Hệ thống cung cấp nhiên liệu CNG cho động cơ đốt trong trên xe buýt
MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU
HỆ THỐNG CUNG CẤP NHIÊN LIỆU CHO ĐỘNG CƠ CNG TRÊN XE BUS
- PHƯƠNG ÁN CUNG CẤP NHIÊN LIỆU CNG TRÊN XE BUS
- CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG HỆ THỐNG CUNG CẤP NHIÊN LIỆU KHÍ CNG
Có bốn phương pháp cơ bản cung cấp CNG vào xy-lanh động cơ sử dụng bộ hòa trộn, sử dụng một vòi phun chung (phun đơn điểm), vòi phun đa điểm trên đường ống nạp và vòi phun trực tiếp vào buồng đốt. Hệ thống cung cấp CNG cho động cơ thông qua bộ hòa trộn (carburetor), bộ hòa trộn thông thường được sử dụng để hòa trộn nhiên liệu thường được sử dụng với sơ đồ như sau:. Cung cấp khí CNG dùng bộ hòa trộn. Nhiên liệu khí được nén trong bình CNG với áp suất lớn gần 200 bar, khi mở công tắc khóa điện khởi động lúc này van bình CNG sẽ mở ra để khí đi đến bộ giảm áp. Áp suất nhiên liệu tại bộ giảm áp giảm xuống đến giá trị làm việc cho phép, vì áp suất chân không tại họng Venturi thấp hơn áp suất khí trời nên khí CNG sẽ được dẫn vào trong đường ống nạp, lượng khí CNG được điều tiết bởi độ chân không tại họng Venturi và bộ giảm áp lúc này khí CNG sẽ đi đến bộ hòa trộn để thực hiện hóa trình hòa trộn không khí để đưa vào buồng đốt. Bộ hòa trộn có họng dạng Venturi được sử dụng thích hợp với tất cả loại nhiên liệu dạng khí, cấu tạo đơn giản dễ chi phí rẻ dễ lắp đặt bảo dưỡng sửa chữa. Tuy nhiên khi sử dụng bộ hòa trộn, do tổn thất lượng không khí nạp tại họng và do CNG chiếm chỗ nên hệ số nạp bị giảm, dẫn đến công suất của động cơ giảm khoảng 5÷8)%, đồng thời sự cung cấp CNG liên tục làm hạn chế khả năng kiểm soát tỷ lệ CNG/ không khí. Khi bật công tắc khóa điện để khởi động, dòng điện chạy qua cuộn dây sinh ra một từ tính làm mở điện từ cho khí CNG nén từ bình chứa áp suất cao đến bộ điều hòa áp suất, tại bộ điều hòa áp suất, áp suất khi CNG được hạ xuống đến giá trị cho phép khoảng 0,8-1,5 bar, nhiên liệu trước khi vào van tiết lưu thông qua bộ lọc áp suất thấp, van tiết lưu được điều khiển tự động bởi bộ vi xử lý sẽ điều khiển van tiết lưu đóng hoặc mở một cách hợp lí, lưu lượng khí CNG được khống chế bởi bộ điều hòa áp suất, vì độ chênh lệch áp và tiết diện của van tiết lưu tại họng venturi, tiết diện lưu thông của van tiết lưu được điều khiển bởi phần trăm vị trí bướm ga thông qua cảm biến vị trí bướm ga van tiết lưu sẽ được điều chỉnh tiết diện lưu thông tương ứng.
Lượng khí CNG không chỉ được định lượng bởi áp suất chênh lệch tại họng venturi mà còn do sự thay đổi tiết lưu trên đường ống nạp, sự điều chỉnh mức độ tiết lưu trên đường nạp được thực hiện nhờ bộ vi xử lí chuyên dụng nhận tín hiệu đầu vào từ các cảm biến và ra tín hiệu điều khiển van tiết lưu trên đường ống nạp. Tại bộ giảm áp, áp suất nhiên liệu được giảm xuống, sau đó nhiên liệu CNG đi qua bộ lọc áp suất trước khi đến vòi phun, Vòi phun được bộ vi xử lí điều khiển một cách tự động, thời gian phun, tỉ lệ phun được điều khiển bởi độ mở của vị trí tay ga thông qua cảm biến vị trí tay ga. Hệ thống điều khiển gồm các cảm biến ghi nhận thông tin ở từng chế độ tải của động cơ gửi tín hiệu về ECU xử lí, các thông tin nhận được từ các cảm biến và phát tín hiệu điều khiển đến các vòi phun CNG để điều khiển thời gian mở đóng vòi phun cung cấp CNG.
Qúa trình phun nhiên liệu được thực hiện một cách độc lập nên cung cấp nhiên liệu đồng đều cho từng buồng đốt, do đó cũng giảm khả năng hồi lưu ngọn lửa về đường ống nạp có thể gây nguy hiểm cháy nổ hệ thống nhiên liệu làm hỏng các linh kiện và thiết bị. Ngoài ra hệ thống này còn tận dụng được nhiên liệu áp suất cao ban đầu nên không cần dùng đến bơm nhiên liệu cao áp, động cơ có thể hoạt động không có tổn thất hệ số nạp và ở điều kiện hỗn hợp nghèo. Lọc không khí trong hệ thống CNG là một thành phần quan trọng để đảm bảo rằng khí được cung cấp vào động cơ là sạch và không chứa tạp chất có thể gây hại cho hệ thống nhiên liệu và động cơ.
