Nghiên cứu khả năng sử dụng nhiên liệu thay thế cho đội xe buýt thành phố Nha Trang

n 12 – Nhiên liệu tới bơm cao áp - 58 - Ngô Quang Tuấn 44DLOT Đồ án tốt nghiệp 2.2.2 Bình sấy sử dụng nguồn điện một chiều Tận dụng nguồn điện một chiều của động cơ trong hệ thống khởi động để tạo ra nguồn nhiệt cung cấp cho bộ sấy. Ưu điểm: sấy được lượng nhiên liệu lớn, điều chỉnh nhiệt độ nhiên liệu cần sấy một cách dễ dàng, có thể sấy nóng nhiên liệu trong khoảng giới hạn nhiệt độ rộng. Nhược điểm: tiêu hao điện sử dụng cho việc sấy nhiên liệu Sơ đồ nguyên lý sử dụng nguồn điện một chiều cho bình sấy H. 2-4. Sơ đồ nguyên lý sử dụng nguồn điện một chiều cho bình sấy 1 – Nhiên liệu cần sấy đi vào 6 – Ác qui 2 – Van chặn 7 - Cảm biến nhiệt độ 3 – Van phao 8 – Bình chứa nhiên liệu sấy 4 – Que sấy 9 – Van chặn 5 - Thiết bị điều khiển 10 – Nhiên liệu tới bơm cao áp Nguyên lý hoạt động: Nhiên liệu cần sấy nóng được đưa vào bình chứa nhiên liệu 8, tại đây nhiên liệu được sấy nóng nhờ que sấy 4, que sấy 4 được cấp điện từ ắc qui 6 biến điện năng thành nhiệt năng. Việc cấp điện nhờ vào thiết bị điều khiển 5, cảm biến nhiệt độ 7 có nhiệm vụ cung cấp thông tin về nhiệt độ cho thiết bị điều khiển 5 làm việc, nhiên liệu sau khi được sấy nóng đuợc đưa ra ngoài qua van chặn 9 theo đường 10 tới bơm cao áp - 59 - Ngô Quang Tuấn 44DLOT Đồ án tốt nghiệp 2.2.3 Bình sấy tận dụng nguồn nhiệt khí xả Ưu điểm: Tận dụng được nguồn nhiệt khí xả có sẵn của động cơ, thiết bị chế tạo đơn giản, thời gian sấy nóng nhiên liệu ngắn. Nhược điểm: độ tin cậy không cao, khó điều chỉnh, nhiệt độ khí xả phụ thuộc vào tải của động cơ nên không ổn định. Sơ đồ nguyên lý bình sấy dùng nguồn nhiệt khí xả. H. 2-5. H. 2-5. Sơ đồ nguyên lý bình sấy dùng nguồn nhiệt khí xả 1 – Khí xả từ động cơ 7 - Nhiệt kế 2 – Khí xả ra 8 – Khoang khí xả 3 – Van điều chỉnh lưu lượng khí xả 9 – Bình sấy 4 - Cửa gió 10 – Khí xả ra 5 - Ống nối mềm 11 – Nhiên liệu vào 6 - Quạt gió 12 – Nhiên liệu ra - 60 - Ngô Quang Tuấn 44DLOT Đồ án tốt nghiệp Nguyên lý hoạt động: Khí xả từ động cơ 1 được trích một phần qua van 3 đi làm nhiệm vụ sấy nóng nhiên liệu, nhờ cửa gió 4 dòng khí xả đổi hướng tới ống 5 và đi vào khoang khí xả vào 8 dưới sức hút của quạt gió 6, tại bình sấy 9 xảy ra quá trình trao đổi nhiệt của dòng khí xả nóng chạy ngoài ống và dầu biodiesel chạy trong ống, khí nóng sau khi cấp nhiệt cho nhiên liệu được đưa ra ngoài theo đường 10 tới bơm cao áp. 2.2.4 Lựa chọn Qua trình bầy ở trên ta thấy rất rõ ưu nhược điểm của từng phương pháp sấy nóng nhiên liệu. Để cho kết cấu của xe không quá cồng kềnh, thao tác đơn giản, độ tin cậy cao, mang tính thẩm mỹ, hiện đại, phù hợp với chức năng vận chuyển hành khách trong nội đô và vùng ven thành phố. Ta nên chọn phương pháp sấy nóng nhiên liệu bằng bình sấy sử dụng nguồn điện 1 chiều. 2.2.5 Sơ đồ tổng thể hệ thống nhiên liệu sử dụng Biodiesel và Diesel song song (H. 2-6 ) Trong tất cả các bộ phận chuyển đổi lắp lên xe, Két nhiên liệu là bộ phận chiếm nhiều không gian nhất. Để tạo mỹ quan và không làm thay đổi nhiều kết cấu của xe, tôi chọn giải pháp tháo két nhiên liệu diesel ban đầu và thay vào vị trí đó hai két nhiên liệu diesel và Biodiesel mới với tỷ lệ thể tích thích hợp. - 61 - Ngô Quang Tuấn 44DLOT Đồ án tốt nghiệp 2.3 Giải pháp kỹ thuật để động cơ có thể sử dụng nhiên liệu LPG. 2.3.1 Giải pháp kỹ thuật để động cơ có thể sử dụng LPG và diesel song song. Để động cơ có thể sử dụng LPG và diesel song song ta phải cải tiến sao cho chỉ với thao tác chuyển đổi đơn giản, động cơ đã có thể chuyển từ chạy nhiên liệu diesel sang chạy LPG với diesel làm chức năng phun mồi và ngược lại. Nói một cách cụ thể ta phải đưa ra giải pháp kỹ thuật để hệ thống nhiên liệu diesel có thể chuyển từ chức năng phun diesel thông thường sang chức năng phun mồi và ngược lại chỉ bằng thao tác nhấn nút hay gạt cần chuyển đổi. Đồng thời đưa ra giải pháp kỹ thuật lắp đặt hệ thống cung cấp LPG trên động cơ. Dưới đây trình bày cụ thể những nội dung đã nêu ở trên. 2.3.1.1 Giải pháp kỹ thuật để hệ thống nhiên liệu diesel có khả năng phun mồi 2.3.1.1.1 Cơ sở lý thuyết. Để tận dụng tối đa các bộ phận của hệ thống nhiên liệu diesel đang sử dụng trên xe buýt, đồng thời hạn chế tối thiểu việc phải lắp đặt thêm nhiều cơ cấu, bộ phận khác làm thay đổi quá lớn kết cấu và tăng chi phí cho việc cải tạo. Ta sử dụng đánh lửa bằng cách phun nhiên liệu mồi Đánh lửa bằng cách phun nhiên liệu mồi là đánh lửa được thực hiện bằng sự tự cháy của một lượng nhỏ nhiên liệu diesel phun trước khi piston đến điểm chết trên. Nguyên tắc này giống như ở động cơ diesel, chỉ có khác là việc điều chỉnh công suất được thực hiện bằng cách điều chỉnh thể tích khí ga nạp vào xylanh còn lượng nhiên liệu diesel phun mồi vẫn giữ cố định. Người ta gọi loại động cơ này là diesel-gas hay lưỡng nhiên liệu. Các hạt nhiên liệu diesel phun vào buồng cháy sẽ tự bốc cháy và tạo ra chừng ấy điểm đánh lửa trong hỗn hợp nhiên liệu-không khí. So với hệ thống đánh lửa cổ điển dùng tia lửa điện, người ta thấy hệ thống đánh lửa kiểu này hiệu quả hơn nhiều vì năng lượng do nó toả ra cao gấp nghìn lần so với hệ thống đánh lửa tia lửa điện truyền thống và nó hầu như không phụ thuộc - 62 - Ngô Quang Tuấn 44DLOT Đồ án tốt nghiệp vào sự phân bố hỗn hợp trong buồng cháy. Trong trường hợp đó, sự ra tăng áp suất diễn ra nhanh chóng hơn và hiệu suất động cơ được cải thiện đáng kể. Ở chế độ làm việc ổn định, sự gia tăng áp suất của loại động cơ này tương tự động cơ Diesel. Lượng nhiên liệu phun mồi rất nhỏ, nhỏ hơn cả lượng nhiên liệu cần thiết để duy trì chế độ không tải của động cơ Diesel.  Ưu điểm của đánh lửa bằng cách phun nhiên liệu mồi - Độ tin cậy khi đánh lửa cao, hiệu quả đánh lửa kéo dài và có thể đánh lửa với bất kỳ độ đậm đặc nào của hỗn hợp với điều kiện là mức độ rối của hỗn hợp ga- không khí đủ lớn. - Dễ dàng chuyển đổi sang lại động cơ Diesel khi có sự cố hệ thống gas. - Hiệu suất nhiệt động học cao.  