NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
Hưng Yên, ngày … tháng … năm 2013
Giáo viên hướng dẫn
Khổng Văn Nguyên
i
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………

i. Lý do chọn đề tài 1
+) Tính cấp thiết của đề tài: 1
Trong bối cảnh nền kinh tế thế giới đang bước vào toàn cầu hóa, mỗi một biến
động trên thế giới đều ảnh hưởng tới các quốc gia, trong đó có Việt Nam. Sự phát
triển mạnh mẽ của nền kinh tế, khoa học công nghệ toàn cầu này kéo theo nhu cầu
sử dụng dầu mỏ rất mạnh mẽ, thế giới đã và đang bị lệ thuộc quá nhiều vào dầu
mỏ… trong khi đó nguồn năng lượng chính là dầu mỏ đang cạn kiệt, theo dự báo
của các nhà khoa học, đến khoảng năm 2050-2060, nếu không tìm được những
nguồn năng lượng mới thay thế, thế giới có thể lâm vào khủng hoảng năng lượng
vô cùng nghiêm trọng… 1
Do vậy, đề tài: “Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiên liệu Biodiesel (B5) trong hệ
thống cung cấp nhiên liệu Common Rail” được thực hiện nhằm bổ sung thêm
nguồn tài liệu tham khảo, giúp sinh viên hiểu được bức tranh tổng quát về hệ thống
cung cấp nhiên liệu Common Rail đồng thời mở ra một hướng đi mới nhằm giải
quyết phần nào của bài toán năng lượng… 1
Thông qua thực nghiệm, có thể tìm ra được bộ thông số tối ưu để nhập vào ECU
điều khiển, làm tài liệu tra cứu cho các đề tài nghiên cứu cùng lĩnh vự sau này 1
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU DIESEL ĐIỆN TỬ 3
1.1. Tổng quan về hệ thống nhiên liệu Diesel điện tử 3
ECU phát hiện tình trạng hoạt động của động cơ dựa vào các tín hiệu từ
các cảm biến. Căn cứ vào các thông tin này, ECU sẽ điều khiển lượng phun
nhiên liệu và thời điểm phun để đạt đến một mức tối ưu bằng cách dẫn
động động cơ bằng cơ cấu chấp hành 3
1.2. Bơm VE điện tử điều khiển bằng van xả 3
1.2.1. Bơm VE điện tử một piston hướng trục 3
1.2.2. Bơm VE điện tử một piston hướng kính 5
Van điều khiển thời điểm phun TCV 7
iii
1.3. Hệ thống nhiên liệu với bơm - vòi phun kết hợp điều khiển điện tử (EUI
và HEUI) 8

3.4. Phanh điện DYNO AMK 39
3.5. Thiết bị đo khối lượng nhiên liệu AVL 733S 40
iv
v
STT Tên hình
Trang
Hình 1.1 Sơ đồ tổng quan của hệ thống
3
Hình1.2 Cấu trúc của bơm VE loại hướng trục
4
Hình 1.3 SPV loại thông thường
5
Hình 1.4 Cấu trúc bơm VE loại hướng kính
6
Hình 1.5 SPV loại điều khiển trực tiếp
6
Hình 1.6 Cấu tạo van TCV
7
Hình 1.7 Nguyên lý hoạt động TCV
8
Hình 1.8 Sơ đồ hệ thống nhiên liệu EUI
8
Hình 1.9 Sơ đồ dẫn động hệ thống dẫn động phun của EUI
9
Hình 1.10 Các bộ phận chính của vòi phun
10
Hình 1.11 Các giai đoạn hoạt động của vòi phun
11
Hình 1.12 Sơ đồ hệ thống nhiên liệu HEUI
12

Hình 1.27
Khi vòi phun mở
21
Hình 3.1 Động cơ disel một xylanh AVL5402
39
Hình 3.2 Dyno và trục nối với động cơ
40
Hình 3.3 Thiết bị đo độ khói Smoke Meter AVL 415S
41
Hình 3.4 Hộp tín hiệu của AVL THA 100
41
Hình 3.5 Tủ CEB_II
43
Hình 3.6 PUMA
43
Hình 3.7 EMCON
44
Đồ thị 4.1
Biểu diễn công suất và suất tiêu hao nhiên liệu của động
cơ khi sử dụng Diesel và khi sử dụng B5 tại 1400(v/p),
25% tải, góc phun sớm thay đổi
48
3.6. Thiết bị đo độ khói Smoke Meter AVL415S 40
3.7. Thiết bị điều khiển tay ga Throttle actuator (THA100) 41
3.8. Thiết bị đo đa năng AVL 620 INDIESET 41
3.9. Thiết bị điều khiển nhiệt độ nước làm mát và dầu bôi trơn AVL577- -41
3.10. Thiết bị chụp ảnh buồng cháy VISIOSCOPE 513D 42
3.11. Tủ CEB-II 42
3.12. Hệ thống PUMA và EMCON 43
3.13. Phần mềm INCA 44

