Phương pháp cung cấp CNG được lựa chọn là hệ thống cung cấp CNG được sử dụng bộ hòa trộn cơ khí vì nhiên liệu vẫn được hoàn trộn tốt với không khí và giá thành rẻ hơn rất nhiều so với các phương pháp khác.
Hình 2.6: Sơ đồ hệ thống nhiên liệu CNG lắp trên động cơ 1NZ-FE
1: Bình chứa; 2: Van bình chứa; 3: Van nạp; 4: Đồng hồ đo áp suất; 5: Van điện từ; 6: Bộ giảm áp; 7: Đường vào nước làm mát;
8: Đường ra nước làm mát; 9: Van điện từ bộ giảm áp;
10:Bộ hòa trộn; 11: Bướm ga; 12:Ống góp nạp; 13: ECU điều khiển CNG 14:Đồng hồ báo mức nhiên liệu CNG; 15:Tín hiệu từ công tắc chuyển đổi;
16:Tín hiệu bướm ga ;17: Van công suất; 18: Lỗ không tải
Trong hệ thống nhiên liệu này, ta không tháo bỏ hệ thống nhiên liệu cũ mà chỉ cần lắp đặt thêm hệ thống nhiên liệu CNG mới. Các bộ phận lắp đặt thêm : Bình chứa nhiên liệu CNG, bộ giảm áp, bộ hòa trộn, đường ống dẫn nhiên liệu CNG, các van vận hành, đồng hồ hiển thị, thiết bị điều khiển cung cấp CNG….
Trên đường nạp của động cơ ta lắp thêm bộ hòa trộn trước bướm ga dựng để hòa trộn không khí với nhiên liệu khí CNG trước khi đưa vào động cơ. Khi thiết bị điều khiển nhận tín hiệu từ công tắc chuyển đổi sang sử dụng nhiên liệu CNG, thiết bị điều khiển tạo ra một dòng điện làm mở van điện từ (5) cho CNG nén từ bình chứa áp suất cao đến bộ giảm áp (6), tại bộ
giảm áp (6) áp suất nhiên liệu được giảm xuống giá trị làm việc và được cấp cho đường nạp động cơ theo các chế độ làm việc.
2.3 Các bộ phận chính của hệ thống cung cấp khí CNG
a) Bình chứa CNG
CNG thông thường được nén trong bình chứa ở áp suất khoảng 220 bar, bình chứa dạng hình trụ và hai đầu hình bán cầu, thể tích 57 lớt, vỏ bình chứa được chế tạo bằng thép dày (4-5) mm, bình chứa phải chịu được áp suất thử nghiệm 600 bar để đề phòng nổ vỡ trong trường hợp nó bị sấy nóng (khi bị hỏa hoạn chẳng hạn ). Điều này làm giảm khả năng chứa cực đại của bình.
Hình 2.7: Bình chứa CNG
Các thông số Giá trị Thứ nguyên Áp suất làm việc 220 Kg/cm2 Áp suất cực đại 400 Kg/cm2 Kết nối xi lanh PT3/4 Trọng lượng 70 Kg Dung tích 57 L Chiều dài 800 mm b) Van bình chứa
Van bình chứa cho phép nạp và cấp CNG cho hệ thống, đồng thời trên van có lắp van an toàn để bảo vệ cho bình chứa và hệ thống khi sảy ra sự cố, ví dụ như bị va đập áp suất tăng van an toàn 10 bật ra. Khi bình bị đốt nóng, Trong van an toàn có đĩa cháy làm bằng chì sẽ chảy ra cho CNG thoát ra ngoài. A-A 7 6 5 1 2 3 4 8 A A 10 11 9 13 12 Hình 2.8 Van bình chứa
1: Đường nạp CNG vào bình chứa; 2: Đế chặn trên; 3: Van điều khiển bằng tay; 4. Đường cấp CNG; 5: Thân van; 6: Đầu nối với bình chứa; 7: Đế van; 8: Đế chặn dưới; 9: Đường ống CNG đến van an toàn; 10: Van an toàn;
11: Đĩa cháy; 12: Cần điều khiển van bằng tay; 13: Vòng làm kín. Bảng thông số kỹ thuật của van bình chứa.
