BỘ GIÁO DỤC ĐÀO TẠO BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI
KHOA ĐÓNG TÀU
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN QUÁ
TRÌNH PHUN NHIÊN LIỆU BẰNG ĐIỆN THỦY LỰC
( HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU HEUI )
Chuyên ngành : THIẾT BỊ NĂNG LƯỢNG
Mã số :
Người thực hiện : Đỗ Nam Cường
Người hướng dẫn : Th.s. Đặng Khánh Ngọc
HẢI PHÒNG – 2007
KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ
Trên đây là toàn bộ bản luận án tốt nghiệp đề tài: “ Nghiên cứu hệ thống điều
khiển quá trình phun nhiên liệu bằng điện thủy lực ” của em. Để thực hiện được
đề tài này em đã vận dụng và tổng hợp những kiến thức thu được qua 4,5 năm học
trong trường và những kiến thức thực tế tiếp thu được trong quá trình thực tập tại
Công ty đóng tàu Hồng Hà cũng như trong quá trình thực hiện đề tài. Qua thời gian
nghiên cứu với sự hướng dẫn tận tình của cô giáo Th.s Đặng Khánh Ngọc cùng sự
giúp đỡ của các thầy cô trong khoa, sự giúp đỡ của các nhân viên hãng V-TRAC-
CAT Việt Nam em đã thành công trong việc nghiên cứu, tìm hiểu về hệ thống nhiên
liệu HEUI.
Tuy nhiên do thời gian có hạn, yêu cầu của đề tài rộng và kiến thức thực tế của
bản thân chưa nhiều nên bản luận án không tránh khỏi sai sót. Em mong sự góp ý
kiến xây dựng của các thầy cô giáo và các bạn đồng nghiệp nhằm nâng cao sự hiểu
biết cho bản thân và hoàn thiện hơn đề tài của mình.
Cuối cùng em xin trân thành cảm ơn!
Hải phòng, ngày 6 tháng 1 năm 2008
Đỗ Nam Cường
PHẦN MỞ ĐẦU
1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI.

- Các thông số cơ bản của động cơ 3412E lắp trên tàu cao tốc.
- Hệ thống nhiên liệu HEUI: Nguyên lý làm việc, các kết cấu và chi tiết
chính của hệ thống.
- Cách sử dụng phần mềm ET trong chuẩn đoán hư hỏng của động cơ
3412E
+ Nghiên cứu thực tế trên động cơ
4. Ý NGHĨA THỰC TẾ CỦA ĐỀ TÀI.
Giúp có những hiểu biết cơ bản về các hệ thống nhiên liệu điện tử đang dần
được sử dụng rộng rãi hiện nay, từ đó tạo tiền đề cho việc tìm hiểu sâu hơn và tiếp
cận nhanh hơn, thuận lợi hơn sau khi tốt nghiệp và làm việc trực tiếp với những hệ
thống này.





CHƯƠNG 1
GIỚI THIỆU CHUNG
1.1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ TÀU METEOOR II.
1.1.1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ TÀU METEOOR II.
Tàu METEOOR II ký hiệu TCN-01/07 là tàu cao tốc, cánh ngầm chở khách
chạy trên sông ngòi, vịnh kín, hồ, đầm, được thiết kế Lập hồ sơ thoả mãn Quy phạm
phân cấp và đóng tàu thuỷ cao tốc TCVN 6451-2005.
Buồng máy của tàu được bố trí từ Sn03 đến Sn13. Trên tàu bố trí một máy
chính lai trực tiếp 01 đường trục độc lập. Ngoài ra trên tàu còn bố trí một số bơm, két
và các trang thiết bị phục vụ cho hệ thống động lực của tàu.
Các kích thước chủ yếu của tàu :
- Chiều dài lớn nhất : L
max
= 21,32 [m]

cv
= 575 [v/ph]
Các thiết bị gắn sẵn trên máy :
- Bơm nước ngoài tàu làm mát : Q = 15 [m
3
/h]
- Bơm nước ngọt làm mát tuần hoàn : Q = 12 [m
3
/h]
- Máy phát điện một chiều 24V-1,2kW
- Mô tơ khởi động 24V-11kW
- Bơm dầu bôi trơn
- Sinh hàn dầu
- Sinh hàn nước
- Sinh hàn dầu nhờn hộp số
- Bầu giảm âm
- Bơm cấp dầu đốt
- Ống giãn nở
1.1.2.2. Tổ nhị liên.
Động cơ diesel :
- Công suất : 25 [cv]
- Vòng quay : 2200[v/ph]
Máy phát điện
- Công suất : 20 [kW]
- Điện áp : 400/230 V
1.1.2.3. Tổ bơm hút khô, dằn, chữa cháy.
Số lượng : 01
Động cơ điện lai :
- Công suất : 4 [kW]
- Vòng quay : 2200[v/ph]

