2.2.2.1 Bộ trộn khí
Chức năng chính của bộ trộn là tạo ra tỷ lệ nhiên liệu LPG (đã hóa hơi) và không khí hợp lý để đưa vào buồng cháy động cơ. Thông số chính của bộ trộn là đường kính họng khuếch tán, thông số này ảnh hưởng đến lưu lượng khí nạp và công suất động cơ.
28
2.2.2.2 Bộ giảm áp hóa hơi
Bộ giảm áp hóa hơi có chức năng chuyển đổi LPG ở trạng thái lỏng sang trạng thái hơi trước khi vào bộ trộn. Thường được chọn đi kèm với bộ trộn.
2.2.2.3 Bình chứa LPG
Chức năng chính của bình chứa là dự trữ LPG ở trạng thái lỏng ở các mức áp suất cho phép. Thông số quan trọng của bình chứa là dung tích làm việc, dung tích này được lựa chọn tương ứng theo dung tích thùng nhiên liệu của xe nguyên thủy .
2.2.2.4 Các cụm khác trong hệ thống LPG
Các bộ phận quan trọng khác trong hệ thống còn lại là các van an toàn của bình chứa, van an toàn của đường ống. Tất cả các chi tiết này được chế tạo theo đúng tiêu chuẩn kỹ thuật và an toàn.
2.2.2.5 Tổng quan về các bộ phận lắp đặt trên xe sử dụng nhiên liệu LPG
a. Bộ bay hơi kiểu điện tử
1. Gas đi vào (GAS IN) 2. Gas đi ra (GAS OUT) 3. Nước làm mát đi ra (OUT) 4. Nước làm mát đi vào (IN) 5. Van xả nước (DRAIN PLUG)
6. Công tắc nhiệt độ nước làm mát (WATER TEMP SWITCH) 7. Van solenoid thứ hai (2nd LOCK SOLENOID )
8. Các lỗ ren và bulông dùng trong việc lắp đặt (MOUNTING HOLE) 9. Vít điều chỉnh tốc độ cầm chừng (I.A.S-Idle Adjust Screw)
LPG ở thể lỏng đi đến bộ bay hơi nhờ vào áp suất của thùng chứa LPG, tại khoang đầu tiên của bộ bay hơi LPG giảm áp suất và bay hơi do hấp thu nhiệt của nước làm mát động cơ. Trong khoang thứ hai của bộ bay hơi, LPG ở thể khí
29 sẽ được giảm áp suất đến mức gần như áp suất khí trời để cung cấp đến bộ trộn khí.
Đặc điểm kỹ thuật
Các đặc điểm Kiểu / H6001 Kiểu / H6002
Động cơ có thể lắp đặt.
Áp suất ngăn thứ nhất Đường kính van tại ngăn 1 Đường kính van tại ngăn 2 Đường kính cửa gas đi vào Đường kính cửa gas đi ra Đường kính ống nước vào/ra Điện áp (2nd Lock)
Điện áp vận hành tối thiểu Khối lượng toàn bộ
500cc~2200cc/CBR/M PI 0.2kg/cm2±0.01 4.7mm 8.1mm 6.5mm 13.5mm 12mm DC12V DC7V 1400 gram 2200cc~3600cc/CBR/M PI 0.2kg/cm2±0.01 4.7mm 9.2mm 6.5mm 13.5mm 12mm DC12V DC7V 1400 gram Bảng 2.8: Đặc tính bộ bay hơi Các đặc tính chủ yếu:
Kích thước nhỏ gọn và khối lượng nhẹ.
Việc điều chỉnh tốc độ cầm chừng rất tốt, dễ đạt tốc độ cầm chừng. Cải thiện momen xoắn của động cơ và lượng tiêu thụ nhiên liệu dựa trên sự bay hơi. Ổn định cao và động cơ không có hiện tượng cháy tự động nhờ vào van khóa solenoid thứ hai (High stability & No engine dieseling by 2nd Lock Solenoid valve).
30
b. Van solenoid / kiểu đơn và đôi
Van solenoid là một thiết bị cho phép cắt tự động dòng cung cấp LPG từ thùng chứa đến bộ bay hơi trong khoang động cơ.
Van được cấu tạo như một cánh cửa xếp được vận hành bằng nam châm điện (12V), liên kết đường vào-ra, bên trong van có khoảng trống để lắp bộ lọc dạng hộp bằng lưới kim loại bên trong. Các chất bẩn có bên trong LPG được lọc nhờ lưới kim loại bên trong bộ lọc này.
Chỉ với bộ lọc giấy mới có khả năng để cung cấp LPG sạch đến bộ bay hơi trong thời gian dài.
