2.2.2.5. ECU và cơng tắc đóng mở LPG (hình 2.10)
ECU của hệ thống cung cấp LPG có gắn kèm đồng hồ hiển thị áp suất tăng áp đường nạp, đồng thời ECU cịn có các phím chức năng có tác dụng để cài đặt hệ thống LPG trong quá trình lắp đặt và vận hành hệ thống.
Cơng tắc đóng mở LPG có tác dụng cung cấp điện áp cho hệ thống LPG, ngoài ra trên cơng tác cịn có các mức LPG để báo lượng LPG trong bình chứa LPG.
Hình 2.10. ECU và cơng tắc đóng mở LPG.
2.3. Nghiên cứu lắp đặt hệ thống cung cấp LPG cho xe khách
2.3.1. Nghiên cứu khảo sát xe khách sử dụng trong nghiên cứu và các yêu cầu khi lắp đặt khi lắp đặt
Thiết kế được thực hiện trên cơ sở yêu cầu sau:
- Đảm bảo sự phân bố trọng lượng lên các trục của xe ô tô sau cải tạo tương tự như xe ô tô nguyên thuỷ.
- Đảm bảo kích thước chiều dài và chiều rộng của ơ tơ hợp lý.
- Ơ tơ sau cải tạo đảm bảo chuyển động an toàn trên các loại đường giao thông công cộng.
38
- Thiết kế đảm bảo công nghệ đơn giản, phù hợp với khả năng cung ứng vật tư, trình độ cơng nghệ của các cơ sở sản xuất trong nước.
2.3.2. Xe ô tô khách TRANSINCO trước và sau cải tạo
Thông số kỹ thuật của ô tô trước và sau cải tạo
TT Thông số Đơn vị Ơ tơ trước cải tạo
(sử dụng diesel)
Ơ tơ sau cải tạo (sử dụng LPG/diesel)
1 Kích thước bao
Dài x Rộng x Cao mm 10350x2480x3360 10350x2480x3360 2 Chiều dài cơ sở mm 5000
3 Vệt bánh xe trước/ sau mm 1900/1800 4 Công thức bánh xe 4 x 2
5 Số người cho phép chở ngời 46 46
6
Trọng lượng bản thân: kG 9370 9590 + Phân bố lên trục trước kG 2510 2530 + Phân bố lên trục sau kG 6860 7060
7
Trọng lượng toàn bộ: kG 12580 12580 + Phân bố lên trục trước kG 3780 3780 + Phân bố lên trục sau kG 8800 8800
8
Động cơ Kiểu CA6113BZS, 4 kỳ, 6 xy lanh thẳng hàng
+ Loại nhiên liệu sử
dụng Diesel LPG+Diesel
+ Dung tích động cơ cm3 7521
+ Cơng suất cực đại kW/v/p 155/ 2500 157.6/2500 + Mô men cực đại N.m/v/p 680/ 1600 702/1600 9 Hộp số Kiểu Cơ khí, 6 số tiến và 1 số lùi
39
TT Thơng số Đơn vị Ơ tơ trước cải tạo
(sử dụng diesel)
Ơ tơ sau cải tạo (sử dụng LPG/diesel) ih4 = 1,563; ih5 = 1,000; ih6 = 0,847; iL = 6,777 10 Tỷ số truyền lực chính i0 i0 = 5,833 11 Tốc độ cực đại của xe km/h 90 90 12 Bán kính quay vịng nhỏ nhất m 10.3
13 Cỡ lốp: Trước / Sau inch 10.00-20/10.00-20
2.3.3. Thiết kế chế tạo và lắp đặt hệ thống cung cấp LPG lên xe
2.3.3.1. Thiết kế phương án lắp đặt
Xe ơ tơ khách Transinco 46 chỗ bố trí động cơ ở phía sau, do đó trong q trình lắp đặt phải chia thiết bị cung cấp LPG thành 3 cụm chi tiết ở 3 vị trí khác nhau:
Các chi tiết như bộ hóa hơi, van điện từ trước bộ hóa hơi, lọc khí LPG, vòi phun và cảm biến áp suất tăng áp đường nạp được lắp đặt trong khoang chứa động cơ.
Bình chứa khí LPG được khảo sát phân tích và lựa chọn lắp trong khoang đựng đồ của xe là phù hợp nhất, vì với vị trí đặt trong khoang đựng đồ sẽ đảm bảo tránh va đập bình LPG khi xe di chuyển trên đường.
ECU, công tắc ON/OFF, đồng hồ báo mức LPG, rơle, cầu chì được lắp đặt trên khoang lái ở vị trí người lái có thể quan sát và điều khiển dễ dàng hệ thống.
40
Vị trí lắp đặt hệ thống cung cấp LPG lên xe Transinco 46 chỗ được thể hiện trên (Hình 2.11).
