BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ
PHẠM XUÂN ĐẠT

THIẾT KẾ, CHẾ TẠO BĂNG THỬ HỆ THỐNG
CONMON RAIL KẾT HỢP CÁC BÀI GIẢNG THỰC HÀNH

NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC – 605246

S K C0 0 4 4 6 5

Tp. Hồ Chí Minh, năm 2014


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ
PHẠM XUÂN ĐẠT

THIẾT KẾ, CHẾ TẠO BĂNG THỬ HỆ THỐNG
CONMON RAIL KẾT HỢP CÁC BÀI GIẢNG THỰC HÀNH

NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC - 605246

Tp. Hồ Chí Minh, năm 2014


Quê quán: Mỹ Thạnh An – Bến Tre

Dân tộc: Kinh

Chỗ ở riêng hoặc địa chỉ liên lạc: Khoa Cơ Khí trường Cao Đẳng Nghề Đồng Khởi.
Điện thoại cơ quan: 0753.822194

Điện thoại nhà riêng: (DĐ: 0983006322)

E-mail:
II. QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO
1. Trung cấp
Hệ đào tạo:

Thời gian đào tạo từ …/… đến …/…

Nơi học (trường, thành phố):
Ngành học:
2. Đại học
Hệ đào tạo: Chính quy

Thời gian đào tạo từ 10/2005 đến 01/ 2010

Nơi học (trường, thành phố): Trường Đại học SPKT Tp. Hồ Chí Minh
Ngành học: Cơ khí động lực
Tên đồ án, luận án hoặc môn thi tốt nghiệp: MÔ HÌNH HỆ THỐNG PHUN
NHIÊN LIỆU DIESEL ĐIỀU KHIỂN BẰNG ĐIỆN TỬ.
Ngày & nơi bảo vệ đồ án, luận án hoặc thi tốt nghiệp: tháng 01/2010, tại trường
Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp. Hồ Chí Minh.
Người hướng dẫn: Th.S Nguyễn Văn Thình.

IV. CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ
………………………………………………………………………………………..…
……………………………………………………………………………………..……
…………………………………………………………………………………..………
………………………………………………………………………………..…………
…………………………………………………………………………….
Bến Tre, ngày

XÁC NHẬN CỦA CƠ QUAN
(Ký tên, đóng dấu)

tháng

năm 2014

Người khai

PHẠM XUÂN ĐẠT

CBHD: TS. Trần Thanh Thưởng

HVTH: Phạm Xuân Đạt
ii


Đề tài: Thiết kế, chế tạo băng thử hệ thống Common Rail, kết hợp các bài giảng
thực hành

LỜI CAM ĐOAN
Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi.


CBHD: TS. Trần Thanh Thưởng

HVTH: Phạm Xuân Đạt
iv


Đề tài: Thiết kế, chế tạo băng thử hệ thống Common Rail, kết hợp các bài giảng
thực hành

TÓM TẮT
Hiện nay trên thị trường đã xuất hiện nhiều loại băng thử hệ thống Common Rail
để phục vụ việc bảo dưỡng, chẩn đoán, sửa chữa và đào tạo. Đối với các thiết bị sản xuất
ở nước ngoài giá cả rất đắt; các băng thử trong nước chế tạo đã đáp ứng được một số nhu
cầu của việc thử vòi phun hệ thống Common Rail, giá thành tương đối rẻ. Tuy nhiên,
các băng thử này còn tồn tại một số hạn chế:
 Chưa kiểm tra được hình dạng tia phun.
 Cơ cấu, vận hành khá phức tạp, gây khó khăn trong việc đào tạo nghề.
Xuất phát từ thực tế trên, tôi chọn tên đề tài: “Thiết kế, chế tạo băng thử hệ thống
Common Rail, kết hợp các bài giảng thực hành”.
Các cụm chi tiết của băng thử gồm: hệ thống nhiên liệu áp suất thấp; hệ thống nhiên
liệu áp suất cao; hệ thống dẫn động bơm cao áp; hệ thống đo lưu lượng nhiên liệu; hệ
thống điện – điện tử điều khiển băng thử.
Băng thử có một số chức năng: kiểm tra vòi phun ở các chế độ áp suất khác nhau,
quan sát hình dạng tia phun của vòi phun Common Rail, cơ cấu vận hành đơn giản dễ sử
dụng.
Thiết kế, chế tạo thành công và thực nghiệm băng thử, người nghiên cứu thu được
các kết quả sau:
 Băng thử chế tạo cho ra dãy số liệu gần chính xác với số liệu của băng thử thương
mại. Sai số giữa hai băng thử là thấp hơn ±5%, đây là mức sai số chấp nhận được.