26
Bảng 2.3
Chỉ tiêu chất lượng Biodiesel (B100)
28
Bảng 2.4
So sánh chỉ tiêu của B100 (TCVN7717-07) và chỉ tiêu
của diesel (TCVN 5689-2002/ASTM D 975
29
Bảng 3.1
Tính chất của nhiên liệu của Diesel và B5
46
Bảng 3.2
Các chế độ thử nghiệm cơ bản
47
Bảng 4.1
Kết quả về công suất và suất tiêu hao nhiên liệu của
động cơ khi sử dụng Diesel và khi sử dụng B5 tại
1400(v/p), 25% tải, góc phun sớm thay đổi
48
Bảng 4.2
Kết quả về phát thải độc hại của động cơ khi sử dụng
Diesel và khi sử dụng B5 tại 1400(v/p), 25% tải, góc
phun sớm thay đổi
50
Bảng 4.3
Kết quả đo phát thải CO2 của động cơ khi sử dụng
Diesel và khi sử dụng B5 tại 1400(v/p), 25% tải, góc
phun sớm thay đổi
52
Bảng 4.4

động cơ khi sử dụng Diesel và khi sử dụng B5 tại
2000(v/p), 25% tải, góc phun sớm thay đổi
62
Bảng 4.11
Kết quả đo phát thải của động cơ khi sử dụng Diesel và
khi sử dụng B5 tại 2000(v/p), 25% tải, góc phun sớm
thay đổi
63
Bảng 4.12
Kết quả phát thải CO2 của động cơ khi sử dụng Diesel
và khi sử dụng B5 tại 2000(v/p), 25% tải, góc phun sớm
thay đổi
64
Bảng 4.13
Kết quả đo công suất và suất tiêu hao nhiên liệu của
65
DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
DANH MỤC BẢNG BIỂU
viii
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT, KÍ KIỆU
ix
STT
Chữ viết tắt
Ý nghĩa
1 ECU Bộ xử lý trung tâm
2 VE Bơm cao áp chia
3 SPV Van điều khiển lượng phun
4 TCV Van điều khiển thời điểm phun
5 EUI Hệ thống nhiên liệu Diesel EUI
6 HEUI Hệ thống nhiên liệu Diesel HEUI

Do vậy, đề tài: “Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiên liệu Biodiesel (B5) trong hệ
thống cung cấp nhiên liệu Common Rail” được thực hiện nhằm bổ sung thêm nguồn
tài liệu tham khảo, giúp sinh viên hiểu được bức tranh tổng quát về hệ thống cung cấp
nhiên liệu Common Rail đồng thời mở ra một hướng đi mới nhằm giải quyết phần nào
của bài toán năng lượng…
+) Ý ngĩa của đề tài:
Đề tài cho thấy sự ảnh hưởng nhiên liệu Biodiesel (B5) đến tính năng công suất,
tiêu hao nhiên liệu và phát thải của động cơ.
Thông qua thực nghiệm, có thể tìm ra được bộ thông số tối ưu để nhập vào ECU
điều khiển, làm tài liệu tra cứu cho các đề tài nghiên cứu cùng lĩnh vự sau này.
Đề tài mở ra một hướng đi tích cực trong việc nghiên cứu, tìm kiếm nguồn nhiên
liệu thay thế trong tương lai…
ii. Mục tiêu của đề tài
Với yêu cầu nội dung của đề tài mục tiêu cần đạt được sau khi hoàn thành đề tài
như sau:
• Đánh giá đúng tính chất, tình hình sử dụng trong và ngoài nước, ưu nhược điểm
và nguồn nguyên liệu sản suất và quá trình sản xuất Biodiesel cũng như triển
vọng phát triển của nó trong tương lai.
• Đánh giá ảnh hưởng của nhiên liệu sinh học Biodiesel (B5) đến tính năng công
suất, tiêu thụ nhiên liệu và phát thải của động cơ diesel.
• Xác định được quy luật phun tối ưu của hệ thống Common rail sử dụng trên
động cơ AVL 5402 khi sử dụng nhiên liệu sinh học Biodiesel nhằm: cải thiện
đặc tính động cơ, giảm lượng phát thải độc hại.
1
iii. Nội dung nghiên cứu
• Nghiên cứu hệ thống Common Rail.
• Nghiên cứu nhiên liệu sinh học B5
• Nghiên cứu thực nghiệm, đánh giá mức độ ảnh hưởng của nhiên liệu sinh học
Biodiesel(B5) trong thống Common Rail ở các chế độ tải trọng 25; 50 và 75%
và ở từng dải tốc độ 1400 v/p; 2000v/p.