41
2.3.3.2. Chế tạo các bộ phận bổ sung và thực hiện lắp đặt
* Thiết kế lắp đặt bình chứa LPG
Bình LPG có kết cấu hình trụ dài với kích thước φ330 x 950 mm. Trên bình có bố trí van cơ khí đóng mở LPG bằng tay, van điện từ đóng mở LPG, đồng hồ báo mức LPG và van nạp LPG. Kết cấu bình LPG được thể hiện trên (hình 2.12).
Hình 2.12. Kết cấu bình LPG
Bình chứa LPG được lắp đặt trong khoang đựng đồ và nằm ở giữa xe, với vị trí này sẽ đảm bảo bình khơng bị va đập trong quá trình làm việc.
Trên (hình 2.13) thể hiện bản vẽ kết cấu lắp đặt bình LPG. Bình LPG được lắp đặt trên tấm thép đệm dày 2mm thông qua hai đai kẹp ở hai phía đầu bình. Đai kẹp được lắp lên tấm thép bằng bu lông M10. Tấm thép đệm được lắp lên khung xương dọc sàn xe bằng 4 bu lơng M10.
Bình LPG được lắp theo chiều dài dọc xe. Van nạp LPG được hướng ra bên ngồi, đảm bảo thao tác nạp khí được thực hiện một cách dễ dàng. Đồng thời đón mở van cơ khí trên bình LPG và quan sát được đồng hồ báo mức LPG khi đứng bên ngoài xe. Điều này giúp người điều khiển xe quan sát bình LPG tốt hơn, cũng như thao tác trên bình LPG dễ dàng hơn.
42
Hình 2.13. Thiết kế lắp đặt bình LPG lên xe
Hình 2.14. Kết cấu và vị trí lắp đặt bình LPG trên xe Transinco
* Thiết kế lắp đặt bộ hóa hơi và các thiết bị phụ trợ
Q trình chuyển hóa nhiên liệu LPG từ dạng lỏng sang dạng hơi được thực hiện thơng qua bộ hóa hơi. Bộ hóa hơi LPG là thiết bị được chế tạo bằng nhôm, bên trong có một khoang rỗng chứa LPG và đường nước đi xung quanh khoang này.
43
LPG từ đường ống vào trong khoang của bộ hóa hơi thơng qua van một chiều và điều chỉnh được tiết diện để thay đổi lưu lượng và áp suất LPG đi qua van trước khi vào khoang hóa hơi. Áp suất LPG này sẽ chính là áp suất LPG được phun vào động cơ.
Bộ hóa hơi được gia nhiệt bằng nước làm mát động cơ. Trên bộ hóa hơi được gắn thêm cơng tắc nhiệt, khi nhiệt độ nước ≥ 500C sẽ tác dụng để đóng cơng tắc nhiệt thông mạch điện áp cấp cho ECU điều khiển hệ thống LPG.
Hình 2.15. Kết cấu bộ hóa hơi LPG
Để đảm bảo LPG lỏng không vào bộ hóa hơi khi nhiệt độ nước làm mát cịn thấp, thì trước bộ hóa hơi được gắn van điện từ. Van điện từ chỉ làm việc khi đủ hai điều kiện: động cơ đang ở trạng thái làm việc và nhiệt độ nước làm mát qua bộ hóa hới phải ≥ 500
44
Hình 2.16. Kết cấu van điện từ
Để đảm bảo an toàn cho động cơ thì LPG trước khi vào đường nạp động cơ được đi qua bộ lọc LPG. Bộ lọc có tác dụng lọc các bụi bẩn bị lẫn vào LPG trong quá trình sản xuất hoặc quá trình nạp LPG, đồng thời bộ lọc cịn có tác dụng ổn áp tức là ổn định dịng khí LPG trước khi đi vào đường nạp của động cơ.
45
Sau khi khảo sát vị trí lắp đặt hệ thống LPG, đã quyết định lắp các chi tiết bộ hóa hơi, van điện từ, bộ lọc LPG trong khoang động cơ. Các chi tiết được gắn trên một tấm sắt, sau đó được gắn vào sắt xi của xe. Kết cấu lắp đặt bộ hóa hơi, van điện từ và lọc LPG được thể hiện trên (Hình 2.18).
Hình 2.18. Thiết kế lắp đặt bộ hóa hơi, van điện từ, lọc LPG trong khoang động cơ
Hình 2.19. Kết cấu và vị trí lắp các chi tiết cung cấp LPG trong khoang động cơ
Bộ hóa hơi LPG Van điện từ
46
* Thiết kế lắp ECU và cơng tắc đóng mở LPG
ECU của hệ thống cung cấp LPG có gắn kèm đồng hồ hiển thị áp suất tăng áp đường nạp, đồng thời ECU cịn có các phím chức năng có tác dụng để cài đặt hệ thống LPG trong q trình lắp đặt và vận hành hệ thống.
