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 [...]... 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. .. 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... 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. .. 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. .. 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... tín hiệu điều khiển cho hệ thống nhiên liệu của động cơ 3.3 HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU HEUI 3.3.1 Hệ thống nhiên liệu thấp áp Hình 3.3 : Hệ thống nhiên liệu thấp áp Hệ thống nhiên liệu thấp áp bao gồm các thành phần chính sau : 5 - Vòi phun 12 - Thùng nhiên liệu 9 - Bơm chuyển nhiên liệu 13 - Điều áp nhiên liệu 10 - Lọc tinh nhiên liệu 16 - Lọc thô nhiên liệu 11 - Đường nhiên liệu chính... bơm thuỷ lực ép vòi phun sinh ra áp suất tác động phun thấp dẫn đến áp suất phun thấp Áp suất tác động phun cao dẫn đến áp suất phun cao Trong điều kiện tốc độ động cơ cao như chế độ không tải cao và quá trình tăng tốc, bơm thuỷ lực ép vòi phun sinh ra áp suất tác động phun cao dẫn đến áp suất phun cao Một vài điều kiện làm việc khác khi áp suất phun dao động trong khoảng thấp nhất và cao nhất Hệ thống. .. 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... suất tác động phun chính xác cung cấp cho các vòi phun 3.2.4 Van điều khiển áp suất tác động phun (Van điều khiển IAP) Van điều khiển áp suất tác động phun (Van IAP) (7) được đặt phía bên cạnh của bơm thuỷ lực ép vòi phun (1) Cụm van điều khiển áp suất điều khiển lưu lượng dầu ra của bơm thuỷ lực, và nó cũng điều khiển cả áp suất bơm Cụm van điều khiển áp suất gồm có 3 chi tiết sau : - Van điều khiển. .. chính 3.3.2 Hệ thống tác động phun 3.3.2.1 Dòng dầu tác động 1 - Bơm thủy lực vòi phun 3 - Lọc dầu 4 - Bơm dầu động cơ 6 - Sinh hàn làm mát dầu 7 - Van điều khiển IAP 8 - Cảm biến IAP Hình 3.4 : Dòng dầu tác động trong hệ thống nhiên liệu HEUI Hệ thống tác động phun có hai chức năng chính : - Hệ thống tạo ra dòng dầu có áp suất cao để kích hoạt các kim phun - Hệ thống cũng được sử dụng để điều khiển áp . 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, . 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. 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