 Manufactured tester gave a series of data which is almost the same as data of
commercial tester. Error’s ±5%, it’s trivial.
 Checking modes of the tester had met all the modes of the commercial one in use
at present.
 Application of the tester to training courses help students be able to check or
examine the Common Rail injector. This would improve students’ skills.

CBHD: TS. Trần Thanh Thưởng

HVTH: Phạm Xuân Đạt
vi


Đề tài: Thiết kế, chế tạo băng thử hệ thống Common Rail, kết hợp các bài giảng
thực hành

MỤC LỤC
QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI
LÝ LỊCH KHOA HỌC .....................................................................................................i
LỜI CAM ĐOAN .......................................................................................................... iii
LỜI CẢM ƠN .................................................................................................................iv
TÓM TẮT ........................................................................................................................ v
MỤC LỤC ......................................................................................................................vii
DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT ............................................................................xi
DANH SÁCH CÁC HÌNH ............................................................................................xii
DANH SÁCH CÁC BẢNG ..........................................................................................xvi
MỞ ĐẦU .......................................................................................................................... 1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ........................................... 3
1.1


1.5

Mục tiêu nghiên cứu ......................................................................................... 10

1.6

Phương pháp nghiên cứu .................................................................................. 10

1.7

Giới hạn đề tài .................................................................................................. 11

1.8

Nội dung nghiên cứu ........................................................................................ 11

1.9

Kết quả đạt được của đề tài .............................................................................. 11

CHƯƠNG 2: CỞ SỞ LÝ THUYẾT .............................................................................. 12
CBHD: TS. Trần Thanh Thưởng

HVTH: Phạm Xuân Đạt
vii


Đề tài: Thiết kế, chế tạo băng thử hệ thống Common Rail, kết hợp các bài giảng
thực hành


Điều khiển vòi phun ................................................................................... 20

2.2

Phương pháp đánh giá tình trạng vòi phun dựa vào lưu lượng dầu ................. 26

2.2.1

Phương pháp đo lượng dầu hồi. ................................................................. 27

2.2.2

So sánh lượng dầu hồi ở các bình .............................................................. 29

2.3

Mô tơ điện và biến tần ...................................................................................... 30

2.3.1

Mô tơ điện không đồng bộ ......................................................................... 30

2.3.2

Biến tần ...................................................................................................... 32

2.4

Giới thiệu phần mềm LabVIEW ...................................................................... 34



3.2

Thiết kế hệ thống nhiên liệu áp suất thấp ......................................................... 41

3.3

Thiết kế hệ thống dẫn động bơm cao áp ........................................................... 42

CBHD: TS. Trần Thanh Thưởng

HVTH: Phạm Xuân Đạt
viii


Đề tài: Thiết kế, chế tạo băng thử hệ thống Common Rail, kết hợp các bài giảng
thực hành

3.3.1

Cơ cấu truyền động .................................................................................... 42

3.3.2

Nguồn động lực dẫn động bơm ................................................................. 42

3.4

Thiết kế giá đỡ vòi phun và bầu thủy tinh quan sát.......................................... 44


Module điều khiển vòi phun ...................................................................... 53

3.6.5

Mạch giao tiếp ........................................................................................... 53

3.7

Thiết kế các bài giảng ứng dụng băng thử hệ thống Common Rail ................. 56

CHƯƠNG 4: THỰC NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ HOẠT ĐỘNG CỦA BĂNG THỬ HỆ
THỐNG COMMON RAIL ............................................................................................ 63
4.1

Quy trình sử dụng băng thử .............................................................................. 63

4.1.1

Kiểm tra trước khi vận hành ...................................................................... 63

4.1.2

Lắp đặt vòi phun vào băng thử .................................................................. 63

4.1.3

Kết nối máy tính vào băng thử................................................................... 64

4.1.4


CBHD: TS. Trần Thanh Thưởng

HVTH: Phạm Xuân Đạt
ix


Đề tài: Thiết kế, chế tạo băng thử hệ thống Common Rail, kết hợp các bài giảng
thực hành