Nhược điểm của đánh lửa bằng cách phun nhiên liệu mồi. Tỷ số nén cao làm hạn chế công suất cực đại theo tính chất nhiên liệu khí. Mặc dù khả năng chống kích nổ của LPG cao nhưng nếu tỷ số nén cao hơn mức cho phép sẽ gây hiện tượng kích nổ làm công suất động cơ giảm, suất tiêu hao nhiên liệu tăng và gây hư hỏng động cơ . Trong khi đó, việc đánh lửa bằng tia lửa điện cho phép lựa chọn tỷ số nén tối ưu cho từng loại ga sử dụng. Tuy nhiên việc giảm tỷ số nén sẽ dẫn đến việc giảm hiệu suất nhiệt của động cơ. - 63 - Ngô Quang Tuấn 44DLOT Đồ án tốt nghiệp 2.3.1.1.2 Giải pháp lắp đặt thiết bị điều khiển lưu lượng dầu diesel trên đường cao áp.  Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của thiết bị điều khiển lưu lượng dầu diesel. H. 2-7. Cấu tạo thiết bị điều khiển lưu lượng dầu diesel 1 - Cuộn dây 5 - Dầu đến vòi phun 2 – Lõi thép 6 - Dầu hồi 3 – Ty van 7 – Van một chiều 4 - Dầu từ bơm cao áp đến Thiết bị điều khiển lưu lượng dầu gồm ba bộ phận chính: -Ống hình trụ, hai đầu có ren để nối với ống cao áp từ bơm cao áp tới và ống cao áp dẫn tới vòi phun. -Van điện từ có nhiệm vụ đóng mở van để làm thay đổi lưu lượng qua ống. -Ống hồi dầu có nhiệm vụ hồi dầu dư về bơm vận chuyển. Nguyên lý hoạt động: khi không cấp điện, van điện từ đóng, ty van 3 làm cho tiết diện ống tại vị trí đó nhỏ lại, lưu lượng dầu diesel theo đường 5 tới vòi phun ít đi, thực hiện chức năng phun nhiên liệu mồi, do chất lỏng không chịu nén nên áp suất dầu phía 4 tăng nên, khi áp suất vượt quá giới hạn cho phép, van một chiều 7 sẽ mở ra, hồi dầu theo đường 6 về bơm vận chuyển. Khi cấp điện, cuộn dây 1 tạo ra từ trường hút lõi thép 2 đi lên đồng thời kéo ty van 3 nên, lưu lượng dầu qua ống đến vòi phun trở lại bình thường để thực hiện chức năng của hệ thống cung cấp nhiên liệu diesel thông thường. - 64 - Ngô Quang Tuấn 44DLOT Đồ án tốt nghiệp  Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống nhiên liệu có lắp đặt thiết bị điều khiển lưu lượng dầu trên đường cao áp. H. 2-8. Cấu tạo của hệ thống nhiên liệu có lắp đặt thiết bị điều khiển lưu lượng dầu trên đường cao áp. 1- Bình lọc khí ; 2- Hồi dầu ở vòi phun; 3- Vòi phun; 4- Ống cao áp; 5- Bình lọc thô; 6- Bình lọc tinh; 7- két nhiên liệu; 8- Van khoá; 9- nút xả dầu; 10- bơm thấp áp; 11- Ống hồi dầu; 12- Bơm cao áp; 13- Thiết bị thay đổi lưu lượng dầu; 14- Ống dẫn ga. - 65 - Ngô Quang Tuấn 44DLOT Đồ án tốt nghiệp Nguyên lý hoạt động: Bơm 10 hút nhiên liệu diesel từ bình chứa 7 qua lọc thô 5 vào bơm rồi được bơm qua bình lọc tinh 6, tới bơm cao áp 12. Các bình lọc 5 và 6, lọc sạch cặn bẩn lẫn trong nhiên liệu. Bơm cao áp đẩy nhiên liệu đi tiếp đến thiết bị điều khiển lưu lượng 13. Tại đây nếu van điện từ đóng thì chỉ một phần nhỏ nhiên liệu đi tiếp vào đường cao áp 4, tới vòi phun để phun vào buồng cháy động cơ, nhiên liệu dư thừa ở thiết bị điều khiển lưu lượng qua đường hồi dầu 11 trở về cửa hút của bơm chuyển nhiên liệu 10. Nếu van điện từ mở thì toàn bộ dầu từ bơm cao áp vào đường cao áp 4 tới vòi phun để phun vào buồng đốt, đường hồi dầu 11 chỉ nhận được dầu dư thừa từ bơm cao áp. Một phần nhiên liệu rò rỉ trong vòi phun đi theo đường 2 trở về thùng chứa. Không khí từ ngoài trời qua bình lọc khí 1 vào ống nạp. Tại đây nếu động cơ đang chạy ở chế độ chỉ dùng diesel thì không khí sẽ qua xupap nạp vào buồng đốt, nếu động cơ chạy bằng LPG thì không khí sẽ được hoà trộn cùng vơi LPG từ ống 14, sau đó hỗn hợp khí-gas mới qua xupap nạp vào buồng đốt. Nhược điểm cơ bản của giải pháp này đó là việc lắp đặt thiết bị điều khiển lưu lượng trên đường cao áp đòi hỏi phải kín sát, các bộ phận của thiết bị phải chịu được áp suất cao. Mỗi đường cao áp dẫn đến vòi phun đòi hỏi phải lắp đặt một thiết bị điều khiển lưu lượng vì vậy dẫn đến chi phí tốn kém, điều khiển và sửa chữa thiết bị khó khăn, phức tạp. 2.3.1.1.3 Giải pháp lắp đặt thiết bị điều khiển lưu lượng dầu diesel trên đường thấp áp.  Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của thiết bị điều khiển lưu lượng dầu diesel trên đường thấp áp. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của thiết bị điều khiển lưu lượng dầu diesel trên đường thấp áp cũng giống như thiết bị điều khiển lưu lượng dầu diesel trên đường cao áp. Chúng chỉ khác nhau về vật liệu chế tạo và độ kín sát của các chi tiết cấu thành.  Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống nhiên liệu có lắp đặt thiết bị điều khiển lưu lượng dầu trên đường thấp áp. - 66 - Ngô Quang Tuấn 44DLOT Đồ án tốt nghiệp H. 2-9. Cấu tạo của hệ thống nhiên liệu có lắp đặt thiết bị điều khiển lưu lượng dầu trên đường thấp áp. 1- Bình lọc khí ; 2- Hồi dầu ở vòi phun; 3- Vòi phun; 4- Ống cao áp; 5- Bình lọc thô; 6- Bình lọc tinh; 7- Két nhiên liệu; 8- Van khoá; 9- Nút xả dầu; 10- Bơm thấp áp; 11- Ống hồi dầu; 12- Bơm cao áp; 13- Thiết bị thay đổi lưu lượng dầu; 14- Ống dẫn ga. - 67 - Ngô Quang Tuấn 44DLOT Đồ án tốt nghiệp Nguyên lý hoạt động: Bơm 10 hút nhiên liệu diesel từ bình chứa 7 qua lọc thô 5 vào bơm rồi được bơm qua bình lọc tinh 6, các bình lọc 5 và 6, lọc sạch cặn bẩn lẫn trong nhiên liệu. Nhiên liệu từ bình lọc tinh đi tiếp đến thiết bị điều khiển lưu lượng 13. Tại đây nếu van điện từ đóng thì chỉ một phần nhỏ nhiên liệu đi tiếp đến bơm cao áp 12, lượng nhiên liệu này được bơm cao áp đẩy qua đường cao áp 4 tới vòi phun để vào buồng cháy động cơ, nhiên liệu dư thừa ở thiết bị điều khiển lưu lượng qua đường hồi dầu 11 trở về cửa hút của bơm chuyển nhiên liệu 10. Nếu van điện từ mở thì bơm cao áp sẽ đẩy lượng dầu như mong muốn từ bình lọc tinh 6 vào đường cao áp 4 tới vòi phun để phun vào buồng đốt, đường hồi dầu 11 chỉ nhận được dầu dư thừa từ bơm cao áp. Một phần nhiên liệu rò rỉ trong vòi phun đi theo đường 2 trở về thùng chứa. Ưu điểm của giải pháp này đó là ta chỉ cần lắp đặt duy nhất một thiết bị điều khiển lưu lượng dầu trên đường thấp áp đã có thể làm thay đổi lượng dầu phun vào buồng đốt của tất cả 6 vòi phun trên động cơ . - 68 - Ngô Quang Tuấn 44DLOT Đồ án tốt nghiệp 2.3.1.1.4 Giải pháp lắp đặt thiết bị điều khiển thanh răng nhiên liệu. Điều chỉnh thanh răng nhiên liệu đồng nghĩa với việc điều chỉnh hành trình có ích của piston bơm cao áp, từ đó dẫn đến việc nhiên liệu vào ống cao áp, tới vòi phun nhiều hay ít. H. 2-10. Sơ đồ nguyên lý bộ điều tốc sử dụng thiết bị điều