Cơng tắc đóng mở LPG có tác dụng cung cấp điện áp cho hệ thống LPG, ngồi ra trên cơng tắc cịn có các mức LPG để báo lượng LPG trong bình chứa LPG.
Chính vì thế vị trí lắp đặt ECU và cơng tắc đóng mở LPG phải được đặt tại khoang người lái, điều này cho phép người lái có thể thao tác đóng mở hệ thống LPG, cũng như biết được hệ thống LPG có làm việc hay khơng.
Hình 2.20. Kết cấu, vị trí lắp ECU và cơng tắc đóng mở LPG trong khoang lái
Tín hiệu điều khiển hệ thống cung cấp nhiên liệu LPG được đấu nối theo sơ đồ (hình 2.21) các dây tín hiệu được bọc trong vỏ cách nhiệt, đồng thời chống chày xước. Với những dây tín hiệu đi từ khoang lái xuống khoang đựng đồ chứa bình LPG hoặc xuống khoang động cơ được đi dọc theo sắt xi của xe.
47
Hình 2.21. Sơ đồ đấu nối dây tín hiệu điều khiển hệ thống cung cấp LPG 2.3.3.3. Công tác điều chỉnh động cơ (lượng nhiên liệu cung cấp cực đại)
Điều chỉnh thanh răng bơm nhiên liệu để giảm lượng nhiên liệu diesel đảm bảo bơm cao áp chỉ cung cấp tối đa 80% nhiên liệu diesel so với định mức. Để điều chỉnh được thanh răng bơm cao áp ta cần thực hiện theo các bước sau:
- Tháo bơm cao áp ra khỏi động cơ và đưa lên băng thử.
- Đo lượng nhiên liệu ở chế độ toàn tải của bơm cao áp trước khi thay đổi để xác định lượng nhiên liệu toàn tải sau 100 lần phun và ở tốc độ toàn tải của bơm cao áp 1250 vịng/phút.
- Xoay vít hạn chế hành trình thanh răng lớn nhất để thay đổi lượng nhiên liệu lớn nhất. Lượng nhiên liệu lớn nhất lúc này chỉ bằng 80% lượng nhiên liệu vừa đo được ở trên (chế độ đo 100 lần phun và tốc độ bơm cao áp là 1250 vịng/phút). Do khơng tác động vào vít khơng tải nên trong quá trình khởi động, không tải và tải nhỏ vẫn đảm bảo động cơ làm việc bình thường như động cơ nguyên thủy (vì ở các chế độ động cơ chỉ làm việc với nhiên liệu diesel).
48
2.3.3.4. Công tác kiểm tra sau lắp đặt và chạy thử
- Sau khi lắp đặt tiến hành kiểm tra sơ bộ các yêu cầu sau: + Các mối lắp ghép đảm bảo đủ bền trong quá trình sử dụng.
+ Yêu cầu làm sạch các mạt kim loại trong quá trình lắp ghép thêm các chi tiết để tránh mài mịn các chi tiết chính xác trong động cơ.
- Sau khi kiểm tra sơ bộ, tiếp tục kiểm tra hệ thống cung cấp LPG theo các bước sau:
+ Sau khi lắp đặt hệ thống LPG lên xe, tiến hành chạy động cơ với nhiên liệu diesel để nhiệt độ nước làm mát của động cơ tăng lên đến nhiệt độ kích hoạt cơng tắc nhiệt của bộ hóa hơi làm việc (nhiệt độ tại bộ hóa hơi ≥ 500
C). + Mở van cơ khí tại bình LPG, kiểm tra hiện tượng rò rỉ ga.
+ Bật công tắc hệ thống LPG, lúc này các van điện từ đã được mở, kiểm tra rò rỉ ga ở các điểm nối và trên toàn đường ống.
- Cài đặt chế độ làm việc cho ECU
Hình 2.22. Bộ điều khiển (ECU) hệ thống cung cấp LPG
Quá trình cài đặt cho ECU được tiến hành theo các bước sau:
+ Bật công tắc điện để cấp điện cho ECU, lúc này màn hình trên ECU sẽ hiện thị giá trị áp suất môi trường, khoảng 0,2 đến 0,3 psi.
+ Ấn nút “Set”, trên màn hình Led sẽ hiện thị “0000”, sử dụng phím “>” để kéo tín hiệu nhấp nháy đến số 0 cuối cùng, dùng phím “∧” để thay đổi giá trị thành “0001”, sau đó ấn lại phím “Set”
49
thay đổi giá trị, lúc này sử dụng phím “>” và phím “∧” để thay đổi giá trị hiển thị thành “002.0”, sau đó ấn phím “Set” để lưu lại giá trị này. Tức là đã cài đặt giá trị áp suất tăng áp của động cơ để bắt đầu mở vòi phun LPG là 2 psi.
