2.3.1Đối với động cơ sử dụng bộ chế hòa khí
2.3.1.1 Bộ trộn Venturi
Bộ trộn Venturi có tác dụng như một bộ chế hòa khí tiêu chuẩn. Loại này có các dạng kết cấu sau:
a. Loại đường cấp gas xuyên qua nhiều lỗ khoan:
Hình 2.16: Bộ trộn với lỗ khoan bố trí xung quanh họng
Nguyên lý làm việc:
Nhiên liệu được cấp vào không gian xung quanh họng bộ hỗn hợp qua một đường gas chính, trên đó có bố trí van điều khiển bằng tay để điều chỉnh lượng gas cung cấp. Trên họng bộ hỗn hợp có các lỗ phun nhỏ phân bố đều theo chu vi họng để dẫn gas vào bên trong họng.
Ưu điểm: Nhiên liệu sẽ hòa trộn tốt với không khí. Nhược điểm: Kết cấu tương đối phức tạp, khó gia công.
b. Loại một đường gas vào: bao gồm các loại sau:
40 1- Bầu lọc gió
2- Đường ống dẫn khí ga 3- Bướm ga
4- Họng phun ga
Hình 2.17: Họng Venturi với một đường LPG vào loại cùng chiều
Nguyên lý làm việc:
Dạng này dùng Venturi nguyên thủy của động cơ xăng, Gas được một đường ống dẫn tới vùng chân không của họng, ống này có thể dẫn theo đường trục bằng cách khoan xuyên qua thành bộ chế hòa khí.
Ưu điểm của dạng cải tạo này là có kết cấu đơn giản, dễ chế tạo và lắp ráp. Khả năng hòa trộn không khí với nhiên liệu tốt.
Nhược điểm là đường ống dẫn gas đặt theo đường trục của bộ chế hòa khí nên gây ra tổn thất dòng khí và hệ số nạp bị giảm.
Loại giao trực tiếp
Hình 2.18: Họng Venturi với một đường LPG vào loại trực giao
Nguyên lý hoạt động: Giống loại cùng chiều
Ưu điểm: Kết cấu khá đơn giản, thuận tiện cho việc gia công lắp đặt. Nhược điểm: sự hòa trộn sẽ không tốt bằng loại vòi phun.
41
2.3.1.2 Bộ chế hòa khí dạng modul hóa
1- Bướm ga
2- Đường ống dẫn ga 3- Cơ cấu điều khiển 4- Vít điều chỉnh
Hình 2.19: Kết cấu bộ chế hòa khí dạng modul hóa
Nguyên lý hoạt động:
Khí gas được hút vào phía sau bướm ga sau khi modul hóa lưu lượng nhờ một bộ định lượng. Khi sử dụng hệ thống này trên các động cơ khác nhau chỉ cần thay đổi bộ định lượng và giclơ tiêu chuẩn. Hệ thống này cho phép động cơ làm việc lưỡng nhiên liệu xăng - gas. Bộ chế hòa khí xăng được lắp trước họng gas. Nhưng có nhược điểm là chất lượng hòa khí không thay đổi kịp theo các hoạt động của động cơ.
42
2.3.2Đối với động cơ phun xăng hiện đại
2.3.2.1 Cung cấp nhiên liệu bằng họng ống Venturi
Hình 2.20: Sơ đồ hệ thống nhiên liệu LPG trên oto hiện đại
LPG được nén trong bình chứa với áp suất từ 7 ÷ 10 bar sau đó được giãn nở và bay hơi đến một áp suất nạp thấp hơn áp suất khí trời. Nhờ độ chân không tại họng, LPG được hút vào đường nạp. Lưu lượng LPG cung cấp được khống chế bởi bộ phận giãn nở và độ chân không ở ống Venturi.