khiển thanh răng nhiên liệu 1 – Bàn đạp ga: 2 – Thanh răng nhiên liệu; 3 – Tay đòn; 4 – Quả văng ; 5 - Khớp trượt; 6 – Lò xo; 7 - Khớp nối; 8 - Khớp nối; 9 - Khớp nối; 10 - Cần điều khiển Nguyên lý hoạt động: khi động cơ chạy nhiên liệu LPG, lượng dầu diesel phun vào chỉ cần một lượng nhỏ. Ta tác động vào cơ cấu điều khiển 10 kéo tay đòn 7 ăn khớp với khớp 9 đồng thời cắt hẳn bộ điều tốc của động cơ, thanh răng nhiên liệu 2 dịch chuyển qua trái làm cho hành trình có ích của piston bơm cao áp ngắn lại, dầu diesel tới vòi phun ít hơn. Khi động cơ chạy diesel, nhả cơ cấu điều khiển 10, tay đòn 7 ăn khớp với khớp 8, kéo thanh răng nhiên liệu trở về vị trí bình thường, bộ điều tốc nhiều chế độ của động cơ hoạt động bình thường theo chức năng của nó. Nhược điểm của phương pháp: với không gian có hạn của động cơ việc lắp đặt thêm một cơ cấu điều điều chỉnh thanh răng nhiên liệu trở nên khó khăn. Độ chính xác, tin cậy kém, có thể làm hỏng bộ điều tốc nếu cơ cấu điều khiển không ngắt bộ điều tốc dứt khoát. Các chi tiết trong cơ cấu đòi hỏi phải nhỏ gọn , chính xác. - 69 - Ngô Quang Tuấn 44DLOT Đồ án tốt nghiệp 2.3.1.1.5 Giải pháp sử dụng hệ thống nhiên liệu kiểu tích phun. H. 2-11. Sơ đồ hệ thống nhiên liệu kiểu tích phun 1- Bơm ngăn kéo 6- Cần đẩy 2- Trục lệch tâm 7- Trục điều chỉnh 3- Bình tích tụ 8- Cam 4- Lò xo xupap 9- Hộp xupap 5- Xupap phân phối 10- Vòi phun - 70 - Ngô Quang Tuấn 44DLOT Đồ án tốt nghiệp Nhiên liệu được nén trong bơm cao áp rồi được cung cấp cho các bình tích phun. Thời điểm bắt đầu cung cấp nhiên liệu ở vòi phun được xác định vào lúc “triệt tiêu” khe hở giữa đầu mút trên của cần đẩy và đuôi xupap. Lượng cung cấp nhiên liệu chu trình được điều chỉnh bằng trục điều chỉnh 7, khi muốn hệ thống nhiên liệu làm nhiệm vụ phun mồi hay làm nhiệm vụ phun diesel bình thường, chỉ cần tác dụng vào trục này. Trên trục có cơ cấu lệch tâm dùng để điều chỉnh lượng cung cấp nhiên liệu chung cho tất cả các xylanh. Khi ta quay trục 7 đi một góc xác định nào đó thì khe hở giữa con đội và đuôi xupap sẽ thay đổi, do vậy thời gian nhiên liệu từ bình tích tụ cung cấp cho vòi phun cung thay đổi theo. Thời điểm bắt đầu cung cấp nhiên liệu được thay đổi cùng với thời điểm kết thúc cung cấp (với trị số thay đổi như nhau) nhờ một cam đối xứng có độ nâng lớn nhất trùng với vị trí piston ở điểm chết trên. Để kiểm tra áp suất nhiên liệu trong hệ thống, người ta lắp vào hộp xupap một đồng hồ đo áp suất. Trong hộp có nhiều loại xupap khác nhau: xupap xả, xupap bảo hiểm, xupap đóng, mở hệ thống. Ưu điểm: có thể điều chỉnh lượng nhiên liệu diesel phun mồi vào buồng đốt nhiều hay ít như mong muốn. Nhược điểm: - Mỗi vòi phun cần lắp đặt một xupap phân phối - Phải lắp đặt thêm một trục cam để mở xupap phân phối và một hệ thống truyền động đến cam, nhằm xác định thời điểm mở xupap này. Kết luận: giải pháp này chỉ nên áp dụng để chế tạo động cơ hoàn toàn mới, có công suất lớn. nếu áp dụng để cải tiến trên xe buýt ít mang tính khả thi do phải lắp đặt thêm nhiều cơ cấu làm cho động cơ trở nên cồng kềnh, phức tạp, chi phí chuyển đổi cao - 71 - Ngô Quang Tuấn 44DLOT Đồ án tốt nghiệp 2.3.1.1.6 Giải pháp lắp đặt hệ thống phun nhiên liệu mồi song song với hệ thống phun nhiên liệu diesel có sẵn. H. 2-12. Sơ đồ hệ thống phun nhiên liệu mồi song song với hệ thống nhiên liệu diesel Cấu tạo và nguyên lý hoạt động: hệ thống cung cấp dầu diesel trên động cơ được chia làm hai hệ thống riêng rẽ, một cho hoạt động của động cơ chỉ sử dụng diesel và một cho hoạt động của động cơ sử dụng LPG và diesel làm nhiên liệu phun mồi. Nhiên liệu diesel phun mồi đầu tiên được cung cấp đến bộ phận bơm, bao gồm bình lọc, điều hoà áp suất và một bơm phun nhiên liệu mồi loại piston dẫn động bằng điện. Bơm phun nhiên liệu mồi làm áp suất nhiên liệu mồi tăng nên xấp xỉ 1000 bar. Nhiên liệu sau khi phân bố qua hệ thống ống cung cấp chung có áp suất cao đến vòi phun trên nắp xylanh. Thời điểm và khoảng thời gian phun nhiên liệu mồi được điều khiển bằng điện. Hệ thống cung cấp nhiên liệu diesel thông thường, bơm cao áp được dẫn động bằng cam. Từ bơm cao áp, nhiên liệu có áp suất cao đi đến lò xo tải của vòi phun, tất cả được thiết kế theo tiêu chuẩn của động cơ diesel. - 72 - Ngô Quang Tuấn 44DLOT Đồ án tốt nghiệp Ưu nhược điểm của giải pháp: Hệ thống làm việc với độ tin cậy cao, mang tính hiện đại. Giải pháp này chỉ nên áp dụng để chế tạo động cơ hoàn toàn mới, nếu áp dụng để cải tiến trên xe buýt ít mang tính khả thi do phải thay đổi và lắp đặt thêm nhiều bộ phận và hệ thống điện điều khiển bơm phun nhiên liệu mồi đắt tiền vì vậy giá thành để chuyển đổi sẽ cao. 2.3.1.1.7 Lựa chọn giải pháp phun mồi Qua phân tích 5 giải pháp kỹ thuật cải hoán hệ thống nhiên liệu diesel để hệ thống có khả năng thực hiện chức năng phun mồi nhiên liệu được được trình bày ở trên, tôi lựa chọn giải pháp kỹ thuật lắp đặt thiết bị điều khiển lưu lượng dầu trên đường thấp áp giữa bơm cao áp và bình lọc tinh, để lắp đặt trên động cơ D6BR sử dụng trên xe buýt thành phố Nha Trang. Giải pháp này phù hợp với cấu tạo của loại động cơ D6BR, mang tính hiện đại và độ tin cậy cao, đồng thời chi phí để lắp đặt so với các giải pháp khác thấp, ít phải thay đổi kết cấu ban đầu của hệ thống nhiên liệu vì vậy khách hàng sẽ cảm thấy hài lòng hơn. 2.3.1.2 Giải pháp kỹ thuật lắp đặt hệ thống cung cấp LPG trên động cơ Cho đến nay, hệ thống phun nhiên liệu khí vào đường nạp nhờ độ chân không tại cổ góp nạp được dùng phổ biến nhất. Tuy nhiên, những hệ thống phun nhiên liệu mới đang được nghiên cứu áp dụng thể hiện nhiều ưu điểm hơn, đặc biệt là hệ thống phun nhiên liệu ở dạng khí hoá lỏng ngay trước soupape nạp. Hệ thống này có ưu điểm là ngăn chặn sự bốc cháy của hỗn hợp trên đường nạp, hiệu suất của động cơ được nâng cao và mức độ phát ô nhiễm giảm đi rõ rệt. LPG có thể cung cấp cho động cơ ở dạng khí hay dạng lỏng. Ưu điểm của việc sử dụng LPG dưới dạng khí là sự đồng nhất hoàn toàn của hỗn hợp gas-không khí và tránh hiện tượng ướt thành đường nạp bởi nhiên liệu lỏng, hiện tượng này rất nhạy cảm khi động cơ khởi động và khi động cơ làm việc ở chế độ chuyển