Đặc điểm kỹ thuật H1400 / Kiểu van đơn H1500 / Kiển van đôi Động cơ áp dụng Điện áp hoạt động Giá trị điện trở Nhiệt độ làm việc Áp suất vận hành Lưu lượng Khu vực áp dụng Khối lượng toàn bộ
500cc~3600cc DC 9V~16V 15 ~ 0.5 ohm 40 ~ 130oC Dưới 18kg/cm2 4 liter/Min all the year 800 gram 500cc~3600cc DC 9V~16V 15 ~ 0.5 ohm 40 ~ 130oC Dưới 18kg/cm2 4 liter/Min in Winter 1400 gram
Bảng 2.8: Đặc điểm van solenoid
31
Kiểu van solenoid LPG đơn.
Trong trường hợp này, động cơ không thể khởi động dễ dàng khi nhiệt độ xuống dưới 0oC.
Khi nhiệt độ xuống âm 5oC vào mùa đông, động cơ thường khởi động bằng nhiên liệu xăng và chạy bằng LPG sau một ít giây hâm nóng.
Kiểu van solenoid LPG đôi.
Động cơ khởi động dễ dàng khi nhiệt độ âm 20 25oC với nhiên liệu LPG hoặc xăng. Van solenoid LPG đôi có khã năng cung cấp gas ở thể lỏng trong lúc khởi động và gas ở thể khí đến bộ bay hơi trong lúc hoạt động với hệ thống 4 van trên thùng. Nhưng nếu thành phần Gas LPG có 70% Propane, sẽ không có vấn đề trong việc khởi động với van solenoid LPG đơn. Gas ở thể lỏng trong lúc khởi động chạy bằng LPG sau một ít giây hâm nóng.
c. Van cắt xăng (Gasoline cut-off valve)
Đây là một thiết bị để cắt nguồn cung cấp xăng khi xe đang chạy bằng LPG. Van này gồm một cửa xếp được vận hành bằng cuộn dây điện từ và có hai ống nối (Vào/Ra).
Van được đóng lại khi ngắt điện và mở ra khi có dòng điện đi qua. Van được đặt trong khoang động cơ nằm giữa bơm xăng và bộ chế hòa khí. Và van chỉ được lắp trên động cơ sử dụng bộ chế hòa khí.
Động cơ có thể áp dụng
Điện áp danh định DC 12 Voltage
Công suất 10 Watt
Áp suất vận hành 18kg/cm2(at 12V)
32 Lưu lượng 4liter/Min(at 0.5kg/cm2)
Cửa vào và ra (Inlet & Outlet) ID-5mm/OD-6mm
d. Bộ trộn với van kiểm soát nhiên liệu (Mixer with Fuel control valve)
Là thiết bị cơ khí áp dụng hiệu ứng venturi để bảo đảm sự chính xác hỗn hợp không khí/Gas trong cả hai trạng thái tĩnh và trạng thái động lực học.
Thiết bị này đã được thiết kế riêng biệt theo từng đặc điểm cho mỗi kiểu động cơ, bảo đảm động hoạt động tối ưu bằng LPG không có tác động đến sự vận hành bình thường.
Đối với một sự hòa trộn tốt của tỉ số không khí/Gas, lượng tiêu thụ nhiên liệu, việc thải khí thấp hơn, đây là điểm quan trọng thứ nhất để chế tạo một bộ trộn thích hợp.
33 Bộ trộn nên được lắp đặt trên miệng hút của bộ chế hòa khí / thân bướm ga, nơi đây được hỗn hợp thích hợp nhất của không khí và Gas để động cơ đáp ứng điều kiện chạy xe.
Việc kiểm tra chính xác giá trị của đường kính ngoài của thân bướm ga/ bộ chế hoà khí, bộ trộn nên được chế tạo theo kích thước của chúng và dung tích động cơ (cc).
Đường kính ngoài bộ chế hòa khí Cần biết đường kính ngoài(mm) của “C” Dung tích (cc) và kiểu động cơ
Đường kính ngoài thân bướm ga Cần biết đường kính (mm) của "C", Dung tích (cc)
34
e. Bộ điều khiển phun (Injection Controller)
Chỉ sử dụng cho động cơ phun xăng đa điểm.
Với cảm biến Oxy.
Không có cảm biến Oxy.
Dùng cho động cơ 4 và 6 xy lanh. Sau khi động cơ đã khởi động bằng nhiên liệu xăng, hệ thống nhiên liệu của bạn nên được chuyển sang LPG bằng thiết bị này.
