Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong quá trình phát triển của ngành công nghiệp ô tô, động cơ diesel đóng vai trò quan trọng nhờ hiệu quả kinh tế nhiên liệu và độ bền cao so với động cơ xăng. Tuy nhiên, các thế hệ động cơ diesel truyền thống sử dụng cơ cấu điều khiển cơ khí tồn tại nhiều nhược điểm như phát thải khói đen khi tăng tốc, mức tiêu hao nhiên liệu còn cao, tiếng ồn lớn và vận hành thiếu êm dịu. Sự ra đời của hệ thống phun nhiên liệu điện tử tích trữ áp suất cao (Common Rail Diesel) do Bosch thương mại hóa từ năm 1986 đã tách biệt quá trình tạo áp suất và quá trình định lượng phun, cho phép kiểm soát độc lập áp suất phun, thời điểm phun và lượng phun qua từng chế độ vận hành.

Tại Việt Nam, các dòng xe thương mại và vận tải như Ford Transit, Mercedes-Benz Sprinter được sử dụng phổ biến và phần lớn trang bị động cơ diesel ứng dụng công nghệ Common Rail. Đồ án tốt nghiệp "Thiết kế hệ thống nhiên liệu Common Rail trong động cơ Diesel" được thực hiện bởi sinh viên Nguyễn Công Hiếu và Nguyễn Công Hậu (Lớp 19OT1101, Khoa Công nghệ Ô-tô & Kỹ thuật Hàng không, Trường Đại học Công nghệ Miền Đông), dưới sự hướng dẫn của giảng viên Lương Hùng Truyện (hoàn thành ngày 30/12/2022).

Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu của đồ án bao gồm:

  1. Nghiên cứu tổng quan về hệ thống nhiên liệu diesel và phương án bố trí hệ thống Common Rail trên ô tô.
  2. Khảo sát cấu tạo chi tiết, nguyên lý làm việc của các cụm cơ khí, thủy lực và hệ thống cảm biến - điều khiển điện tử (PCM/ECU).
  3. Thực hiện tính toán nhiệt chu trình công tác của động cơ Ford Transit Duratorq 2.4L để xác định các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật và xây dựng đồ thị công.
  4. Tính toán, kiểm nghiệm các thông số kết cấu cơ bản của bơm cao áp và vòi phun nhiên liệu.
  5. Đề xuất quy trình công nghệ chế tạo, gia công và kiểm tra kỹ thuật các chi tiết áp lực cao trong hệ thống.

Đối tượng nghiên cứu trọng tâm là hệ thống nhiên liệu Common Rail trang bị trên động cơ Diesel Duratorq 2.4L 4 xy lanh thẳng hàng của hãng Ford. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào việc tính toán nhiệt động lực học, tính toán thủy lực cơ bản và phân tích hệ thống điều khiển điện tử theo các dữ liệu kỹ thuật tiêu chuẩn của động cơ.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu được xây dựng dựa trên lý thuyết nhiệt động cơ đốt trong và cơ sở tính toán thủy lực hệ thống nhiên liệu áp suất cao. Các công thức tính toán chu trình công tác nhiệt, xác định chỉ số nén/giãn nở đa biến, cân bằng năng lượng buồng cháy và kiểm nghiệm kích thước xy lanh được trích xuất và áp dụng từ giáo trình "Kết cấu và tính toán Động cơ đốt trong" (Hồ Tấn Chuẩn, Nguyễn Đức Phú, Trần Văn Tế, Nguyễn Tất Hiến) và "Nguyên lý kết cấu động cơ đốt trong" (Võ Văn Nhuận, Nguyễn Văn Trạng).