KẾT LUẬN – HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI ........................................................... 71


Kết luận............................................................................................................. 71



Hướng phát triển của đề tài .............................................................................. 72

TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................................. 73
TRANG PHỤ LỤC ........................................................................................................ 75

CBHD: TS. Trần Thanh Thưởng

HVTH: Phạm Xuân Đạt
x


Đề tài: Thiết kế, chế tạo băng thử hệ thống Common Rail, kết hợp các bài giảng
thực hành


thực hành

DANH SÁCH CÁC HÌNH
HÌNH

TRANG

Hình 1.1 Sơ đồ hệ thống nhiên liệu động cơ diesel điều khiển cơ khí ........................... 4
Hình 1.2 Sơ đồ hệ thống UI ........................................................................................... 5
Hình 1.3 Sơ đồ hệ thống UP ........................................................................................... 5
Hình 1.4 Sơ đồ hệ thống VE- EDC ................................................................................. 6
Hình 1.5 Sơ đồ hệ thống Common Rail........................................................................... 7
Hình 1.6 Thiết bị TEC100 ............................................................................................... 7
Hình 1.7 Thiết bị Minitec ................................................................................................ 8
Hình 1.8 Thiết bị DNT 200 .............................................................................................. 8
Hình 1.9 Thiết bị làm sạch vòi phun ............................................................................... 8
Hình 1.10 Băng thử hệ thống phun dầu điện tử Common Rail ....................................... 9
Hình 1.11 Common Rail Tester ....................................................................................... 9
Hình 2.1 Một số điều khiển trong hệ thống Common Rail ........................................... 13
Hình 2.2 Sơ đồ khối hệ thống điều khiển động cơ Common Rail ................................. 14
Hình 2.3 Bình chứa nhiên liệu ...................................................................................... 15
Hình 2.4 Lọc nhiên liệu ................................................................................................. 15
Hình 2.5 Cấu tạo bơm áp cao loại 2 pít tông............................................................... 16
Hình 2.6 Nguyên lý tạo áp suất trong bơm áp cao 2 pít tông ....................................... 17
Hình 2.7 Bơm cấp liệu kiểu rô to .................................................................................. 17
Hình 2.8 Van điều áp .................................................................................................... 18

CBHD: TS. Trần Thanh Thưởng

HVTH: Phạm Xuân Đạt


HVTH: Phạm Xuân Đạt
xiii


Đề tài: Thiết kế, chế tạo băng thử hệ thống Common Rail, kết hợp các bài giảng
thực hành

Hình 2.31 Sơ đồ nguyên lý làm việc của biến tần ........................................................ 33
Hình 2.32 Khả năng giao tiếp của phần mềm LabVIEW ............................................. 35
Hình 2.33 Sơ đồ tương quan quan hệ giữa các yếu tố trong dạy học ......................... 36
Hình 3.1 Cấu tạo của băng thử ..................................................................................... 39
Hình 3.2 Sơ đồ nguyên lý băng thử .............................................................................. 40
Hình 3.3 Thùng dầu, lọc dầu, bơm tiếp vận và các đường ống dầu hồi được bố 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
Hình 3.6 Biến tần CT-2000PLUS.................................................................................. 43
Hình 3.7 Sơ đồ dây biến tấn – mô tơ điện và nguồn điện ............................................ 44
Hình 3.8 Giá đỡ vòi phun và bầu quan sát ................................................................... 45
Hình 3.9 Hình vẽ minh họa phương pháp cân bình nhiên liệu ..................................... 46
Hình 3.10 Giá đỡ và ống đong dầu ............................................................................... 47
Hình 3.11 Hệ thống đường ống thu hồi lưu lượng dầu phun và dầu hồi...................... 47
Hình 3.12 Sơ đố khối nguyên lý hệ thống điện – điện tử điều khiển băng thử ............ 48
Hình 3.13 Sơ đồ nguyên lý tổng quát ............................................................................ 48
Hình 3.14 Khối chíp PsoC ............................................................................................ 49
Hình 3.15 Ngõ vào tín hiệu .......................................................................................... 50
Hình 3.16 Vị trí lắp đặt cảm biến áp suất trên ống tích áp ......................................... 50
Hình 3.17 Đồ thị đặc tuyến của cảm biến áp suất nhiên liệu ...................................... 51
Hình 3.18 Sơ đồ điện điều khiển van điều áp .............................................................. 52

