- COOAB Màng
3. Cải tạo hệ thống cung cấp nhiên liệu
Cho đến nay, hệ thống phun nhiên liệu khí vào đường nạp nhờ độ chân khơng tại họng Venturi 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 hĩa lỏng ngay trước xupap nạp. Hệ thống này cĩ 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 ơ nhiễm giảm đi rõ rệt.
LPG cĩ 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 hồn hảo của hỗn hợp ga-khơng khí và tránh hiện tượng ướt thành đường nạp. Điều này cho phép làm giảm mức độ ơ nhiễm. Nhược điểm của việc cung cấp dạng này là hạn chế khả năng khống chế tỷ lệ khơng khí/ga, đặc biệt là giai đoạn quá độ của động cơ.
Hệ thống cung cấp LPG bằng cách phun ở dạng lỏng cho phép sử dụng ưu thế của LPG. Ưu điểm của việc phun LPG lỏng là tạo khả năng kiểm sốt độ đậm đặc ở mỗi lần phun với thời gian rất ngắn vì vậy cĩ thể áp dụng các biện pháp nhằm giảm mức độ ơ nhiễm khi động cơ làm việc ở chế độ quá độ. Sự bốc hơi LPG làm giảm đáng kể nhiệt độ khí nạp đo đĩ làm tăng hệ số nạp của động cơ. Việc phun LPG ở dạng lỏng làm giảm mức độ phát sinh HC nhưng cĩ nguy cơ làm tăng nồng độ CO trong khí xả.
Tĩm lại, cĩ 3 dạng tạo hỗn hợp LPG như sau:
Khuếch tán hay hiệu ứng venturi, đây là phương pháp hịa khí như vẫn thường dùng trên động cơ xăng cĩ bộ chế hịa khí.
Phun LPG ở trạng thái khí, tương tự như các phương pháp phun xăng một hay nhiều điểm trên đường ống nạp.
lỏng trước xu pap nạp hoặc phun trực tiếp vào buồng cháy động cơ.
Đặc điểm của các phương pháp tạo hỗn hợp khơng khí/LPG kể trên được trình bày ở bảng sau:
Bảng 4. 5 Đặc điểm của các phương pháp tạo hỗn hợp
Cơng nghệ/
thơng số chức năng Hịa khí
Phun hơi LP kiểu cơ khí Phun hơi LPG kiểu điện tử Phun LPG lỏng Chất lượng hỗn hợp +++ ++++ ++++ ++++ Mức độ nạp đầy ++ +++ +++ ++++ Thức ứng tăng áp + +++ +++ ++++ Khả năng điều chỉnh PF - - ++++ ++++ Chất lượng hịa trộn +++ +++ ++++ +++ Giảm kích nổ + - - ++++
Ghi chú : ++++ : rất tốt ; +++ : tốt ; ++ : khá ; + : trung bình ; - : xấu
Bảng 4. 6 So sánh độ giảm phát chất ơ nhiễm giữa các phương án tạo hỗn hợp khơng khí/LPG
Hệ thống/ chất ơ nhiễm CO NOx CO2 HC
Hịa khí LPG ++++ - + +
Phun LPG lỏng một điểm +++ + ++ ++
Phun LPG lỏng nhiều điểm ++ ++ ++ ++
Ghi chú : ++++ : rất tốt ; +++ : tốt ; ++ : khá ; + : trung bình ; - : kém
Bảng 4. 7 Bảng đặc tính của Propane, Butane, petrol và diesel
3.1. Nguyên lý làm việc của bộ trộn khí LPG
Hơi LPG từ bộ giảm áp - hĩa hơi đi vào đường ống nạp , van điều chỉnh độ đậm LPG cho phép điềuchỉnh độ đậm của hỗn hợp theo 2 chế độ: giàu / nghèo. Khi động cơ làm
việc, áp suất hút từ buồng D truyền lên buồng C qua các ống 3. Do sự chênh lệch áp suất giữa các buồng A, B và C, màng 5 được nâng lên và hỗn hợp LPG sẽ đi vào họng hút D của bộ chế hịa khí. Lưu lượng hỗn hợp LPG/ khơng khí được khống chế bởi lị xo 6. Van áp thấp 7 thơng với độ chân khơng đường ống nạp hoặc bộ trợ lực phanh, được điều khiển bởi van điện từ, van này chỉ làm việc khi chuyển qua chạy xăng. Bộ trộn cịn cĩ 1 vít điều chỉnh 8 để điều chỉnh hỗn hợp khi động cơ làm việc ở chế độ khơng tải. V e à b u o àn g a ùp t h a áp t r ơ ï lư ïc p h a n h L P G t ư ø b o ä g ia ûm a ùp h o a ù h ơ i C h e á h o a ø k h í Pa D A C P c k B 1 2 3 4 7 8 6 5 1. ống dẫn hơi LPG 2. Vít điều chỉnh 3. ống dẫn khí 4. Đường ống khơng khí 5. Màng 6. Lị xo
7. Ơng chân khơng
8. Vít điều chỉnh hỗn hợp
Hình 4. 4 Sơ đồ nguyên lý bộ trộn khí LPG
3.2. Hệ thống phun LPG dưới dạng lỏng
- Như chúng ta đã biết khi giảm tải với động cơ xăng thì việc điều chỉnh cĩ hiệu quả kinh tế thường được thực hiện bằng cách làm đậm hỗn hợp khí, lúc đĩ ta cĩ <1.
