COMMON RAIL (CRDI) - HỆ THỐNG PHUN DẦU ĐIỆN TỬ - Xe Tải

Tổng quan hệ thống Common Rail Diesel

Công nghệ Common Rail là một công nghệ tiên tiến trên động cơ diesel, được sử dụng để điều khiển phun nhiên liệu vào động cơ.

Hệ thống này bao gồm một bơm nhiên liệu với áp suất rất cao, được điều khiển bởi một bộ điều khiển điện tử, và một bộ đệm (common rail) để giữ nhiên liệu ở áp suất cao cho tất cả các béc phun.

Hệ thống này cho phép phun nhiên liệu vào động cơ với áp suất cao, chính xác và đồng đều hơn so với các hệ thống phun nhiên liệu trước đây.

Khi động cơ diesel chạy, bơm nhiên liệu sẽ tạo ra áp suất cao và bơm nhiên liệu vào common rail.

Áp suất nhiên liệu trong common rail được giữ ở mức áp suất cao, thường từ 1.000 đến 2.500 bar, và được giữ ở mức áp suất ổn định bởi một van điều khiển áp suất.

Khi động cơ cần phun nhiên liệu, bộ điều khiển điện tử sẽ mở van điều khiển béc phun và cho phép nhiên liệu được phun vào xilanh với áp suất rất cao.

Hệ thống Common Rail giúp tăng hiệu quả đốt cháy và tiết kiệm nhiên liệu bằng cách cho phép phun nhiên liệu chính xác và đồng đều hơn, điều này giúp động cơ diesel hoạt động hiệu quả hơn và giảm lượng khí thải độc hại được thải ra từ động cơ.

Ngoài ra, hệ thống Common Rail còn giúp tăng độ bền của động cơ bằng cách giảm thiểu va đập và rung động, cho phép động cơ hoạt động một cách trơn tru hơn.

Với các động cơ Diesel hiện nay, áp suất phun thực hiện cho từng vòi phun 1 cách riêng biệt, nhiên liệu áp suất cao được giữ trong hộp chứa (Rail), hay còn được gọi là “Ắc quy thủy lực” và được phân chia đến từng vòi phun theo yêu cầu.

Trên đây là ảnh thực tế của hệ thống Common Rail trên động cơ xe tải Tera 190SL , Tera 345SL, Tera 350 .

Vòi phun Common Rail có tác dụng làm giảm tiếng ồn và nhờ sự kết hợp giữa việc điều khiển điện tử – kiểm soát lượng nhiên liệu phun – thời điểm phun mà nhiên liệu được phin ra ở mức áp suất rất cao. Thế nên, khả năng vận hành của động cơ và khả năng tiết kiệm nhiên liệu được tối ưu hơn.

So với những động cơ cũ được dẫn động bằng cam thì hệ thống Common Rail tỏ ra rất linh hoạt trong khả năng thích nghi để điều khiển kim phin nhiên liệu động cơ diesel như:

• Áp suất phun lên tới 1500 bar.
• Phạm vi áp dụng rộng rãi (cho xe khách, du lịch, tải nặng, tải nhẹ, xe lửa và thậm chí cả tàu thủy).
• Có thể tùy ý thay đổi thời điểm phun.
• Có 3 giai đoạn phun: Phun sơ khởi – phun chính – phun kết thúc.

Các công năng của hệ thống nhiên liệu Common Rail Diesel

Trước tiên, bạn phải nhận biết được giữa 3 nhóm công năng khác nhau của Common Rail:

1. Mạch áp suất thấp
2. Mạch áp suất cao
3. ECU và các cảm biến

Hình ảnh thực tế Common Rail Diesel trên xe tải Hyundai N250SL.

• Chức năng chính: căn chỉnh phun nhiên liệu đúng lượng, đúng thời điểm và áp suất phù hợp với các chế độ vận hành của động cơ.
• Chức năng phụ: Điều chỉnh vòng hở và vòng kín như hệ điều khiển hệ thống hồi lưu khí thải, ga tự động, tăng áp,… làm giảm lượng khí thải độc hại và mức độ tiêu hao của nhiên liệu.

Cách thức hoạt động

Cũng giống như hệ thống nguyên liệu diesel thông thường khác, , nhiên liệu được được bơm lên từ thùng nhiên liệu trên đường ống thấp áp nén đẩy qua ống tích trữ nhiên liệu áp suất cao hay còn gọi là ắc quy thủy lực – sau đó được đưa tới vòi phun Common Rail và sẵn sàng để phun nhiên liệu vào xy lanh của động cơ.

Hình ảnh thực tế hệ thống Common Rail JAC N200S , JAC N350S .

Việc phun nhiên liệu và tạo áp suất là hoàn toàn riêng biệt với nhau trong hệ thống Common Rail. Áp suất được suất phun được hình thành độc lập với tốc độ và mức nhiên liệu phun ra. Nhiên liệu được lưu trữ với áp suất cap trong điều áp nhiên liệu .

Bàn đạp ga sẽ là nơi quyết định mức nhiên liệu được phun ra, dựa trên biểu đồ dữ liệu đã lưu, ECU sẽ tính toán thời điểm phun và áp suất phun. Sau đó, nhờ các cảm biến hệ thống EDU và ECU sẽ điều khiển các kim phun của mỗi vòi phun tại từng xy-lanh động cơ để phun nhiên liệu với áp suất phun lên tới 1500 bar.

Tiếp đến, lượng nhiên liệu thừa trong vòi phun đi qua ắc quy thủy lực rồi trở về bơm cao áp, van điều khiển áp suất tại bơm lúc này sẽ mở để nhiên liệu thừa trở lại bình nhiên liệu. Phía trên ắc quy thủy lực được gắn cảm biến áp suất và bố trí van an toàn ở phía cuối, nếu nhận thấy áp suất lưu trữ trong ắc quy thủy lực quá lớn, van an toàn sẽ tự động mở để nhiện liệu chảy về thúng chứa.

Hình minh họa và vị trí được mô tả qua ảnh dưới đây

• (1)Thùng nhiên liệu;
• (2) Bơm cao áp Common rail;
• (3) Lọc nhiên liệu;
• (4) Đường cấp nhiên liệu cao áp;
• ( 5) Đường nối cảm biến áp suất đến ECU ;
• (6) Cảm biến áp suất;
• (7) Common Rail tích trữ & điều áp nhiên liệu (hay còn gọi ắc quy thuỷ lực) ;
• (8) Van an toàn (giới hạn áp suất);
• (9) Vòi phun;
• (10) Các cảm biến nối đến ECU và Bộ điều khiển thiết bị (EDU);
• (11) Đường về nhiên liệu (thấp áp) ;
• EDU: (Electronic Driver Unit) và
• ECU : (Electronic Control Unit).

Nhờ cách thức này, nhờ vào lực áp suất phun 1500bar, thì nó vẫn có thể hoạt động ngay cả lúc động cơ đang vận hành ở vận tốc thấp.

Một hệ thống Common Rail Diesel bao gồm những gì ?

• Bơm áp suất cao cùng van đo lường và van điều chỉnh áp suất thấp.
• Các cảm biến (trục cam, tộc độ quay trục khuỷu, lưu lượng không khí, bàn đạp ra và nước làm mát, cam biến áp suất Rail.
• Các cơ cấu thực hiện (Các đồng hồ đo áp suất, bộ tăng áp, bộ hồi lưu khí xả, vòi phun điều khiển bằng van solenoid.
• Bộ điều khiển trung tâm (EDU, ECU) kiểm soát chính xác lượng phun, điều chỉnh áp suất và giám sát điều kiện hoạt động của động cơ.