- Số lượng : 02
- Diện tích : 0,01 [m
2
]
1.1.2.12. Két dầu đốt dự trữ.
- Số lượng : 02
- Dung tích : 1,2 [m
3
]
1.1.3. HỆ TRỤC.
Hệ trục chân vịt do 01 máy chính lai trực tiếp 01 chân vịt có bước cố định. Hệ
trục chân vịt dài 2400 mm gồm một trục chân vịt được chế tạo bằng thép SUS316 có
đường kính cơ bản
74
Φ
mm. Trục chân vịt được đặt trên 02 gối đỡ bằng cao su nằm
trong ống bao trục. Mặt bích ra của hộp số đặt cách Sn4 là 500 mm, trục chân vịt
nghiêng so với đường chuẩn là 13
0
. Làm mát và bôi trơn bạc trục bằng nước sông.
1.1.4. CÁC HỆ THỐNG.
1.1.4.1. Hệ thống dầu đốt.
Dầu đốt được cấp từ ngoài tàu vào 02 két dầu đốt dự trữ qua ống cấp dầu trên
boong. Kiểm tra mức dầu trong các két dầu đốt dự trữ bằng các ống thuỷ có van tự
đóng. Mỗi két dầu có ống thông hơi dẫn lên boong chính có lưới phòng cháy và thiết
bị chặn nước.
Dầu từ két dầu đốt dự trữ được cấp tới máy chính nhờ bơm dầu đốt gắn sẵn
trên máy. Dầu thừa hồi từ máy chính được đưa về két dầu đốt dự trữ.
1.1.4.2. Hệ thống làm mát.
Máy chính được làm mát theo kiểu gián tiếp qua hai vòng tuần hoàn. Nước

2
(loại 10 lít )
xách tay, 02 bình bọt AB 10 lit
1.1.4.5. Hệ thống hút khô - dằn.
Buồng máy và các khoang trống trên tàu được hút khô bằng bơm hút khô dằn
chữa cháy. Các bơm này hút nước đọng trong các khoang qua các miệng hút một
chiều rồi xả ra ngoài mạn tàu qua van ngắt1 chiều.
Trong buồng máy bố trí hai miệng hút khô ở gần tâm tàu và có hộp xả cặn về
phía trước và sau buồng máy.
Hút khô sự cố buồng máy : Sử dụng bơm nước sông làm mát máy chính làm
bơm hút khô sự cố buồng máy thông qua miệng hút nối trực tiếp với cửa hút của bơm
và van chặn một chiều có tay van đặt cao hơn sàn buồng máy và có chỉ dẫn hút khô
sự cố.
1.1.4.6. Hệ thống thông gió.
Không khí lưu thông trong buồng nhờ thông gió tự nhiên khi tàu chạy cùng với
thông gió cưỡng bức bằng quạt lắp đặt ở buồng máy.
1.1.4.7. Hệ thống khí xả.
Khí xả ra khỏi máy chính, diesel phụ được dẫn lên trên nóc tàu qua bầu giảm
âm, đầu ống khí xả bố trí thiết bị chặn nước
Bề mặt ngoài của ống khí xả được bọc cách nhiệt bằng bông gốm sao cho nhiệt
độ bên ngoài của ống khí xả không lớn hơn 60
0
.
1.1.4.8. Hệ thống thông tin liên lạc.
Máy chính được điều khiển tại chỗ trong buồng máy và ở trên buồng lái thông
qua thiết bị điều khiển đồng bộ tay ga tay số giữa buồng lái và buồng máy. Quan sát
trong buồng máyqua một màn hình đặt trên buồng lái.
1.1.4.9. Hệ thống khởi động.
Máy chính được khởi động bằng điện do 04 ắc quy loại 24V-180Ah. Ắc quy
được nạp bổ xung nguồn điện bằng thiết bị nạp gắn trên động cơ

