Tính toán thiết kế ống venturicung cấp khí CNG cho động cơ phun xăng

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP LỜI NÓI ĐẦU Động đốt sử dụng loại nhiên liệu truyền thống với phương tiện giao thông vận tải nguồn gây ô nhiễm chủ yếu nghiêm trọng cho môi trường khơng khí Ngày nay, với tiến khoa học kỹ thuật trình làm việc động đốt điện tử hoá, tin học hố tạo thành cơng đáng kể cải thiện công suất động cơ, nâng cao hiệu suất, tiết kiệm nhiên liệu, giảm ô nhiễm môi trường Nhưng với khắt khe tiêu chuẩn ô nhiễm mơi trường khí thải động số nước giải pháp khơng đáp ứng tiêu chuẩn khắt khe Vì cần có giải pháp hữu hiệu để khắc phục vấn đề Một giải pháp sử dụng loại nhiên liệu “sạch” gây ô nhiễm để thay cho loại nhiên liệu truyền thống Với tình hình khan nhiên liệu mức độ nhiễm bầu khí nay, việc ứng dụng CNG vào phương tiện vận tải thiết yếu nhằm đa dạng hoá nguồn nhiên liệu giải hữu hiệu vấn để ô nhiễm môi trường phương tiện vận tải gây ra, lẽ mà em chọn đề tài‘‘Tính tốn thiết kế ống venturi cung cấp khí CNG cho động phun xăng’’ để giải vấn đề Cuối em xin gởi lời cảm ơn chân thành đến thầy hướng dẫn Nguyễn Thành Trung bảo em tận tình, giúp em vượt qua khó khăn vướng mắc hồn thành đồ án Bên cạnh em cảm ơn Thầy khoa tạo điều kiện để em hoàn thành thật tốt đồ án tốt nghiệp Vĩnh Phúc, ngày tháng năm 200 Sinh viên thực GVHD Nguyễn Thành Trung SVTH Doãn Quang Hải ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu chung 1.1.1 Sự cần thiết phải có nguồn nhiên liệu thay nguồn nhiên liệu lỏng truyền thống Từ năm 1849 - 1850, người biết chưng cất dầu mỏ để lấy dầu hỏa, xăng thành phần chưng cất nhẹ dầu hỏa chưa sử dụng đến phải đem đổ nơi thật xa Lúc người tạo dầu hỏa với mục đích thắp sáng đun nấu đơn Nhưng với tiến hóa khoa học kỹ thuật, từ việc sử dụng động nước cồng kềnh hiệu thấp, người tìm cách để sử dụng xăng dầu diesel cho động đốt trong, loại động nhỏ gọn có hiệu cao hẳn Cùng với khám phá khoa học vĩ đại khác, phát minh động đốt sử dụng xăng dầu diezel thúc đẩy xã hội loài người đạt bước phát triển vượt bậc, đem đến sống ấm no, hạnh phúc văn minh cho hàng tỷ người giới Những hiệu giá trị dầu mỏ động đốt mang lại phủ nhận nguồn lượng từ động đốt mang lại chiếm ưu hoàn toàn Do vậy, mà nhiều quốc gia giới muốn khai thác chế biến nguồn dầu mỏ Cuộc khủng hoảng lượng vào thập kỷ 70 kỷ 20 lần khẳng định tầm quan trọng chiến lược dầu mỏ quốc gia cho tồn giới Nhưng theo dự đốn nhà khoa học với tốc độ khai thác nay, trữ lượng dầu mỏ lại Trái Đất đủ cho người khai thác vòng khơng q 40 năm Bên cạnh hậu mà sử dụng dầu mỏ động đốt đem lại từ chất thải khí làm nhiễm khơng khí, làm thủng tầng ơzơn, gây hiệu ứng nhà kính.Trong chất độc hại CO, NO x, HC loại động thải ngun nhân gây nhiễm bầu khơng khí, ảnh hưởng đến sức khỏe người Do đó, người phải đứng trước thách thức lớn phải có nguồn nhiên liệu thay [1] Ưu điểm nhiên liệu thay + Là khí nên khơng gây nhiễm mơi trường,an tồn với sức khỏe + Giá thành rẻ,dễ dàng sử dụng không gay hại cho động Nhược điểm + Giá thành chuyển đổi động cao + Không gian chứa nhiên liệu chiếm diện tích lớn + Cơ sở vật chất hạn chế chưa thể nhân rộng Yêu cầu nhiên liệu thay GVHD Nguyễn Thành Trung SVTH Doãn Quang Hải ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP + Các nhiên liệu thay sử dụng nhiên liệu có trữ lượng lớn sử dụng cho động lưu hành mà không cần thay đổi nhiều kết cấu,đồng thời có mức độ ô nhiễm khí thải thấp xăng diesel Những loại nhiên liệu dùng thay cho xăng dầu diesel là: + Những khí thiên nhiên: CNG, LNG …[10] + Khí gas hố lỏng (LPG) [8] + Khí biogas [9] + Cồn Ethanol [10] + Cồn Methanol [10] + Dầu thực vật [10] + Hyđrô [11] Trong loại nhiên liệu trên, khí thiên nhiên nguồn lượng sơ cấp quan trọng Trong năm gần đây, sản lượng khí thiên nhiên hàng năm giới đạt xấp xỉ tỉ Tép (1 tép = 1.176,471 m 3), tương đương khoảng 60% sản lượng dầu thơ Người ta ước tính đến năm 2020, sản lượng khí thiên nhiên giới 2,6 tỉ Tép/năm so với sản lượng dầu thô 3,5 tỉ Tép Trữ lượng khí thiên nhiên khoảng 150 tỉ Tép, xấp xỉ với trữ lượng dầu thơ Mặt khác, khí thiên nhiên có ưu điểm phân bố khắp địa cầu nên đảm bảo cung cấp an toàn thuận tiện dầu thô [12] Từ năm 1990, việc nghiên cứu sử dụng khí thiên nhiên làm nhiên liệu thực nhiều khu vực giới Khí thiên nhiên xem nhiện liệu việc sử dụng để chạy động ngồi mục đích đa dạng hóa nguồn nhiên liệu góp phần làm giảm ô nhiễm môi trường cách đáng kể Khí thiên nhiên chứa bình nhiên liệu tơ hai dạng: + Dạng khí nhiệt độ môi trường áp suất cao + Dạng lỏng nhiệt độ -1610C áp suất môi trường khơng khí [1] Trong đồ án này, chủ yếu nghiên cứu nhiên liệu thiên nhiên dạng khí nhiệt độ môi trường áp suất cao CNG (Compressed Natural Gas) 1.1.2 Giới thiệu khí nén thiên nhiên 1.1.2.1 Nguồn gốc, trình khai thác sử lý khí Khí thiên nhiên tạo từ sinh vật phù du, vi sinh vật sống nước bao gồm tảo động vật nguyên sinh vi sinh vật chết tích tụ đáy đại dương, chúng dần bị chôn xác chúng nén lớp trầm tích Trải qua hàng triệu năm, áp suất nhiệt lớp trầm tích chồng lên tạo nên xác loại sinh vật chuyển hoá hoá học chất hữu thành khí thiên nhiên Do dầu mỏ khí thiên nhiên thường tạo trình tự GVHD Nguyễn Thành Trung SVTH Doãn Quang Hải ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP nhiên tương tự nhau, hai loại hydrocacbon thường tìm thấy bể chứa ngầm tự nhiên Sau dần tạo nên lòng vỏ Trái Đất, dầu mỏ khí thiên nhiên dần chui vào lỗ nhỏ tầng đá xốp xung quanh, tầng đá xốp có vai trò bể chứa tự nhiên Do lớp đá xốp thường có nước chui vào, khí thiên nhiên vốn nhẹ nước dày đặc tầng đá xung quanh nên chúng chuyển lên qua lớp vỏ, cách xa nơi chúng tạo Cuối cùng, số hydrocacbon bị bẫy lại lớp đá không thấm (đá không xốp), lớp đá gọi đá “mũ chụp” Khí thiên nhiên nhẹ dầu mỏ, tạo lớp nằm dầu mỏ Lớp khí gọi “mũ chụp khí” Các lớp than đá có chứa lượng mêtan đáng kể, mêtan thành phần khí thiên nhiên Trong trữ lượng than đá, mêtan thường bị phân tán vào lỗ vết nứt tầng than Khí thiên nhiên thường gọi khí mêtan tầng than đá [13] Để định vị mỏ khí, nhà địa chất học thăm dò khu vực có chứa thành phần cần thiết cho việc tạo khí thiên nhiên: đá nguồn giàu hữu cơ, điều kiện chôn vùi đủ cao để tạo khí tự nhiên từ chất hữu cơ, kiến tạo đá "bẫy" hydrocacbon Khi kiến tạo địa chất chứa khí tự nhiên xác định, thông thường bể trầm tích, người ta tiến hành khoan giếng kiến tạo đá Nếu giếng khoan vào lớp đá xốp có chứa trữ lượng đáng kể khí thiên nhiên, áp lực bên lớp đá xốp ép khí thiên nhiên lên bề mặt Nhìn chung, áp lực khí thường giảm sút dần sau thời gian khai thác người ta phải dùng bơm hút lên bề mặt [14] Khi khí thiên nhiên khai thác khỏi mặt đất, vận chuyển đường ống dẫn khí đến nhà máy tinh lọc xử lý, nơi chế biến Khí thiên nhiên chế biến thiết bị tách lọc khí để loại bỏ hợp chất hyđrôcacbon, đặc biệt hyđrô sulfit điôxit cacbon Hai trình sử dụng cho mục đích hấp thụ hút bám (absorption and adsorption) Quá trình hấp thụ sử dụng chất lỏng hấp thụ khí tự nhiên tạp chất phân tán chúng chất lỏng Trong trình gọi hấp thụ hóa học, tạp chất phản ứng với chất lỏng hấp thụ Khí thiên nhiên sau khỏi chất hấp thụ chất hấp thụ tạp chất lại chất lỏng Các chất lỏng hấp thụ thường sử dụng nước, dung dịch amin nước (aqueous amine) cacbonat natri Quá trình hút bám q trình đặc khí tự nhiên bề mặt chất rắn chất lỏng để loại bỏ tạp chất Một chất thường sử dụng cho mục đích cacbon (than), chất có diện tích bề mặt đơn vị trọng lượng rộng Ví dụ, GVHD Nguyễn Thành Trung SVTH Dỗn Quang Hải ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP hợp chất lưu huỳnh phí tự nhiên bề mặt hấp thụ cacbon giữ lấy Các hợp chất lưu huỳnh kết hợp với hyđrơ oxy để tạo thành axít sulphuric loại bỏ Sau tạp chất loại bỏ thiết bị tách lọc, khí thiên nhiên phải làm khơ Kỹ thuật làm khơ khí phân thành nhóm: + Hấp phụ nước chất hút ẩm thể rắn silicagen, nhơm oxit hoạt tính, zeolit NaA + Hấp phụ nước hút ẩm thể lỏng