BẢNG

TRANG

Bảng 3.1 Các chi tiết dùng trong hệ thống nhiên liệu áp suất thấp ............................. 41
Bảng 3.2 Các chi tiết dùng trong hệ thống dẫn động bơm cao áp ............................... 43
Bảng 3.3 Chức năng các chân trong board điều khiển ................................................ 55
Bảng 4.1 Các kết quả kiểm tra vòi phun DENSO 5511/4152 06H05298 trên băng thử
chế tạo ........................................................................................................................... 55
Bảng 4.2 Các kết quả kiểm tra vòi phun DENSO 5511/4152 06H05298 trên băng thử
thương mại .................................................................................................................... 66
Bảng 4.3 Các kết quả kiểm tra vòi phun DENSO 5511/4152 11L02114 trên băng thử chế
tạo .................................................................................................................................. 67
Bảng 4.4 Các kết quả kiểm tra vòi phun DENSO 5511/4152 11L02114 trên băng thử
thương mại .................................................................................................................... 67
Bảng 4.5 Số liệu thống kê cuộc khảo sát ý kiến sinh viên về việc học tập trên băng thử
chế tạo ........................................................................................................................... 69

CBHD: TS. Trần Thanh Thưởng

HVTH: Phạm Xuân Đạt
xvi


Đề tài: Thiết kế, chế tạo băng thử hệ thống Common Rail, kết hợp các bài giảng
thực hành

MỞ ĐẦU
Ô nhiễm môi trường và sự cạn kiệt của nguồn năng lượng dầu mỏ đang là những
vấn nạn không chỉ của riêng một quốc gia nào. Một trong những nguyên nhân chính dẫn

thực hành

Xuất phát từ những phân tích trên, người nghiên cứu chọn tên đề tài: “Thiết kế,
chế tạo băng thử hệ thống Common Rail, kết hợp các bài giảng thực hành”. Sự thành
công đề tài sẽ giúp cho việc giảm giá thành các thiết bị nghiên cứu về hệ thống nhiên
liệu Common Rail, đồng thời việc nắm giữ công nghệ chế tạo sẽ là tiền đề cho việc phát
triển những thiết bị hiện đại và toàn năng hơn trong tương lai.
Mục đích của đề tài: xây dựng cơ sở lí luận và thực tiễn cho việc điều khiển áp suất
phun và số lần phun, nhằm phát hiện những hư hỏng của vòi phun, cho phép việc sửa
chữa và đào tạo về hệ thống Common Rail được chính xác.
Đối tượng nghiên cứu: kiểm tra hình dạng tia phun và lượng phun ra qua băng thử
để kiểm tra chất lượng vòi phun.
Phạm vi nghiên cứu đề tài: tác giả sẽ tiến hành các nhiệm vụ cụ thể sau:
- Tìm hiểu về hệ thống nhiên liệu Common Rail.
- Nghiên cứu một số thiết bị chẩn đoán và kiểm tra các cụm thiết bị của hệ thống
nhiên liệu Common Rail.
- Thiết kế, chế tạo băng thử hệ thống nhiên liệu Common Rail có kết hợp giảng dạy.
- Thiết kế nội dung các bài học về hệ thống Common Rail.
- Thực nghiệm và đánh giá băng thử.
Ý nghĩa thực tiễn của đề tài: Đề tài “Thiết kế, chế tạo băng thử hệ thống Common
Rail, kết hợp các bài giảng thực hành” là một hướng đi mới mang tính đột phá trong
lĩnh vực dụng cụ thiết bị dạy học về hệ thống nhiên liệu Common Rail.
- Chế tạo thành công băng thử hệ thống Common Rail giúp cho việc dạy và học lý
thuyết, thực hành về hệ thống Common Rail ở các trường dễ dàng và sinh động hơn.
- Băng thử hệ thống nhiên liệu Common Rail cho phép chẩn đoán tình trạng kỹ thuật
và hư hỏng của các chi tiết trong hệ thống một cách logic và khoa học.
- Nội dung của đề tài có thể làm tài liệu học tập và tài liệu tham khảo trong sửa chữa,
chẩn đoán hệ thống nhiên liệu Common Rail.
- Giá thành thiết bị chế tạo thấp có thể áp dụng phổ biến và thương mại hóa sản phẩm.
CBHD: TS. Trần Thanh Thưởng