Điểm quan trọng nhất của thiết bị này là ngắt dòng cung cấp nhiên liệu xăng một cách đúng lúc khi động cơ đang vận hành bằng LPG.
Với sự phát triển không ngừng của kỹ thuật, bộ vòi phun của công ty đã đạt được sự chia sẽ 80% thị trường.
FBM ECU/H3250 (Feed Back Mixer Type Electronic Control Unit)
Giảm lượng khí thải
FBM ECU làm giảm lượng khí thải bằng sự kiểm soát Lambda. Cãi thiện chế độ khởi động của động cơ.
Hình 2.12: Bộ điều khiển phun
35 Khi bắt đầu khởi động- Van solenoid trong bộ bay hơi được mở tại số vòng quay khởi động, chúng ta có thể cảm thấy việc cãi thiện chế độ khởi động động cơ ở nhiệt độ thấp thông qua việc cung cấp của đường ống nhiên liệu phụ.
f. Thiết bị kiểm tra FBM ECU (FBM ECU Tester)
Thiết bị này hiển thị dữ liệu đang hoạt động của LPG ECU trên ôtô.
Sau khi lắp đặt LPG ECU, dữ liệu tối ưu nên được điều chỉnh bằng các thiết bị cùng loại.
g. Bình chứa LPG trên ôtô (LPG Automobile Tank)
Hình 2.14: Thiết bị kiểm tra
36
2.2.3Nghiên cứu chuyển đổi động cơ sang sử dụng LPG
2.2.3.1 Các phương pháp sử dụng nhiên liệu khí để chạy động cơ đốt trong cơ đốt trong
a. Phương pháp thứ nhất
Chế tạo hẳn một loại động cơ chuyên chạy bằng nhiên liệu khí, trong đó có thể lợi dụng với mức cao nhất tất cả những tính chất tốt nhất của nhiên liệu. Những loại động cơ như vậy, ngay cả trong trường hợp sử dụng loại nhiên liệu khí có số nhiệt lượng trung bình (nhiệt trị thấp trung bình) vẫn đảm bảo động cơ có áp suất có ích cao và lượng tiêu hao nhiên liệu thấp.
b. Phương pháp thứ hai
Chuyển từ động cơ đang chạy nhiên liệu lỏng sang động cơ chạy bằng nhiên liệu khí hoặc bằng hai loại nhiên liệu: nhiên liệu chính là nhiên liệu khí còn nhiên liệu lỏng dùng làm mồi đốt (động cơ gas diasel). Khi chuyển cách dùng nhiên liệu từ chỗ đang chạy bằng nhiên liệu lỏng sang chạy bằng nhiên liệu khí, động cơ không cần thay đổi về mặt cấu tạo nhưng khi đó công suất của động cơ giảm, vì những tính chất tốt nhất của nhiên liệu không được lợi dụng hết.
Đối với động cơ chạy bằng nhiên liệu khí việc hình thành khí hổn hợp có thể thực hiện hoặc ở bên trong hoặc ở bên ngoài xy lanh động cơ. Nhưng đại đa số động cơ chạy bằng nhiên liệu khí thường dùng phương pháp hình thành khí hỗn hợp ở bên ngoài , vì phương pháp đó cho phép :
Dùng nhiên liệu khí được trong các động cơ chạy bằng nhiên liệu lỏng mà không cần thay đổi cấu tạo của động cơ, đồng thời vẫn giữ nguyên được khả năng khi chạy lại bằng nhiên liệu lỏng.
Tạo ra một loại động cơ chuyên chạy bằng nhiên liệu khí trên cơ sơ của động cơ sẵn có chạy bằng nhiên liệu lỏng (cải tiến)
Việc hòa trộn không khí với nhiên liệu khí được chuẩn bị trong một thiết bị đặc biệt đó là bộ hỗn hợp khí(bộ mêlăngzơ).
Việc đốt cháy khí hỗn hợp công tác của động cơ chạy bằng nhiên liệu khí chủ yếu được thực hiện bằng hai cách sau đây:
* Bằng tia lửa điện.
37 Các động cơ gas được cải tiến từ những động cơ xăng thường dùng phương pháp đốt cháy bằng tia lửa điện, còn những động cơ được cải tiến trên cơ sở từ những động cơ diesel thông thường dùng phương pháp đốt cháy bằng bằng tia nhiên liệu lỏng phun vào xylanh lúc cuối quá trình nén. Tia nhiên liệu mồi là một nguồn phát hỏa rất lớn, gồm nhiều trung tâm cháy, nó đảm bảo có thể đốt cháy những hỗn hợp loãng hơn khi đốt cháy bằng tia lửa điện.