2 - Bộ tăng áp 7 - Bánh răng thời điểm
3 - Xupáp 8 - Các vòi phun
4 - Cổ biên 9 - Các piston
5 - Bộ làm mát dầu 10 - Đường nước làm mát xilanh.
Động cơ tạo ra công suất và hoạt động tin cậy là nhờ có:
+ Sự phun nhiên liệu ở áp suất cao.
+ Quá trình điều khiển điện linh hoạt.
+ Các piston với 3 xéc măng được làm mát bởi các tia dầu động cơ.
Hệ thống nhiên liệu HEUI phun nhiên liệu áp suất cao và phun trực tiếp. Hệ
thống này điều khiển bằng điện dựa trên tín hiệu đầu ra của các cảm biến, làm cho
động cơ hoạt động một cách tối ưu. Hệ thống HEUI có ưu thế hơn nhiều hệ thống
nhiên liệu khác, chính là khả năng điều chỉnh áp suất phun một cách độc lập trong
mọi dải làm việc của động cơ. Điều này cho phép quá trình điều khiển thời gian phun
hợp lý hơn, hoàn hảo hơn. Kỹ thuật điều chỉnh tốc độ, thay đổi nhiệt, giảm bớt các
thành phần khí thải một cách đáng kể gây ô nhiễm môi trường và khử bớt tiếng ồn.
Khí thải sẽ giảm nhiều bằng quá trình điều khiển chính xác số lượng nhiên liệu và
thời điểm phun. Quá trình này được điều chỉnh nhờ bộ điều khiển điện tử ECM.
Hình 1.5 : Bộ điều khiển điện tử ECM
Bộ điều khiển điện ECM điều chỉnh mọi hoạt động của động cơ về tốc độ,
công xuất cũng như hiệu suất. Nhân viên kỹ thuật có thể kết nối với ECM để can
thiệp hoặc chẩn đoán sửa chữa một cách dễ dàng.
Các bộ phận khác:
- Bộ giải nhiệt khí nạp: Làm mát không khí nạp và giảm ứng suất nhiệt mà có
thể gây ra sự mòn nhanh chóng của piston, xéc măng và ống lót xi lanh.
- Đường áp suất phun cao: Áp suất phun này không phụ thuộc vào tốc độ động
cơ, giảm được lượng khí thải độc hại, trong khi đó vẫn tăng được khả năng hoạt
động. Hơn nữa, vì thời điểm phun và khoảng thời gian phun có thể thay đổi được nên
có thể tiết kiệm được nhiên liệu, cải thiện được tính khởi động lạnh của động cơ,
giảm tiếng ồn và giảm đáng kể lượng khí thải độc hại gây ô nhiễm môi trường. Các
chi tiết cơ khí ít hơn nên cải thiện được độ tin cậy. Sự điều khiển điện động cơ 3412E

11 - Đường nhiên liệu chính 27 - Cáp dữ liệu
12 - Thùng nhiên liệu 28 - Đèn cảnh báo
13 - Điều áp nhiên liệu 29 - Đèn chẩn đoán
14 - Bánh răng thời điểm 30 - Bộ điều khiển điện tử ECM
15 - Cảm biến thời điểm 31 - Bình ắc quy.
2.2. NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG.
- Đường nhiên liệu: Nhiên liệu từ thùng chứa (12) qua bộ tách nước (17), lọc
thô (16), bơm chuyển nhiên liệu (9), lọc tinh nhiên liệu (10) đi tới khoang chờ sẵn ở
trong các vòi phun.
- Đường dầu bôi trơn cung cấp cho các vòi phun: Dầu từ khoang chứa dầu chia
làm hai nhánh, một nhánh đi bôi trơn động cơ, một nhánh qua bơm thủy lực (1) để
tạo áp suất kích thích tới các vòi phun.
- Dưới sự điều khiển của bộ điều khiển điện ECM, làm dịch chuyển van điện từ
nằm ở trong vòi phun, van này dịch chuyển sẽ mở cửa nạp và cửa xả, dầu bôi trơn sẽ
tác động vào các piston khuếch đại và piston plunger. Các piston này sẽ nén nhiên
liệu đã chờ sẵn ở trong khoang vòi phun lên áp suất rất cao phục vụ quá trình phun.
2.3. ƯU ĐIỂM CỦA HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU HEUI.
- Ở hệ thống nhiên liệu HEUI phun nhiên liệu được điều khiển bởi bộ điều
khiển điện ECM. Bộ ECM sẽ điều chỉnh van điện từ thực hiện đóng mở, để dẫn dầu
bôi trơn áp suất cao đi vào vòi phun, dầu này tác động lên piston khuếch đại và piston
plunger, và nén nhiên liệu lên áp suất rất cao.
- Hệ thống HEUI điều khiển điện tử áp suất phun nhiêu liệu: Khả năng duy
nhất này có nghĩa là sự điều khiển áp suất phun độc lập hoàn toàn với tốc độ trục
khuỷu. Áp suất phun cao nhất có thể đạt được, dưới điều kiện có lực kéo mạnh và khả
năng đạt được gia tốc tốt, cung cấp nhiên liệu tiết kiệm hơn, vận động phản ứng lại
tốt hơn và giảm khí thải độc hại.
- Hệ thống HEUI có vòi phun sử dụng năng lượng thủy lực ( trái ngược với
năng lượng cơ học truyền từ trục cam ) từ dầu bôi trơn của động cơ được điều áp cho
sự phun. Áp suất đường dầu vào là (800
÷

(plunger) của HEUI không dịch chuyển cho đến khi lõi Solenoid được kích hoạt.
+ Áp suất phun cao hơn:
•
Một pittông khuếch đại ở trong hệ thống HEUI làm tăng lên nhiều lần lực
truyền xuống pittông Plunger.

