2.1.1.1. Trộn nhiên liệu diesel với LPG dạng lỏng trước khi phun vào buồng đốt
Hệ thống cung cấp nhiên liệu loại này gồm có bình chứa khí hóa lỏng LPG áp suất cao, hệ thống van kết nối với bình chứa điều khiển lưu lượng khí hóa lỏng LPG, bộ trộn (hình 2.1) [41]. Hệ thống van điều tiết, kiểm soát lưu lượng được điều khiển bằng mô đun điều khiển trung tâm, căn cứ vào các tín hiệu từ các cảm biến của xe, theo nhu cầu nhiên liệu của động cơ.
Nhiên liệu diesel được nén bằng bơm và chứa trong bình áp lực cao trước khi đưa vào buồng trộn. Lượng diesel cung cấp được điều khiển bằng van kiểm soát lưu lượng và được điều khiển bởi bộ điều khiển điện tử.
Hình 2.1. Sơ đồ hệ thống trộn nhiên liệu diesel - LPG ở dạng lỏng.
Nhiên liệu LPG ở dạng lỏng được đưa từ bình chứa qua các van điều khiển và trộn với diesel tại buồng trộn thành một hỗn hợp nhiên liệu lỏng, hỗn hợp này vẫn được duy trì áp suất và được bơm vào ống góp chung
Thùng chưá diesel
Bộ trộn diesel-LPG Van điều khiển
Bình chứa LPG Mô đun điều khiển
23
(commonrail) rồi qua vòi phun, phun vào buồng đốt.
Ưu điểm:
- LPG có thể trộn với diesel theo tỷ lệ khá cao, góp phần giảm lượng tiêu thụ nhiên liệu diesel.
- Kết cấu động cơ diesel nguyên bản không bị thay đổi nhiều.
Nhược điểm:
- Khi tăng tốc độ vòng quay, động cơ làm việc không ổn định.
- Với tỷ lệ hòa trộn LPG cao thì tính bôi trơn của nhiên liệu sẽ giảm đi, dẫn đến những vấn đề liên quan đến mài mòn chi tiết, làm tăng chi phí bảo dưỡng sửa chữa động cơ.
2.1.1.2. Phun trực tiếp LPG lỏng vào buồng đốt
Nhiên liệu diesel và LPG được bơm cao áp nén với áp suất cao và phun vào buồng cháy của động cơ (hình 2.2) [57]. Có thể sử dụng vòi phun chung cho cả hai loại nhiên liệu (combi-injector), hoặc sử dụng hai vòi phun riêng biệt.
Hình 2.2. Sơ đồ hệ thống phun trực tiếp LPG vào buồng đốt
1.Đầu phun kết hợp; 2. Đường dẫn nhiên liệu; 3. Điều khiển dầu; 4. Van xả; 5. Van khí; 6. Cung cấp khí có áp suất cao; 7. Bơm đôi; 8. Trục cam
1 2 3 5 4 6 7 8
Trường hợp sử dụng hai vòi phun riêng biệt cho LPG và diesel thì phải cải tạo động cơ rất phức tạp và tốn kém chi phí. Sử dụng vòi phun chung hai nhiên liệu thì vòi phun dễ bị mài mòn do đặc tính bôi trơn kém của LPG.
Ưu điểm:
- Kiểm soát được nồng độ hỗn hợp cháy. - Đáp ứng kịp thời mọi chế độ tải.
Nhược điểm:
- Dễ đóng băng làm tắc ống dẫn nhiên liệu LPG. - Bơm nhiên liệu LPG dễ bị hóa hơi và ngưng tụ. - Thiết bị điều khiển phức tạp.
2.1.1.3. Phun LPG vào đường ống nạp
Hiện nay phương pháp hòa trộn LPG với không khí trước khi phun hỗn hợp này vào buồng đốt được áp dụng khá phổ biến. Hệ thống cung cấp LPG bao gồm bình chứa LPG, bộ hóa hơi giảm áp và vòi phun LPG (hình 2.3) [67]. LPG từ bình chứa được đưa đến bộ hóa hơi giảm áp để giảm áp suất LPG xuống một giá trị phù hợp, bộ phận này sử dụng nhiệt của nước làm mát động cơ để tăng tốc độ hóa hơi LPG. Sau khi được hóa hơi giảm áp, LPG được dẫn qua các van điều khiển đến vòi phun và phun vào đường ống nạp động cơ. Tại đây LPG hơi hòa trộn với không khí từ máy nén của turbo tăng áp tạo thành hỗn hợp LPG-không khí trước khi đưa qua các họng hút đi vào buồng cháy của động cơ.
Ưu điểm:
- Kết cấu gọn nhẹ, lắp đặt đơn giản.
- Không phải cải tạo động cơ diesel nguyên bản. - Quá trình cháy hoàn toàn, hiệu suất cháy cao.
Nhược điểm:
- Tỷ lệ hòa trộn diesel - LPG không ổn định khi tốc độ và tải trọng động cơ thay đổi.
25
- Động cơ dễ bị cháy kích nổ khi tỷ lệ hòa trộn cao.
Hình 2.3. Sơ đồ hệ thống phun LPG vào đường ống nạp động cơ
1. Bình chứa LPG; 2. Van điện từ; 3. Bộ giảm áp hóa hơi; 4. Van tiết lưu; 5. Cảm biến tín hiệu áp suất nạp; 6. Vòi phun LPG
2.1.2. Chọn phương án hòa trộn lưỡng nhiên liệu diesel - LPG
Căn cứ vào ưu nhược điểm của các phương án hòa trộn lưỡng nhiên liệu diesel - LPG và để phù hợp với mục tiêu nghiên cứu, đề tài chọn phương án phun LPG vào đường ống nạp động cơ để khảo sát tính toán và thực nghiệm. Sơ đồ bố trí hệ thống cung cấp LPG vào động cơ diesel được trình bày trên hình 2.4.
LPG từ bình chứa được đưa đến bộ hóa hơi giảm áp, tại đây LPG bay hơi, áp suất giảm đến giá trị làm việc phù hợp. Vòi phun LPG và sensor thu tín hiệu áp suất được lắp vào đường ống nạp, trong quá trình hóa hơi, LPG sẽ thu nhiệt gây ra hiện tượng đóng băng nên cần phải có một nguồn nhiệt đưa vào để duy trì khả năng làm việc của bộ hóa hơi giảm áp. Để giải quyết vấn đề này, hai ống dẫn nước của thiết bị được lắp vào đường nước vào và ra két nước làm mát của động cơ, do đó sẽ bổ sung nhiệt hâm nóng bộ giảm áp hóa hơi, làm tăng tốc độ hóa hơi LPG và tránh hiện tượng đóng băng trong hệ thống.
2 3 4
1
Hình 2.4. Sơ đồ bố trí hệ thống cung cấp LPG và hệ thống nhiên liệu động cơ diesel tăng áp
1. Bầu lọc khí; 2. Bộ làm mát khí nạp; 3. Ống xả; 4. Bơm cao áp; 5. Bầu lọc thô; 6. Turbo tăng áp; 7. Vòi phun; 8. Đường ống lấy tín hiệu áp suất nạp; 9. Đường ống dẫn LPG đã hóa hơi; 10. Bơm tiếp nhiên liệu; 11. Van điều chỉnh lưu lượng LPG; 12. Bầu lọc tinh; 13. Bình chứa LPG; 14. Đường ống dẫn LPG; 15. Két làm mát động cơ; 16. Thùng nhiên liệu diesel; 17. Bộ giảm áp hóa hơi.