Đ tài: Thit k, ch tạo bănỂ ỏể h thng Common Rail, kt hợp các bài giảng
thực hành

CBHD: TS. Trần ắểanể ắểưng HVTH: Phạm XỐân Đạt
vii

MC LC

QUYTăĐNHăGIAOăĐ TÀI
LÝ LCH KHOA HC i
LIăCAMăĐOAN iii
LI CMăN iv
TÓM TT v
MC LC vii
DANH SÁCH CÁC CH VIT TT xi
DANH SÁCH CÁC HÌNH xii
DANH SÁCH CÁC BNG xvi
M ĐU 1
CHNGă1:ăTNG QUAN V VNăĐ NGHIÊN CU 3
1.1 Tng quan 3
1.2 Lch s phát trin h thng nhiên liuădieselătrênăđngăcăđt trong 4
1.2.1 H thng nhiên liuădieselăđiu khin bằngăcăkhí 4
1.2.2 H thng nhiên liuădieselăđiu khin bằngăđin t 4
1.3 Các công trình khoa hcătheoăhng nghiên cu 7
1.3.1 Các nghiên cuăngoƠiănc 7
1.3.2 Các nghiên cuătrongănc 9
1.4 Lý do chnăđ tài 10
1.5 Mc tiêu nghiên cu 10
1.6 Phngăphápănghiênăcu 10
1.7 Gii hnăđ tài 11
1.8 Ni dung nghiên cu 11

3.1 Cu toăchungăvƠăsăđ nguyên lý caăbĕngăth 39
3.1.1 Cu to caăbĕngăth 39
3.1.2 Săđ nguyên lý caăbĕngăth 40
3.2 Thit k h thng nhiên liu áp sut thp 41
3.3 Thit k h thng dnăđngăbmăcaoăáp 42
Đ tài: Thit k, ch tạo bănỂ ỏể h thng Common Rail, kt hợp các bài giảng
thực hành

CBHD: TS. Trần ắểanể ắểưng HVTH: Phạm XỐân Đạt
ix

3.3.1 Căcu truynăđng 42
3.3.2 Ngunăđng lc dnăđngăbm 42
3.4 Thit k giáăđỡ vòi phun và bu thy tinh quan sát 44
3.5 Thit k nguyênălỦăxácăđnhălng nhiên liuăphunăvƠălng nhiên liu hi 45
3.5.1 Cân bình nhiên liu 45
3.5.2 Dùng ngăđong 46
3.6 Thit k h thngăđin ậ đin t điu khinăbĕngăth 47
3.6.1 B điu khin trung tâm 49
3.6.2 Moduleăđo 49
3.6.3 Moduleăđiu khin áp sut nhiên liu trong thanh tích áp 52
3.6.4 Moduleăđiu khin vòi phun 53
3.6.5 Mch giao tip 53
3.7 Thit k các bài ging ng dngăbĕngăth h thng Common Rail 56
CHNGă4:ăTHC NGHIMăVÀăĐÁNHăGIÁăHOTăĐNG CAăBĔNGăTH H
THNG COMMON RAIL 63
4.1 Quy trình s dngăbĕngăth 63
4.1.1 Kimătraătrc khi vn hành 63
4.1.2 LpăđặtăvòiăphunăvƠoăbĕngăth 63
4.1.3 Kt niămáyătínhăvƠoăbĕngăth 64

HDI: High pressure Direct Injection
UI: Unit injector fuel injection system
UP: Unit pump fuel injection system
VE:ăbmăcaoăápăphơnăphi
EDC: electronic diesel control
CB: cm bin
SPV:ăvanăđiu khinăluălng phun
TCV:ăvanăđiu khin thi gian phun
EGR: van luân hi khí x
ECU: hpăđiu khinăđngăc
EDU: b dnăđng bằngăđin t
IGBT:ătransistorălỡng cc có cng cách ly
PWM:ăphngăphápăđiu ch đ rng xung
PID: b điu khin vi tích phân t l
SCADA: h thngăđiu khin giám sát và thu thp d liu
TBDH: thit b dy hc
PPDH:ăphngăphápădy hc
HS: hc sinh
YCKT: yêu cu kỹ thut.
Đ tài: Thit k, ch tạo bănỂ ỏể h thng Common Rail, kt hợp các bài giảng
thực hành