tiếp. Điều này cho phép giảm được mức độ phát sinh ô nhiễm. Nhược điểm của việc cung cấp dạng này là quá trình điều khiển dài và sự cung cấp gas liên tục làm hạn chế khả năng khống chế tỉ lệ không khí / gas. Đặc biệt là giai đoạn quá độ của động - 73 - Ngô Quang Tuấn 44DLOT Đồ án tốt nghiệp cơ. Cũng cần nhấn mạnh thêm rằng công suất động cơ giảm đi khoảng 8% do tổn thất lượng không khí nạp do khí gas chiếm chỗ. Hệ thống cung cấp LPG bằng cách phun ở dạng lỏng cho phép sử dụng ưu thế của LPG để hạn chế những nhược điểm trên đây. Ưu điểm của việc phun LPG lỏng là tạo khả năng kiểm soát được độ đậm đặc ở mỗi lần phun với thời gian rất ngắn vì vậy có thể áp dụng các biện pháp hữu hiệu nhằm giới hạn mức độ phát ô nhiễm khi động cơ làm việc ở chế độ quá độ. Sự bốc hơi LPG làm giảm đáng kể nhiệt độ khí nạp do đó làm tăng hệ số nạp của động cơ. Mặt khác, màng nhiên liệu lỏng bám trên đường nạp không đáng kể gì so với khi động cơ làm việc với xăng. Điều này thuận lợi cho việc làm giảm mức độ phát sinh HC. Tuy nhiên, việc sử dụng vòi phun thay vì họng khuyếch tán do làm giảm thời gian tạo hỗn hợp và mật độ nhiên liệu cung cấp dẫn đến sự không đồng nhất của hỗn hợp và do đó có nguy cơ làm tăng nồng độ CO trong khí xả. - 74 - Ngô Quang Tuấn 44DLOT Đồ án tốt nghiệp 2.3.1.2.1 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống cung cấp LPG với phương pháp tạo hỗn hợp LPG-không khí kiểu khuyếch tán. a) Giải pháp kỹ thuật lắp đặt họng khuyếch tán (họng venturi) giữa cổ góp nạp và bình lọc không khí. Khi động cơ đang từ chế độ chạy nhiên liệu diesel chuyển sang chạy LPG với diesel làm chức năng phun mồi thì chân ga điều chỉnh lượng nhiên liệu diesel vào động cơ cho phù hợp với tải ở động cơ diesel không còn tác dụng. Vì vậy ta cần lắp đặt thêm một số cơ cấu khác nối với chân ga để điều chỉnh lượng nhiên liệu LPG vào động cơ cho phù hợp với tải. Để thực hiện được nhiệm vụ này ta cần lắp đặt đặt một họng khuyếch tán, trên đó có bố trí bướm ga, bướm gió, một lỗ chạy không tải dưới bướm ga. Họng khuyếch tán này được lắp đặt giữa cổ góp nạp của động cơ và bình lọc không khí. Để thực hiện việc lắp đặt này ta có thể sử dụng một trong hai phương án. Thứ nhất, sử dụng nguyên một bộ chế hoà khí cũ của động cơ nào đó có công suất tương đương. Phương án thứ hai là chế tạo một họng khuyếch tán hoàn toàn mới. Để chủ động trong công việc, khỏi mất công tìm kiếm chế hoà khí cũ phù hợp với công xuất động cơ, tránh cồng kềnh, tạo mỹ quan chỗ lắp đặt thêm họng khuyếch tán. Tôi chọn giải pháp chế tạo một họng khuyếch tán hoàn toàn mới. H. 2-13. Cấu tạo họng khuyếch tán 1- Bướm ga; 2- Lỗ chạy không tải - 75 - Ngô Quang Tuấn 44DLOT Đồ án tốt nghiệp b) Sơ đồ hệ thống cung cấp LPG. H. 2-14. Sơ đồ hệ thống cung cấp LPG 1- Bình chứa LPG; 2- Van an toàn; 3- Van chặn; 4- Bình lọc; 5 - Bộ giảm áp-hoá hơi; 6 - Ống mềm; 7- Van an toàn; 8- Van điện từ; 9 - Đường không khí vào; 10 - Bộ trộn; 11 - Ống góp nạp; 12 - Buồng đốt; 13 – Cụm nạp - xuất; 14- Ống dẫn nước sau khi làm mát động cơ đi vào; 15- Ống dẫn nước đi ra đến Radiator Khí hoá lỏng LPG ở trạng thái lỏng trong bình chứa có áp xuất từ 6 – 8 bar, dưới áp suất này khi mở van chặn 3, LPG lỏng được dẫn đi theo đường ống cao áp, qua lọc 4, đến bộ giảm - hoá hơi, tại đây LPG lỏng được chuyển thành hơi với áp suất gần bằng áp suất khí quyển. Sau đó theo kỳ hút động cơ, hơi LPG được hút vào bộ trộn hỗn hợp LPG - không khí và đi vào buồng đốt. Ở bộ giảm áp hoá hơi, quá trình giảm áp hoá hơi diễn ra rất nhanh và thu nhiệt rất nhiều gây ra hiện tượng đóng băng trên thành khoang. Ống dẫn nước vào 14 và ống dẫn nước ra 15 đảm bảo - 76 - Ngô Quang Tuấn 44DLOT Đồ án tốt nghiệp cung cấp một lượng nước sau khi đi làm mát động cơ đủ lớn tuần hoàn trong khoang bù nhiệt của bộ giảm áp hoá hơi để chống lại hiện tượng đóng băng trên thành khoang. Các van an toàn 2 và 7 tự ngắt và đóng mạch LPG khi có sự cố. Van điện từ 8 dùng đóng hoặc mở mạch LPG khi sử dụng. c) Vị trí lắp đặt bộ trộn nhiên liệu LPG - không khí. Chức năng chính của bộ trộn là tạo ra tỷ lệ nhiên liệu LPG và không khí thích hợp đưa vào buồng đốt của động cơ. Lưu lượng khí nạp là một trong những thông số rất quan trọng khi lắp đặt bộ trộn.  Bộ trộn nhiên liệu LPG lắp trước bướm ga Cách bố trí này, hỗn hợp được đặc trưng bởi sự điều phối nhiên liệu LPG bị tác động bởi các vật cản như phần tử lọc gió, hình dáng hình học của họng khuyếch tán. Tuy nhiên, có thể thực hiện việc dẫn nhiên liệu LPG qua một lỗ ngang ngay trong họng khuyếch tán. Như vậy, hỗn hợp nhiên liệu LPG - không khí có tính đồng nhất cao. Điều khiển một cách đơn giản lượng hỗn hợp vào buồng đốt nhờ độ mở của bướm ga. H. 2-15. Sơ đồ lắp bộ trộn LPG trước bướm ga 1- Bình lọc không khí ; 2- Họng khuyếch tán; 3- Bộ trộn; 4- Bướm ga; 5- Lỗ chạy không tải; 6- Bích nối với cổ góp nạp  Bộ trộn nhiên liệu LPG lắp sau bướm ga. - 77 - Ngô Quang Tuấn 44DLOT Đồ án tốt nghiệp Thông tin về lưu lượng khí ở bộ trộn được xử lý bởi bộ bốc hơi là hàm của ba thông số: áp suất tĩnh tương đối trong bình lọc không khí, áp suất tương đối trong họng khuyếch tán và sức hút tải trọng của động cơ. H. 2-16. Sơ đồ lắp bộ trộn LPG sau bướm ga 1- Bình lọc không khí; 2- Họng khuyếch tán; 3- Bướm ga; 4- Bộ trộn; 5- Lỗ chạy không tải; 6- Bích nối với cổ góp nạp.  Lựa chọn: Dựa vào những ưu nhược điểm của hai cách lắp đặt bộ trộn ở trên tôi lựa chọn giải pháp lắp đặt bộ trộn nhiên liệu LPG trước bướm ga. d) Cấu tạo các bộ phận trong hệ thống.  