+ Ấn phím “>” đến khi màn hình hiển thị “AL1”, sau đó ấn phím “Set” để thay đổi giá trị, lúc này sử dụng phím “>” và phím “∧” để thay đổi giá trị hiển thị thành “001.0”, sau đó ấn phím “Set” để lưu lại giá trị này. Tức là đã cài đặt giá trị áp suất tăng áp của động cơ để tắt vòi phun LPG là 1 psi sau khi đã được mở. Giá trị áp suất mở vời phun và tắt vòi phun được đặt lệch nhau 1 psi với mục đảm bảo trong q trình làm việc khi bị nhiễu tín hiệu thì vịi phun khơng đóng mở liên tục.
+ Ấn phím “>” đến khi màn hình hiển thị “END”, sau đó ấn phím “Set” để kết thúc q trình cài đặt cho ECU.
Sau khi cài đặt xong cho ECU ta cho động cơ làm việc, khi nhiệt độ nước làm mát qua bộ hóa hơi ≥ 500C, lúc này các van điện từ sẽ mở ra.
Tăng ga ở chế độ không tải đến giá trị áp suất tăng áp ≥ 2 psi, lúc này vòi phun sẽ được mở để cung cấp LPG vào trong động cơ. Đồng thời đèn “AL” trên ECU sẽ hiển thị màu xanh nước biển, báo hiệu là hệ thống đã cung cấp LPG cho động cơ. Sử dụng đồng hồ đo áp suất để kiểm tráp suất LPG sau vòi phun điện từ và trước gíclơ bằng cách cho LPG phun ra ngoài (tốt nhất là cho LPG phun vào trong nước để tránh hiện tượng LPG bay ra môi trường xung quanh). Áp suất phun LPG được điều chỉnh qua vít điều chỉnh áp suất trên bộ hóa hơi, áp suất LPG phù hợp là 14 psi (∼ 0,95 bar).
Sau khi điều chỉnh xong áp suất phun LPG, lắp lại đường cấp LPG vào đường nạp của động cơ. Tiến hành tăng tốc độ không tải của động cơ đến khi hệ thống LPG bắt đầu mở vòi phun LPG, kiểm tra khả năng làm việc của động cơ khi có thêm nhiên liệu LPG.
* Vận hành thử nghiệm
Sau khi kiểm tra hệ thống cung cấp LPG đảm bảo khơng rị rỉ, các bộ phận hoạt động đúng chức năng, các ô tô được lắp đặt hệ thống cung cấp LPG được chạy thử nghiệm trên đường để đánh giá khả năng làm việc của hệ thống trong điều kiện vận
50
hành thực tế. Xe được vận hành trong điều kiện ở các chế độ hoạt động ổn định (tốc độ ổn định) và chế độ chuyển tiếp (tăng giảm tốc độ). Trong tất cả các chế độ làm việc ổn định và chuyển tiếp, xe hoạt động bình thường khơng có khác biệt so với khi sử dụng đơn nhiên liệu diesel.
51
CHƯƠNG 3
THỬ NGHIỆM ĐỐI CHỨNG CHẠY HIỆN TRƯỜNG XE KHÁCH SỬ DỤNG LƯỠNG NHIÊN LIỆU LPG/DIESEL
3.1. Đối tượng thử nghiệm
3.1.1. Xe ô tô khách Transinco số 1 chuyển đổi sử dụng lưỡng nhiên liệu
LPG/diesel.
- Số km tại thời điểm bắt đầu thử nghiệm: 256.589 km - Tình trạng xe:
+ Nhiệt độ dầu bơi trơn động cơ: bình thường + Áp lực dầu bơi trơn: bình thường
+ Sau khi xe được nạp nhiên liệu thử nghiệm và dầu bơi trơn, tình trạng động cơ hoạt động bình thường ổn định ở các số vịng quay khác nhau.
3.1.2. Xe ô tô khách Transinco số 2 sử dụng đơn nhiên liệu diesel.
- Số km tại thời điểm bắt đầu thử nghiệm: 245.478 km - Tình trạng xe:
+ Nhiệt độ dầu bơi trơn động cơ: bình thường + Áp lực dầu bơi trơn: bình thường
+ Sau khi xe được nạp nhiên liệu thử nghiệm và dầu bơi trơn, tình trạng động cơ hoạt động bình thường ổn định ở các số vịng quay khác nhau.
3.1.3. Hệ thống cung cấp LPG.
Hệ thống cung cấp LPG đã được mô tả trong chương 2. Trên cơ sở kết quả nghiên cứu về tỷ lệ cung cấp LPG hợp lý thực hiện trước đây [28], hệ thống được điều chỉnh để lượng LPG cung cấp thay thế khoảng 20% năng lượng, 80% năng lượng còn lại do nhiên liệu diesel tạo ra.