dietylenglycol, trietylenglycol… + Ngưng tụ nước đóng băng tạo tinh thể nước đá kỹ thuật nén làm lạnh [1] 1.1.2.2 Tính chất khí CNG a) Thành phần hóa học Khí nén CNG (Compressed Natural Gas) khí thiên nhiên nén áp suất định (205 ÷ 275 bar) Khí thiên nhiên hỗn hợp chất khí cháy bao gồm phần lớn hydrocacbon (hợp chất hố học chứa cacbon hyđrơ) Cùng với than đá dầu mỏ, Khí thiên nhiên nhiên liệu hóa thạch Khí thiên nhiên chứa đến 85% mêtan (CH4) khoảng 10% êtan (C2H6), có chứa số lượng nhỏ propan (C3H8), butan (C4H10), pentan (C5H12), alkan khác Khí thiên nhiên, thường tìm thấy với mỏ dầu vỏ Trái Đất, khai thác tinh lọc thành nhiên liệu cung cấp cho khoảng 25% nguồn cung giới Khí thiên nhiên chứa lượng nhỏ tạp chất, bao gồm điơxít cacbon (CO 2), hyđrơ sulfit (HS), nitơ (N2) Do tạp chất làm giảm nhiệt trị đặc tính khí thiên nhiên, chúng thường tách khỏi khí thiên nhiên q trình tinh lọc khí sử dụng làm sản phẩm phụ [1] Bảng 1.1 Thành phần CNG [1] Thành phần Methane Ethane Ethylene Propane Nitrogen Cấu tạo CH4 C2H6 C2H4 C3H8 N2 Hàm lượng (%) 90,42 4,04 0,14 2,05 3,32 b) Khả ứng dụng khí CNG cho động Bảng 1.2 So sánh đặc tính CNG với xăng [1] GVHD Nguyễn Thành Trung SVTH Doãn Quang Hải ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đặc trưng Chỉ số octan Nhiệt trị khối lượng (KJ/Kg) Năng lượng hỗn hợp (KJ/dm3) Giới hạn thể tích bốc cháy (%V) Tốc độ cháy chảy tầng độ đậm đặc 0,80 (cm/s) Năng lượng đánh lửa tối thiểu (mJ) Nhiệt độ đoạn nhiệt màng lửa (K) A/F (Kg KK/kg nhiên liệu) Thành phần hoá học % C H O CNG 130 50009 3,10 0,50 30 0,33 2227 17,23 75 25 Xăng 95 42690 3,46 0,60 37,5 0,26 2266 14,60 85,4 14,6 Nhiệt trị riêng khối lượng CNG cao (khoảng 10%) so với nhiên liệu lỏng thông thường Cùng hiệu suất nhau, suất tiêu hao nhiên liệu (tính theo khối lượng) động dùng CNG giảm chừng lần Do q trình cháy CNG có đặc điểm hơn, nên ô tô sử dụng động CNG hoạt động hiệu so với ô tô xăng, làm tăng tuổi thọ cho ô tô Ở ô tơ làm việc nặng động sử dụng CNG ồn so với động diesel Mặc dù CNG khí đốt, phạm vi cháy hẹp, làm cho nhiên liệu an tồn Mức độ an tồn tơ CNG ngang hàng với tơ xăng Khi bị tràn ngồi tai nạn, CNG khơng gây hại cho đất nước, không độc Khả phân tán CNG nhanh, giảm tối thiểu nguy hiểm cháy nổ liên quan đến xăng [15] c) Sự nhiễm khí thải sử dụng CNG làm nhiên liệu Cũng loại nhiên liệu khác, đặc điểm phát sinh ô nhiễm động dùng CNG liên quan đến thành phần hydrocarbure nhiên liệu, ( thường nhiên liệu CNG chứa 90% methane) Khác với động xăng, khí xả động CNG khơng có hydrocarbure có nguyên tử cacbon, đặc biệt khơng có diện thành phần hydrocarbure thơm Liên quan đến vấn đề tạo ozone hạ tầng khí quyển, khí thải động CNG có hoạt tính thấp động xăng đến hai lần tính chất chủ yếu nhiên liệu CNG chứa phần lớn methane, thành phần chất hoạt tính (butenes, buta-1, 3-diene, xylenes) thấp bỏ qua Mặt khác, nhiên liệu CNG không gây trở ngại xúc tác ba chức thành phần lưu huỳnh trường hợp lỏng Tuy nhiên ơxy hóa methane lại khí xả khó khăn Muốn loại trừ chất cần sử dụng xúc tác đặc biệt [2] GVHD Nguyễn Thành Trung SVTH Doãn Quang Hải ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Bảng 1.3 Mức độ phát ô nhiễm động dùng CNG [2] Chất ô nhiễm Mức độ CO (g/mile) 0,655 HC tổng 0,230 HC không methane 0,016 NOx (g/mile) 0,112 CO2 (g/mile) 226,6 Tiêu thụ nhiên liệu 28,5 Hoạt động độc lập 175 Bảng 1.3cho vài ví dụ liên quan đến mức độ phát nhiễm ô tô vận tải sử dụng CNG.Chúng ta nhận thấy, mức độ CO bồ hóng thấp.Mức độ HC đôi lúc gần với giá trị cho phép luật môi trường, chứa phần lớn methane (khoảng 90%), lại thành phần khác thấp Còn mức độ phát sinh NOX khí xả động CNG có nồng độ NO X thấp động làm việc với α = có lắp xúc tác chức Nồng độ cao chút nằm giới hạn cho phép dùng hỗn hợp nghèo Những phiền phức đặc biệt động diesel (ồn, hơi, khói đen …) giảm nhiềuđối với động CNG Mức độ ồn giảm khoảng db động hoạt động không tải với ô tô bus thành phố Về mùi hôi, chất phụ gia