Bình chứa và cụm nạp - xuất (LPG Tank and Multi Valve) Nhiên liệu LPG trên ô tô thường được nén trong bình chứa với áp suất khoảng 10 bar. Bình chứa nhiên liệu khí thường có dạng trụ và có 2 đầu hình bán cầu. Đôi khi bình chứa cũng có dạng hình xuyến. Dạng bình chứa này giống hệt bánh xe, thường được sử dụng đối với động cơ lưỡng nhiên liệu vì nó có thể đặt vào không gian của bánh xe dự trữ. Nhìn chung, trọng lượng của bình chứa lớn vì phải chế tạo bằng thép dày khoảng vài mm để đảm bảo an toàn cho ô tô và hành khách đặc biệt là khi xảy ra tai - 78 - Ngô Quang Tuấn 44DLOT Đồ án tốt nghiệp lạn. Ngày nay, trên thế giới có một số nước tiên tiến như: Nga, Mỹ, Nhật…đã bắt đầu sản xuất và sử dụng loại bình chứa LPG bằng nhựa tổng hợp – Plastic có lõi là lưới thép. Loại vật liệu này rất nhẹ dễ sử dụng và vận chuyển, nhưng hiện nay giá thành tương đối cao. Trước khi xuất xưởng các bình chứa LPG đều phải qua thủ tục thử nghiệm, kiểm tra và chứng nhận đạt yêu cầu an toàn như đối với các loại bình chứa có áp suất cao thông thường khác. Ở Pháp bình chứa LPG trên ô tô phải qua thử nghiệm hai bước: bước đầu dưới áp xuất tĩnh 30 bar, bước thứ 2 thử va chạm (50km/h và dừng) ở áp suất 11 bar trong bình chứa. LPG được nạp vào bình tại trạm nạp, thông qua chi tiết đầu nạp (Refulling Point) đặc chế. Trên thế giới thông thường có hai dạng: vặn vào bằng ren hoặc bằng cần ép để nối với đường ống nạp của trạm nạp, khi nạp LPG chỉ được phép nạp vào 80% dung tích bình chứa, phần thể tích còn lại để dự trữ cho áp suất bão hoà của pha hơi có thể có, do ảnh hưởng của nhiệt độ bên ngoài. H. 2-17. Thùng nhiên liệu LPG Trên đường nạp vào còn có van ngược và van khoá bằng tay. Van ngược có tác dụng chỉ cho gas đi theo một chiều vào bình mà không cho gas thoát ra bằng đường nạp này. Van khoá tay có tác dụng đóng của nạp một cách chủ động, rất cần thiết trong trường hợp cần bảo dưỡng van ngược và đầu nạp đặc chế, chi tiết này được chế tạo trên một cụm. Cũng trên cụm này có đường xuất gas ra khỏi bình chứa và có các van an toàn như: van xả tự động khi gas nạp vào đầy quá mức cho phép hoặc sự tăng quá áp suất bão hoà hơi do nhiệt độ tăng đột ngột, van đóng tự động khi dòng gas thoát ra với tốc độ nhanh (khi xảy ra sự cố), van khoá bằng tay đường - 79 - Ngô Quang Tuấn 44DLOT Đồ án tốt nghiệp xuất gas ra khỏi bình để có thể cô lập gas lỏng trong bình khi cần sửa chữa bảo dưỡng hệ thống. Các chi tiết này được chế tạo trên chung một cụm gọi là cụm nạp - xuất nhiên liệu LPG. Cụm nạp xuất thường có hình tròn và chế tạo cùng một đồng hồ chỉ thị mức LPG lỏng trong bình. Nó được chia thành các mức 0…1/4…2/4…3/4…4/4. Cụm nạp xuất của tất cả các hãng đều được bảo vệ trong hộp sắt kín, có mắt kính trong suốt để đọc chỉ thị mức LPG ở pha lỏng trong bình. Nắp hộp có thể tháo được và có gờ để đặt roong cao su cho kín, trong hộp này có đường dẫn gió vào và dẫn gió ra độc lập. Đường thông gió ra được đưa xuống gầm xe, để đề phòng trường hợp có rò rỉ ở cụm nạp xuất hoặc những giọt LPG có thể đọng lại ở họng nạp sau mỗi lần nạp LPG, được gió thổi ra ngoài và không tích tụ trong khoang hành lý của xe gây nguy hiểm. H. 2-18. Cụm van nạp xuất  Ống dẫn LPG áp suất cao. Đường ống dẫn LPG từ bình chứa đến bộ giảm áp – hoá hơi là đường ống chịu áp suất cao tối đa đến 2,4Mpa, nên thường nó được chế tạo bằng đồng thau có đường kính từ 6 – 8 mm. Nó có thể được uốn cong cho phù hợp với yêu cầu sử dụng. Đường ống được lắp đặt dưới gầm xe, cách xa đường ống xả của xe.  Bộ giảm áp - hoá hơi(Pneumatic LPG Reducer) - 80 - Ngô Quang Tuấn 44DLOT Đồ án tốt nghiệp H. 2-19. Sơ đồ nguyên lý bộ giảm áp-hoá hơi 1 – Vít điều chỉnh; 2 – Van định lượng ; 3 – Màng cao su tổng hợp; 4 – Đòn bẩy ; 5 - Đường LPG đến bộ trộn; 6 – Van điện từ; 7 – Màng cao su tổng hợp; 8 – Lò so; 9 – Đòn bẩy; 10 – Van giảm áp; 11 - Đường nạp nhiên liệu LPG Bộ giảm áp – hoá hơi có nhiệm vụ chuyển đổi nhiên liệu LPG ở trạng thái lỏng sang trạng thái hơi trước khi đưa vào bộ trộn và điều khiển lưu lượng nhiên liệu LPG đưa vào động cơ theo các chế độ làm việc. Bộ giảm áp – hoá hơi được chia làm nhiều ngăn nhờ các màng chắn đặc biệt. Nhiệt độ cần thiết cho hoá hơi LPG được cung cấp nhờ nước nóng đi từ đường ra của nước làm mát động cơ. LPG lỏng ở áp suất bình chứa di chuyển qua các van an toàn đến họng nạp 11 và vào buồng giảm áp (A) thông qua van giảm áp 10. Tại đây áp suất LPG giảm suống còn khoảng 0,45 – 0,65 bar. Bình thường với áp suất cao, dòng LPG lỏng sẽ mở van giảm áp 10 đi vào bên trong buồng A. Khi áp suất bên trong buồng A gia tăng tới một giá trị quy định, nó sẽ đẩy màng cao su 7 dịch chuyển xuống dưới, nén lò xo 8 và làm cho van giảm áp đóng lại thông qua đòn bẩy 9, ngăn không cho nhiên liệu LPG đi vào buồng (A) khống chế áp suất theo quy định do sự cân bằng áp suất buồng A và lò xo 8 cũng như diện tích chịu áp trên và dưới của màng 7. - 81 - Ngô Quang Tuấn 44DLOT Đồ án tốt nghiệp Để cung cấp nhiệt độ cho LPG giãn nở, nước từ hệ thống làm mát động cơ được tuần hoàn bao quanh buồng (A). Sau khi qua buồng (A), nhiên liệu tiếp tục đi vào buồng (B) thông qua van định lượng 2. Buồng này được thông với bộ trộn đặt trên họng khuyếch tán và hơi nhiên liệu LPG được hút vào bộ trộn khi động cơ hoạt động. Màng cao su 3 trong buồng B được di chuyển lên xuống nhờ áp suất nạp, sự dịch chuyển này làm cho đòn bẩy 4 mở van định lượng 2 để hơi nhiên liệu LPG đi từ buồng (A) sang buồng (B). Nếu viêc hút nhiên liệu tăng lên ở bộ trộn, thì lập tức nó sẽ truyền qua buồng (B) và màng cao su 3, cho phép nhiều hơi LPG đi qua van định lượng 2. Ngược lại nếu lực hút ở bộ trộn giảm xuống, do lực đẩy của lò so vít điều chỉnh 1 điều khiển đòn bẩy đóng dần van định lượng 2, giới hạn lượng hơi nhiên liệu LPG đi vào. Khi động cơ ngừng hoạt động, lò xo vít điều chỉnh tác động lên đòn bẩy 4 khoá van định lượng 2, bảo đảm không cho hơi nhiên liệu LPG đi qua van định lượng. Dưới đây là hình ảnh thực tế của bộ giảm áp - hoá hơi: H. 2-20. Hình ảnh thực tế của bộ giảm áp-hoá hơi - 82 - Ngô Quang Tuấn 44DLOT Đồ án tốt nghiệp H. 2-21. Sơ đồ nguyên lý của van điện từ Van điện từ được lắp trên đường ống dẫn nhiên liệu LPG, tác dụng đóng, ngắt mạch LPG. Khi có dòng điện chạy qua cuộn dây sinh ra từ trường, lực điện từ sinh ra, nâng lõi thép và ty van đi lên, LPG từ bộ giảm áp – hoá hơi theo đường 4 qua đường 5 đến bộ trộn. Ngược lại khi không cấp điện cho cuộn dây, lõi thép và ty van tỳ xuống không cho LPG từ 4 qua 5. H. 2-22. Hình ảnh thực tế của van điện từ 1 - Cuộn dây 2 - Lõi thép 3 - Ty van 4 - Nhiên liệu đi vào 5 - Nhiên liệu đi ra - 83 - Ngô Quang Tuấn 44DLOT Đồ án tốt nghiệp  Các kiểu bộ trộn nhiên liệu LPG - không khí kiểu khuyếch tán Chức năng chính của bộ trộn là tạo ra tỷ lệ nhiên liệu LPG và không khí thích hợp đưa vào buồng đốt động cơ . Lưu lượng khí nạp là một trong những thông số rất quan trọng khi lắp đặt bộ trộn. Bộ trộn được lắp đặt ngay tại cổ góp nạp. Đường gas sau bộ giảm áp – hoá hơi ở trạng thái hơi có áp suất gần bằng áp suất khí quyển đi tới bộ trộn để hoà trộn nhiên liệu LPG - không khí tạo thành hỗn hợp nhiên liệu cung cấp cho động cơ. Chính vì vậy tuỳ thuộc vào mỗi loai động cơ mà bộ trộn có hình dạng, kích thước, tiết diện các lỗ thoát khí khác nhau. Bộ trộn có cấu tạo rất đa dạng và phong phú để tương thích với nhiều loại xe khác nhau.  