CBHD: TS. Trần ắểanể ắểưng HVTH: Phạm XỐân Đạt
xii

DANH SÁCH CÁC HÌNH

HÌNH TRANG
Hình 1.1 Sơ đồ hệ thng nhiên liệỐ động cơ diesel điều khiển cơ khí 4
Hình 1.2 Sơ đồ hệ thng UI 5

Hình 2.16 ECU tính toán lượng phun ti đa 22
Hình 2.17 ECU điều chỉnh áp suất và nhiệt độ khí nạp 23
Hình 2.18 ECU hiệu chỉnh nhiệt độ nhiên liệu 24
Hình 2.19 Điều chỉnh lượng phun 24
Hình 2.20 ECU điều khiển phun ngắt quãng 25
Hình 2.21 ECU điều khiển phỐn trước 25
Hình 2.22 ECU điều khiển tc độ không tải 26
Hình 2.23 Sơ đồ kiểm tra (phương pháp đo lưỐ lượng dầu hồi) 27
Hình 2.24 Đo lượng dầu hồi 28
Hình 2.25 Sơ đồ kiểm tra ốòi phỐn (so sánh lượng dầu hồi ở các vòi) 29
Hình 2.26 Bình cha nhiên liệu 29
Hình 2.27 Động cơ điện không đồng bộ 3 pha 30
Hình 2.28 Stator động cơ điện 30
Hình 2.29 Rotor động cơ điện 31
Hình 2.30 Sơ đồ nguyên lý làm việc ca động cơ không đồng bộ 32
Đ tài: Thit k, ch tạo bănỂ ỏể h thng Common Rail, kt hợp các bài giảng
thực hành

CBHD: TS. Trần ắểanể ắểưng HVTH: Phạm XỐân Đạt
xiv

Hình 2.31 Sơ đồ nguyên lý làm việc ca biến tần 33
Hình 2.32 Khả năng giao tiếp ca phần mềm LabVIEW 35
Hình 2.33 Sơ đồ tương qỐan qỐan hệ giữa các yếu t trong dạy học 36
Hình 3.1 Cấu tạo ca băng thử 39
Hình 3.2 Sơ đồ ngỐyên lý băng thử 40
Hình 3.3 Thùng dầu, lọc dầu, bơm tiếp vận ốà các đường ng dầu hồi được b trí trên
băng thử 41
Hình 3.4 Khớp truyền động 42
Hình 3.5 Mô tơ điện 3 pha sử dụng trên băng thử 43

Đ tài: Thit k, ch tạo bănỂ ỏể h thng Common Rail, kt hợp các bài giảng
thực hành

CBHD: TS. Trần ắểanể ắểưng HVTH: Phạm XỐân Đạt
xvi

DANH SÁCH CÁC BNG

BNG TRANG
Bảng 3.1 Các chi tiết dùng trong hệ thng nhiên liệu áp suất thấp 41
Bảng 3.2 Các chi tiết dùng trong hệ thng dẫn động bơm cao áp 43
Bảng 3.3 Chc năng các chân trong board điều khiển 55
Bảng 4.1 Các kết quả kiểm tra ốòi phỐn DENSO 5511/4152 06H05298 trên băng thử
chế tạo 55
Bảng 4.2 Các kết quả kiểm tra ốòi phỐn DENSO 5511/4152 06H05298 trên băng thử
thương mại 66
Bảng 4.3 Các kết quả kiểm tra ốòi phỐn DENSO 5511/4152 11L02114 trên băng thử chế
tạo 67

Đng hành vi vic phát trin h thng nhiên liu diesel Common Rail thì vic
kim tra, chẩnăđoánăh thngăcũngătr thành mt vnăđ ắnóng” trong ngành công ngh
ô tô. Các thit b nhằm mcăđíchăphc v cho vic kim tra, chẩnăđoánăh thng Common
Rail cũngăđưăđcăraăđi ngày càng nhiu. Sn xut các thit b trên đưătr thành mt
ngành công nghip mi hin nay.
Ti th trng Vit Nam nhng thit b kim tra các chi tit trong h thng Common
Rail đưăđc nhp khẩu v nhiu, tuy nhiên giá thành ca các sn phẩm này khá cao dn
đn vic trang b các thit b này  cácăxng sa chaăôătôătrongănc gặp khóăkhĕn.
Đào to v h thng Common Rail tiăcácătrng dy ngh  nc ta cũngăđangă
gặp rt nhiuăkhóăkhĕn v vic trang b thit b và tài liu ging dy.
Đ tài: Thit k, ch tạo bănỂ ỏể h thng Common Rail, kt hợp các bài giảng
thực hành

