Trong hệ thống xe ô tô, mỗi bộ phận được thiết kế với vai trò riêng biệt. Trong đó, vòi phun cao áp hay vòi phun nhiên liệu có chức năng cung cấp nhiên liệu xăng, dầu cho buồng cháy.

Hiểu rõ nguyên lý vận hành của hệ thống nhiên liệu ô tô, bao gồm vòi phun cao áp sẽ giúp các tài xế vận hành phương tiện đúng kỹ thuật và dự đoán được tình trạng hư hỏng khi xe gặp sự cố.

Vòi phun cao áp là gì?

Vòi phun cao áp hay còn gọi là vòi phun nhiên liệu trong động cơ ô tô có nhiệm vụ phun nhiên liệu vào buồng cháy dưới dạng sương mù với áp suất cao. 

Cụ thể, tại khoang buồng đốt,  vòi phun sẽ giới hạn áp suất phun nhiên liệu do bơm cao áp bơm tới, xé tơi nhiên liệu thành dạng sương và phân tán đều nhiên liệu. Từ đó, nhiên liệu được đốt cháy hoàn toàn giúp tiết kiệm nhiên liệu và nâng cao khả năng chuyển hóa năng lượng. 

Cấu tạo vòi phun cao áp

Tùy vào từng mẫu xe, cấu tạo vòi phun cao áp được nhà sản xuất thay đổi các chi tiết cho phù hợp. Tuy nhiên, vòi phun cao áp ô tô sẽ gồm các bộ phận chung, cụ thể như sau:

Thân vòi phun: Trên thân vòi phun có ống dẫn dầu từ bơm cao áp tới, ống dẫn dầu về. Trong thân vòi có lò xo và ty đẩy luôn tỳ lên kim phun để kim phun đóng kín vào đế. Đầu trên thân vòi phun có vít điều chỉnh áp suất phun.

Đế kim phun: Bên trong đế kim phun lắp kim phun. Ngoài ra, phần dưới đế kim phun có một hoặc nhiều lỗ phun dầu rất nhỏ. Bộ phận này nối thông với đường dầu đến nhờ rãnh tròn.

Đai ốc: Chi tiết này dùng để xiết chặt đế kim phun với thân vòi phun. Vòi phun cao áp được bắt chặt vào nắp máy và mặt bích hoặc vặn chặt bằng ren.

Phần dưới kim phun: Bộ phận này được gia công thành hai đoạn hình côn là đoạn hình côn trên cùng và đoạn hình côn dưới cùng. Trong khi đoạn hình côn trên cùng để nâng đỡ kim phun dưới áp suất nhiên liệu để mở lỗ phun dầu, thì đoạn hình côn dưới cùng có vai trò đóng kín vào đế nhờ lực ép của lò xo và ty đẩy. 

Cấu tạo riêng của từng loại kim phun

Vòi phun cao áp được biết tới phổ biến gồm 2 loại là vòi phun kín và vòi phun hở. Hiện nay, động cơ diesel chủ yếu dùng vòi phun kín. Loại vòi phun này có lò xo để ấn kim phun vào đế khi kết thúc phun, nhằm ngăn cách vòi phun với buồng cháy. Vòi phun kín cũng được phân thành vòi phun kín có chốt và vòi phun kín không có chốt đóng kín lỗ. 

Vòi phun kín có chốt ở đuôi kim phun có một chốt hình trụ hoặc hình côn nhô ra khỏi lỗ phun khoảng 0,5mm khi kết thúc phun nhằm hạn chế tình trạng tắc lỗ phun dầu. Chùm tia nhiên liệu phun ra có dạng hình côn 4-6 tùy theo đó là loại vòi phun chốt ngắn, chốt dài hay chốt hình côn.

Vòi phun kín không có chốt đóng kín lỗ là loại vòi phun có lỗ phun hở, có thể có một hoặc nhiều lỗ phun dầu. Với loại có nhiều lỗ phun, nơi cuối dót kim có phần nhô ra dạng chỏm và có khoan nhiều lỗ phun dầu, thường từ 2-10 lỗ phun. Đường kính mỗi lỗ phun từ 0,1-0,35mm và được bố trí cách đều nhau. Áp suất của loại vòi phun này từ 15 – 18 MN/m2.