Tên thông số Giá trị Thứ nguyên
Lỗ cắm kép bên trong M12x1
Lỗ cắm kép bên ngoài ½’’BSP
Áp suất làm việc tối đa 200 Bar
Biên độ áp suất -40 - 85 oc
Đĩa cháy thử áp suất 300+10% Bar
Bộ bảo vệ cách li từ đĩa cháy
110 oc
c) Van nạp khí vào bình CNG
Van nạp có tác dụng mở thông bình để nạp CNG vào bình một cách nhanh nhất, đồng thời không cho nạp thêm CNG vào bình khi áp suất trong bình vượt quá áp suất làm việc của bình.
Hình 2.9 Van nạp
Van an toàn có tác dụng đảm bảo an toàn cho bình khi áp suất trong bình tăng cao quá giới hạn cho phép. Nếu vì một lý do nào đó áp suất trong bình tăng cao đến 200 bar sẽ tác dụng lên đế van an toàn 4, nén lò xo 10 mở đường thông xả CNG ra ngoài không khí làm áp suất và nhiệt độ trong bình giảm xuống bảo đảm bình chứa trong bình không bị sự cố nổ,vỡ khi áp suất trong bình tăng cao.
13 9 1 2 3 4 5 67 11 12 15 1 8 14 Hình 2.10 Kết cấu van nạp
1: Đường CNG vào; 2: Vòng làm kín; 3: Đai ốc định vị van điều khiển bằng tay; 4: Van an toàn; 5: Vòng giữ piston; 6: Piston; 7: Đường thoát CNG; 8: Đai ốc;
9: Đai ốc điều chỉnh; 10: Lò xo van an toàn; 11: Đế chặn; 12: Van điều khiển bằng tay; 13: Đế chặn dưới; 14: Thân van; 15: Đường cấp CNG đến van bình chứa
Thông số của van nạp
Tên thông số Giá trị Thứ nguyên
Áp suất làm việc 200 Kg/cm2
Áp suất cực đại 400 Kg/cm2
Áp suất nổ 300 Kg/cm2
Lỗ nối bên trong M12x1
d) Van điện từ
Van điện từ có tác dụng điều khiển, đúng mở CNG vào từ đường ống nạp của hệ thống cung cấp nhiên liệu. Khi ta bật công tắc sang chế độ chạy bằng thì van này mở ra cho CNG thoát ra qua đường ống nạp vào hệ thống cung cấp nhiên liệu cho động cơ. Khi tắt động cơ thì van điện từ đóng lại.
Van điện từ hoạt động theo nguyên tắc cảm ứng điện từ, khi ta bật công tắc chuyển nhiên liệu sang sử dụng nhiên liệu CNG sẽ xuất hiện dòng điện chạy qua cuộn cảm, gây ra hiện tượng cảm ứng điện từ điều khiển các
chi tiết của van, mở van cho CNG thoát ra và khi ngắt dòng điện dưới áp lực của lò xo van sẽ đóng lại.
6 7 5 4 3 2 1
Hình 2.11 Kết cấu van điện từ
1:Đường CNG vào ; 2:Đế van; 3:Lò xo nén; 4:Chốt dẫn hướng 5:Cuộn dây van; 6: Vòng làm kín; 7:Đường CNG ra
Bảng thông số kĩ thuật của van điện từ
Tên thông số Giá trị Thứ nguyên
Áp suât chịu đựng 400 Kg/cm2
Lượng áp suất làm việc 200 Kg/cm2 ở 10v Nhiệt độ làm việc -30o ~ 120o oc
Điện áp làm việc DC 7.5~DC 16 V
Giá trị điện áp làm việc DC12 V
Công suất tiêu thụ 15 W
Đường kính lỗ Ф5 mm
Lỗ nối bên trong M12x1
Đường kính ống Ф6 mm
e) Bộ giảm áp
Hình 2.12 Bộ giảm áp
Bộ giảm áp là thiết bị trao đổi nhiệt, nó có nhiệm vụ giảm áp kịp thời lượng CNG xuống áp suất thấp trước khi cung cấp mọi chế độ hoạt động của động cơ. 1 10 9 8 7 6 5 4 14 13 12 11 15 16 17 18 22 21 20 19 27 26 25 24 23 2 3 E F D C B A Hình 2.13 Kết cấu bộ giảm áp
1: Đầu CNG vào; 2: Đầu nối với buồng giảm áp; 3: Phớt làm kín; 4: Đế van; 5: Piston; 6: Chốt đẩy; 7: Chốt quay; 8: Màng áp suất cấp 1;
9: Lò xo điều chỉnh áp suất; 10: Đai ốc; 11: Lỗ thông khoang A và B; 12: Màng áp suất cấp 2; 13: Đế van có tải; 14: Lò xo van có tải;