Động cơ CNG (compressed natural gas - khí đốt tự nhiên nén) có hai bình chứa khí để đảm bảo cung cấp nhiên liệu liên tục cho động cơ khi một trong hai bình bị hết khí hoặc phải được thay thế. Nếu vì một lý do nào đó áp suất trong bình tăng cao đến 200 bar sẽ tác dụng lên đế van an toàn 4, nén lò xo 10 mở đường thông xả CNG ra ngoài không khí làm áp suất và nhiệt độ trong bình giảm xuống bảo đảm bình chứa không bị sự cố như nổ, vỡ khi áp suất trong bình tăng cao. Bộ hoà trộn có thể được sử dụng trong nhiều ứng dụng khác nhau, từ công nghiệp hóa chất đến sản xuất thực phẩm và đồ uống, cũng như trong hệ thống xử lý nước và hệ thống điều khiển năng lượng.
Trong các ứng dụng công nghiệp và dân dụng, van công suất thường được sử dụng để điều chỉnh tải điện trong hệ thống, giảm thiểu mức độ tiêu thụ năng lượng hoặc đảm bảo an toàn cho thiết bị và hệ thống điện. Nguyên lý làm việc của hệ thống nhiên liệu CNG (Compressed Natural Gas) dựa trên việc sử dụng khí tự nhiên, chủ yếu là methane, được nén ở áp suất cao và lưu trữ trong các bình chứa áp suất cao. Yêu cầu phải cung cấp tỷ lệ hỗn hợp khí CNG và không khí chính xác, đơn giản dễ chế tạo, hoạt động ổn định trong mọi điều kiện vận hành và thời tiết, đảm bảo an toàn cho người vận hành và xe.
CHUẨN ĐOÁN, BẢO DƯỠNG VÀ SỬA CHỮA HỆ THỐNG CUNG CẤP NHIÊN CHO ĐỘNG CƠ CNG
- HƯ HỎNG THƯỜNG GẶP CỦA HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU KHÍ CNG VÀ BIỆN PHÁP KIỂM TRA KHẮC PHỤC
- BẢO DƯỠNG HỆ THỐNG CNG 1. Kiểm tra nén động cơ
+ Điều kiện đường và môi trường lái xe: Điều kiện đường như độ cao, độ dốc, và điều kiện giao thông cũng có thể ảnh thưởng đến tiêu thụ nhiên liệu. + Thiết kế và trong lượng của xe: Thiết kế của xe và trọng lượng của xe cũng có thể ảnh hưởng đến tiêu thụ nhiên liệu. + Bảo dưỡng và kiểm tra định kỳ: Việc bảo dưỡng định kỳ và kiểm tra hệ thống nhiên liệu đúng cách có thể giúp duy trì hiệu suất và giảm tiêu thụ nhiên liệu.
Để giảm tiêu thụ nhiên liệu, người lái xe có thể thực hiện các biện pháp như duy trì vận tốc ổn định, bảo dưỡng định kỳ, và thực thiện các biện pháp tiết kiệm nhiên liệu như sử dụng hệ thống phanh động cơ. + Kiểm tra các khu vực rò rỉ: Kiểm tra kỹ lưỡng các khu vực quanh van và các kết nối khác trong hệ thống nén để xác định xem có bất kỳ dấu hiệu của rò rỉ nào không. + Kiểm tra các cảm biến và van: Đảm bảo rằng các cảm biến và van trong hệ thống nén hoạt động đúng cách bằng cách kiểm tra chúng cho sự rò rỉ hoặc hỏng hóc.
+ Kiểm tra hệ thống lọc: Kiểm tra các bộ lọc trong hệ thống nén để đảm bảo rằng chúng không bị tắc nghẽn và không cần phải được thay thế. + Thực hiện sửa chữa và bảo dưỡng: Nếu phát hiện ra bất kỳ vấn đề nào trong quá trình kiểm tra, thực hiện các biện pháp sửa chữa và bảo dưỡng cần thiết để khắc phục vấn đề. + Kiểm tra lại sau khi hoàn tất: Sau khi hoàn tất quá trình kiểm tra và sửa chữa, kiểm tra lại hệ thống nén để đảm bảo rằng tất cả các vấn đề đã được giải quyết và động cơ hoạt động ổn định.
+ Xác định điểm kiểm tra: Xác định điểm cần kiểm tra áp suất, thường là các kết nối hoặc van trong hệ thống nén, bao gồm van nạp, van dẫn, và các điểm kết nối khác. + Xác định và sửa chữa sự rò rỉ: Nếu phát hiện ra bất kỳ sự rò rỉ nào, xác định nguyên nhân và thực hiện các biện pháp sửa chữa cần thiết để khắc phục vấn đề. + Kiểm tra lại sau khi sửa chữa: Sau khi thực hiện sửa chữa, kiểm tra lại hệ thống bằng cách áp dụng chất lỏng và kiểm tra xem có sự rò rỉ nào còn lại không.
+ Ghi chép kết quả: Ghi lại kết quả của kiểm tra và bất kỳ sửa chữa nào đã được thực hiện để sử dụng cho việc bảo trì và bảo dưỡng trong tương lai.