Nghiên cứu hệ thống điều khiển tác động phun nhiên liệu bằng điện thuỷ lực của động cơ 3412e lắp trên tàu cao tốc kèm bản vẽ

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.

Ngày nay việc ứng dụng công nghệ điện tử và tin học vào lĩnh vực tàu thủy
ngày càng nhiều. Hệ thống nhiên liệu của động cơ cũng không nằm ngoài số đó. Kể
từ khi ra đời đến nay hệ thống nhiên liệu diesel đã có rất nhiều cải tiến, từ hệ thống sử
dụng bơm cao áp ban đầu, ngày nay người ta đã đưa ra nhiều hệ thống nhiên liệu
diesel kết hợp điều khiển điện tử, common rail, HEUI,
Hệ thống nhiên liệu HEUI ( Hydraulic Electronic Unit Injection ) là hệ thống
nhiên liệu diesel, điều khiển bằng điện tử, kết hợp với sự điều khiển bằng thủy lực,
nhằm tạo ra một áp suất cao cho nhiên liệu trước khi được phun vào buồng cháy, tạo
ra sự phun sương và cháy kiệt của nhiên liệu. Hơn nữa, vì việc phun này không phụ
thuộc vào tốc độ động cơ, nên nó đã vượt lên trên những hạn chế của hệ thống bơm
Bosch truyền thống, giảm thiểu ô nhiễm môi trường và cải thiện quá trình vận hành,
tăng độ tin cậy.
Hệ thống nhiên liệu HEUI mới chỉ ra đời cách đây hơn một thập kỷ, và nó
thường được dùng cho các tàu quân sự, xe tải cỡ lớn, sử dụng nhiều trong xây dựng,
khai khoáng, giao thông vận tải…, ngày nay trong quá trình hội nhập ở nước ta hệ
thống nhiên liêu HEUI được sử dụng ngày càng rộng rãi cho các loại tàu khác nhau.
Với mục đích tổng hợp lại những kiến thức được học và tìm hiểu những cải
tiến trên hệ thống nhiên liệu diesel, em được giao thực hiện đề tài:
“ Nghiên cứu hệ thống điều khiển tác động phun nhiên liệu bằng điện thuỷ lực
của động cơ 3412E lắp trên tàu cao tốc ”.
2. MỤC ĐÍCH.
- Tổng hợp lại những kiến thức đã học, đồng thời nghiên cứu, tìm hiểu những
cải tiến về kỹ thuật cũng như công nghệ đối với các hệ thống thống nhiên liệu điện tử
hiện nay. Cụ thể là hệ thống nhiên liệu HEUI của hang Caterpillar.
- Có thể làm tài liệu tham khảo cho các em sinh viên khoá sau học chuyên
ngành máy tàu thuộc khoa Đóng Tàu của trường.
3. PHƯƠNG PHÁP VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU.
4. Ý NGHĨA THỰC T Ế CỦA ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU.
+ Nghiên cứu trên lý thuyết
- Tìm hiểu về tàu, các thông số kỹ thuật cơ bản .

- 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]

- Chiều dài thiết kế : L = 18,88 [m]
- Chiều rộng lớn nhất : B
max
= 5 [m]
- Chiều rộng thiết kế : B = 3,8 [m]
- Chiều cao mạn : D = 1,15 [m]
- Chiều chìm chế độ bơi : d
1
= 0,398 [m]
- Chiều chìm chế độ lướt : d
2
= - 0,1 [m]
- Số lượng khách : k = 60 [người]
- Số lượng thuyền viên : n = 2 [người]
- Trọng tải toàn phần : P
tt
= 20 [tấn]
1.1.2. HỆ ĐỘNG LỰC TÀU METEOOR II.
1.1.2.1 Máy chính.
Tàu được bố trí 01 máy chính 3412E do hãng Caterpillar của Mỹ sản xuất.
Đây là động cơ diesel 4 kỳ, 12 xilanh xếp 2 hàng chữ V, làm mát bằng nước gián
tiếp, khởi động bằng điện, đảo chiều bằng hộp số.
Các thông số cơ bản của tổ máy thuỷ :
- Công suất định mức : Ne = 1200 [cv]
- Vòng quay định mức : n = 2300 [v/ph]
- Suất tiêu hao nhiên liệu : g
e
= 160,31 [g/cv.h]
- Tỉ số truyền hộp số : i = 4:1
- Vòng quay ra chân vịt : n

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]