Hệ thống cung cấp nhiên liệu này đi kèm với ống xả xúc tác là giải pháp rất lí tưởng để làm giảm ô nhiễm. Tuy nhiên, việc nạp nhiên liệu dưới dạng khí ảnh hưởng xấu đến hệ số nạp làm giảm công suất và momen động cơ so với động cơ cùng cỡ chạy bằng nhiên liệu lỏng.
2.3.2.2 Phun nhiên liệu LPG
Nhiên liệu LPG có thể được cung cấp bằng hệ thống phun vào cổ góp (phun tập trung) hay phun vào trước xupap nạp của từng cylinder (phun riêng rẽ). Áp suất nhiên liệu trước vòi phun của hai kiểu phun này đều cao hơn áp suất khí quyển. Nhiên liệu phun vào đường nạp động cơ có thể dưới dạng khí hay lỏng, trong đó phun nhiên liệu dạng lỏng có nhiều hứa hẹn nhất.
43
Hình 2.21: Sơ đồ hệ thống phun nhiên liệu LPG trên oto hiện đại
Hình trên trình bày sơ đồ hệ thống cung cấp nhiên liệu LPG (phun nhiên liệu dưới dạng lỏng) của động cơ lưỡng nhiên liệu (LPG và xăng). Nhiên liệu LPG dưới dạng lỏng từ bình nhiên liệu được hút nhờ một bơm chuyển và duy trì áp suất dư trên đường ống khoảng 5 bar để tránh sự bốc hơi. Nhiên liệu sau đó được đưa qua bộ lọc và bộ điều áp trước khi dẫn đến vòi phun.
Vòi phun được một bộ vi xử lý chuyên dụng điều khiển một cách tự động. Bộ vi xử lý này nhận phần lớn các tín hiệu cần thiết từ hệ thống cung cấp nhiên liệu xăng đã có và được bổ sung thêm những thông tin đặc thù khác của hệ thống cung cấp nhiên liệu LPG.
Hệ thống phun LPG lỏng cải thiện rất đáng kể tính năng của động cơ cả về hiệu suất cũng như mức độ phát sinh ô nhiễm. Công suất và momen tăng do tăng hệ số nạp còn suất tiêu hao nhiên liệu giảm do điều chỉnh tốt lượng nhiên liệu cung cấp theo chế độ làm việc của động cơ.
44
2.4 Nghiên cứu lắp đặt bộ chuyển đổi từ xăng sang LPG
Trình tự lắp đặt và sử dụng các bộ phận bộ chuyển đổi từ động cơ dùng xăng sang động cơ sử dụng LPG
Lắp đặt bình chứa, van nhiều lỗ của van xilanh và đường dây cao áp đến khoang động cơ (tham khảo hướng dẫn cụ thể cho mỗi sản phẩm)
Bố trí các vị trí lắp đặt cho bộ giảm áp/hóa hơi Bố trí các vị trí lắp đặt cho van solenoid LPG Lắp đặt van solenoid LPG
Lắp đặt bộ giảm áp/hóa hơi Lắp đặt bộ trộn
Lắp đạt bộ điều khiển bộ chế hòa khí và bộ điều khiển mô phỏng phun Lắp đặt công tắc
Nối dây điện
Hiệu chỉnh, cân chỉnh Chẩn đoán
Kiểm tra xe chạy trên đường
Quá trình lắp đạt các chi tiết chính như sau:
2.4.1Vị trí lắp đặt bộ giảm áp/hóa hơi2.4.1.1 Yêu cầu lắp đặt 2.4.1.1 Yêu cầu lắp đặt
Đặt bộ giảm áp/hóa hơi lên xe đảm bảo tuân thủ các yêu cầu sau đây: Việc giảm tốc phải được gắn kết như được chỉ ra trong hình 1.
Đầu Gas ra với bộ trộn phải được làm kín
Bộ giảm áp phải được làm mát bằng dung dịch làm mát động cơ thông qua các đầu nối ống
Bộ giảm áp phải được định vị sao cho nó có thể dễ dàng tiếp cập sau khi lắp ráp, nó cũng phải được dễ dàng tiếp cận các vít điều chỉnh tốc độ không tải và đọc số seri của nó trong quá trình kiểm tra MOT
sau khi lắp rắp xong, bộ giảm áp phải không tiếp xúc gần các bộ phận nóng của xe, và các bộ phận khác.