Phương pháp nghiên cứu kết hợp giữa:

  • Phương pháp phân tích - tổng hợp lý thuyết: Phân tích cấu tạo cơ điện tử của hệ thống Common Rail, phân loại động cơ diesel, sơ đồ khối thủy lực và nguyên lý hoạt động của các loại cảm biến.
  • Phương pháp tính toán kỹ thuật nhiệt động: Thiết lập các phương trình trạng thái môi chất qua 4 kỳ (nạp, nén, cháy - giãn nở, thải), giải phương trình bậc hai xác định nhiệt độ cháy cực đại $T_z$, tính toán các áp suất chỉ thị $p_i$, áp suất có ích $p_e$, hiệu suất cơ giới $\eta_m$, và suất tiêu hao nhiên liệu $g_e$.
  • Phương pháp tính toán kích thước kết cấu thủy lực: Tính toán thể tích cấp nhiên liệu chu trình $V_{ct}$, vận tốc piston bơm, xác định đường kính piston bơm cao áp $d_p$ và tổng diện tích lưu thông lỗ phun $\mu_f f_c$ của vòi phun điện từ.

Nguồn dữ liệu đầu vào sử dụng thông số kỹ thuật chuẩn của động cơ Ford Duratorq 2.4L:

Thông số kỹ thuật động cơ Giá trị Đơn vị
Kiểu động cơ 4 kỳ, 4 xy lanh thẳng hàng -
Thứ tự làm việc 1-3-4-2 -
Đường kính xy lanh ($D$) 89,9 mm
Hành trình piston ($S$) 94,6 mm
Tổng dung tích công tác ($V_h$) 2402 $\text{cm}^3$
Tỷ số nén ($\varepsilon$) 17,5:1 -
Công suất cực đại ($N_e$) 74 (tại 3500 vòng/phút) kW
Mô-men xoắn cực đại ($M_e$) 375 (tại 2000 vòng/phút) Nm
Góc phun sớm ($\theta_j$) 21 độ trước ĐCT
Kiểu buồng cháy Buồng cháy thống nhất -
Cơ cấu phân phối khí 4 xupáp/xy lanh, con đội thủy lực -

Thiết kế và tính toán kỹ thuật hệ thống

1. Cấu trúc tổng thể và nguyên lý hoạt động của hệ thống Common Rail

Hệ thống nhiên liệu Common Rail trên động cơ Duratorq 2.4L được phân chia thành ba khối chức năng chính:

  • Khối cấp dầu thấp áp: Thùng nhiên liệu (dung tích 80 lít dập bằng thép lá, có vách ngăn giảm dao động và ống hút đặt cách đáy 3 cm), bầu lọc nhiên liệu (vỏ nhựa, lõi giấy lọc, tích hợp cảm biến báo mức nước và bu lông xả cặn), bơm chuyển nhiên liệu bánh răng tạo áp suất cấp 3,0 - 3,5 bar (tích hợp van an toàn 3,5 bar).
  • Khối cấp dầu cao áp: Bơm cao áp piston hướng kính, đường ống dẫn cao áp bằng thép chịu lực (đường kính ngoài 6 mm, đường kính trong 2,4 mm), ống tích áp phân phối (Rail) hoạt động như một ắc quy thủy lực duy trì áp suất làm việc lên đến 1600 - 2000 bar, van an toàn giới hạn áp suất và các vòi phun điện tử điều khiển bằng van điện từ solenoid.
  • Khối cơ - điện tử: Hộp điều khiển trung tâm PCM/ECU, bộ điều khiển vòi phun EDU và hệ thống các cảm biến tín hiệu đầu vào.

Nguyên lý làm việc: Nhiên liệu từ thùng chứa được bơm thấp áp hút qua bầu lọc tinh và đưa vào cửa nạp của bơm cao áp. Bơm cao áp nén nhiên liệu lên áp suất cao (lên đến 1600 bar) và đẩy vào ống phân phối chung (Rail). Áp suất trong ống phân phối được cảm biến áp suất nhiên liệu (FRP) liên tục giám sát và gửi về PCM; van điều khiển áp suất (SVC) điều chỉnh lượng dầu hồi để ổn định áp suất theo từng chế độ tải. Vòi phun nhận lệnh điều khiển xung điện từ PCM để nhấc ty kim, phun tơi nhiên liệu trực tiếp vào buồng cháy theo quy luật phun đa giai đoạn.