3
Hình 1.2: Cấu trúc của bơm VE loại hướng trục
 Hoạt động
Khi động cơ làm việc thì một bơm sơ cấp loại cánh gạt được bố trí trong bơm VE
sẽ hút dầu từ thùng dầu qua lọc và nén trong khoang bơm đến áp suất 2 ÷ 7 (kg/cm2)
và gọi là áp suất sơ cấp. Sau đó dầu có áp suất này được đưa tới chờ sẵn tại cửa nạp và
khi phần xẻ rãnh của piston trùng với cửa nạp thì dầu được nạp vào khoang xylanh.
Khi piston quay lên thì phần không xẻ rãnh ở đầu piston sẽ che lấp cửa nạp, đồng thời
lúc này phần lồi của cam đĩa sẽ trèo lên con lăn làm cho piston bị đẩy lên để nén dầu
trong khoang xylanh. Dầu trong khoang xylanh bị nén tới gần áp suất phun thì cửa
chia dầu trên piston trùng với một đường dẫn ra một vòi phun nào đó. Do vậy, khi dầu
trong khoang xylanh đạt tới áp suất phun thì van ngắt dầu mở, dầu theo đường cao áp
tới kim phun. Nó sẽ mở kim phun và phun dầu vào buồng cháy động cơ. Lượng dầu
phun vào động cơ nhiều hay ít phụ thuộc vào thời điểm mở van xả áp. Nếu vòi phun
đang phun mà van xả áp mở ra thì dầu trong khoang xylanh sẽ thông qua van xả áp về
khoang bơm làm mất áp suất phun.
4
 SPV loại thông thường
 Cấu tạo
Hình 1.3: SPV loại thông thường
SPV loại thông thường bao gồm 2 van: Van chính và van điều khiển. Ngoài
ra còn có thêm một cuộn dây, lò xa chính và lò xo điều khiển.
SPV áp dụng cho cả hai loại bơm khác nhau có cấu tạo và hoạt động khác nhau.
Loại van xả áp thông thường áp dụng cho bơm một piston hướng trục có cấu tạo thành
hai phần: Van chính và van điều khiển. Cuộn dây của van điều khiển được cấp dương
và điều khiển mát. Nó điều khiển bằng điện áp nguồn cơ bản của xe. Ở van chính có
một tiết lưu nhỏ để thông áp suất từ khoang xylanh lên mặt trên của khoang chính tạo
ra sự cân bằng lực tác động vào van chính. Như vậy van điều khiển chỉ đóng vai trò xả
phần áp suất phía trên của van chính, tạo điều điện cho áp suất ở khoang xylanh đảy
van chính lên mở đường xả áp suất về khoang bơm và kết thức phun.

Trái ngược với SPV loại thông thường, lọa SPV hoạt động trực tiếp thích hợp
dùng cho máy bơm có áp suất cao, với các đực điểm là mức độ thích ứng và lưu lượng
phun cao.
Hơn nữa, các tín hiệu từ ECU được khuyếch đại bằng EDU để vận hành van ở
mức điện áp cao khoảng 160 ÷ 190 (V) khi van đóng. Sau đó, van vẫn ở trạng thái
đóng khi điện áp giảm thấp xuống.
 Hoạt động
Khi khóa điện được bật ON thì EDU sẽ cấp cho cuộn dây của van điện một điện
áp khoảng 160 ÷190 (V) và ngay sau đó nó duy trì điện áp trên cuộn dây khoảng 60 ÷
80(V). Khi đó, lõi thép của van sẽ bị từ trường của cuộn dây hút mạnh và làm cho van
đóng chặt cửa hồi dầu. Đảm bảo quá trình phun nhiên liệu xảy ra bình thường. Khi
muốn kết thúc phun thì tín hiệu từ ECU thông qua EDU điều khiển cắt điện ở cuộn
dây van xả áp, lò xo sẽ đẩy lõi thép đi lên, đồng thời áp lực dầu ở khoang xylanh đẩy
phần van để mở đường dầu xả về khoang bơm làm mất áp suất phun.
 Van điều khiển thời điểm phun TCV
 Cấu tạo
Cấu tạo chính của TCV gồm: Lõi Stator, lò xo hồi vị và lõi chuyển động. Điện
trở cuộn dây ở 20
0
C là 10 ÷ 14.
7
Hình 1.6: Cấu tạo van TCV
 Hoạt động
Van TCV được điều khiển bằng tỷ lệ hiệu dụng (tỷ lệ theo chu kỳ làm việc) thời
gian tắt/ bật của dòng điện chạy qua cuộn dây. Khi điện bật, độ dài thời gian mở van sẽ
điều khiển áp suất nhiên liệu trong piston của bộ định thời.
Hình 1.7: Nguyên lý hoạt động TCV
Khi ECU cấp điện cho cuộn dây, dưới tác dụng của lực từ lõi bị hút về bên phải
mở đường dầu thông giữa hai buồng áp lực của bộ định thời . Khi ECU ngừng cung
cấp điện, dưới tác dụng của lực lò xo lõi dịch chuyển về bên trái đóng đường dầu