Nguyên lý hoạt động của vòi phun cao áp

Từ bơm cao áp, nhiên liệu được dẫn qua ống dẫn dầu rồi tới vòi phun cao áp và sau đó tiếp tục được đưa vào khoang lò xo. Khi áp suất phun dầu lớn hơn lực nén của lò xo, kim phun và côn thu sẽ mở ra cho nhiên liệu đi qua. 

Ngay sau khi quá trình phun nhiên liệu kết thúc, côn thu lại đóng lại, áp suất từ từ giảm. Quá trình này sẽ lặp đi lặp lại theo trình tự trên tùy thuộc vào áp suất phun dầu.

Vít điều chỉnh trên thân vòi phun có tác dụng điều chỉnh áp suất phun dầu. Cụ thể, xoay vít điều chỉnh vào sẽ tăng thêm sức căng lò xo khiến áp suất phun dầu tăng. Ngược lại, trong trường hợp muốn giảm áp suất phun dầu, lái xe chỉ cần xoay vít điều chỉnh ra để giảm sức căng của lò xo. 

Dấu hiệu hư hỏng và phương pháp sửa chữa vòi phun cao áp

Trong quá trình sử dụng, vòi phun cao áp không tránh khỏi các tác động dẫn đến hư hỏng. Nắm được những dấu hiệu hư hỏng này sẽ giúp lái xe  kiểm tra và nhanh chóng thực hiện  sửa chữa  vòi phun cao áp.

Dấu hiệu hư hỏng

Hệ thống vòi phun cao áp của ô tô khi bị hư hỏng thường có 2 dấu hiệu phổ biến:

Kim phun bị kẹt cứng trong đế kim phun: Trong trường hợp này,  vòi phun không phun được nhiên liệu hoặc phun yếu. Nguyên nhân có thể xuất phát từ chất bẩn lọt vào giữa kim và đót kim; thao tác làm sạch không tốt khiến cặn bẩn còn đọng lại trong đế kim phun; nhiên liệu bị lẫn nước, nhiên liệu không đảm bảo chất lượng, động cơ quá nóng làm biến dạng kim phun hoặc lắp kim phun vào động cơ không đúng yêu cầu kỹ thuật.

Chất lượng phun kém: Thay vì phun dưới dạng tia sương, vòi phun sẽ phun dạng hạt hoặc vòi phun không phun. Hiện tượng này xảy ra khi kim phun và đế kim phun đã bị mòn; lò xo yếu, ty đẩy gãy; hoặc các chi tiết trên thân, nắp, vít điều chỉnh vòi phun bị nứt vỡ, chờn hỏng ren.

Quy trình tháo lắp vòi phun cao áp

Tháo vòi phun cao áp từ động cơ: Người thực hiện dùng cờ lê dạng dẹt tháo các đường ống dẫn, vệ sinh sạch sẽ bên ngoài vòi phun cao áp, rồi sau đó  tháo các đai ốc và mặt bích để vòi phun cao áp tách ra khỏi nắp động cơ.

Tháo rời vòi phun cao áp: Sau khi đã tách được vòi phun cao áp từ động cơ, người kiểm tra tiến hành gỡ rời toàn bộ chi tiết của vòi phun rồi dùng dầu diesel lau sạch và kiểm tra tình trạng hư hỏng của các chi tiết này.. 

Quy trình lắp ráp: Khi việc sửa chữa các chi tiết của vòi phun cao áp đã hoàn tất, người kiểm tra lắp lại các chi tiết theo thứ tự ngược lại với quy trình tháo rời vòi phun cao áp và cuối cùng lắp vòi phun vào lại vị trí trên động cơ.

Kiểm tra chất lượng vòi phun cao áp

Kiểm tra chất lượng phun của vòi phun cao áp được thực hiện bằng cách kiểm tra trên động cơ, kiểm tra trên thiết bị chuyên dùng hoặc đánh giá chất lượng phun của vòi cao áp thông qua kiểm tra và điều chỉnh áp suất vòi phun. Chi tiết cụ thể như sau:

Kiểm tra trên động cơ

Thực hiện tháo các vòi phun ra khỏi động cơ rồi rửa sạch, lau khô trước khi lắp vòi phun lên ống dầu cao áp để phun ra ngoài không khí. Quay trục khuỷu động cơ cho bơm hoạt động và kiểm tra xem chùm tia nhiên liệu có phun ra đủ số tia dưới dạng sương mù hay không.