Bộ trộn dạng kim phun: loại này có cấu tạo đơn giản, khi lắp đặt kim phun vào họng khuyếch tán chỉ cần khoan một lỗ trên thành họng khuyếch tán. Kim phun được tính toán, lựa chọn sau đó tạo ren để lắp, kim phun lắp ngay tại họng khuyếch tán có tốc độ không khí đi qua lớn và sự hoà trộn hỗn hợp diễn ra rất hiệu quả. H. 2-23. Bộ trộn dạng kim phun 1- Kim phun; 2- Lỗ chạy không tải; 3- Bướm ga  Bộ trộn dạng tấm: loại này có một đầu dẫn gas vào bên trong lòng tấm trộn, bên trong lòng tấm trộn có các lỗ nhỏ để dẫn nhiên liệu LPG ra hoà trộn với không khí và đưa vào cổ góp nạp. Loại này lắp đặt rất đơn giản, không thay đổi nhiều đến kết - 84 - Ngô Quang Tuấn 44DLOT Đồ án tốt nghiệp cấu hệ thống nhiên liệu ban đầu nhưng vẫn bảo đảm tính kinh tế nhiên liệu, chi phí chuyển đổi thấp. H. 2-24. Bộ trộn dạng tấm  Bộ chế hoà khí - Bộ trộn. Đây là loại bộ chế hoà khí được chế tạo cho cả hai loại nhiên liệu xăng - nhiên liệu LPG. Nó có cấu tạo như một bộ chế hoà khí (xăng) thông thường, nhưng được bổ sung thêm các mạch sử dụng nhiên liệu LPG. Mạch chạy không tải, hệ thống định lượng chính, mạch tăng tốc và mạch khởi động. Như vậy loại bộ trộn này có cả một bộ chế hoà khí hoàn chỉnh cho nhiên liệu xăng và nhiên liệu LPG. Khi sử dụng loại bộ trộn này có hiệu quả tốt hơn so với bộ trộn kim phun và bộ trộn tấm, giá thành chuyển đổi cao, thường sử dụng cho các loại xe cao cấp và các loại xe chuyên dùng sử dụng động cơ xăng. Động cơ B6DR là động cơ diesel vì vậy ta không lên dùng loại bộ trộn này.  Lựa chọn: Qua phân tích ưu nhược điểm của ba loại bộ trộn trình bày ở trên tôi lựa chọn loại bộ trộn dạng kim phun để dùng trên xe với các lý do sau: - 85 - Ngô Quang Tuấn 44DLOT Đồ án tốt nghiệp - Do lựa chọn giải pháp chế tạo một họng khuyếch tán mới hoàn toàn để lắp đặt giữa bầu không khí và cổ góp nạp. Việc lắp đặt bộ trộn dạng kim phun trên họng này trở nên đơn giản. - Việc lắp đặt bộ trộn dạng kim phun trên họng khuyếch tán tạo thánh một cụm chi tiết chuyển đổi vì vậy dễ sửa chữa, bảo dưỡng, kết cấu nhỏ gọn. 2.3.1.2.2 Cung cấp gas trực tiếp nhờ soupape ga a) Soupape ga có cơ cấu điều khiển kiểu cơ khí. Đối với động cơ gas công suất lớn, gas được cung cấp bởi một soupape đặc biệt được đặt trước cửa nạp hay ngay trong xylanh. Soupape này có thể được điều khiển bởi một cánh tay đòn hay bởi một xylanh thuỷ lực. Soupape gas được mở trễ hơn một chút so với soupape nạp để tránh thất thoát gas ra đường xả trong giai đoạn trùng điệp. Lượng gas nạp vào được điều chỉnh nhờ thời gian mở soupape gas hay độ chênh áp giữa gas và không khí H. 2-25. Cung cấp gas bằng xupap gas điều khiển cơ khí Phương pháp này chỉ nên áp dụng cho động cơ sản xuất mới hoàn toàn. Không thể áp dụng để chuyển đổi trên xe buýt ở Nha Trang do nó làm thay đổi quá lớn kết cấu cơ cấu phân phối khí của xe, giá chuyển đổi cao b) Soupape ga điều khiển điện tử Soupape này đặt ngay trước cửa nạp, điều khiển đóng mở nhờ hệ thống điều khiển động cơ. - 86 - Ngô Quang Tuấn 44DLOT Đồ án tốt nghiệp H. 2-26. Soupape ga điều khiển điện tử Phương pháp này chỉ nên áp dụng cho động cơ sản xuất mới hoàn toàn. Không thể áp dụng để chuyển đổi trên xe buýt ở Nha Trang do nó làm thay đổi quá lớn kết cấu cơ cấu phân phối khí của xe, giá chuyển đổi cao 2.3.1.2.3 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống cung cấp LPG với phương pháp tạo hỗn hợp kiểu phun nhiên liệu. Nhiên liệu LPG có thể được cung cấp bằng hệ thống phun vào cổ góp (phun tập trung) hay phun vào trước soupape nạp của từng xylanh (phun riêng rẽ). Áp suất nhiên liệu trước vòi phun của hai kiểu này đều cao hơn áp suất khí quyển. Nhiên liệu phun vào đường nạp động cơ có thể dưới dạng khí hay lỏng, trong đó phun nhiên liệu dạng lỏng có nhiều hứa hẹn nhất. Sơ đồ hệ thống cung cấp nhiên liệu LPG (phun nhiên liệu dưới dạng lỏng). - 87 - Ngô Quang Tuấn 44DLOT Đồ án tốt nghiệp H. 2-27. Hệ thống cung cấp LPG với phương pháp tạo hỗn hợp kiểu phun nhiên liệu 1- Lọc khí ; 2- Vòi phun LPG lỏng; 3-Vòi phun diesel; 4- Điều hoà áp suất; 5 –Bình chứa LPG; 6 –Bơm; 7 -Bộ vi sử lý LPG Nguyên lý hoạt động: Nhiên liệu LPG dưới dạng lỏng từ bình nhiên liệu được hút nhờ một bơm chuyển và duy trì áp suất dư trên đường ống khoảng 5 bar để tránh sự bốc hơi. Nhiên liệu sau đó được đưa qua bộ lọc và bộ điều áp trước khi dẫn đến vòi phun. Vòi phun được một bộ vi sử lý chuyên dụng điều khiển một cách tự động. Hệ thống phun LPG lỏng cải thiện rất đáng kể tính năng của động cơ cả về hiệu suất cũng như mức độ phát sinh ô nhiễm. Công suất và momen tăng do tăng hệ - 88 - Ngô Quang Tuấn 44DLOT Đồ án tốt nghiệp số nạp còn suất tiêu hao nhiên liệu giảm do điều chỉnh tốt lượng cung cấp theo chế độ làm việc của động cơ . Phương pháp này khó có thể thực hiện để áp dụng trên xe buýt ở Nha Trang do phải lắp đặt thêm nhiều bộ phận đắt tiền như bộ vi xử lý LPG, các cảm biến…làm cho giá thành chuyển đổi cao. 2.3.1.3 Giải pháp kỹ thuật lắp đặt cơ cấu hạn chế tốc độ động cơ. Khi động cơ sử dụng LPG là nguồn cung cấp nhiên liệu chính, diesel là nhiên liệu phun mồi thì chức năng điều tốc ở động cơ diesel trở nên mất tác dụng, vì vậy cần lắp đặt cơ cấu tác động vào bướm ga cung cấp hỗn hợp LPG, không khí nhằm hạn chế tốc độ động cơ. Động cơ chạy quá số vòng quay cho phép sẽ làm tăng mài mòn các chi tiết, tăng lượng nhiên liệu tiêu hao và gây mất an toàn. Vì vậy một số động cơ, đặc biệt là động cơ cao tốc dùng trên ôtô còn có thêm bộ hạn chế tốc độ để điều khiển đóng bướm ga khi tốc độ động cơ vượt quá nmax. Phần cảm biến của bộ hạn chế tốc độ được thực hiện theo một trong hai nguyên tắc: khí động hoặc ly tâm. - 89 - Ngô Quang Tuấn 44DLOT Đồ án tốt nghiệp 2.3.1.3.1 Giải pháp kỹ thuật lắp đặt cơ cấu hạn chế tốc độ động cơ có phần cảm biến kiểu khí động.  