45
Hình 2.22: Bộ giảm áp hóa hơi
1. Đầu ga ra 2. Đầu ga vào
3. Vít điều chỉnh chế độ không tải tách rời
4. Đầu nối từ bộ giảm áp tới dòng nước làm mát động cơ 5. Vít điều chỉnh chế độ không tải
46
2.4.1.2 Lắp đặt bộ giảm áp / hóa hơi lên xe
Hình 2.23: Lắp đặt bộ hóa hơi
1. Bộ giảm áp / hóa hơi
2. Thanh kẹp định vị bộ giảm áp 3. Long đền rộng M10
4. Đai ốc sáu cạnh M10 5. Bulông M10 x 20 6. Ống nối côn 2 đầu
7. Bulông nối được mạ kẽm hoặc thép M10x1
Để lắp đặt bộ giảm áp, tiến hành như sau:
Nếu cần thiết, uốn cong thanh kẹp bằng thép theo yêu cầu. Định vị bộ giảm áp và thanh kẹp bằng đai ốc (4) và long đền (3).
Dùng bulông (5) và đai ốc (4) ráp cụm bộ giảm áp-thanh kẹp vào khung xe ở vị trí được chọn
Gắn bộ giảm áp dọc với vít thoát dầu đi xuống, mặt ống gas ra hướng lên. Bộ giảm tốc cần được đặt song song với hướng chuyển động của xe và đường ống nước phải được hướng về các bộ phận tương đối. Ngăn không cho nó chạm vào bộ phận chuyển động hoặc nóng.
47 Hình 2.24 1. Đầu LPG ra 2. Đầu LPG vào 3. Thanh kẹp định vị bộ giảm áp 4. Các ống nước
2.4.2Bố trí vị trí lắp đặt van điện từ
Sau khi lắp đặt xong bộ giảm áp, chọn vị trí để lắp van khóa hoặc mở LPG áp suất cao hoặc dòng khí đốt tự nhiên, đặt van càng gần càng tốt bộ giảm áp càng tốt, nhưng cách xa khu vực thường xuyên bị va chạm. Đặt các van điện từ thẳng đứng với các cuộn dây ở đỉnh.
48 Hình 2.25: Van điện từ 1. Đầu ga ra 2. Đầu ga vào 2.4.3Lắp đặt van điện từ 1 LPG lock-off valve
2 Vít có ren 4.8x16 để định vị các LPG lock-off valve vào khung sườn hoặc thân xe của chiếc xe
3 Ống nối Ø6 (ống nối Ø6 bằng thép)
4 Bulông nối được mạ kẽm M10x1 (hoặc bằng thép) 5 Vòng 4x6 bằng đồng hoặc thép
6 Gá kẹp thân xe Ø8 7 Vít có ren 3.9x9.5
49
Lắp đặt LPG lock-off valve
Ráp LPG lock-off valve trước khi lắp đặt bộ giảm áp; để làm điều này, sử dụng 2 vít số (2)
Ráp van nhiều lỗ trên bình chứa LPG vào LPG lock-off valve với một độ dài thích hợp của ống.
Lắp các ống dẫn vào van nhiều lỗ với ống nối (3) và bulông (4)
Dùng ống kẹp mềm và các vít (7) gá các đường ống vào xe, tránh những nơi nhiều nhiệt hay dể va chạm để tránh làm hư hỏng các đường ống
Lắp ống vào đầu ga vào của LPG lock-off valve dùng miệng loe đôi và bulông (4)
Dùng ống (5) nối van điện từ vào bộ giảm áp, siết chặt nó vào van điện từ và sau đó đến van điện từ với miệng loe đôi và bulông (4)
50 1. Vít định vị LPG lock-off valve vào thân xe
2. Đầu ga vào 3. Đầu ga ra
4. LPG lock – off valve
2.4.4Lắp đặt bộ trộn
Hình 2.26: Bộ trộn
1. Vít bắt vào than bướm ga 2. Đầu ga vào
Các bộ trộn phải có kích thước theo đặc điểm của xe được chuyển đổi sang LPG (công suất động cơ - kích cỡ và đặc tính vật lý của thân bướm ga – loại phun nhiên liệu, vv.)