CBHD: TS. Trần ắểanể ắểưng HVTH: Phạm XỐân Đạt
2

Xut phát t nhngăphơnătíchătrên,ăngi nghiên cu chnătênăđ tài: “ắểit k,
ch tạo bănỂ ỏể h thng Common Rail, kt hợp các bài giảng thực ểànể”. S thành
côngăđ tài s giúp cho vic gim giá thành các thit b nghiên cu v h thng nhiên
liu Common Rail,ăđng thi vic nm gi công ngh ch to s là tinăđ cho vic phát
trin nhng thit b hinăđiăvƠătoƠnănĕngăhnătrongătngălai.
Mcăđíchăcaăđ tài: xây dngăcăs lí lun và thc tin cho vicăđiu khin áp sut
phun và s ln phun, nhằm phát hin nhngăhăhng ca vòi phun, cho phép vic sa
chaăvƠăđƠoăto v h thngăCommonăRailăđc chính xác.
Điătng nghiên cu: kim tra hình dngătiaăphunăvƠălng phun ra quaăbĕngăth
đ kim tra chtălng vòi phun.
Phm vi nghiên cuăđ tài: tác gi s tin hành các nhim v c th sau:
- Tìm hiu v h thng nhiên liu Common Rail.
- Nghiên cu mt s thit b chẩnăđoánăvƠăkim tra các cm thit b ca h thng
nhiên liu Common Rail.

Cùng vi vic các h thng t đngăhóaăngƠyăcƠngăđc áp dng rng rãi trên ô tô,
h thng nhiên liuădieselăcũngăđưăđc phát trinătheoăxuăhng mi. H thng Common
Rail đuătiênăđc phát minh biăRobertăHuber,ăngi ThyăSĩ vào cui nhngănĕmă60ă
vƠăđc bán rng rãi ra th trngăvƠoă1995,ăsauăđóăng dng rng rãi trên các xe du
lch.
Trong h thng Common Rail, áp sutăphunăđcăđiu khin cho mi vòi phun mt
cách riêng lẻ, nhiên liu áp sutăcaoăđc cha trong hp cha (Rail) hay còn gi là
ắcquy thy lc”ăvƠăđc phân phiăđn tng vòi phun. Li ích ca h thng Common
Rail là làm gim mcăđ ting n, nhiên liuăđc phun ra  áp sut rt cao nh kt hp
điu khinăđin t làm cho kh nĕngăcháyăsch gnănhătuytăđi, kimăsoátălng phun,
thiăđimăphun.ăDoăđóălƠmăhiu sutăđngăcăvƠătínhăkinhăt nhiên liuăcaoăhn.
Vi nhngăuăđim trên, ngày nay, huănhătt c cácăhưngăôătôăđưăs dng ph
bin h thng này trên xe ca h,ăcũngănhăs dngătrênăcácăđngăcăxeăcăgii, tàu thy,
ầă vi nhiu tên giă khácă nhauă nh:ă Toyotaă vi tên D-4D, Mercedes vi tên CDI,
Huyndai vi tên COMMON RAILDi, Peugoet vi tên HDiầ
Đ tài: Thit k, ch tạo bănỂ ỏể h thng Common Rail, kt hợp các bài giảng
thực hành

CBHD: TS. Trần ắểanể ắểưng HVTH: Phạm XỐân Đạt
4

Tuy nhiên, vic nghiên cu và sa cha h thng Common Rail  nc ta còn khá
hn ch v trang thit b, thông s kỹ thutăcũngănhătƠiăliuăhng dn,ăđặc bit  các
vùng, tnh nh.ăCácătrng dy ngh hinăcũngăđangăgặpăkhôngăítăkhóăkhĕnăvƠălúngătúngă
trong vicăđu tătrangăthit b cho vicăđƠoăto cho h thng Common Rail do chi phí
đuătăkháăln. Dnăđn vic thiu ht ngun nhân lcăcóăchuyênămônăsơuătrongălĩnhăvc
sa cha h thng Common Rail.
1.2 Lch s phát trin h thng nhiên liu diesel trênăđngăcăđt trong
1.2.1 H thng nhiên liu diesel điu khin bnỂ cơ ỆểỬ