15: Lò xo van an toàn; 16: Van an toàn; 17: Đế van điện từ; 18: Đầu ra đường không tải; 19: Ống nối khoang C với khoang D; 20: Lỗ không tải; 21: Buồng chứa nước làm mát; 22: Vít điều chỉnh không tải;
23: Van buồng áp suất thấp; 24: Màng buồng áp suất thấp; 25: Lỗ thông với khí quyển; 26: Bích lắp bộ giảm áp lên xe; 27: Cần mở van áp suất thấp
Trong quá trình động cơ sử dụng nhiên liệu CNG để hoạt động, khí CNG từ bình chứa có áp suất cao lưu thông trong hệ thống nhiên liệu vào cửa nạp (2) của bộ giảm áp đẩy piston (5) và chốt đẩy (6) dịch về phía trái mở thông van giảm áp (4). Khí CNG từ cửa nạp của bộ giảm áp vào buồng A, qua buồng B, qua ziclơ không tải đến buồng C. Khí CNG tiếp tục đi vào bộ giảm áp cho đến khi áp suất trong buồng A tăng đến (khoảng 3,8 ÷ 4,8 bar) sẽ thắng được lực nén của lò xo (9) sẽ đẩy màng (8) lên trên đẩy chốt đẩy (6) và piston (5) dịch sang phải đúng van (4) lại cắt đường khí từ cửa nạp vào bộ giảm áp. Việc đóng mở của van giảm áp (4) tuỳ thuộc vào áp suất nhiên liệu trong buồng A.
Ở chế độ khởi động và không tải, bướm ga gần như đóng kín, lúc này độ chân không tại họng khuếch tán rất nhỏ nên độ chênh áp giữa buồng D và buồng F (thông với khí trời) của bộ giảm áp không đủ để mở van áp suất thấp (23) nên lúc này mạch cung cấp chính chưa làm việc. Do bướm ga gần như đóng kín làm cho độ chân không phía sau bướm ga lớn. Độ chân không này sẽ làm mở van không tải hút nhiên liệu từ buồng C của bộ giảm áp theo đầu ra mạch không tải (18) cấp cho động cơ.
Khi động cơ chuyển từ chế độ không tải sang có tải thì cánh bướm ga dần mở ra làm cho độ chân không phía sau cánh bướm ga giảm dần không đủ để mở van không tải, do đó mạch không tải không hoạt động. Độ chân không tại họng khuyếch tán tăng lên. Do độ chân không tại họng tăng lên nên tạo ra độ chênh áp giữa khoang D và khoang F (thông với khí trời). Độ chênh áp này sẽ tạo nên lực đẩy màng buồng áp suất thấp (24) đi lên làm mở van áp suất thấp (23), nhiên liệu khí CNG từ buồng C qua ống dẫn (19) vào buồng D. Áp suất trong buồng D giảm đến (0,8 ÷ 1,5 bar) rồi đi vào động cơ. Khi lưu lượng qua van áp suất thấp (23) cấp cho động cơ lớn hơn lượng khí lưu thông giữa buồng B và buồng C của bộ giảm áp sẽ làm áp suất buồng C giảm xuống. Tạo độ chênh áp giữa buồng C và buồng B làm cho màng thứ cấp dịch chuyển lên trên kéo theo làm mở van có tải (13). Một phần CNG lưu thông từ buồng B qua van có tải (13) vào buồng D đi đến bộ hòa trộn tạo hỗn hợp với không khí đi vào động cơ ở hành trình nạp.
Khi động cơ hoạt động từ tải nhỏ đến tải lớn rồi đầy tương ứng với cánh bướm ga dần dần mở to, làm cho độ chân không ở họng khuyếch tán tăng lên, van có tải dịch chuyển lên trên làm mở rộng tiết diện lưu thông khí CNG, đảm bảo cung cấp lượng CNG cần thiết tạo khí hỗn hợp đưa vào động cơ.
Tên thông số Giá trị Thứ nguyên
Áp suất làm việc 200 Bar
Điện áp 12 v
Công suất điện áp 16 w
Lỗ nối bên trong M12x1
Đường kính lỗ ra Ф16 mm
f) Bộ hòa trộn