Bơm hút khô, dằn, chữa cháy :
- Lưu lượng : 15 [m
3
/h]
- Cột áp : 30 [m.c.n]
1.1.2.4. Bơm tay dầu bẩn.
- Loại : Piston
- Số lượng : 01
- Lưu lượng : 4 [m
3
/h]
1.1.2.5. Bảng điện chính.
Số lượng : 01
1.1.2.6. Bình CO
2
chữa cháy.
- Số lượng : 01
- Dung tích : 10 [lit]
1.1.2.7. Bình bọt chữa cháy A-B.
- Ký hiệu : A-B 9 lit
- Số lượng : 02
1.1.2.8. Hòm đựng ắc quy và bình ắc quy.
Số lượng : 02 hòm (02 bình ắc quy loại 24V-180Ah)
1.1.2.9. Két dầu nhờn dự trữ.
- Số lượng : 01
- Dung tích : 100 [lit]
1.1.2.10. Két dầu bẩn.
- Số lượng : 01
- Dung tích : 100 [lit]
1.1.2.11. Cửa thông sông.

- 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

ngoài tàu được bơm làm mát vòng ngoài gắn trên máy hút qua cửa thông sông, van và
bầu lọc đưa đến lần lượt làm mát bầu làm mát nước ngọt của máy chính và bầu làm
mát dầu nhờn hộp số rồi xả ra ngoài mạn qua van một chiều. Một phần nước ngoài
tàu trước khi ra ngoài mạn được đưa đến làm mát hộp nén tết và bạc trục chân vịt.
Nước ngọt di chuyển trong vòng tuần hoàn kín từ bơm làm mát nước ngọt gắn
trên máy được đưa đến bầu làm mát dầu nhờn sau đó đi làm mát các chi tiết máy. Sau
khi ra khỏi máy nước ngọt làm mát qua van điều chỉnh nhiệt độ tại đầu vào của sinh
hàn nước ngọt, tại đây nước ngọt được chia làm 2 đường, một phần đi thẳng về cửa
hút của bơm, một phần đi qua sinh hàn nước ngọt, tuỳ theo nhiệt độ nước làm mát khi
ra khỏi máy mà van điều chỉnh nhiệt độ khống chế lượng nước qua sinh hàn nước
ngọt.
Việc bổ sung nước ngọt nhờ két nước giãn nở đặt rời bên ngoài.
Diesel phụ được làm theo kiểu bốc hơi lắp hoàn chỉnh trên máy.
1.1.4.3. Hệ thống dầu nhờn.
Máy chính được bôi trơn bằng dầu nhờn áp lực tuần hoàn kiểu cácte ướt. Dầu
nhờn từ cácte máy được bơm dầu nhờn tuần hoàn hút qua miệng hút có lưới lọc đưa
qua bầu lọc tinh, qua sinh hàn dầu rồi đưa vào bôi trơn các chi tiết, bộ phận chuyển
động trong máy như trục cơ, trục cam, cơ cấu phối khí, trục bơm cao áp Sau khi bôi
trơn xong dầu tự chảy xuống đáy cácte, thực hiện xong một vòng bôi trơn tuần hoàn
kín. Toàn bộ hệ thống được nhà chế tạo gắn sẵn trên máy.
Trước khi khởi động máy sử dụng bơm tay dầu nhờn hút dầu từ két tuần hoàn
đưa tới bôi trơn trước các bề mặt ma sát, sau đó mới tiến hành khởi động máy.
Máy phụ được bôi trơn theo kiểu văng té.
1.1.4.4. Hệ thống chữa cháy.
Nước chữa cháy cho tàu được bơm chữa cháy hoặc bơm hút khô dằn hút nước
từ đường ống chung đưa đến các họng chữa cháy (ba họng trên boong chính, hai
họng trong buồng máy). Tại vị trí các họng chữa cháy được bố trí các hộp đựng ống
vải tráng cao su và các lăng phun cầm tay có đường kính lỗ thông Dy12, chiều dài
của vòi rồng chữa cháy là 20 m trên boong chính, và 10 m trong buồng máy.
Ngoài ra trong buồng máy bố trí thêm 01 bình chữa cháy CO