c. H thng VE ậ EDC
ĐơyălƠăđcăcoiăgiaiăđon chuyn tip t h thng nhiên liuăđiu khin hoàn toàn
bằngăcăkhíăsangăđiu khin bằngăđin t. Nhiên liuăđc hút ra khi thùng nhiên liu
vƠăđc vn chuynăđnăbmăphơnăphi nh bmăcánhăgt.ăTrongăbmăphơnăphi VE,
pítătôngăbmăva chuynăđng tnh tin va xoay quanh trc gingănhăloiăVEăđiu
khin bằngăcăkhí ăChuynăđng tnh tin và xoay caăpítătôngăbmălƠănh ctăbmăvƠă
muăcamătrênăđĩaăcam.ăChuynăđng tnh tin caăbmăcóănhim v hút nhiên liu và
nén nhiên liu làm cho nhiên liu có áp sut thp thành nhiên liu có áp sut cao. Chuyn
đng xoay caăpítătôngăbmăcóănhim v phân phi nhiên liu có áp sutăcaoăđn tng
Đ tài: Thit k, ch tạo bănỂ ỏể h thng Common Rail, kt hợp các bài giảng
thực hành

CBHD: TS. Trần ắểanể ắểưng HVTH: Phạm XỐân Đạt
6

vòi phun. Trong h thng VE ậ EDC, ECU nhn tín hiu t các cm bin và tin hành
tính toán mt cách kỹ lỡng thiăđimăphunăvƠăluălng phun tt nhtăsauăđóăgi các
tín hiuăđiu khinăđn van SPV và TCV.
1. CB áp suất khí nạp
2. SPV
3. Cảm biến tc độ động cơ
4. CB nhiệt độ nhiên liệu
5. Lọc nhiên liệu
6. Thùng nhiên liệu
7. TCV
8. CB nhiệt độ khí nạp
9. CB vị trí trục khuỷu
10. CB nhiệt độ nước
11. Van EGR
Hửnể 1.4 Sơ đồ h thng VE- EDC 12. Vòi phun

Reliability 2012; 14 (1): 42–53.
 COMMON RAIL INJECTOR LEAK TESTING; CELESTÝN SCHOLZ, PETR
STARÝ; 2013; Technical University of Liberec.
Trên th gii, vic nghiên cu, phát trinăcácăbĕngăth đưăvƠăđangăđc phát trin
rt mnh m,ăđưăcóănhiu sn phẩmăđcăthngămi hóa.  nc ta, hinăđangăcóănhiu
loiăbĕngăth đc nhp khẩu t các qucăgiaănh:ăĐc, Ý, Hàn Quc.

Đ tài: Thit k, ch tạo bănỂ ỏể h thng Common Rail, kt hợp các bài giảng
thực hành

CBHD: TS. Trần ắểanể ắểưng HVTH: Phạm XỐân Đạt
8

a. Thit b cân chnhăbmăcaoăápăvƠăvòi phun Common Rail TEC100
 ắỬnể nănỂ
- Kim tra hotăđng caăbmăthp áp vƠăbmăcaoăáp.
- Kimătraălng hi và rò r ca vòi phun nhiên liu 
trngătháiătĩnhăvƠăđng.
- Kim tra hotăđng ca vanăđiu chnh áp sut và cm
bin áp sut ng phân phi.
Hình 1.6 Thit bị TEC100
b. Thit b m rngătínhănĕngăcơnăchnh vòi phun đnăCommon Rail Minitec
 ắỬnể nănỂ
- Thit b này có ch đ kim tra và hiu chnh tng vòi phun
t đng (BOSCH, DELPHI, SIEMENS, DENSO, PIEZO).
- Kim tra chính xác kt qu đoăđc caăđng du hi, áp
sut phun sm, dòng du thp áp, giá tr áp sut ln nht, nh
nht.
Hình 1.7 Thit bị Minitec
c. Thit b kim tra vòi phun CRDi Injector Tester (DNT 200)

Nghĩaăậ tháng 6/2009 ậ Đi hc Bách Khoa Thành ph H Chí Minh.
 ắỬnể nănỂ
- Điu chnh và hin th tcăđ bmăcaoăáp.
- Điu chnh và hin th s ln phun.
- Điu chnh và hin th thi gian phun.
- Xácăđnhăluălng du hi va vòi phun.