+-------------------------------------------------------------+
|                     THÙNG NHIÊN LIỆU (80L)                  |
+-------------------------------------------------------------+
                               | (Áp suất thấp)
                               v
+-------------------------------------------------------------+
|              BẦU LỌC NHIÊN LIỆU & BƠM CHUYỂN DẦU            |
|                   (Bơm bánh răng 3.0 - 3.5 bar)             |
+-------------------------------------------------------------+
                               |
                               v
+-------------------------------------------------------------+
|                        BƠM CAO ÁP                           |
|        (3 piston hướng kính 120 độ, tạo áp 1600 bar)        |
+-------------------------------------------------------------+
                               | (Áp suất cao)
                               v
+-------------------------------------------------------------+
|             ỐNG PHÂN PHỐI CHUNG (COMMON RAIL)               |
|      (Tích trữ áp suất 1600-2000 bar, gắn cảm biến FRP      |
|                  và van an toàn xả áp)                      |
+-------------------------------------------------------------+
                               |
            +------------------+------------------+
            |                  |                  |
            v                  v                  v
     [ Vòi phun 1 ]     [ Vòi phun 2 ]     [ Vòi phun 3... ]
            ^                  ^                  ^
            +------------------+------------------+
                               | (Xung điều khiển điện áp cao)
                        +--------------+
                        |  ECU / PCM   | <--- Tín hiệu từ các cảm biến
                        +--------------+      (MAP, IAT, ECT, CKP, CMP, FRP)

2. Đặc tính phun và kết cấu chi tiết cơ khí - thủy lực

Hệ thống điều khiển quá trình phun nhiên liệu theo ba giai đoạn:

  • Phun sơ khởi (Pilot injection): Phun một lượng nhỏ (1 - 4 $\text{mm}^3$) trước điểm chết trên (ĐCT) tối đa 90 độ (tối ưu trong khoảng lớn hơn 40 độ trước ĐCT để tránh bám nhiên liệu lên thành xy lanh làm loãng dầu bôi trơn). Giai đoạn này làm tăng nhẹ áp suất cuối quá trình nén, giảm thời gian trễ cháy, giảm tốc độ tăng áp suất cực đại, từ đó giảm tiếng ồn và độ rung giật của động cơ.
  • Phun chính (Main injection): Thực hiện ngay sau phun sơ khởi, cung cấp phần lớn năng lượng chu trình để tạo công suất và mô-men xoắn kéo cho động cơ.
  • Phun thứ cấp (Secondary injection): Diễn ra sau phun chính trong kỳ giãn nở/thải (khoảng 200 độ sau ĐCT), nhiên liệu bốc hơi trong khí xả kết hợp với bộ xúc tác khử và hệ thống luân hồi khí xả EGR để xử lý triệt để hàm lượng $\text{NO}_x$ và hạt bồ hóng.

Kết cấu các cụm chi tiết cơ bản:

  • Bơm cao áp: Sử dụng 3 piston đặt lệch nhau góc 120 độ theo phương hướng kính, dẫn động bởi cam lệch tâm nối trực tiếp với trục cam hút (tỷ số truyền 1:2 hoặc 1:3). Việc bố trí 3 piston nén luân phiên giúp giảm dao động mô-men cản và ứng suất trên hệ thống dẫn động.
  • Van điều chỉnh áp suất (SVC): Lắp trên bơm cao áp, hoạt động theo hai vòng điều khiển: vòng điện từ điều khiển đáp ứng chậm qua tín hiệu xung PWM tần số 1 kHz để duy trì áp suất trung bình, và vòng cơ khí lò xo (chịu áp suất định mức 100 bar) phản ứng nhanh với các xung áp suất đột biến.
  • Ống tích áp (Rail): Đóng vai trò bình tích năng thủy lực, triệt tiêu xung áp suất do bơm tạo ra. Hai đầu ống gắn cảm biến FRP và van an toàn xả áp cơ khí (van an toàn chỉ xả một lần khi áp suất vượt 2000 bar, sau khi mở phải thay thế và hệ thống sẽ lưu mã lỗi DTC).
  • Vòi phun nhiên liệu: Sử dụng cơ cấu khuếch đại thủy lực điều khiển bởi van điện từ solenoid. Đường kính thân ty kim là 3,2 mm, đầu phun bố trí 5 lỗ tia. Quá trình làm việc gồm 4 pha: đóng tĩnh, bắt đầu mở (áp suất phun 220 - 234 $\text{kg/cm}^2$), mở hoàn toàn (áp suất phun 415 - 433 $\text{kg/cm}^2$), và đóng kết thúc.