chứa lưu huỳnh để phát dò rỉ thêm vào nhiên liệu với thành phần thấp (20 hay 25mg/m 3) nên bị đốt cháy hồn tồn Vì nên khí xả động CNG so với khí xả động diesel Về ảnh hưởng khí thải động sử dụng CNG đến hiệu ứng nhà kính, Methane CO2 N2O khí gây hiệu ứng nhà kính cách trực tiếp ta quan tâm đến việc nghiên cứu ảnh hưởng việc động CNG đến việc nóng lên bầu khí [2] Bảng 1.4 So sánh mức độ phát sinh khí gây hiệu ứng nhà kính động dùng xăng, diesel, CNG (gCO2/Km ) [2] xăng Diesel CNG Trước xúc tác 356 281 267 Sau xúc tác 310 251 231 Trong thực tế động CNG phát sinh CO so với động nhiên liệu lỏng Vì vậy, lượng chất khí gây hiệu ứng nhà kính khí xảđộng CNG thấp khoảng GVHD Nguyễn Thành Trung SVTH Doãn Quang Hải ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 25% so với động xăng 5% so với động Diesel Do việc sử dụng CNG làm giảm đáng kể lượng khí gây hiệu ứng nhà kính phạm vi tồn cầu Nhìn chung, động dùng CNG có nhiều hứa hẹn tơ hoạt động thành phố hay vùng ven đô, khu vực mà tình trạng nhiễm mơi trường phương tiện vận hành gây ngày trở nên trầm trọng Ở số khu vực giới, người ta bắt đầu sử dụng CNG cho ô tô chạy thành phố Các quốc gia Mỹ, Ý, Canada, Hà lan …đã xây dựng sở hạ tầng phục vụ cho việc phát triển ô tô dùng nhiên liệu khí [15] Sự phát triển CNG diễn với số điều kiện Trước hết nhiên liệu cần cho thấy tính ưu việt chắn so với nhiên liệu cạnh tranh nhiên liệu khí hóa lỏng LPG Mặt khác, người ta tiếp tục nghiên cứu sử dụng nhiên liệu khí giải pháp kĩ thuật xử lí ô nhiễm khí xả động nhiên liệu lỏng không cải thiện so với yêu cầu luật môi trường Cuối cùng, nhiên liệu khác, thâm nhập CNG đòi hỏi: + Chính sách thuế khuyến khích người sử dụng + Cơ sở hạ tầng phục vụ việc cung cấp CNG cho ô tô + Giải vấn đề tâm lí người sử dụng liên quan đến tính an tồn tơ dùng CNG 1.1.3 Các phương án cung cấp khí CNG cho động đốt CNG cung cấp vào động dạng khí Hệthốngphunnhiênliệukhívàođườngnạpnhờđộchânkhơngtại họngVenturi hòa trộnđượcdùngphổbiếnnhất.Tuynhiên,nhữnghệthốngphunnhiênliệumới nghiên cứu áp dụng thể nhiều ưu điểmhơn phun khí đường nạp đặc biệt phun khí trực tiếp vào buồng đốt 1.1.3.1 Cung cấp khí CNG cho động sử dụng hòa trộn Hệ thống cung cấp nhiên liệu khí sử dụng hòa trộn có nhiều dạng khác nhau, CNG thường sử dụng dạng sơ đồ sau GVHD Nguyễn Thành Trung SVTH Doãn Quang Hải ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 10 Ðu?ng di?u khi?n tín hi?u di?n Nu?c làm mát Nhiên li?u CNG Nu?c làm mát vào Hình 1.1 Cung cấp khí CNG dùng hòa trộn Bình CNG; Van bình chứa; Van nạp; Đồng hồ đo áp suất ; Van điện từ; Công tắc; Bộ giảm áp; Lọc khơng khí; Bộ hòa trộn; 10 Van tiết lưu Nhiên liệu CNG nén bình chứa với áp suất 200 bar, khởi động động van bình mở cho nhiên liệu CNG vào giảm áp.Tại giảm áp, áp suất nhiên liệu giảm xuống giá trị làm việc, nhờ độ chân không họng venturi thấp áp suất khí trời nên CNG hút vào đường nạp, lưu lượng CNG cung cấp khống chế giảm áp độ chân không họng ống venturi, nhiên liệu CNG vào hỗn hợp hồ trộn với khơng khí tạo thành hỗn hợp nhiên liệu vào buồng cháy Bộ hòa trộn kiểu họng Venturi sử dụng phổ biến cho tất loại nhiên liệu khí (LPG, LNG, CNG,…) việc hòa trộn đơn giản, phù hợp nhiên liệu khí Vì kết cấu hệ thống cung cấp sử dụng hòa trộn đơn giản làm cho giá thành rẻ Sự cung cấp CNG liên tục làm hạn chế khả khống chế tỷ lệ khơng khí/ CNG, để khắc phục nhược điểm ta dùng phương án sử dụng hoà trộn kết hợp với van tiết lưu van công suất GVHD Nguyễn Thành Trung SVTH Doãn Quang Hải ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 1.1.3.2 Cung cấp CNG cho động sử dụng hòa trộn kết hợp với van tiết lưu van công suất 10 12 13 11 14 Nu?c làm mát Nu?c làm mát vào Hình 1.2 Cung cấp khí CNG dùng hồ trộn kết hợp van tiết lưu Bình chứa; Van bình chứa; Van nạp; Công tắc; Bộ giảm áp; Bộ tiết kiệm nhiên liệu; Lọc khơng khí; Bộ hòa trộn; 10 Van điện từ; 11 Van tiết lưu; 12 ECU; 13 Cảm biến oxy; 14 Đồng hồ đo áp suất Khi bật khố điện, dòng