Vòi phun tạo ra áp suất nhiên liệu. Lượng nhiên liệu thích hợp được phun vào xi
lanh ở những thời điểm chính xác. Môdun điều khiển điện tử ECM xác định thời điểm
phun và lượng nhiên liệu cần phun. Vòi phun được dẫn động bởi vấu cam và cơ cấu
đòn gánh. Trục cam có ba vấu cam cho mỗi xi lanh. Hai vấu dẫn động van nạp và van
xả, còn một vấu dẫn động cơ cấu vòi phun. Lực được truyền từ vấu cam dẫn động vòi
phun trên trục cam qua con đội đến đũa đẩy. Lực của đũa đẩy được truyền qua cơ cấu
cụm cò mổ và tới đỉnh vòi phun. ECU điều chỉnh cho phép điều chỉnh vòi phun.
 Vòi phun
 Cấu tạo
Hình 1.10: Các bộ phận chính của vòi phun
1- Cụm van điều khiển phun; 2- Xilanh ép; 3- Piston bơm
4- Xilanh; 5- Cụm vòi phun.
10
 Hoạt động của vòi phun
Hoạt động của vòi phun điện tử EUI bao gồm 4 giai đoạn sau: trước khi phun,
phun, kết thúc phun và nạp nhiên liệu. Các vòi phun dùng Piston bơm và xi lanh để
bơm nhiên liệu áp suất cao vào buồng đốt. Các bộ phận của vòi phun bao gồm công
tắc điện từ, xi lanh ép, Piston bơm, xi lanh và cụm đầu vòi phun. Các chi tiết của cụm
đầu phun gồm lò xo, kim phun và một đầu phun. Van ống bao gồm các bộ phận: Công
tắc điện từ, phần ứng, van đĩa và lò xo van đĩa.
Trước khi phun:
Việc tạo sương mù trước khi phun bắt đầu với Piston bơm và xi lanh ép của vòi
phun ở trên đỉnh của hành trình phun nhiên liệu. Khi rãnh của Piston bơm đầy nhiên
liệu, van trụ và van kim ở vị trí mở. Nhiên liệu ra khỏi rãnh của Piston bơm khi cơ cấu
đòn gánh đẩy xi lanh ép và Piston bơm đi xuống. Dòng nhiên liệu bị van kim đóng
chặn lại sẽ chảy qua van trụ mở về đường cấp nhiên liệu trong mặt quy lát. Nếu công
tắc điện từ có điện, van trụ tiếp tục mở và nhiên liệu từ pít tông lông giơ tiếp tục chảy
vào đường cấp nhiên liệu.
Nạp nhiên liệu Phun nhiên liệu
Hình 1.11: Các giai đoạn hoạt động của vòi phun