3. Hệ thống cảm biến và điều khiển điện tử

Khối điều khiển điện tử PCM thu thập tín hiệu từ các cảm biến chuyên trách để xác định thời điểm và lượng phun tối ưu:

  • Cảm biến áp suất đường ống nạp (MAP): Cảm biến kiểu áp điện trở kết nối mạch cầu Wheatstone trên màng silicon có buồng chân không tham chiếu, cấp nguồn 5V, tạo tín hiệu điện áp PIM đưa về PCM xác định lượng khí nạp cơ bản.
  • Cảm biến nhiệt độ khí nạp (IAT) và Cảm biến nhiệt độ nước làm mát (ECT): Sử dụng phần tử nhiệt điện trở có hệ số nhiệt điện trở âm (NTC), điện trở giảm khi nhiệt độ tăng. Tín hiệu ECT giúp PCM nhận biết trạng thái động cơ nguội để điều khiển quạt làm mát và hiệu chỉnh làm đậm hỗn hợp nhiên liệu khởi động.
  • Cảm biến vị trí bàn đạp ga: Sử dụng phần tử Hall kép không tiếp xúc phát tín hiệu $VPA_1$ và $VPA_2$ độc lập nhằm đảm bảo độ tin cậy an toàn hệ thống.
  • Cảm biến vị trí trục khuỷu (CKP): Cảm biến cảm ứng điện từ gắn tại vành răng thiếu của bánh đà, phát xung hình sin sau đó được nắn thành xung vuông 5V giúp PCM xác định tốc độ động cơ và góc quay trục khuỷu.
  • Cảm biến vị trí trục cam (CMP): Cảm biến hiệu ứng Hall bố trí tại nắp máy phía sau vòi phun số 4, đọc đĩa tín hiệu G tạo 5 xung qua 2 vòng quay trục khuỷu (trong đó 1 xung chuẩn nhận diện thời điểm cuối kỳ nén xy lanh số 1).
  • Cảm biến áp suất nhiên liệu (FRP): Sử dụng màng kim loại biến dạng (độ biến dạng khoảng 1 mm tại 1600 bar), xuất tín hiệu 0 - 70 mV và được khuếch đại lên 0,5 - 4,5V với sai số đo lường trong khoảng 2%.

4. Tính toán nhiệt chu trình công tác động cơ

Quá trình tính toán nhiệt được thực hiện lần lượt qua các giai đoạn của chu trình công tác:

  • Quá trình nạp: Tính toán hệ số nạp $\eta_v$, hệ số khí sót $\gamma_r$, áp suất cuối nạp $p_a$, nhiệt độ cuối nạp $T_a$.
  • Quá trình nén: Tỷ nhiệt mol của không khí $mC_v = 20,440\text{ kJ/kmol.K}$, xác định chỉ số nén đa biến trung bình $n_1 = 1,368$. Từ đó tính được áp suất cuối nén $p_c$ và nhiệt độ cuối nén $T_c$.
  • Quá trình cháy: Số mol không khí lý thuyết cần thiết để đốt cháy 1 kg nhiên liệu $M_0 = 0,495\text{ kmol/kg nl}$. Thiết lập phương trình cháy bậc hai dạng $AT_z^2 + BT_z + C = 0$ ($0,003 T_z^2 + 30,285 T_z + C = 0$). Giải phương trình tìm được nhiệt độ cháy cực đại $T_z = 2036\text{ K}$, áp suất cháy cực đại $p_z = 7,704\text{ MN/m}^2$.
  • Quá trình giãn nở: Xác định tỷ số giãn nở sớm $\rho = 1,276$, tỷ số giãn nở sau $\delta$, tính toán áp suất $p_b$ và nhiệt độ cuối giãn nở $T_b$. Kiểm nghiệm nhiệt độ khí sót $T_r$ đạt độ sai lệch 10% (nằm trong giới hạn cho phép $< 15%$).
  • Chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật: Xác định áp suất chỉ thị trung bình $p_i$, áp suất tổn thất cơ giới $p_m$, áp suất có ích trung bình $p_e$, hiệu suất cơ giới $\eta_m = 1,048/p_i$, và suất tiêu hao nhiên liệu có ích $g_e$.
  • Xây dựng đồ thị công $p-V$: Tính toán tọa độ các điểm đa biến trên đường nén ($p_x V_x^{n_1} = \text{const}$) và đường giãn nở ($p_x V_x^{n_2} = \text{const}$), hiệu chỉnh các điểm đặc biệt $c''$ ($c''c = 1/3 cy$), $z''$ ($yz'' = 1/2 yz$), $b'$ ($bb' = 1/2 ba$).

5. Tính toán thông số cơ bản của bơm cao áp và vòi phun

Dựa trên kết quả tính toán nhiệt và các thông số động cơ:

  • Thể tích nhiên liệu cung cấp cho một chu trình công tác trên một đơn vị thể tích xy lanh: $$V_{ct} = \frac{95,4}{\alpha \cdot \eta_c} = 42,92\text{ mm}^3/\text{lít}$$ (với hệ số nạp bơm $\eta_c = 0,75$, hệ số dư lượng không khí $\alpha = 1,66$).
  • Xác định đường kính piston bơm cao áp: Vận tốc làm việc trung bình của piston bơm $C_p = 746,67\text{ mm/s}$ tại tốc độ quay bơm $n_e = 1650\text{ vòng/phút}$, hệ số tỷ số lưu lượng $K = 1,4$, góc phun sớm $\theta_j = 21^\circ$. Kết quả tính toán và quy chuẩn chọn đường kính piston bơm: $$d_p = 7\text{ mm}$$
  • Xác định thông số vòi phun: Tổng diện tích lưu thông của các lỗ phun vòi phun: $$\mu_f f_c = 0,1717\text{ mm}^2$$ (với hệ số lưu lượng $\mu_f = 0,75$, áp suất phun trong thân vòi $p_p = 200\text{ MN/m}^2$, áp suất cực đại chu trình $p_z = 7,704\text{ MN/m}^2$). Trên cơ sở đó, xác định diện tích và đường kính của từng lỗ phun trong kết cấu đầu vòi 5 lỗ.

6. Quy trình công nghệ chế tạo và kiểm tra

Văn bản đề xuất quy trình gia công cơ khí chính xác và kiểm soát chất lượng cho các chi tiết làm việc dưới áp lực siêu cao:

  • Quy trình chế tạo: Nghiên cứu bản vẽ chi tiết, xác định dạng sản xuất, lựa chọn vật liệu chế tạo phôi chịu mỏi và chịu áp suất lớn; thiết lập thứ tự các nguyên công gia công định hình, tiện, phay, khoan lỗ tia siêu nhỏ, xử lý nhiệt luyện, mài bóng và lắp ráp đồ gá chuyên dụng.
  • Quy trình kiểm tra: Kiểm soát độ chính xác kích thước hình học, độ nhám bề mặt, độ cứng vật liệu, độ dày thành ống chịu áp lực, kiểm tra độ kín khít của van bi và kim phun dưới áp suất thử nghiệm, phát hiện khuyết tật phôi đúc/rèn trước khi đưa vào vận hành thử.