điện qua cuộn dây sinh từ tính làm van điệntừ mở cho khí CNG nén từ bình chứa áp suất cao đến giảm áp, giảm áp áp suất nhiên liệu giảm xuống giá trị làm việc khoảng 0,8 ÷1,5 bar, sau nhiên liệu qua lọc áp suất thấp trước vào van tiết lưu, van tiết lưu điều khiển tự động vi xử lý, lưu lượng CNG cung cấp khống chế giảm áp, tiết diện lưu thông van tiết lưu độ chân không ống venturi, tiết diện lưu thông van tiết lưu điều khiển tương ứng với phần trăm vị trí bướm ga thơng qua cảm biến vị trí bướm ga Nhiên liệu vào hỗn hợp hoà trộn với khơng khí tạo thành hỗn hợp nhiên liệu vào buồng cháy Khí CNG khơng định lượng độ chân khơng ống venturi mà thay đổi độ tiết lưu đường nạp, điều chỉnh mức độ tiết lưu đường nạp thực nhờ vi xử lí chuyên dụng nhận tín hiệu từ cảm biến Khi sử dụng hòa trộn công suất động giảm khoảng (5-8)% tổn thất lượng khơng khí nạp họng CNG chiếm chỗ GVHD Nguyễn Thành Trung 10 SVTH Doãn Quang Hải ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP A-A A A 655 490 800 20 310 500 Hình 3.8 Sơ đồ gá đặt bình chứa xe Bình chứa; Bu lơng định vị bình chứa giá; Tấm đệm cao su; Giá đỡ bình; Bu lơng định vị giá đỡ với xe; Van bình chứa 3.4.2.Lắp đặt hòa trộn với cổ nạp Tiến hành đo thực tế cổ góp nạp động Toyota Innova cho kết kích thước cổ góp nạp đường kính 65mm đường kính ngồi 68mm.Với kích thước kích thước hòa trộn 60mm 70mm ta cần ống nối hòa trộn cổ nạp động GVHD Nguyễn Thành Trung 54 SVTH Doãn Quang Hải ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 3.4 Các triệu chứng hư hỏng hệ thống nhiên liệu CNG biện pháp kiểm tra khắc phục 3.4.1 Động khó khơng khởi động a) Ngun nhân: + Khơng có khí CNG: Bình chứa hết khí rò rĩ đường ống chi tiết hệ thống + Ống dẫn nhiên liệu bị tắc + Van giảm áp giảm áp bị kẹt làm nhiên liệu không cấp vào giảm áp + Hỗn hợp nhạt thiếu CNG b) Biện pháp kiểm tra khắc phục + Kiểm tra đồng hồ báo nhiên liệu xem có CNG hay khơng Nếu hết ta nạp vào Nếu bình chứa mà khơng có nhiên liệu cấp cho động ta kiểm tra dọc đường ống dẫn xem có bị rò rĩ hay bị dập khơng sau Sửa chữa thay đoạn ống bị hỏng + Kiểm tra độ mở tiết lưu không tải nhỏ ta điều chỉnh lại cho phù hợp 3.4.2 Tiêu thụ nhiều nhiên liệu a) Nguyên nhân + Tốc độ không tải cao + Tiết diện lưu thơng nhiên liệu qua mạch cấp hệ thống lớn b) Biện pháp kiểm tra khắc phục + Tốc độ không tải cao tiết lưu mạch khơng tải điều chỉnh độ mở lớn, để khắc phục tượng ta điều chỉnh vít côn tiết lưu không tải để chỉnh lại độ mở + Điều chỉnh vít tiết lưu mạch để hạn chế bớt tiết diện lưu thơng nhiên liệu qua mạch 3.4.3 Động công suất tốc độ cao, gia tốc a) Nguyên nhân + Mạch ga bị nghẽn + Van công suất không mở + Tiết diện lưu thông qua mạch nhỏ b) Biện pháp kiểm tra khắc phục + Van công suất không làm việc nguồn điện cấp vào van bị kẹt Do ta kiểm tra mối đấu dây xem có lỏng hay khơng, lỏng ta đấu GVHD Nguyễn Thành Trung 55 SVTH Doãn Quang Hải ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP chặt lại Van bị kẹt lò xo bị kẹt với chốt dẫn hướng van, ta tháo sửa chữa 3.5 Quy trình kiểm tra lắp đặt giảm áp + Kiểm tra tất phận nhựa, thay hư + Kiểm tra đệm áp suất cao (B) vòng đệm kín (A), đặt vòng cẩn thận theo khe rảnh + Chỉ dùng tay để chèn bệ đệm (B), không sử dụng dụng cụ khác, khơng nén vòng đệm (A) Vặn nồi chứa (C) vị trí + Kiểm tra xem van đẩy pittơng (D) có trượt tự nồi chứa (C) + Lắp ráp lại Khi lắp ráp buồng giảmáp thứ cần chúý: + Khi lắp lại nắp chặn (2) cẩn thận với vành màng (3) Vặnđaiốc (1) vừađủ lựcđể màng (3) đủép chặt vào vành (2) Khi lắp buồng giảmáp thứ hai cần chúý: GVHD Nguyễn Thành Trung 56 SVTH Doãn Quang Hải ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP + Màng (1) phải gắn chặt vàođĩa chặn (2) với lực phù hợp + Phải chắn màng (1) đượcđặtđồng tâm vớiđế van (4), định vị vớiống (5) vàđĩa bảo vệ (6) + Thay vòngđệm (8) piston van điện từ Khi lắp lại nắpđậy (7) phải đảm bảo lò xo lắp vào xác + Lắp đặt lại lò xo áp suất thấpđúng tâm cách bu lông