Trong động cơ chạy bằng nhiên liệu khí đốt cháy bằng tia nhiên liệu lỏng làm mồi, nhiệt lượng được lợi dụng một phần do sự cháy của nhiên liệu khí cung cấp, một phần là do sự cháy của nhiên liệu lỏng cung cấp. Do đó quá trình công tác cuả những loại động cơ như vậy gọi là chu trình gasodiesel.
Phương pháp hình thành khí hỗn hợp bên trong chỉ cho động cơ bốn kỳ tăng áp, và ứng dụng cho động cơ hai kỳ (để tránh tổn thất khí gas lúc quét khí trong xy lanh).
Người ta đã chế tạo động cơ gas tự cháy do nén khi phun khí gas (nhiên liệu khí) vào xy lanh lúc cuối quá trình nén nhưng không đưa đến kết quả mỹ mãn.
2.2.3.2 Các phương án chuyển đổi động cơ chạy bằng nhiên liệu truyền thống sang sử dụng nhiên liệu khí dầu mỏ hóa lỏng (LPG) truyền thống sang sử dụng nhiên liệu khí dầu mỏ hóa lỏng (LPG)
a. Động cơ xăng
Cải tiến chuyển sang dùng khí thiên nhiên: Thay bộ chế hoà khí.
Giữ nguyên hệ thống đánh lửa. Tăng tỉ số nén.
Tỷ số nén là một trong những thông số động lực học quan trọng, nó ảnh hưởng rất nhiều đến các chỉ tiêu kinh tế và công suất của động cơ.
Về mặt lý thuyết mà nói khi tăng tỉ số nén thì công suất về kinh tế của động cơ sẽ tăng. Nhưng trong thực tế do không tránh khỏi tổn thất cơ giới tăng nên việc tăng tỉ số nén chỉ có lợi trong một phạm vi nhất định.
Đối với động cơ đốt cháy cưỡng bức, giới hạn trên của tỉ số nén được quy định bởi hiện tượng kích nổ và nó phụ thuộc vào tính chất chống kích nổ của
38 nhiên liệu mà đặc trưng bằng hằng số Octan. Trong những điều kiện như nhau nhiên liệu có trị số Otan càng lớn thì tỉ số nén chọn cho động cơ có thể càng cao.
Do ta đã biết như trên, nhiên liệu LPG có chỉ số Octan cao hơn xăng, do đó khi chuyển động cơ xăng sang dùng LPG chúng ta nên tăng tỉ số nén của động cơ.
b. Động cơ Diesel
Cải tiến chuyển sang dùng khí nhiên liệu: Đánh lửa bằng bugi.
Thay bơm cao áp, vòi phun nhiên liệu bằng bộ trộn khí. Giảm tỉ số nén.
Không khí của quá trình nén của động cơ Diesel đòi hỏi phải được nén ở áp suất và nhiệt độ rất cao để cuối quá trình nén, khi phun nhiên liệu vào thì hỗn hợp có thể tự bốc cháy. Do đó động cơ Diesel có tỉ số nén cao hơn các động cơ khác. Việc nén động cơ gas không nên đạt tới mức độ có thể sinh ra hiện tượng hỗn hợp khí công tác tự bốc cháy vì sẽ gây ra cháy kích nổ của nhiên liệu. Do đó khi cải tiến động cơ Diesel sang sử dụng khí nhiên liệu, chúng ta nên giảm tỉ số nén. Việc giảm tỉ số nén có thể được thực hiện bằng nhiều cách như thay đổi piston, xy lanh, thay đổi hành trình bằng các thay đổi trục khuỷu. Nhưng phương pháp tốt nhất là chúng ta thay đổi hình dạng đỉnh piston bằng cách gia công thêm trên đỉnh piston động cơ có độ sâu hơn ban đầu hay làm thể tích phần lõm trên đỉnh lớn hơn. Nhưng việc gia công này tùy thuộc vào cấu tạo của piston và tùy thuộc vào tính chất quét khí của động cơ.
c. Động cơ xăng cải tiến chuyển sang dùng đồng thời hai loại nhiên liệu khí thiên nhiên và xăng
Giữ nguyên kết cấu động cơ và hệ thống.
Thêm vào hệ thống cung cấp LPG và bộ trộn khí.
Do chúng ta dùng đồng thời hai loại nhiên liệu nên phải sử dụng thêm các van để đóng nhiên liệu này mỗi khi muốn sử dụng nhiên liệu kia.
39
2.3 Lý thuyết về hòa trộn hỗn hợp nhiên liệu 2.3.1Đối với động cơ sử dụng bộ chế hòa khí 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.