhiên liệu trở về bên hútnhiên liệu trong bơm tiếp vận

Cấu tạo van điều chỉnh áp suất

5 Nguyên lí hoạt động của từng bộ phận

5.7 VAN ĐIỀU KHIỂN ÁP SUẤT SCV

   Trái ngược với những loại bơm trước đây, bơm cao ápHP3 sử dụng van điều khiển áp suất SCV loại điện từ.Lượng nhiên liệu cung cấp cho bơm cao áp được điềukhiển bởi tín hiệu điện áp được ECU động cơ cấp chovan SCV Khi nhận được tín hiệu từ ECU, phần ứng củavan điện từ sẽ di chuyển lên xuống theo tần số tín hiệuđiều khiển đến van Phần ứng sẽ di chuyển kim van, từ

đó điều khiển lượng nhiên liệu đi vào van thông qua độ

mở lối vào van SCV

  Chức năng chính của van SCV là cung cấp đủ lượngnhiên liệu cần thiết để đạt được áp suất nhiên liệu mà

hệ thống cần sau khi nhiên liệu đi qua bơm cao áp, nhờvậy mà tải kéo bơm cao áp sẽ giảm

Cấu tạo của van SCV

1. Hình dạng bên ngoài của van SCV

2. Hình cắt dọc của van SCV

  Nguyên lí hoạt động: ECU điều khiển thời gian dòng điệncung cấp tới van SCV để điều khiển lượng nhiên liệu cungcấp cho bơm cao áp Khi nhận được tín hiệu hay dòng điện

từ ECU, cuộn dây của van điện từ tạo ra một sức điệnđộng biến thiên tương ứng với tần số dòng điện, đẩy phầnứng về bên trái – trạng thái “Đóng” – kim van đẩy thân