phun; 4- Bơm dầu bôi trơn; 5- Đường dầu cao áp; 6- Vòi phun; 7-
Thùng nhiên liệu; 8- Bộ điều chỉnh áp suất nhiên liệu; 9- ECM; 10-
Thiết bị tách nước; 11- Lọc thô; 12- Lọc tinh
12
Hệ thống nhiên liệu HEUI là một trong những cải tiến lớn của động cơ diesel. Sự
ra đời của HEUI đã thiết lập những tiêu chuẩn mới đối với động cơ về tiêu hao nhiên
liệu, độ bền cũng như các tiêu chuẩn về khí thải.
Công nghệ phun nhiên liệu HEUI đang thay đổi cách nghĩ của cả nhà kỹ thuật lẫn
người vận hành về hiệu suất của động cơ diesel. Vượt trội hơn hẳn công nghệ phun
nhiên liệu truyền thống trước đây, HEUI cho phép điều chỉnh chính xác nhiên liệu
phun vào buồng cháy cả về thời gian, áp suất và lượng nhiên liệu phun mang lại hiệu
suất cao cho động cơ.
Công nghệ phun nhiên liệu truyền thống trước đây phụ thuộc vào tốc độ động cơ,
khi tốc độ động cơ tăng thì áp suất phun cũng tăng lên, gây ảnh hưởng đến độ bền của
động cơ và làm tăng suất tiêu hao nhiên liệu của động cơ. Áp suất phun đối với hệ
thống nhiên liệu HEUI không phụ thuộc vào tốc độ động cơ, mà được điều khiển bằng
điện. Vì vậy, động cơ trang bị hệ thống HEUI sẽ tiết kiệm nhiên liệu hơn và khí xả
sạch hơn.Như vậy 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
như tiếng ồn của động cơ.
Tuy nhiên, các thiết bị trong hệ thống nhiêu liệu HEUI có độ chính xác rất cao,
nhiên liệu bẩn có thể gây mòn, thậm chí phá hỏng các chi tiết trong hệ thống. Hạt bẩn
có đường kính chỉ bằng 1/5 đường kính sợi tóc đã có thể gây nguy hiểm cho hệ thống.
Chính vì vậy bộ lọc giữ một vai trò rất lớn trong việc nâng cao độ bền của hệ thống.
b) Vòi phun HEUI
 Cấu tạo
Hình 1.13: Cấu tạo vòi phun HEUI
13
Vòi phun là một thiết bị độc lập được điều khiển trực tiếp bởi mô dun điều khiển
điện tử ECM. Dầu có áp suất từ 800 đến 3000 psi được bơm cao áp chuyển đến vòi

Là bơm pít tông hướng trục thay đổi lưu lượng. Dầu từ thùng dầu được hút qua
các thiết bị lọc vào bơm, hoạt động của bơm sẽ làm cho áp suất dầu tăng lên đến áp
suất yêu cầu và bơm dầu đến vòi phun HEUI.
Bơm cao áp ở hệ thống HEUI có nhiệm vụ tạo ra áp suất cao cho dầu thủy lực
(chính là dầu bôi trơn) tác động phun để đẩy xilanh ép. ECM sẽ điều khiển dòng dầu
cao áp này vào khoang ép của xilanh ép trong vòi phun.
d) Van điều khiển áp suất tác động phun
Thông thường, áp suất do bơm cao áp tạo ra sẽ cao hơn áp suất phun, van điều
khiển áp suất tác động phun sẽ xả một phần dầu trở về thùng để ổn định áp suất dầu
bằng áp suất yêu cầu do tín hiệu ECM qui định. Nhiên liệu được nạp bởi bơm cấp liệu
sẽ di chuyển qua SCV và van một chiều, và được nén bởi pítttông và được bơm qua
van phân phối đến ống phân phối.
1.4. Hệ thống cung cấp nhiên liệu Common Rail
1.4.1. Sơ đồ cấu tạo chung
Khối cấp dầu thấp áp: Thùng dầu, bơm tiếp dầu, bộ lọc dầu, ống dẫn dầu và
đường dầu hồi.
Khối cấp dầu cao áp: Bơm áp cao, Ống phân phối dầu cao áp đến các vòi phun
(ống rail, ống chia chung) các tyo cao áp, van an toàn và van xả áp, vòi phun.
Khối cơ – điện tử: các cảm biến và tín hiệu, ECU và EDU (nếu có), vòi phun, các
van điều khiển nạp (còn gọi là van điều khiển áp suất rail).
Hình 1.15: Sơ đồ hệ thống cung cấp nhiên liệu chung của động cơ
Common Rail
15
Hình 1.16: Cấu tạo động cơ Diesel điện tử với ống phân phối
1.4.2. Nguyên lý hoạt động của hệ thống
Nhiên liệu được dẫn lên từ bơm tiếp dầu đặt trong bơm áp cao được nén tới áp
suất cần thiết. Pittong trong bơm áp cao tạo ra áp suất phun cần thiết , áp suất này thay
đổi theo tốc độ động cơ và điều kiện tải từ 20 Mpa ở chế độ không tải đến 135 Mpa ở
chế độ tải cao và tốc độ vận hành cao ( trong các hệ thống Diesel điện tử thông thường
thì áp suất này từ 10 đến 80 Mpa.