1 2 1 2 3 4
51 Nói chung, bộ trộn phải được đặt trên bướm ga, trong một số trường hợp nó có thể được đặt nó bên trong miệng hút, bên ngòai bộ lọc không khí, lắp đặt bộ trộn dưới thiết bị đo lưu lượng khí
Ví dụ về lắp đặt bộ trộn bên trong ống góp hút
52
2.4.5Các chi tiết phụ đi kèm bộ hóa hơi
2.4.5.1 Nối bộ giảm áp vào dòng nước làm mát của xe
Hình 2.27: Vòng giảm áp
1. Ống nước Ø 15x23 (Ø 7x13 cho hệ thống ống khí đốt tự nhiên) 2. Khớp nối dẫn nước chữ T
3. Vòng siết Ø 16 ÷ 27 Quá trình lắp đặt như sau:
1. Cắt hai ống nước làm mát động cơ tại các vách ngăn giữa khoang động cơ và khoang bên trong, và chèn hai khớp nối chữ T vào.
2. Buộc chặt tại chỗ nối giữa các ống và khớp nối bằng vòng xiết (3) 3. Cố định toàn bộ mạch thủy bằng các kẹp ống D. 16-27.
53
2.4.5.2 Nối bộ giảm tốc đến bộ điều chỉnh dòng và bộ trộn
Hình 2.28: Bộ giảm tốc
1. Bộ điều chỉnh dòng
2. Ống gas E67-R01 Ø 19x27 3. Vòng xiết Ø 19 ÷ 32
Dùng ống gas dài Ø 19x27 nối đầu gas ra của bộ giảm áp với bộ điều chỉnh dòng bằng vòng xiết Ø 19x27. Và dùng vòng xiết nối bộ điều chỉnh dòng với bộ trộn bằng một ống dẫn khác. 1. Bộ điều chỉnh dòng 2. Bộ trộn 3. Bộ giam áp 1 2 3
54
Chương III: NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN
3.1 Giải pháp kỹ thuật để động cơ có thể sử dụng nhiên liệu nhiên liệu LPG LPG
Cho đến nay, hệ thống phun nhiên liệu khí vào đường nạp nhờ độ chân không tại cổ góp nạp được dùng phổ biến nhất. Tuy nhiên, những hệ thống phun nhiên liệu mới đang được nghiên cứu áp dụng thể hiện được nhiều ưu điểm hơn, đặc biệt là hệ thống phun nhiên liệu ở dạng khí hóa lỏng ngay trước supap nạp. Hệ thống này có ưu điểm ngăn chặn sự bốc cháy của hỗn hợp trên đường nạp, hiệu suất của động cơ được nâng cao và mức độ ô nhiễm giảm đi đáng kể.
LPG có thể cung cấp cho động cơ ở dạng khí hay dạng lỏng. Ưu điểm của việc sử dụng LPG dưới dạng khí là tăng sự đồng nhất hoàn toàn của hỗn hợp gas – không khí và tránh hiện tượng ướt thành đường nạp bởi nhiên liệu lỏng, hiện thượng này rất nhạy cảm khi động cơ khởi động và khi động cơ làm việc ở chế độ chuyển tiếp. Điều này cho phép giảm được mức độ phát sinh ô nhiễm. Nhược điểm của việc cung cấp dạng này là quá trình điều khiển dài và sự cung cấp gas liên tục hạn chế khả năng khống chế tỷ lệ không khí / gas. Đặc biệt là giai đoạn quá độ của động cơ. Cũng cần nhấn mạnh thêm rằng công suất động cơ giảm đi khoảng 8% do tổn thất lượng không khí nạp do khí gas chiếm chỗ.
