Như chúng ta đã trình bày việc chuyển đổi ô tô thông dụng sử dụng nhiên liệu lỏng sang sử dụng khí thiên nhiên NGV đòi hỏi một sự cải tạo đáng kể đối với động cơ: nâng cao tỉ số nén, nâng cao công suất hệ thống đánh lửa, đặc biệt là phải cải tạo hệ thống cung cấp nhiên liệu và bình chứa. Trong phần này chúng ta sẽđánh giá tính năng của động cơ và vấn đề ô nhiễm.
A. Tính năng:
Về hiệu suất, động cơ dùng NGV có thể dễ dàng đạt được hiệu suất cao hơn động cơ xăng khoảng10% nhờ tỉ số nén cao. Khi nạp trực tiếp nhiên liệu thể khí vào đường nạp, hệ số nạp của động cơ bị giảm dẫn đến công suất động cơ giảm (khoảng 10%). Tuy nhiên sự tụt giảm công suất có thể bù trừ nhờ sự gia tăng hiệu suất động cơ. Động cơ sử dụng NGV có các tính năng về động học (gia tốc, quá độ, tốc độ cực đại...) tương đương động cơ xăng. Mặt khác, nhiên liệu NGV do ở dạng khí nên ít bịảnh hưởng bởi quán tính trong giai đoạn quá độ nên động cơ làm việc mềm mại hơn. Cuối cùng, động cơ sử dụng NGV không có những nhược điểm liên quan đến nhiệt độ môi trường nhưđộng cơ dùng nhiên liệu lỏng.
Bảng 8.9: Phân bố năng lượng tiêu thụ trước khi đến nơi sử dụng của các loại nhiên liệu khác nhau
Các công đoạn Xăng Dầu Diesel GPL-C Khí thiên nhiên Đuốc đốt khí trong quá
trình khai thác
3,0 3,0 3,0 1,8
Tiêu thụ trên hiện trường 1,0 1,0 1,0 -
Vận tải 1,9 1,9 1,9 8,0
Lọc 12,5 6,5 3,5 -
Phân phối 0,5 0,5 1,0 0,5
Nén - - - -
Tổng cộng 19,2 13,0 10,5 16,3
B. Ô nhiễm:
Cũng nhưđối với những loại nhiên liệu khác, đặc điểm phát sinh ô nhiễm của động cơ dùng NGV liên quan đến thành phần hydrocarbure của nhiên liệu, (thường nhiên liệu NGV chứa ít nhất 90% méthane). Bảng 8.10 so sánh thành phần hydrocarbure trong khí xả trước khi vào bộ xúc tác 3 chức năng khi động cơ sử dụng nhiên liệu NGV và xăng. Khác với động cơ xăng, trong khí xảđộng cơ NGV hầu như không có hydrocarbure nào có hơn 4 nguyên tử carbon, đặc biệt hơn nữa là không có sự hiện diện của thành phần hydrocarbure thơm.
Liên quan đến vấn đề tạo ozone ở hạ tầng khí quyển, khí thải của động cơ NGV có hoạt tính thấp hơn động cơ xăng đến 2 lần. Tính chất này chủ yếu là do nhiên liệu NGV chứa phần lớn méthane, thành phần các chất hoạt tính (butènes, buta-1,3-diène, xylènes) rất thấp hoặc có thể bỏ qua.
Mặt khác, nhiên liệu NGV không bao giờ gây trở ngại đối với bộ xúc tác ba chức năng do thành phần lưu huỳnh như trong trường hợp nhiên liệu lỏng. Tuy nhiên, sự ôxy hóa méthane còn lại trong khí xả rất khó khăn. Muốn loại trừ triệt để chất khí này cần sử dụng một bộ xúc tác đặc biệt.
C. Số liệu so sánh trong vài trường hợp điển hình:
Sau đây là số liệu so sánh của vài trường hợp động cơ xăng và động cơ NGV. Trường hợp thứ nhất (bảng 8.11), nếu xét hai động cơ có cùng tỉ số nén, cùng kết cấu đường nạp, cùng hệ thống đánh lửa và hệ thống phân phối khí thì ô tô NGV có mức độ phát sinh ô nhiễm thấp hơn động cơ xăng khoảng 50%.Trường hợp thứ hai, nếu xét một động cơ đã được thiết kế chuyển đổi để chuyên dùng nhiên liệu NGV thì động cơ dùng NGV có mức độ phát ô nhiễm rất thấp so với động cơ xăng có cùng công suất và momen (bảng 8.12).