CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU
2.1. Các phương pháp cung cấp LPG cho động cơ
2.1.1. Phương án sử dụng đơn nhiên liệu LPG
Do đặc tính của hai loại nhiên liệu diesel và LPG là khác nhau nên theo phương pháp này động cơ diesel nguyên bản phải được cải tạo, thay thế, lắp đặt thêm hệ thống mới phù hợp với nhiên liệu LPG.
Động cơ diesel khơng có bugi đánh lửa, chỉ dựa vào nhiệt của quá trình nén để bắt cháy hỗn hợp nhiên liệu diesel / khơng khí, diesel được phun vào xy lanh động cơ ở dạng sương mịn (vẫn ở thể lỏng) hòa trộn với khơng khí được nén trước, bốc cháy và nổ. Khác với diesel, LPG không phải là loại nhiên liệu nén nổ, LPG có nhiệt độ bắt cháy cao hơn so với diesel và không bắt cháy nếu chỉ nén theo cách truyền thống mà phải có nến điện và đốt cháy cưỡng bức. Do đó động cơ nguyên bản cần được cải tạo, thay nắp quy lát, sửa buồng đốt, lắp đặt thêm mạch đánh lửa và các hệ thống phụ trợ khác.
Khi sử dụng LPG làm nhiên liệu thay thế, có thể khắc phục một số vấn đề cố hữu tồn tại của động cơ diesel như:
- Hạn chế phát thải trong giới hạn cho phép đối với động cơ diesel nguyên bản đòi hỏi nhiều biện pháp phức tạp.
25
- Khi tăng tốc, động cơ diesel sinh ra chất gây ô nhiễm dạng khí và aerosol/sol khí (huyền phù khí), nguyên nhân gây ra "mùi diesel đặc trưng".
Sử dụng LPG làm nhiên liệu thay thế diesel không gặp phải những nhược điểm này. Phát thải NOx thấp hơn nhiều so với giới hạn cho phép theo tiêu chuẩn EURO.
Khói thải và mùi đặc trưng diesel khi tăng tốc được loại bỏ, tiếng ồn động cơ giảm.
Hiện tượng khói đen trong khí thải giảm đáng kể.
LPG cải thiện quá trình cháy trong động cơ bằng cách làm đồng đều quá trình cháy vốn khó kiểm sốt được trong động cơ diesel nguyên bản. "Hiệu ứng đồng đều" này làm cho q trình cháy hồn tồn, sạch hơn, động cơ mát hơn, nâng cao công suất, giảm phát thải.
Nhiên liệu LPG được phun vào ngay trước van hút bởi hệ thống phun LPG lỏng đa điểm, cho phép điều hòa thời gian đạt hiệu suất tối ưu. Khi giảm tốc độ, hệ thống phun nhiên liệu đóng lại, giảm tiêu thụ LPG và giảm phát thải, đồng thời tránh hiện tượng cháy ngược khi động cơ tăng tốc trở lại.
Tuy nhiên ngoài việc giảm phát thải độc hại vì mục đích bảo vệ mơi trường, khi sử dụng đơn nhiên liệu LPG, công suất và mô men xoắn suy giảm nhiều, đặc biệt là khả năng vượt tải, tăng tốc - đây là ưu thế của động cơ diesel nguyên bản.
Do đó, chuyển đổi động cơ diesel sang sử dụng đơn nhiên liệu LPG đồng nghĩa với việc chuyển động cơ từ nén cháy sang đánh lửa cháy, điều đó có nghĩa là phải thay đổi đáng kể cấu tạo động cơ nguyên bản, tức là cần phải có tạo đánh lửa bằng cưỡng bức nên phải cải tạo động cơ nguyên bản như thay nắp quy lát, sửa buồng đốt, lắp đặt thêm mạch đánh lửa (nến điện) và các hệ thống phụ trợ khác.
• Thêm mạch đánh lửa
Có nhiều cách để thêm bugi đánh lửa vào động cơ diesel, cách hiệu quả nhất là bỏ phần đầu xy lanh động cơ, và thêm bugi đánh lửa vào vị trí vịi phun diesel, tuy nhiên chỉ có thể thực hiện được khi vị trí này còn đủ "thịt" (vật liệu nền để thao tác gia cơng cơ khí). Nếu khơng thì bugi phải được thêm vào ở vị trí nào đó tại buồng đốt. Vị trí vịi phun diesel có thể được bịt kín lại hoặc hốn cải sử dụng cho LPG.
26 • Giảm tỷ số nén
Thông thường động cơ diesel hoạt động ở tỷ số nén 16:1. Với tỷ số nén như vậy là quá cao đối với LPG để có thể vận hành êm ái (đối với LPG tỷ số nén khoảng 10:1).
Do vậy phải giảm tỷ số nén để động cơ diesel có thể hoạt động thích hợp khi sử dụng nhiên liệu LPG. Có một cách giảm tỷ số nén đó là thêm miếng đệm vào phần không gian giữa nắp xy lanh và tấm lót thành xy lanh. Cách này có thể gây ra vấn đề kín khít đối với gioăng đệm. Cách thứ hai để giảm tỷ số nén động cơ diesel là thay đổi hình dạng piston đồng thời thay đổi vật liệu piston để đáp ứng vấn đề tăng nhiệt độ trong xy lanh khi sử dụng LPG.
• Thay đổi nắp quy lát
Thay đổi nắp quy lát để tăng cường công suất làm mát, thêm bộ phận làm kín van để tránh dầu rị rỉ qua thanh dẫn hướng van.
• Thay đổi các hệ thống phụ trợ khác
Thay đổi điều chỉnh van và bộ phân nâng van để đáp ứng phương pháp nạp nhiên liệu khác vào xy lanh, đồng thời giảm tốc độ đóng van.
Thêm lớp bảo ơn chất liệu sợi gốm vào mặt trong ống góp đường xả để giảm bức xạ nhiệt.
Các biện pháp chuyển đổi, thay thế, điều chỉnh nêu trên rất tốn kém về mặt chi phí. Thêm vào đó, LPG là loại nhiên liệu ít khả năng bơi trơn hơn so với diesel, do vậy việc sử dụng hệ thống phun nhiên liệu nguyên bản của diesel sẽ không phù hợp cho LPG. Đồng thời nảy sinh thêm các vấn đề về mài mòn các chi tiết động cơ.
Hạn chế cuối cùng đó là động cơ diesel sau khi chuyển đổi chỉ có thể sử dụng nhiên liệu LPG (đơn nhiên liệu). Do vậy sẽ gặp nhiều khó khăn trong khâu tiếp nhiên liệu vì hiện nay ở Việt Nam cơ sở hạ tầng các trạm LPG còn rất hạn chế.
Hiện nay chỉ có Australia, Trung quốc, Hà Lan, Canada,… chế tạo động cơ chạy LPG theo phương án này nhưng chủ yếu vẫn là dạng dự án nghiên cứu thử nghiệm chưa sử dụng đại trà. Ở Việt nam đã có nghiên cứu của Viện dầu khí theo
27
phương án này nhưng cũng chỉ để phục vụ triển lãm với động cơ diesel cơng suất nhỏ.
Nói tóm lại ở Việt nam hiện nay với cơ sở hạ tầng và lượng phương tiện hiện có thì việc áp dụng phương án này là chưa thực sự khả thi.