•
Áp suất phun được điều khiển trong phạm vi 3000 Psi đến 21000 Psi.
•
Áp suất cao này có giá trị suốt phạm vi hoạt động của toàn bộ động cơ, ở
không tải cũng như tải cao hay tốc độ cao của động cơ.
- Việc phun nhiên liệu được điều khiển bởi bộ ECM ( Electronic Control
Module ), bộ ECM hoạt động cực kỳ chính xác, nó tiến hành đo nhiên liệu và điều
khiển thời điểm phun hợp lý. Kết quả là làm cho động cơ hoạt động tốt và tính kinh tế
phù hợp.
- Hệ thống HEUI được làm tinh vi ở kỹ thuật cao, sử dụng năng lượng thủy lực
thay vì dùng công cơ khí để phun nhiên liệu.
2.4. SO SÁNH HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU HEUI VỚI HỆ THỐNG BƠM
BOSCH TRUYỀN THỐNG.
- Với hệ thống nhiên liệu dùng bơm Bosch việc phun nhiên liệu phụ thuộc vào
tốc độ động cơ, trong khi đó ở hệ thống nhiên liệu HEUI thì hoàn toàn không phụ
thuộc vào tốc độ động cơ. Hệ thống HEUI quá trình phun nhiên liệu được điều khiển
bằng điện tử, còn hệ thống bơm Bosch quá trình này chỉ là điều khiển cơ khí đơn
thuần.
- Muốn điều khiển lượng nhiên liệu cung cấp, bơm Bosch phải chuyển dịch
thanh răng bơm cao áp, qua đó làm xoay piston của bơm. Nên vấn đề đặt ra ở đây là
cần phải giảm lực cản tới mức nhỏ nhất khi kéo thanh răng. Người ta đã dùng hai giải
pháp sau: Thứ nhất, giảm bán kính mặt tiếp xúc giữa đuôi piston bơm cao áp và
bulông con đội. Thứ hai là đặt phần tán của đuôi piston nằm gọn trong phần khoét
lõm của đĩa dưới lò xo bơm cao áp, tạo ra một khe hở nhỏ giữa đuôi piston và đầu

3 - Phin lọc đầu 18 - Cảm biến nhiệt độ dầu
4 - Bơm dầu 19 - Cảm biến áp suất khí nạp
5 - Vòi phun 20 - Cảm biến nhiệt độ nước làm mát
6 - Sinh hàn dầu 21 - Cảm biến mức nước làm mát
7 - Van điện từ điều khiển áp suất 22 - Cảm biến áp xuất dầu
tác động phun (Van điều khiển IAP) 23 - Cảm biến áp xuất nhiên liệu
8 - Cảm biến IAP 24 - Cảm biến nhiệt độ nhiên liệu
9 - Bơm chuyển nhiên liệu 25 - Cảm biến áp suất khí quyển
10 - Lọc tinh nhiên liệu 26 - Cảm biến vi trí tay ga
11 - Đường nhiên liệu chính 27 - Cáp dữ liệu
12 - Thùng nhiên liệu 28 - Đèn cảnh báo
13 - Điều áp nhiên liệu 29 - Đèn chẩn đoán
14 - Bánh răng thời điểm 30 - Bộ điều khiển điện tử ECM
15 - Cảm biến thời điểm 31 - Bình ắc quy.

Nguyên lý hoạt động của hệ thống phun nhiên liệu thuỷ lực điện tử (HEUI) tận
dụng năng lượng thuỷ lực để khuyếch đại lực phun nhiên liệu vào buồng đốt của
động cơ. Hệ thống HEUI tự điều chỉnh hoàn toàn trong quá trình làm việc. Không thể
điều chỉnh bằng cơ khí tới các bộ phận của hệ thống. Các phần mềm trong hộp đen
(ECM) (30) sẽ điều khiển hiệu xuất làm việc của hệ thống.
Hệ thống nhiên liệu này bao gồm 6 bộ phận chính :
- Kim phun điều khiển điện tử (HEUI) (5)
- Hộp đen điều khiển động cơ (ECM) (30)
- Bơm thuỷ lực ép vòi phun (1)
- Van điện từ điều khiển áp suất tác động phun (7)
- Bơm chuyển nhiên liệu (9)
- Cảm biến áp suất tác động phun (8)
3.2. KHÁI QUÁT HOẠT ĐỘNG CỦA CÁC THÀNH PHẦN TRONG HỆ
THỐNG NHIÊN LIỆU HEUI.
3.2.1. Cụm vòi phun điều khiển điện tử tác động bằng thủy lực (Hydraulic