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

1.1.4.10. Hệ thống ngăn ngừa ô nhiễm.
Dầu bẩn rò rỉ từ các thiết bị bơm dầu đốt, bơm dầu nhờn, phin lọc dầu, máy
chính, máy phụ, các van trên đường ống của hệ thống dầu đốt, dầu từ các két chứa
dầu khi vệ sinh két được đưa về két dầu bẩn thông qua các khay hứng dầu rò rỉ và
đường ống dẫn. Dầu từ két dầu bẩn được bơm dầu bẩn bơm lên các phương tiện tiếp
nhận trên bờ thông qua các bích tiêu chuẩn trên boong chính khi tàu cập bến.
1.1.4.11. Hệ thống báo cháy tự động.
Hệ thống báo cháy tự động bao gồm các cảm biến và nút báo cháy bằng tay
được trang bị theo luật phòng cháy chữa cháy được công bố ngày 29/06/2001.
1.2. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ĐỘNG CƠ 3412E.
1.2.1. CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT CƠ BẢN CỦA ĐỘNG CƠ.
+ Động cơ điện tử thủy lực HEUI.
+ Công suất tổng: 895 kw ( 1200 cv).
+ Tốc độ: 2300 (vòng/phút).
+ Đường kính xi lanh: 137 mm.
+ Hành trình pít-tông: 152 mm.
+ Tổng dung tích: 27 lít.
+ Mô men lớn nhất: 3434 N.m.
+ Thứ tự nổ của động cơ: 1-4-9-8-5-2-11-10-3-6-7-12.
+ Số xilanh: 12.
+ Tỷ số nén: 18.
+ Suất tiêu hao nhiên liệu: 160,31 g/ml.h (229,5 l/h).
+ Khối lượng tổng cộng của động cơ: 2533 (kg).
+ Khối lượng nhóm piston: 3,2 kg.
+ Khối lượng nhóm thanh truyền: 3,9 kg.
+ Cụm vòi phun nhiên liệu tác động bằng thủy lực, điều khiển bằng điện tử.
+ Động cơ có tăng áp tuabin máy nén.
1.2.2 GIỚI THIỆU TỔNG QUAN ĐỘNG CƠ 3412E.
Hình 1.4 : Kết cấu cơ bản của động cơ.
1 - Cơ cấu xoay xupáp 6 - Má trục khuỷu

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

sẽ có nhiều ưu thế sau:
+ Khả năng chạy không tải thấp được nâng lên.
+ Cải thiện được tính năng khởi động ở những vùng có thời tiết giá lạnh.
+ Khả năng chẩn đoán được nâng cao.
+ Khi tăng ga ở trạng thái khởi động sẽ giảm được sự mài mòn động cơ.
- Các piston được làm mát bằng dầu khắp chiều dài của nó và các ống lót xi
lanh được làm mát bằng nước. Việc làm mát này làm cho hiệu suất truyền nhiệt đi là
lớn nhất, làm tăng tuổi thọ cho động cơ.
- Làm mát dầu động cơ : Làm mát dầu sẽ duy trì cho nhiệt độ dầu ở trạng thái
ổn định tối ưu, đảm bảo cho dầu không quá loãng và làm cho dầu không bị mất chức
năng làm mát của nó. Dầu động cơ làm mát nhờ bộ tản nhiệt nhiều hàng. Truyền
động quạt thủy tĩnh làm các đường làm mát đạt tiêu chuẩn với nhiệt độ đạt được là
110
0
F
CHƯƠNG 2
GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU HEUI
2.1. SƠ ĐỒ HỆ THỐNG.
Hình 2.1 : Sơ đồ hệ thống nhiên liệu HEUI.
1 - Bơm thủy lực ép vòi phun 16 - Lọc thô nhiên liệu
2 - Đường dầu bôi trơn vào động cơ 17 - Lọc tách nước
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.
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
÷

3300 psi) hay (5,516
÷
22,7535 MPa) hay
(54,42
÷
224,49 atm), điều khiển tỉ lệ phun, trong khi lượng nhiên liệu phun được
xác định bằng bộ ECM.
- Ta biết rằng ECM được làm rất tinh vi và chính xác trên bản mạch máy tính,
đặt thứ tự phun nhiên liệu và điều khiển các hệ thống khác của động cơ. HEUI hoạt
động mạnh mẽ bởi một tín hiệu điện được tạo ra trong ECM. Dùng dữ liệu nhập từ
nhiều cảm biến, bộ đôi mạch vi xử lý của ECM sử dụng phần mềm chuyên dụng và
khách hàng được cung cấp các thông số hoạt động, để tạo ra hiệu suất động cơ lớn
nhất, dưới một vài điều kiện.
- Hệ thống HEUI tiết kiệm nhiên liệu tốt hơn hệ thống cơ khí là 2,7% nhiên
liệu.
- Từ việc hoạt động của bơm HEUI không phụ thuộc vào tốc độ động cơ, nó có
thể giữ được áp suất phun cao qua phạm vi hoạt động rất rộng. Điều khiển áp suất
nhờ điện tử, giúp cho hệ thống cải thiện được lượng khí thải và khả năng hoạt động
của động cơ ở tốc độ thấp.
- Có 3 nhân tố quan trọng dẫn đến sự hoạt động tốt của động cơ sử dụng hệ
thống nhiên liệu HEUI là:
+ Tốc độ điều khiển: Tốc độ phun có thể được điều khiển để khớp với điều
kiện hoạt động của động cơ, vì HEUI có bộ thủy lực hoạt động tốt hơn bộ cơ khí
thông thường, tốc độ phun của nó không phụ thuộc vào tốc độ động cơ.
+ Điều khiển phun nhiên liệu chính xác:

•
Cả sự bắt đầu và kết thúc phun đều được điều khiển bằng điện.
•
Không giới hạn như bộ phun điều khiển điện cơ khí thông thường, Pittông

(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

bulông con đội. Nhờ đó piston bơm cao áp được xoay nhẹ nhàng trong khoảng thời
gian giữa hai lần cung cấp nhiên liệu liền nhau của cùng một tổ bơm (trong cụm bơm
cao áp có 6 tổ bơm thì thời gian mà áp suất nhiên liệu đẩy piston tỳ lên bulông con
đội gây cản đối với chuyển dịch của thanh răng chỉ chiếm khoảng 25%).
- Hệ thống HEUI có sự khởi động linh hoạt của việc phun nhiên liệu với quá
trình phun ban đầu và quá trình phun cuối, bơm Bosch thì không có khả năng này.
- Dùng bơm Bosch truyền thống thì còn gây ô nhiễm môi trường, nhưng với hệ
thống HEUI thì quá trình xử lý khí thải có thể được kết hợp một cách tối ưu với công
suất và hiệu suất động cơ.
- Nhờ phun ở áp suất cao hơn so với hệ thống bơm Bosch, mà nhiên liệu ở hệ
thống HEUI tơi hơn và dễ bay hơi hơn dẫn đến cháy kiệt hơn.
- Ở hệ thống HEUI thì không có trục cam đẫn động piston bơm cao áp.
- Trong hệ thống nhiên liệu sử dụng bơm Bosch truyền thống thì toàn bộ
đường nhiên liệu của hệ thống là áp suất cao. Còn với HEUI, nhiên liệu thì ở áp suất
thấp cho đến khi nó được phun vào trong xi lanh. Áp suất nhiên liệu được tạo ra bằng
năng lượng cao áp của dầu bôi trơn được điều khiển bởi bộ ECM.
Hệ thống nhiên liệu HEUI là hệ thống đại diện cho một trong những sáng kiến
quan trọng nhất cho động cơ diesel trong 10 năm gần đây. HEUI vượt lên trên nhiều
sự hạn chế của hệ thống phun nhiên liệu bằng cơ khí và hệ thống điều khiển điện
thông thường. Nó mang đến những tiêu chuẩn mới về độ tin cậy trong sử dụng nhiên
liệu và xử lý khí thải của động cơ đạt hiệu quả.
Hình 2.2: Đặc tính cung cấp nhiên liệu của hệ thống nhiên liệu HEUI
CHƯƠNG 3
CẤU TẠO VÀ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG NHIÊN
LIỆU HEUI
3.1. SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU
HEUI.
Hình 3.1 : Sơ đồ hệ thống nhiên liệu HEUI
1 - Bơm thủy lực ép vòi phun 16 - Lọc thô nhiên liệu
2 - Đường dầu bôi trơn vào động cơ 17 - Lọc tách nước

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

Electronic Unit Injector)
Hệ thống nhiên liệu HEUI là một hệ thống điện tử tác động bằng thủy lực điều
khiển cụm vòi phun (5) .
Như chúng ta thấy việc cung cấp chính xác lượng nhiên liệu sẽ quyết định tính
năng hoạt động cũng như hiệu suất của động cơ. Hầu hết hệ thống nhiên liệu của
động cơ diesel đều dùng bộ đôi piston plunger và xilanh để bơm nhiên liệu với áp
suất cao vào buồng đốt. Trục cam của bơm phun nhiên liệu là đặc trưng để cung cấp
một lực cơ khí tới piston plunger. Bộ piston plunger sẽ bơm một lượng nhiên liệu
thích hợp vào buồng đốt. Đối với hệ thống HEUI này thì sử dụng bơm thuỷ lực để
nâng áp suất dầu bôi trơn động cơ cung cấp lực tác động tới piston plunger. Thời