Điều tốc tác dụng trực tiếp vào cánh bướm ga. H. 2-28. Điều tốc tác dụng trực tiếp vào cánh bướm gas a- Bướm ga phẳng; b- Bướm ga dày phức tạp; 1- Trục bướm ga; 2- Bướm ga; 3- ổ bi đũa; 4- Khớp dẫn động bướm ga; 5- Vòng hãm; 6- Đối trọng; 7- Tai; 8- Lo xo; 9- Chốt; 10- Vít điều chỉnh; 11- Chụp; 12- Ốc điều chỉnh; 13- Thân bộ hạn chế tốc độ; 14- Lỗ lối với ống chân không điều chỉnh góc phun sớm Bản thân bướm ga đảm nhiệm luôn hai chức năng của phần tử cảm biến và phần tử chấp hành. Nếu là bướm phẳng (hình a) thì trục bướm được đặt lệch đường kính ống nạp khoảng 2  3,5mm. Ở vị trí mở 100%, mặt bướm nghiêng so với tâm ống nap 90 về phía đóng bướm. Nếu bướm dầy với kết cấu phức tạp (hình b) thì trục bướm trùng với đường kính ống nạp, mặt đối diện với dòng khí được nghiêng khoảng 12  150. Lò xo tạo mômen cân bằng với mômen do lực khí động tạo ra được móc vào tai 7 và được điều chỉnh qua ốc 12. - 90 - Ngô Quang Tuấn 44DLOT Đồ án tốt nghiệp  Điều tốc tác dụng vào một van đĩa riêng bố trí giữa cánh bướm ga và ống góp hút. H. 2-29. Điều tốc tác dụng vào một van đĩa riêng bố trí giữa cánh bướm gas và ống góp hút. Khi vận tốc trục khuỷu đạt đến mức tới hạn, sức hút của dòng khí hỗn hợp tăng mạnh kéo van đĩa đóng bớt họng khuyếch tán (họng venturi) nên động cơ giảm tốc ngay.  Ưu nhược điểm - Ưu điểm: cấu tạo đơn giản, giá thành hạ - Nhược điểm: quá nhạy cảm vì bướm ga đóng càng nhỏ, mômen do lực khí động và chênh áp tạo ra tăng rất nhanh khiến bướm ga phải đóng với tốc độ tăng dần, nên chỉ cần có biến động nhỏ của tốc độ dòng khí tại vị trí giới hạn, bướm ga sẽ dao động liên tục khiến động cơ hoạt động thiếu ổn định và làm trục bướm ga chóng mòn - 91 - Ngô Quang Tuấn 44DLOT Đồ án tốt nghiệp 2.3.1.3.2 Giải pháp kỹ thuật lắp đặt cơ cấu hạn chế tốc độ động cơ có phần cảm biến kiểu ly tâm. H. 2-30. Sơ đồ nguyên lý cơ cấu hạn chế tốc độ động cơ có phần cảm biến kiểu ly tâm H. 2-31. Cấu tạo cơ cấu điều khiển bướm ga của cơ cấu hạn chế tốc độ có phần cảm biến kiều ly tâm - 92 - Ngô Quang Tuấn 44DLOT Đồ án tốt nghiệp H. 2-32. Sơ đồ nguyên lý và cấu tạo phần tử cảm biến, cơ cấu chấp hành cơ cấu hạn chế tốc độ kiểu ly tâm. a-Phần tử cảm biến; b- Cơ cấu chấp hành; A và H- Đường nối với không gian phía sau bình lọc gió; G và F- Hai miệng nối với nhau; D và E- Hai miệng nối không gian phía trên màng; 1- Vỏ bộ cảm biến; 2- Nắp rôto; 3- Thân rôto; 4- Đế van; 5- Đệm tỳ; 6- Vòng bao kín; 7- Bông tẩm dầu bôi trơn; 8- Trục rôto; 9, 18- Lò xo; 10- Vít; 11- Vòng đệm; 12- Bông tẩm dầu; 13- Ống lót; 14- Quả văng; 15,16- Jiclơ không khí; 17- Bướm ga; 19- Cần màng; 20- Màng Cơ cấu này gồm bộ phận truyền dẫn ly tâm gắn nơi cạc te phân bố, do trục cam dẫn động quay. Cơ cấu màng ngăn (phần tử khuyếch đại chân không) tác động nên bướm ga. Khi tốc độ quay của trục khuỷu và trục cam thấp lực ly tâm yếu, lò xo kéo van cơ cấu truyền dẫn mở, buồng chân không phía trên màng ngăn được thông với họng hút gió, qua van đang mở. Buồng chân không phía dưới màng ngăn thông với ống khuyếch tán, sức hút ở đây mạnh, kéo màng lõm xuống điều khiển trục bướm ga cho quay tự do về phía mở. - 93 - Ngô Quang Tuấn 44DLOT Đồ án tốt nghiệp Khi vận tốc trục cam tăng, lực ly tâm đẩy van ra đóng kín lỗ rôto, lúc này buồng chân không phía trên màng ngăn bị cô lập đối với họng hút gió, toàn bộ sức hút của ống khuyếch tán truyền nên buồng chân không phía trên màng ngăn, kéo màng lên điều khiển trục ga đóng bớt bướm ga để giảm tốc độ trục khuỷu. => Lựa chọn giải pháp lắp đặt cơ cấu hạn chế tốc độ động cơ: Qua phân tích ưu nhược điểm của các cơ cấu hạn chế tốc độ trình bày ở trên, tôi lựa chọn giải pháp kỹ thuật lắp đặt cơ cấu hạn chế tốc độ có phần cảm biến kiểu khí động, điều tốc tác dụng trực tiếp vào cánh bướm ga, với cánh bướm ga dày phức tạp. Giải pháp này phù hợp và thuận tiện với việc lựa chọn chế tạo một họng khuyếch tán hoàn toàn mới đã lựa chọn ở trên, chúng tạo thành một cụm cơ cấu chuyển đổi đồng bộ, nhỏ gọn, chi phí lắp đặt thấp, ít thay đổi kết cấu ban đầu của động cơ. 2.3.2 Sơ đồ tổng thể hệ thống nhiên liệu LPG và Diesel song song a) Sơ đồ hệ thống nhiên liệu LPG và Diesel song song có sử dụng bộ phận điều khiển điện tử.  sơ đồ khối H. 2-33. Sơ đồ khối hệ thống LPG và Diesel song song có sử dụng bộ phận điều khiển điện tử - 94 - Ngô Quang Tuấn 44DLOT Đồ án tốt nghiệp Sơ đồ tổng thể H. 2-34. Sơ đồ tổng thể hệ thống nhiên liệu LPG và Diesel song song có sử dụng bộ phận điều khiển điện tử b) Sơ đồ tổng thể hệ thống nhiên liệu LPG và Diesel song song lắp đặt trên xe buýt Thành Phố Nha Trang ( H. 2-35 ) Trong tất cả các bộ phận chuyển đổi lắp lên xe, Két nhiên liệu là bộ phận chiếm nhiều không gian nhất. Để tạo mỹ quan và không làm thay đổi nhiều kết cấu của xe, tôi chọn giải pháp tháo két nhiên liệu diesel ban đầu và thay vào vị trí đó hai két nhiên liệu diesel và LPG mới với tỷ lệ thể tích thích hợp. - 95 - Ngô Quang Tuấn 44DLOT Đồ án tốt nghiệp CHƯƠNG 3. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 3.1 Kết luận. Với những nghiên cứu được trình bày trong luận văn và những nguồn thông tin, tài liệu liên quan thu thập được trong quá trình hình thành luận văn này em rút ra một vài kết luận về việc ứng dụng công nghệ chuyển đổi nhiên liệu diesel sang sử dụng nhiên liệu thay thế ( Biodiesel, LPG ) cho động cơ D6BR sử dụng trên xe buýt thành phố Nha Trang như sau: + Theo những phân tích trong luận văn ta thấy khả năng sử dụng LPG làm nhiên liệu thay thế nhiên liệu diesel trên xe buýt mang tính khả thi cao hơn việc sử dụng Biodiesel. Mặc dù việc cải tạo động cơ D6BR để có thể sử dụng Biodiesel đơn giản và chi phí chuyển đổi thấp hơn rất nhiều so với việc chuyển đổi để sử dụng LPG. Lý do chính dẫn đến việc LPG có khả năng ứng dụng cao ngoài việc hàm lượng các chất độc hại trong khí xả thấp, điều hết sức quan trọng đó là trữ lượng LPG trên thế giới lớn vì vậy nguồn cung sẽ ổn định trong một tương lai dài, đồng thời việc chuyển đổi động cơ chạy