4.1.1. Sơ đồ hệ thống.
Hệ thống cung cấp nhiên liệu kiểu Venturi cĩ sơ đồ nguyên lý như hình 4.1.
Hình 4.1. Sơ đồ hệ thống nhiên liệu kiểu Venturi. 4.1.2.Nguyên lý hoạt động.
ÂN T T NGHI P
ĐỒ Ố Ệ Thiết kế hệ thống nhiín liệu LPG trín ơ tơ du lịch. nhiín liệu LPG trín ơ tơ du lịch.
Sơ đồ hệ thống cung nhiên liệu khí nhờ độ chân khơng tại họng ống Venturi (hình 4.1), nhiên liệu LPG được nén trong bình chứa với áp suất (7÷10) bar sau đĩ được giãn nở và bay hơi đến một áp suất nạp thấp hơn áp suất khí trời. Nhờ độ chân khơng tại họng, LPG được hút vào đường nạp. Lưu lượng LPG cung cấp được khống chế bởi bộ phận giãn nở và độ chân khơng ở ống Venturi. Với bộ chế hịa khí hiện đại, lưu lượng LPG được điều khiển bởi một bộ vi xử lí chuyên dụng.
Hệ thống cung cấp nhiên liệu này đi kèm với ống xả Catalyste là giải pháp rất lý tưởng để làm giảm ơ nhiễm. Tuy nhiên, việc nạp nhiên liệu dưới dạng khí ảnh hưởng xấu đến hệ số nạp làm giảm cơng suất và mơmen động cơ so với động cơ cùng cỡ chạy bằng nhiên liệu lỏng.
4.1.3. Ưu nhược điểm của phương pháp cung cấp nhiên liệu kiểu Venturi.
Ưu điểm của việc sử dụng LPG dưới dạng khí là sự đồng nhất hồn hảo của hỗn hợp Gas - khơng khí và tránh hiện tượng ướt thành đường nạp bởi nhiên liệu lỏng, hiện tượng này rất nhạy cảm khi động cơ khởi động và khi động cơ làm việc ở chế độ chuyển tiếp. Điều này làm giảm được mức độ phát sinh ơ nhiễm từ (30÷80)% so với động cơ nguyên thủy.
Nhược điểm của cung cấp dạng này là quá trình điều khiển dài và sự cung cấp Gas liên tục làm hạn chế khả năng khống chế tỉ lệ khơng khí/gas, đặc biệt là giai đoạn quá độ của động cơ, cơng suất của động cơ giảm đi khoảng từ (5÷8)% do tổn thất lượng khơng khí nạp do khí Gas chiếm chỗ.
4.1.4 Sơ đồ hệ thống cung cấp nhiên liệu xăng và LPG kiểu Venturi trên ơtơ KIA PRIDE .
ÂN T T NGHI P
ĐỒ Ố Ệ Thiết kế hệ thống nhiín liệu LPG trín ơ tơ du lịch. nhiín liệu LPG trín ơ tơ du lịch.
• Nguyên lý làm việc của hệ thống lưỡng nhiên liệu Xăng/LPG.
LPG lỏng cao áp từ bình chứa sau khi đi qua van an tồn đến bộ giảm áp - hĩa hơi được chuyển thành hơi LPG ở áp suất từ (0,45÷0,65) bar và đi đến bộ trộn
Hình 4.3.
Sơ đồ nguyên
lý hệ thống
lưỡng nhiênliệu LPG-Xăng trên xe KIA-PRIDE.
1.Két nước làm mát; 2. Đường nước ra khỏi bộ hĩa hơi giảm áp; 3. Đường nước vào bộ hĩa hơi giảm áp; 4. Bộ hĩa hơi giảm áp; 5. Đường ga đến bộ hịa trộn; 6.Van điện từ ga; 7. Đường ống dẫn ga; 8.Bình xăng; 9. Bình ga; 10. Đồng hồ ga; 11. Đường nạp ga; 12. Đường nạp xăng; 13.Đường ống dẫn xăng; 14. Bộ chuyển đổi xăng/LPG; 15.Đồng hồ hiển thị mức Gas; 16. Bầu lọc xăng; 17. Bơm xăng; 18.Van điện từ xăng; 19. Bộ chế hịa khí.
- Khi động cơ làm việc, khơng khí được hút vào qua bộ lọc giĩ đến bộ trộn kết hợp với LPG tạo thành hỗn hợp LPG - khơng khí ở tỷ lệ hợp lý và đi vào buồng cháy tùy theo chế độ làm việc của động cơ. Khi chuyển sang chạy xăng, mở khĩa xăng và chuyển cơng tắc điện sang chế độ chạy xăng. Lúc này tồn hệ thống LPG bị ngắt và hệ thống xăng hoạt động như nguyên thủy.