bắt chặt màng giảmáp khoảng 1mm mà khơng uốn cong lò xo + Lắp lại đòn bẩy áp suất thấp kiểm tra chiều cao dẫn GVHD Nguyễn Thành Trung 57 SVTH Doãn Quang Hải ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP + Để lắp ráp lại màng áp suất thấp, gắn chặt lò xo thích hợp vào đòn bẩy áp suất thấp, ý không đặt phần cong vào màng bơm áp suất thấp * Chạy thử Khi giảm áp hoàn thành kiểm tra kỹ trước lắp ráp xe, điều kiện cần thiết để kiểm tra phận sau + Nối van điều khiển với điện áp 12 DC gắn chặt vít điều chỉnh chạy khơng tải + Nối khí nén với cửa nạp khí + Kiểm tra mối nối CNG bịt kín xà phòng nước + Đảm bảo khơng có rò rỉ buồng hỗn hợp khí nén buồng chứa nước nóng (tốiđa 0,1 bar) Kiểm tra xem khơng có lỗ thủng ,dùng xà phòng nước Bộ giảm áp phải lắp ráp cách chắn vào phận thân phương tiện Điều đảm bảo khơng có dịch chuyển chúng Vị trí giảm áp phải tuân theo điều kiện sau: GVHD Nguyễn Thành Trung 58 SVTH Dỗn Quang Hải ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP + Nó phải đặt mặt phẳng, điều cho phép ta dễ dàng hỗ trợ bố trí giá đỡ nhằm giúp cho rung động phương tiện không làm dao độngáp suất buồng giảmáp Bộ giảm áp khơng đặt q xa so với hồ trộnđể cho phép phương tiện hoạt động tốt thời điểm khởi động 3.6 Bảo dưỡng hệ thống nhiên liệu CGN 3.6.1.Bảo dưỡng hệ thống -Bảo dưỡng hang ngày:Kiểm tra mức nhiên liệu CNG bình chứa.Kiểm tra bên ngồi độ kín khít chỗ nối,các ống dẫn,bình chứa -Bảo dưỡng theo mùa:Trong năm hai lần phải tháo rời hòa trộn để kiểm tra rửa sạch,kiểm tra lỗ phun -Kiểm tra độ an toàn độ kín bình chứa -Kiểm tra độ kín giảm áp 3.6.2.Sửa chữa hòa trộn -Sau thời gian lâu dài sử dụng lỗ phun hòa trộn bị tắc ,bị mòn dẫn đến hiệu phun nhiên liệu làm giảm khả làm việc động cơ.Ta tiến hành tháo hòa trộn xịt rửa giclo mòn ta thay GVHD Nguyễn Thành Trung 59 SVTH Doãn Quang Hải ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 4.1.Kết Luận Với đề tài “Thiết kế tính tốn ống venturi (bộ hòa trộn) cung cấp khí CNG cho động phun xăng” e chọn cho động 1TR-FE lắp ô tơ INNOVA”, em hồn thành số nội dung là: -Giới thiệu khí CNG + Tính chất Khí CNG + Thành phần hóa học + Khả ứng dụng cho động + Sự ô nhiễm khí thải sử dụng CNG làm nhiên liệu -Các phương án cung cấp khí CNG cho động đốt + Cung cấp khí CNG cho động sử dụng hòa trộn + Cung cấp CNG cho động sử dụng hòa trộn kết hợp với van tiết lưu van công suất + Cung cấp CNG cho động phương pháp phun CNG đường nạp + Cung cấp CNG cho động phương pháp phun CNG trực tiếp vào buồng cháy - Giới thiệu xe Toyota Innova - Thiết kế hệ thống cung cấp khí CNG cho động 1TR-FE - Tính tốn số chi tiết hệ thống: + Bộ hòa trộn Do điều kiện tính tốn nằm mức độ lý thuyết mà không kiểm định thực tế nên khơng tránh khỏi sai sót nội dung đề tài có giá trị định làm tiền đề cho đề tài sau hoàn thiện ứng dụng thực tế Cũng từ tính tốn lý thuyết ta nhận thấy vấn đề khó khăn động sử dụng khí thiên nhiên CNG lắp phương tiện giao thông vấn đề chứa nhiên liệu Do trạng thái CNG chứa bình nén với áp suất cao nên khả chứa nhỏ khơng gian chứa nhiên liệu khối lượng bình chứa lớn nhiều so với nhiên liệu lỏng nên khơng gian bố trí bình nhiên xe khó khăn Qua đề tài em bổ sung kiến thức chuyên nghành động đốt Cũng qua đề tài em nâng cao khả công nghệ thông tin phục vụ hữu ích cho cơng việc sau GVHD Nguyễn Thành Trung 60 SVTH Doãn Quang Hải ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 4.2 Kiến nghị Tiến hành thực nghiệm để đánh giá tính kinh tế,kĩ thuật động sử dụng CNG cung cấp hòa trộn:cơng suất phát thải tiêu hao nhiên liệu Chế tạo hòa trộn với kích thước tính tốn đồ án GVHD Nguyễn Thành Trung 61 SVTH Doãn Quang Hải ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]: Nguyễn Quang Trung: ‘‘Giáo trình mơn học nhiên liệu vật liệu bôi trơn’’ [2] Bùi Văn Ga, Văn Thị Bông, Phạm Xn Mai, Trần Thanh Hải Tùng ‘‘Ơ tơ ô nhiễm môi trường’’ Nhà xuất giáo dục 1999 [3] Tổng công ty Toyota Việt Nam [4] Hồ Tấn Chuẩn nhiều tác giả (1977), Kết