Hệ thống cung cấp LPG bằng cách phun ở dạng lỏng cho phép sử dụng ưu thế của LPG để hạn chế những nhược điểm trên đây. Ưu điểm của việc phun LPG lỏng là tạo khả năng kiểm soát được độ đậm đặc ở mỗi lần phun với thời gian rất ngắn vì vậy có thể áp dụng các biện pháp hữu hiệu nhằm giới hạn mức độ ô nhiễm khi động cơ làm việc ở chế độ quá độ. Sự bốc hơi LPG làm giảm đáng kể nhiệt độ khí nạp do đó làm tăng hệ số nạp của động cơ. Mặt khác, màng nhiên liệu bám trên đường nạp không đáng kể gì so với động cơ xăng.
Tuy nhiên việc sử dụng vòi phun thay vì họng khuyếch tán do làm giảm thời gian tạo hỗn hợp và mật độ nhiên liệu cung cấp dẫn đến sự không đồng nhất của hỗn hợp và do đó có nguy cơ làm tăng nồng độ CO trong khí xả.
Người ta sử dụng đánh lửa bằng cách phun nhiên liệu mồi. Mục đích là tận dụng tối đa các bộ phận của hệ thống động cơ đang sử dụng và hạn chế tối
55 thiểu việc lắp đặt thêm nhiều cơ cấu và bộ phận khác làm thay đổi quá lớn về kết cấu và tăng chi phí chuyển đổi trên động cơ cải tạo.
3.2 Các phương án đem lại hiệu quả cao 3.2.1Chế tạo động cơ mới 3.2.1Chế tạo động cơ mới
Chế tạo hẳn một loại động cơ chuyên chạy bằng nhiên liệu LPG, trong đó có thể lợi dụng với mức cao nhất tất cả những tính chất tốt nhất của nhiên liệu. Với loại động cơ như trên động cơ sẽ hoạt động hết công suất mang lại hiệu quả kinh tế cao nhất, không cần gắn thêm các thiết bị phụ, động cơ só thể sử dụng như động cơ sử dụng nhiên liệu truyền thống như hiện nay.
3.2.2Động cơ sử dụng song song 2 loại nhiên liệu LPG và nhiên liệu hóa lỏng hóa lỏng
Trên Thế giới việc sử dụng LPG cho các phương tiện vận tải đang trở thành một xu hướng mới. Đối với các nước phát triển việc sử dụng song song hai nhiên liệu cho xe ôtô đang trở nên phổ biến. Sử dụng song nhiên liệu Xăng – LPG, Diezen – LPG mang lại hiệu quả về tiết kiệm và an toàn môi trường, làm giảm các yếu tố ảnh hưởng đến động cơ, làm tăng thời gian sử dụng dầu nhờn…Tất cả các yếu tố trên cho thấy LPG đang trở thành sự phát triển tất yếu làm nhiên liệu cho phương tiện vận tải.
Hình 3.1: Tổng quát các bộ phận trong ôtô
Trong quá trình thực hiện, chúng ta cần tập trung nghiên cứu cải tiến bộ trộn nhằm nâng cao hiệu suất hòa trộn, tiết kiệm nhiên liệu, hoàn thiện các thiết kế lắp đặt bộ chuyển đổi LPG lên xe ôtô. Xây dựng phần mềm thiết kế bộ trộn
56 giúp cho quá trình thiết kế, chế tạo và sản xuất bộ trộn đảm bảo chính xác và thiết lập được thông số công nghệ tối ưu.
Khi sử dụng LPG thì mạch xăng được khóa hoàn toàn (ngắt khóa xăng và chuyển công tắc sang vị trí LPG). LPG lỏng cao áp (7 kG/cm2) từ bình chứa đi