Kết quả và đóng góp

Đồ án đã hoàn thành các nội dung kỹ thuật chính:

  1. Tổng hợp và hệ thống hóa đầy đủ cơ sở lý thuyết về hệ thống Common Rail Diesel, phân tích chi tiết sơ đồ bố trí hệ thống trên xe ô tô và nguyên lý hoạt động của các khối cấp dầu thấp áp, cao áp và điều khiển điện tử.
  2. Thiết lập chuỗi tính toán nhiệt hoàn chỉnh cho động cơ Ford Duratorq 2.4L, xác định được các giá trị trạng thái then chốt: nhiệt độ cháy cực đại $T_z = 2036\text{ K}$, áp suất cháy cực đại $p_z = 7,704\text{ MN/m}^2$, tỷ số giãn nở sớm $\rho = 1,276$, chỉ số nén đa biến trung bình $n_1 = 1,368$, và sai số kiểm nghiệm khí sót $10% \le 15%$.
  3. Tính toán thành công các kích thước động học và thủy lực chính cho cụm chi tiết cao áp: lượng cấp nhiên liệu chu trình $V_{ct} = 42,92\text{ mm}^3/\text{lít}$, đường kính piston bơm cao áp $d_p = 7\text{ mm}$, tổng tiết diện lưu thông lỗ vòi phun $\mu_f f_c = 0,1717\text{ mm}^2$.
  4. Đưa ra sơ đồ mạch điện, đường đặc tính làm việc của 7 cụm cảm biến chính (MAP, IAT, ECT, Bàn đạp ga Hall, CKP, CMP, FRP) kết nối về PCM/ECU.

Về mặt giải pháp, tác giả nhấn mạnh việc ứng dụng công nghệ phun chia giai đoạn (phun sơ khởi, phun chính, phun thứ cấp kết hợp van tuần hoàn khí xả EGR) giúp giải quyết đồng thời bài toán giảm ồn cơ khí, tăng mô-men xoắn ở dải tốc độ thấp và giảm phát thải $\text{NO}_x$ cùng khói đen trên các dòng xe diesel hiện đại.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của đồ án:

  • Nội dung tính toán thủy lực vòi phun và bơm cao áp dừng lại ở các công thức lý thuyết giải tích tĩnh và bán thực nghiệm, chưa mô phỏng động học dòng chảy đa pha (CFD) qua các lỗ phun siêu nhỏ dưới áp suất 1600 - 2000 bar.
  • Chưa có điều kiện thực nghiệm đo kiểm dạng sóng tín hiệu thực tế trên xe Ford Transit thực tế để đối chiếu sai số giữa mô hình tính toán và thông số vận hành thực tế.

Hướng phát triển đề tài:

  • Xây dựng mô hình mô phỏng số quá trình phun và hòa khí buồng cháy bằng các phần mềm chuyên ngành động cơ đốt trong.
  • Nghiên cứu sâu về thuật toán điều khiển phun phân tầng và tích hợp chẩn đoán lỗi chuyên sâu (OBD-II/DTC) trên hộp PCM.

Giá trị tham khảo

Đồ án là tài liệu tham khảo chuyên ngành hữu ích cho sinh viên ngành Công nghệ Kỹ thuật Ô tô, Kỹ thuật Cơ khí Động lực khi thực hiện đồ án môn học Động cơ đốt trong, đồ án tốt nghiệp hoặc các học phần liên quan đến hệ thống nhiên liệu động cơ diesel.

Các nội dung có giá trị sử dụng cao gồm:

  • Các bước tính toán nhiệt động cơ diesel 4 kỳ theo mẫu chuẩn.
  • Phương pháp tính toán thông số bơm cao áp và diện tích lỗ phun vòi phun Common Rail.
  • Tài liệu tổng hợp nguyên lý kết cấu, sơ đồ chân và đặc tính điện áp của hệ thống cảm biến trên động cơ Duratorq 2.4L.