cấu tính toán động đốt tập 3, Nhà xuất Đại học Trung học chuyên nghiệp [5] Nguyễn Văn Bình, Nguyễn Tất Tiến ‘ ‘Nguyên lý động đốt trong’’ Nhà xuất giáo dục, năm 1994 [6] Ts Trần Thanh Hải Tùng “Bài giảng tính tốn động đốt trong” Bộ mơn Máy động lực, Khoa Cơ Khí Giao Thơng, ĐHBKĐN [7] Tạp chí khoa học cơng nghệ Hàng Hải số 21-01/2010 [8] Nguyến Tường Vi (2014) Nghiên cứu sử dụng LPG làm nhiên liệu thay động diesel hành Luận án tiến sĩ Kĩ thuật khí động lực đại học Bách Khoa Hà Nội [9] Bùi Văn Ga cộng thử nghiệm khí bioga động xe máy Tạp chí Khoa học Công nghệ đại học Đà Nẵng số ngày 1/5/2007 [10] loại nhiên liệu thay xăng dầu cho xe ô tô báo điện tử Việt Nam VNexpree [11] Hydro nguồn lượng thay cho xăng dầu báo tuoitre.vn [12] Công ty cố phần CNG Việt Nam [13] Khí nén thiên nhiên hình thành voer.edu.vn [14] Khí nén thiên nhiên nguồn gốc đặc tính mỏ báo khoahocngaynay.com [15] Đinh Thị Ngọ Nguyễn Khánh Diệu Hồng (2008) Nhiên liệu trình xử lí hóa dầu NXB Khoa học Kĩ thuật [16] Lê Văn Tụy (2009) Tính tốn mơ cung cấp nhiên liệu khí thiên nhiên (CNG) phun trực tiếp cho động có tỷ số nén cao Luận án tiến sĩ Kĩ thuật động nhiệt đại học Bách Khoa Đà Nẵng [17] Công ty Cổ Phần thiết bị áp lự Đông Anh-Hà Nội [18] Công ty TNHH Thương mại Tân Thành-Bình Dương [19] Cơng ty TNHH Kĩ thuật Khang Nguyên-Đồng Nai [20] Công ty Cổ phần kĩ thuật mơi trường Tinh Tuệ-Thành phố Hồ Chí Minh [21] Công ty TNHH Thương mại Quốc Tế-Thành phố Hồ Chí Minh GVHD Nguyễn Thành Trung 62 SVTH Dỗn Quang Hải ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP [22] Giáo trình Động đốt NXB Giao thông vận tải Hà Nội (2004) Nguyễn Văn Bằng [23]Kadirgama, et.al, (2008) Design and Simulate Mixing of Compressed Natural Gas with Air in a mixing device, Proceedings of MUCET2008, Malaysian Technical Universities Conference on Engineering and Technology, Malaysia, ISBN 978-98342358-4-0 GVHD Nguyễn Thành Trung 63 SVTH Doãn Quang Hải ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN 1.1:Giới thiệu chung 1.1.1 Sự cần thiết phải có nguồn nhiên liệu thay nguồn nhiên liệu lỏng truyền thống 1.1.2 Giới thiệu khí nén thiên nhiên .3 1.1.2.1 Nguồn gốc, trình khai thác sử lý khí 1.1.2.2 Tính chất khí CNG 1.1.3 Các phương án cung cấp khí CNG cho động đốt 1.1.3.1 Cung cấp khí CNG cho động sử dụng hòa trộn 1.1.3.2 Cung cấp CNG cho động sử dụng hòa trộn kết hợp với van tiết lưu van công suất .10 1.1.3.3 Cung cấp CNG cho động phương pháp phun CNG đường nạp 11 1.1.3.4 Cung cấp CNG cho động phương pháp phun CNG trực tiếp vào buồng cháy 13 1.2.Nhiệm vụ phương pháp nghiên cứu đồ án .14 CHƯƠNG :CƠ SỞ LÝ THUYẾT 15 2.1 Giới thiệu chung ô tô INNOVA 15 2.2 Đặc điểm tổng quát động 1TR-FE 16 2.2.1 Động 16 2.2.2 Cơ cấu phối khí 18 2.2.3 Hệ thống nhiên liệu 19 2.2.4 Hệ thống kiểm sốt khí xả 20 2.2.5 Hệ thống xả 21 2.2.6 Hệ thống làm mát 22 2.2.7 Hệ thống bôi trơn 22 2.2.8 Hệ thống đánh lửa 23 2.2.9 Hệ thống khởi động 24 2.2.10 Hệ thống nạp 24 2.3 Sơ đồ hệ thống nhiên liệu CNG 25 2.3.1 Các phận hệ thống cung cấp khí CNG 28 2.3.1.1 Bình chứa CNG .28 2.3.1.2 Van bình chứa 29 2.3.1.3 Van nạp 30 GVHD:Nguyễn Thành Trung SVTH: Doãn Quang Hải ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 2.3.1.4 Van điện từ 31 2.3.1.5 Bộ giảm áp 32 2.3.1.6 Bộ hoà trộn 34 2.3.1.7 Cơ cấu tiết lưu .34 2.3.1.8 Van công suất 34 2.3.1.9 Van khơng tải 36 CHƯƠNG 3:TÍNH TỐN THIẾT KẾ ỐNG VENTURI (BỘ HỊA TRỘN) CUNG CẤP KHÍ CNG CHO ĐỘNG CƠ PHUN XĂNG (ĐỘNG CƠ 1TR-FE TRÊN TOYOTA INNOVA) 37 3.1 Tính tốn nhiệt động dùng CNG 37 3.1.1 Các số liệu ban đầu 37 3.1.2 Các thông số chọn 38 3.1.3 Tính tốn chu trình cơng tác 38 3.2 Tính tốn thiết kế hồ trộn .46 3.2.1.Quá trình tính tốn 47 3.2.2.Bản vẽ thiết kế hòa trộn .53 3.3 Tính tốn tiết lưu mạch cung cấp .55 3.3 Tính tốn ziclơ mạch cơng suất 58 3.3 Phương pháp lắp đặt bố trí hệ thống nhiên liệu khí CNG tơ INNOVA .60 3.3.1 Sơ đồ bố trí 60 3.4 Các triệu chứng hư hỏng hệ thống nhiên liệu CNG biện pháp kiểm