Kiểm tra trên thiết bị chuyên dùng

Lắp vòi phun vào thiết bị kiểm tra, khóa van đồng hồ áp suất rồi tác động vào cần bơm tay khoảng 10 lần/phút rồi quan sát chùm tia nhiên liệu có phun ra đủ số tia với loại vòi phun nhiều lỗ phun và chất lượng phun có phải dạng sương mù hay không.

Kiểm tra, điều chỉnh áp suất phun của vòi phun cao áp

Trong trường hợp này, người kiểm tra lắp vòi phun vào thiết bị kiểm tra rồi mở van đồng hồ áp suất, tác động vào cần bơm tay khoảng 10 lần/phút khi vòi phun bắt đầu phun nhiên liệu. Nếu trị số hiển thị trên đồng hồ thấp hơn áp suất do nhà chế tạo quy định, người kiểm tra cần nới đai ốc hãm, vặn vít điều chỉnh vào hay thêm đệm để tăng sức căng của lò xo rồi vặn chặt đai ốc hãm lại. Nếu áp suất của vòi phun cao hơn quy định, kỹ thuật viên thực hiện các thao tác ngược lại.

Kiểm tra độ kín của kim phun và đót kim

Các bước kiểm tra vòi phun cao áp không thể thiếu kiểm tra độ kín của kim phun và đót kim. Kỹ thuật viên mở van đồng hồ áp suất và bơm tay sao cho áp suất đạt trị số thấp hơn áp suất phun khoảng 7kG/cm2 rồi giữ yên cần bơm. Nếu quan sát thấy áp suất kim đồng hồ giảm quá 14kG/cm2 trong khoảng 35 giây thì là dấu hiệu van kim mòn hay lắp đế kim không đạt yêu cầu.

Sửa chữa vòi phun cao áp

Sửa chữa thân, nắp vòi phun

Thân vòi phun có thể bị chờn hỏng lỗ ren lắp đầu nối ống dẫn, nứt nắp trong quá trình sử dụng. Các vết nứt vỡ có thể sửa chữa bằng cách hàn đắp, sửa nguội phẳng còn các lỗ ren bắt ống dẫn bị chờn hỏng được sửa bằng cách hàn đắp ta rô lại. 

Sửa chữa vít điều chỉnh, lò xo và ty đẩy

Vít điều chỉnh thường bị chờn hỏng ren trong khi lò xo có thể bị yếu, giảm tính đàn hồi. Ty đẩy thường bị sứt gãy, vỡ đầu tiếp xúc với kim phun. 

Nếu phát hiện vít điều chỉnh chờn hỏng ren hay ty đẩy bị sứt gãy, kỹ thuật viên cần thay vít và ty đẩy mới đúng loại đang sử dụng. Trong trường hợp lò xo giảm tính đàn hồi, người sửa chữa có thể thêm đệm hoặc thay lò xo mới cùng loại. 

Sửa chữa kim phun và đế kim phun

Trong quá trình sử dụng, đế kim phun có thể bị mòn, kim phun bị gãy. Nếu đế kim phun bị mòn > 0,002mm, kim phun bị gãy thì cần thay cả bộ. 

Sau cùng, kỹ thuật viên hoàn tất quá trình sửa chữa vòi phun cao áp qua việc kiểm tra điều chỉnh áp suất phun theo đúng tiêu chuẩn của nhà sản xuất. 

Trong quá trình sử dụng, tài xế cần chú ý theo dõi và phát hiện các dấu hiệu hư hỏng tại hệ thống nhiên liệu ô tô, bao gồm hư hỏng vòi phun cao áp, để sửa chữa và thay thế phù hợp nhằm đảm bảo phương tiện luôn vận hành ổn định và an toàn.

Tham khảo thông tin, đăng ký lái thử và đặt mua các dòng xe ô tô của VinFast như VinFast Fadil, VinFast Lux A2.0, VinFast Lux SA2.0, VinFast President và VinFast VF e34 hoặc gọi điện đến hotline 1900 232389 để được hướng dẫn chi tiết