Trong trường hợp đĩ sản vật cháy cĩ chứa nhiều khí CO. Khi giảm hỗn hợp khí chủ yếu là để làm cho cháy ổn định, vì vậy tốt nhất là tìm cách làm cho động cơ vẫn hoạt động ổn định trong điều kiện hỗn hợp lỗng, như vậy thì cĩ giảm được tính độc trong khí thải và nâng cao tính kinh tế trong động cơ.
Giải quyết vấn đề này cĩ thể sử dụng hệ thống phun LPG dưới dạng lỏng. Hệ thống phun LPG lỏng cải thiện rất đáng kể tính năng của động cơ cà về hiệu suất cũng như mức độ phát sinh ơ nhiễm. Cơng suất và momen tăng do tăng hệ số nạp cịn suất tiêu hao nhiên liệu giảm do điều chỉnh tốt lượng nhiên liệu cung cấp theo chế độ làm việc của động cơ. Việc phun LPG dưới dạng lỏng cĩ 2 phương pháp sau:
Phun trực tiếp vào đường ống nạp.
Trực tiếp phun nhiên liệu vào xylanh hoặc buồng cháy phụ. Giải quyết vấn đề này cĩ thể sử dụng hệ thống phun LPG dưới dạng
Hình 4. 5 Sơ đồ phun nhiên liệu từ đường ống nạp động cơ
Với phương án phun nhiên liệu vào trực tiếp vào đường ống nạp chung cho cả động cơ, cho một nhĩm xy lanh hoặc riêng cho từng xy lanh. Phương án này cĩ nhiều khuyết điểm sau:
Dễ hình thành các màng nhiên liệu trên đường ống nạp làm cho thành phần khí hỗn hợp trong các xy lanh khơng đồng đều.
Phải sấy nĩng đường ống nạp.
Khơng thể chạy bằng các loại nhiên liệu nặng.
Nếu phun nhiên liệu trực tiếp vào xy lanh động cơ trong quá trình nạp quá trình nén thì cĩ thể tránh được những thiếu sĩt trong phương án trên. Trường hợp chạy bằng loại nhiên liệu nặng, cần phun nhiên liệu vào cuối quá trình nén tại khu vực khoét lõm của đỉnh piston tránh khơng cho nhiên liệu hồ trộn và rửa sạch dầu nhờn bám trên thành xylanh. Các loại động cơ cĩ bộ chế hồ khí, cũng như động cơ phun nhiên liệu trực tiếp khơng thể chạy bằng khí hỗn hợp cĩ hệ số lượng dư khơng khí tương đối lớn.
Hình 4. 6 Hệ thống phun nhiên liệu LPG dưới dạng lỏng
Trong các chế độ ít tải hoặc khơng tải của các loại động cơ này thường <1, do đĩ nhiên liệu khơng thể cháy hết, sản vật cháy buộc phải thốt ra khỏi xy lanh dưới dạng CO. Vì vậy một mặt tốn nhiên liệu, mặt khác cịn gây độc hại đối với khơng khí của mơi trường xung quanh.
Để khắc phục những khuyết điểm trên, ta cĩ thể dùng phương pháp cháy hỗn hợp khí trong động cơ bằng ngọn lửa.
Trong động cơ này ngồi buồng cháy chính thơng thường cịn cĩ thêm một buồng cháy mồi cĩ thể tích chừng vài cm, trong đĩ đặt một bugi, hịa trộn hỗn hợp được thực hiện bằng 2 bộ chế hồ khí:
Một bộ chuẩn bị khí hỗn hợp cơng tác lỗng hơn. Cịn bộ khác chuẩn bị khí hỗn hợp mồi đậm hơn.
Khi hỗn hợp cơng tác đi qua xupap nạp vào buồng cháy chính. Trong quá trình nạp, khí hỗn hợp mồi cùng đi qua xupap đặc biệt 1 đi vào buồng cháy mồi. Sau khi nhiên liệu mồi bốc cháy, áp suất trong buồng cháy mồi tăng nhanh phụ sản vật cháy chưa hết qua lỗ vào buồng cháy chính và đốt cháy khí hỗn hợp cơng tác trong cháy này. Do động cơ ơtơ làm việc với mọi chế độ tải trọng khác nhau, cho nên dù cĩ hồn thiện quá trình cháy những sản vật cháy vẫn cịn chứa các khí độc.
Để khử các chất độc này ta lắp trên hệ thống thải một thiết bị trung hịa, thiết bị này vừa làm nhiệm vụ trung hịa khí thải vừa làm nhiệm vụ giảm âm.
Thiết bị trung hồ cĩ 3 loại :
+ Trung hồ kiểu đốt nĩng. + Trung hồ loại thể lỏng. + Trung hồ loại xúc tác.