tra khắc phục 63 3.4.1 Động khó không khởi động .63 3.4.2 Tiêu thụ nhiều nhiên liệu 63 3.4.3 Động công suất tốc độ cao, gia tốc 63 3.5 Quy trình kiểm tra lắp đặt giảm áp 64 3.6.Bảo dưỡng hệ thống nhiên liệu CGN 67 3.6.1.Bảo dưỡng hệ thống 67 CHƯƠNG 4:KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 68 4.1.Kết Luận 68 4.2.Kiến nghị .69 GVHD:Nguyễn Thành Trung SVTH: Doãn Quang Hải ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ SƠ ĐỒ Hình 1.1 Sơ đồ cung cấp khí CNG dùng hòa trộn Hình 1.2 Sơ đồ cug cấp khí CNG dùng hòa trộn kết hợp van tiết lưu van cơng suất Hình 1.3 Sơ đồ cung cấp khí CNG phương pháp phun đường nạp Hình 1.4 Sơ đồ cung bấp khí CNG phương pháp phun trực tiếp Hình 2.1 Cách bố trí xupap trục cam tren động Hình 2.2 Cấu tạp piston xéc măng Hình 2.3 Kết cấu truyền Hình 2.4 Kết cấu trục khuỷu Hình 2.5 Kết cấu cò mổ Hình 2.6 Kết cấu đội thủy lực Hình 2.7 Sơ đồ hệ thống nhiên liệu động 1TR-FE Hình 2.8 Đồ thị biến thiên nồng độ chất ô nhiễm theo hệ số dư lượng khơng khí Hình 2.9 Sơ đồ hệ thống xả dộng 1TR-FE Hình 2.10 Hệ thống làm mát động 1TR-FE Hình 2.11 Sơ đồ hệ thống đánh lửa động 1TR-FE Hình 2.12 Kết cấu máy khởi động Hình 2.13 Sơ đồ hệ thống nạp động 1TR-FE Hình 2.14 Sơ đồ hệ thống nhiên liệu xăng động 1TR-FE Hình 2.15 Sơ đồ hệ thống nhiên liệu CNG động 1TR-FE Hình 2.16 Bình chứa CNG Hình 2.17 Kết cấu van bình chứa Hình 2.18 Kết cấu van nạp Hình 2.19 Kết cấu van điện từ Hình 2.20 Kết cấu giảm áp Hình 2.21 Kết cấu van cơng suất Hình 2.22 Kết cấu van khơng tải Hình 3.1 Các loại hòa trộn Hình 3.2 Bộ hòa trộn trực giao Hình 3.3 Mơ hình dòng khí qua ống venture hòa trộn Hình 3.4 Sơ đồ tính tốn đường ống lỗ phun Hình 3.5 Kết cấu hòa trộn Hình 3.6 Bản lắp ghép hòa trộn với đường ống nạp Hình 3.7 Sơ đồ bố trí hệ thống nhiên liệu khí CNG ô tô Innova Hình 3.8 Sơ đồ gá đặt bình chứa CNG xe GVHD:Nguyễn Thành Trung SVTH: Doãn Quang Hải 10 11 13 17 17 18 18 19 19 20 21 22 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 33 35 36 46 47 48 53 54 55 60 62 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Thành phần khí CNG Bảng 1.2 So sánh đặc tính CNG với xăng Bảng 1.3 Mức độ phát ô nhiễm động dùng CNG với môi trường Bảng 1.4 So sánh mức độ phát sinh khí gây hiệu ứng nhà kính độnh dung xăng,diesel CNG Bảng 2.1 Các thơng số kí thuật xe Innova Bảng 2.2 Trọng lượng kích thước xe Innova Bảng 2.3 Thơng số khung gầm Bảng 2.4 Thông số động xe Innova Bảng 2.5 Kích thước khe hở xéc măng Bảng 2.6 Thơng số kĩ thuật bình chứa CNG Bảng 2.7 Thơng số kĩ thuật van bình chứa Bảng 2.8 Thơng số kĩ thuật van nạp Bảng 2.9 Thông số kĩ thuật van điện từ Bảng 2.10 Thông số kĩ thuật giảm áp Bảng 2.11 Thông số kĩ thuật va công suất Bảng 3.1 Thông số ban đầu Bảng 3.2 Thông số chọn Bảng 3.3 Bảng hệ số tổn thất dựa vào loại động Bảng 3.4 Bảng giá trị an GVHD:Nguyễn Thành Trung SVTH: Doãn Quang Hải 15 15 15 16 18 29 29 30 31 34 35 37 38 45 51 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP BẢNG CÁC THÔNG SỐ VIẾT TẮT Kí hiệu/viết tắt Đơn vị đo Tiếng anh/Tiếng việt Diễn giải CNG Compress Natural Gas Nhiên liệu khí nén thiên nhiên CO2 Carbon Dioxide NOx Oxyde Nito  Tỷ số nén động T0k Góc quay trục khuỷu ge Suất tiêu hao nhiên liệu g/KW.h mc kg Khối lượng môi chất xi lanh Me Nm Momen xoắn Ne kw Cơng suất có ích GVHD:Nguyễn Thành Trung SVTH: Doãn Quang Hải ... phương án cung cấp khí CNG cho động đốt CNG cung cấp vào động dạng khí Hệthốngphunnhiênliệukhívàođườngnạpnhờđộchânkhơngtại họngVenturi hòa trộnđượcdùngphổbiếnnhất.Tuynhiên,nhữnghệthốngphunnhiênliệumới... tích tình hình sử dụng nhiên liệu CNG động xăng Việt Nam giới Nghiên cứu phương pháp cung cấp khí CNG cho động xăng Tính tốn thiết kế ơng venturi (bộ hòa trộn) cho động 1TR-FE lắp Toyota Innova 1.2.2.Phương... điểmhơn phun khí đường nạp đặc biệt phun khí trực tiếp vào buồng đốt 1.1.3.1 Cung cấp khí CNG cho động sử dụng hòa trộn Hệ thống cung cấp nhiên liệu khí sử dụng hòa trộn có nhiều dạng khác nhau, CNG