Hình 1.10 BănỂ ỏể h thng phun dầu
đin t Common Rail
- Common Rail Tester ậ LêăQuangăVũ ậ 2009 ậ Đi hcăSăPhm Kỹ Thut Thành
Ph H Chí Minh.
Đ tài: Thit k, ch tạo bănỂ ỏể h thng Common Rail, kt hợp các bài giảng
thực hành

CBHD: TS. Trần ắểanể ắểưng HVTH: Phạm XỐân Đạt
10

 ắỬnể nănỂ
- Điu chnh b rng xung phun và áp sut phun.
- Thc hin kim tra  các ch đ phun khác nhau.
- Kimătraăđc nhiu chng loi vòi phun
- Xácăđnhăluălng du hi và du phun ca vòi
phun.

Hình 1.11 Common Rail Tester
Các bĕngăth trongănc ch toăđưăđápăngăđc mt s nhu cu ca vic th vòi
phun h thng Common Rail,ăgiáăthƠnhătngăđi rẻ. Tuy nhiên, các bĕngăth này còn
tn ti mt s hn ch:
 Chaăkimătraăđc hình dng tia phun.
 Căcu, vn hành khá phc tp,ăgơyăkhóăkhĕnătrongăvicăđƠoăto ngh.

Ni dung nghiên cu caăđ tài, ngoài phn m đu và kt lunăđcăchiaăthƠnhă4ăchng
- Chngă1:ătng quan vnăđ nghiên cu.
- Chngă2:ăcăs lý thuyt.
- Chngă3:ăthit k ch toăbĕngăth h thng Common Rail.
- Chngă4:ăthc nghimăvƠăđánhăgiáăhotăđng caăbĕngăth h thng Common
Rail.
1.9 Kt qu đtăđc caăđ tài
- Bĕngăth ch to cho ra dãy s liu gn chính xác vi s liu caăbĕngăth thngă
mi. Sai s giaăhaiăbĕngăth là thpăhnă±5%,ăđơyălƠămc sai s chp nhnăđc.
- Các ch đ kim tra caăbĕngăth đưăđápăngăđc các ch đ đangăđc áp dng
trênăcácăbĕngăth thngămiăđangăđc s dng.
- Khi ng dngăbĕngăth ch to vào công tác ging dyăđưăgiúp cho sinh viên có
th thc hành kim tra vòi phun Common Rail. T đóăgiúpăvic hình thành kỹ nĕngăca
cácăemăđc hoàn thinăhn.
Đ tài: Thit k, ch tạo bănỂ ỏể h thng Common Rail, kt hợp các bài giảng
thực hành

CBHD: TS. Trần ắểanể ắểưng HVTH: Phạm XỐân Đạt
12

CHNGă2
C S LÝ THUYT

Đ tin hành ch toăbĕngăth h thngăCommonăRail,ăngi nghiên cuăđưătin
hành nghiên cu nhng lý thuyt sau:
- Nguyên lý làm vic h thng Common Rail;
- Các cm chcănĕngătrongăh thngăcóăliênăquanăđnăbĕngăth: h thng nhiên liu


a. Điều khiển áp suất rail; b. Điều khiển ốòi phỐn điện từ;

Du cao áp t ng rail đc cp tiăvòiăphună(thng trc vi áp sutăcao)ăđ ch
tín hiuăđiu khin t ECU.ăECUăcĕnăc vào các tín hiu gi v, tính toán thiăđim phun
vƠălng du phun tiăuăchoătng ch đ làm vic caăđngăcăvƠăxutăxungăđiu khin
phunăđ điu khin vòi phun phun du vào bungăcháyăđngăc.ăĐi vi loi vòi phun
đin t, do nó phiăđcăđiu khin viăđin áp xung 150V, nên tín hiu phun t ECU
phiăđc chuyn qua EDU (b điu khinădieselăđin t)ăđ kíchăđinăápăđiu khin và
cp cho vòi phun.
c. Cấu tạo ốà điều khiển vòi phun
loại điện từ.
Hình 2.1 Một s điu khin trong
h thng Common Rail
Đ tài: Thit k, ch tạo bănỂ ỏể h thng Common Rail, kt hợp các bài giảng
thực hành

CBHD: TS. Trần ắểanể ắểưng HVTH: Phạm XỐân Đạt
14

2.1.3 Sơ đồ khi điu khin h thng nhiên liu Common Rail

Hình 2.2 Sơ đồ khi h thnỂ điu khin độnỂ cơ Common Rail
Đ tài: Thit k, ch tạo bănỂ ỏể h thng Common Rail, kt hợp các bài giảng