xăng sang sử dụng LPG cũng không quá phức tạp. + Một trong những ưu việt lớn nhất của việc chuyển đổi nhiên liệu này là cải thiện được môi trường của thành phố đang ngày một ô nhiễm do khí xả của các phương tiện giao thông chạy bằng nhiên liệu xăng dầu không ngừng ra tăng. + Việc triển khai sử dụng nhiên liệu thay thế trên xe buýt là bước đầu để thiết lập một hệ thống các phương tiện lưu thông trong thành phố sử dụng loại nhiên liệu ‘’sạch’’ này như taxi, xe chở hàng trong thành phố…từ đó có thể khuyến khích được nhiều phương tiện tham gia giao thông sử dụng loại nhiên liệu sạch này khi mạng lưới phân phối nhiên liệu sạch được mở rộng cùng với những chính sách thuế hợp lý. + Việc chuyển đổi sang sử dụng nhiên liệu thay thế này còn góp phần thúc đẩy nghành công nghiệp dầu khí phát triển. Trong tương lai gần, các nhà máy lọc dầu của ta sẽ bắt đầu hoạt động, sản phẩn LPG nếu được tiêu thụ ngay trên thị - 96 - Ngô Quang Tuấn 44DLOT Đồ án tốt nghiệp trường nội địa sẽ góp phần không nhỏ cho giải quyết vấn đề lưu kho của nhiên liệu khí hoá lỏng. + Đây là công nghệ có tính khả thi cao, đơn giản, dễ triển khai có thể phổ biến nhanh chóng, phù hợp với yêu cầu giảm ô nhiễm khí xả động cơ trong thành phố Nha Trang. Áp dụng công nghệ chuyển đổi này công ty dịch vụ vận tải Khánh Hoà sẽ tiết kiệm được một khoản tiền không nhỏ cho chi phí nhiên liệu, bảo trì xe, giải quyết các yêu cầu của công tác bảo vệ môi trường. Khoản tiết kiệm này có thể dùng vào việc đầu tư xây dựng các trạm nạp nhiên liệu thay thế trong thành phố và các vùng ven đô. + Đẩy mạnh việc chuyển đổi sử dụng nhiên liệu diesel sang sử dụng nhiên liệu thay thế đặc biệt là nhiên liệu LPG rất phù hợp với xu thế hiện nay trên thế giới cũng như những chính sách ưu tiên cho các phương tiện giao thông sử dụng nguồn nhiên liệu sạch của Việt Nam, trước nguy cơ cạn kiệt các nguồn nhiên liệu truyền thống và hiểm hoạ ô nhiễm môi trường. 3.2 Đề xuất ý kiến. Để có thể áp dụng công nghệ chuyển đổi nhiên liệu diesel sử dụng trên xe buýt sang sử dụng nhiên liệu thay thế đồng thời mở rộng chuyển đổi cho các phương tiện giao thông khác ở thành phố Nha Trang nói riêng và cả nước nói chung trong thời điểm hiện nay và trong thời gian tới, cần phải có những định hướng, chính sách cụ thể và sự tham gia tích cực từ nhiều phía: chính phủ, chính quyền thành phố Nha Trang, lãnh đạo công ty dịch vụ vận tải Khánh hoà, các nhà khoa học, Nhà chế tạo các thiết bị chuyển đổi, các Công ty sản xuất kinh doanh phân phối LPG, Biodiesel…  Về phía chính phủ, chính quyền thành phố Nha Trang Có những chính sách, kế hoạch cụ thể về việc sử dụng nhiên liệu sạch cho các phương tiện giao thông vận tải. Giảm thuế xuất, nhập khẩu đối với các phương tiện sử dụng nhiên liệu sạch, các thiết bị chuyển đổi. - 97 - Ngô Quang Tuấn 44DLOT Đồ án tốt nghiệp Có chính sách hỗ trợ vốn cho công ty dịch vụ vận tải Khánh hoà trong việc chuyển đổi đội ngũ xe buýt sang sử dụng nhiên liệu thay thế. Hỗ trợ vốn, công nghệ cho các công ty taxi nhanh chóng tham gia chuyển đổi loại nhiên liệu xăng, dầu đang sử dụng sang sử dụng loại nhiên liệu thay thế ( Biodiesel, LPG ). Khuyến khích, vận động, tuyên truyền người dân sử dụng phương tiện giao thông dùng nhiên liệu sạch. Ưu tiên cấp giấy phép, giảm chi phí cầu đường cho các phương tiện sử dụng nhiên liệu thay thế ( Biodiesel, LPG ). Đồng thời đánh thuế cao và hạn chế các xe gây ô nhiễm vào thành phố để khuyến khích người dân sử dụng xe dùng nhiên liệu sạch. Khuyến khích các nhà đầu tư trong và ngoài nước đầu tư sản xuất thiết bị lắp đặt chuyển đổi sử dụng nhiên liệu thay thế cho ôtô chạy xăng, dầu. Khi quy hoạch các tuyến đường giao thông mới trong thành phố phải tính đến địa điểm để xây dựng các trạm nạp bán lẻ nhiên liệu thay thế. Trên các tuyến đường giao thông cũ cần phải có những nghiên cứu tính toán cụ thể để xây dựng các trạm nạp nhiên liệu thay thế sao cho với số lượng ít nhất nhưng vẫn đảm bảo thuận tiện cho ôtô vào nạp nhiên liệu. Khuyến khích, hỗ trợ tài chính cho các cá nhân, tập thể có các công trính nghiên cứu về nhiên liệu thay thế, công nghệ chuyển đổi mang tính khả thi cao. Xây dựng hệ thống tiêu chuẩn quốc gia về sử dụng nhiên liệu thay thế: Chất lượng nhiên liệu , tiêu chuẩn bình chứa, kho bãi, vận chuyển, trạm phân phối, thiết bị chuyển đổi.  Nhà chế tạo các thiết bị chuyển đổi cần liên kết chặt chẽ với các nhà khoa học trong và ngoài nước để sản xuất ra các thiết bị chuyển đổi đơn giản, nhỏ gọn nhưng vẫn bảo đảm an toàn, hiệu quả, độ tin cậy về kỹ thuật cao.  Các nhà sản xuất kinh doanh, phân phối nhiên liệu thay thế cần có kế hoạch đầu tư cơ sở hạ tầng mạng lưới bán lẻ để phục vụ người tiêu dùng một cách thuận lợi nhất - 98 - Ngô Quang Tuấn 44DLOT Đồ án tốt nghiệp TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Nguyễn Tất Tiến, Nguyên lý động cơ đốt trong, NXB Giáo dục. 2. Bùi Văn Ga-Phạm Xuân Mai-Trần Văn Nam-Trần Thanh Hải Tùng-Văn Thị Bông (1999), Ô tô và ô nhiễm môi trường, NXB Giáo dục. 3. Dương Đình Đối, Sửa chữa máy đốt trong tàu thuỷ và ô tô, NXB Nông nghiệp. 4. Dương Đình Đối (1975), Kết cấu tính toán động cơ, Tập 2, NXB Đại học và trung học chuyên nghiệp 5. Nguyễn Văn Nhận, Nhiên liệu và chất bôi trơn, Bài giảng, Trường Đại Học Thuỷ Sản. 6. Nguyễn Văn Nhận, Lý thuyết động cơ đốt trong, Bài giảng, Trường Đại Học Thuỷ Sản. 7. Phùng Minh Lộc, Bước đầu sử dụng dầu thực vật Việt Nam làm nhiên liệu cho động cơ diesel, Bộ môn động lực-Khoa cơ khí-Đại Học Nha Trang. 8. Nguyễn Oanh, Kỹ thuật sửa chữa ô tô và động cơ nổ hiện đại, Tập 1-Động cơ xăng, Tập 2-Động cơ diesel, NXB Tổng hợp Thành Phố Hồ Chí Minh. 9. Cao Văn Tài (2004), Khảo sát tính năng kỹ thuật và độ độc hại khí thải của động cơ ô tô khi chuyển đổi sang chạy bằng nhiên liệu khí hoá lỏng, Luận văn thạc sĩ kỹ thuật, Trường đại học Thuỷ Sản. 10. Phan Lê Duy Lâm (2003), Tìm hiểu đặc điểm cấu tạo và tính năng kỹ thuật máy chính xe buýt ở Nha Trang, Chuyên đề tốt nghiệp, Bộ môn động lực- Khoa cơ khí-Đại học Thuỷ Sản. 11. (2007), “ Khí dầu mỏ hoá lỏng ”. 12. V. Kalissky-A. Manzon-G. Nagula (1981), Automobile driver,s manual, Mir publishers.Moscow