Câu hỏi thường gặp

1. Động cơ Duratorq 2.4L trong đồ án có những thông số cơ bản nào?
Động cơ Ford Duratorq 2.4L là loại động cơ diesel 4 kỳ, 4 xy lanh thẳng hàng, thứ tự nổ 1-3-4-2. Đường kính xy lanh $D = 89,9\text{ mm}$, hành trình piston $S = 94,6\text{ mm}$, tổng dung tích công tác $2402\text{ cm}^3$, tỷ số nén 17,5:1, công suất cực đại 74 kW tại 3500 vòng/phút, mô-men xoắn cực đại 375 Nm tại 2000 vòng/phút, góc phun sớm $21^\circ$ trước ĐCT.

2. Quá trình phun trong hệ thống Common Rail gồm những giai đoạn nào và tác dụng của từng giai đoạn?
Hệ thống gồm 3 giai đoạn phun:

  • Phun sơ khởi: Phun lượng nhỏ 1 - 4 $\text{mm}^3$ trước ĐCT tối đa $90^\circ$ giúp mồi cháy, giảm thời gian trễ cháy, giảm áp suất tăng đột ngột và giảm tiếng ồn.
  • Phun chính: Cung cấp lượng nhiên liệu chủ yếu cho chu trình để sinh công suất và mô-men xoắn.
  • Phun thứ cấp: Diễn ra khoảng $200^\circ$ sau ĐCT trong kỳ giãn nở/thải nhằm bốc hơi nhiên liệu, hỗ trợ bộ xúc tác và hệ thống EGR xử lý giảm nồng độ $\text{NO}_x$ trong khí xả.

3. Bơm cao áp trong đồ án có kết cấu như thế nào và đường kính piston bơm tính toán được là bao nhiêu?
Bơm cao áp gồm 3 piston bố trí hướng kính lệch nhau góc $120^\circ$, chuyển động tịnh tiến nhờ cam lệch tâm và dẫn động từ trục cam nạp với tỷ số truyền 1:2 hoặc 1:3. Kết quả tính toán thủy lực xác định đường kính piston bơm cao áp là $d_p = 7\text{ mm}$.

4. Cảm biến áp suất nhiên liệu (FRP) và van an toàn trên ống Rail hoạt động ở dải thông số nào?
Cảm biến FRP đo áp suất nhiên liệu tức thời trong ống phân phối (lên đến 1600 - 2000 bar) qua màng biến dạng biến thiên điện áp ngõ ra từ 0 - 70 mV (được khuếch đại thành 0,5 - 4,5V đưa về PCM) với độ chính xác khoảng 2%. Van an toàn cơ khí trên ống Rail được thiết lập mở xả dầu về thùng chứa khi áp suất vượt quá giới hạn 2000 bar để bảo vệ hệ thống.

5. Kết quả tính toán nhiệt đã xác định nhiệt độ và áp suất cháy cực đại trong buồng cháy là bao nhiêu?
Qua việc giải phương trình cháy và cân bằng năng lượng, nhiệt độ cháy cực đại của chu trình đạt $T_z = 2036\text{ K}$ và áp suất cháy cực đại đạt $p_z = 7,704\text{ MN/m}^2$.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp của sinh viên Nguyễn Công Hiếu và Nguyễn Công Hậu đã giải quyết trọn vẹn nhiệm vụ thiết kế và tính toán hệ thống nhiên liệu Common Rail cho động cơ Diesel Duratorq 2.4L. Công trình đã làm rõ cấu tạo cơ điện tử, các chế độ phun đa giai đoạn, đồng thời cung cấp hệ thống số liệu tính toán nhiệt động học và kích thước thủy lực chi tiết của bơm cao áp và vòi phun. Kết quả nghiên cứu phản ánh sát cấu trúc kỹ thuật của dòng xe Ford Transit, đáp ứng các tiêu chuẩn kỹ thuật về tính kinh tế và kiểm soát khí xả trong công nghệ ô tô hiện đại.