4.2. HỆ THỐNG PHUN NHIÊN LIỆU LPG DẠNG LỎNG.
Nhiên liệu LPG cĩ thể cung cấp cho động cơ dưới dạng lỏng bằng hệ thống phun vào cổ gĩp ( phun tập trung ) hay phun vào trước Soupape nạp của từng Cylindre (phun riêng rẽ ). Aïp suất nhiên liệu trước vịi phun của hai kiểu này đều cao hơn áp suất khí quyển.
4.2.1. Sơ đồ hệ thống .
Xăng LPG Nước tuần hồn trong bộ hĩa hơi giảm áp Mạch điện 2
1 3 4 5 6 7 8 9 10
1112 12
ÂN T T NGHI P
ĐỒ Ố Ệ Thiết kế hệ thống nhiín liệu LPG trín ơ tơ du lịch. nhiín liệu LPG trín ơ tơ du lịch.
Hình 4.4. Hệ thống cung cấp nhiên liệu LPG dưới dạng lỏng. 4.2.2. Nguyên lý hoạt động.
Nhiên liệu LPG dưới dạng lỏng từ bình chứa 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 đĩ được đưa qua bộ lọc và bộ điều áp trước khi dẫn đến vịi phun. Vịi 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 cĩ và được bổ sung thêm những thơng tin đặc thù khác của hệ thống cung cấp nhiên liệu LPG. Về cơ bản nĩ cĩ chức năng như động cơ phun xăng, bao gồm các hệ thống cơ bản sau:
• Hệ thống cung cấp nhiên liệu: Nhiên liệu từ thùng chứa đến bơm qua bộ giảm áp đến các vịi phun LPG, tạo áp suất cần thiết 5 bar để phun nhiên liệu LPG và được duy trì áp suất ổn định trong hệ thống. Do đặc thù riêng của nhiên liệu LPG nên áp suất cần thiết để cung cấp nhiên liệu đến vịi phun là 5 bar để tránh hiện tượng hĩa hơi trên đường ống nhiên liệu. Vì hoạt động của hệ thống nhiên liệu ở áp suất cao nên vấn đề an tồn của hệ thống được đặt lên hàng đầu.
So với động cơ phun xăng thì phun LPG dưới dạng lỏng cĩ sự thay đổi gĩc đánh lửa, do khả năng hịa trộn khơng khí và nhiên liệu tốt hơn xăng cũng như khả năng bốc cháy, do đĩ cĩ xu hướng giảm gĩc đánh lửa sớm từ (2÷5)0. Thời gian phun, lưu lượng phun được điều khiển bằng vi xử lý LPG.
• Hệ thống ghi nhận thơng tin: Một loạt các cảm biến ghi nhận thơng tin về chế độ làm việc của động cơ được ECU của động cơ phun xăng bổ sung cho bộ vi xử lý chuyên dùng. Thơng tin quan trọng nhất là lượng khơng khí nạp vào động cơ, thơng tin này nhận biết qua cảm biến chân khơng trên đường ống nạp. Các loại cảm biến đã cĩ trên động cơ phun xăng như: Cảm biến về độ mở bướm ga, tốc độ động cơ, nhiệt độ khí nạp, cảm biến nồng độ Oxy.... Đồng thời trong bộ vi xử lý cĩ bổ sung thêm cảm biến đo áp suất bình chứa nhiên liệu LPG, từ đĩ tín hiệu được đưa
ÂN T T NGHI P
ĐỒ Ố Ệ Thiết kế hệ thống nhiín liệu LPG trín ơ tơ du lịch. nhiín liệu LPG trín ơ tơ du lịch.
qua bơm để xác định lưu lượng LPG cần thiết để cung cấp cho vịi phun dưới áp suất ổn định.
• Hệ thống định lượng nhiên liệu: Với việc kết hợp hai hệ thống nhiên liệu điều khiển ECU và vi xử lý LPG tiếp nhận thơng tin của các cảm biến trên để đánh giá và xử lý các thơng tin này, từ đĩ thơng tin được lọc và khuếch tán thành tín hiệu ra, sau đĩ đưa đến các vịi phun để điều khiển mở vịi phun nhiên liệu LPG.
4.2.3. Ưu nhược điểm các phương pháp phun LPG dưới dạng lỏng.
• Ưu điểm của hệ thống phun LPG dưới dạng lỏng là hệ thống phun LPG dưới dạng lỏng cải thiện rất đáng kể tính năng của động cơ cả về hiệu suất cũng như mức độ phát sinh ơ nhiễm. Cơng suất và momen tăng do tăng hệ số nạp cịn suất tiêu hao nhiên liệu giảm do điều chỉnh lượng nhiên liệu hợp lý cho từng chế độ làm việc của động cơ. Hệ thống phun nhiên liệu LPG dưới dạng lỏng cho phép sử dụng ưu thế của LPG để hạn chế những nhược điểm của xăng. Việc phun LPG lỏng là tạo khả năng kiểm sốt được độ đậm đặc ở mỗi lần phun với thời gian rất ngắn. Vì vậy cĩ thể áp dụng các biện pháp hữu hiệu nhằm giới hạn mức độ phát sinh ơ nhiễm khi động cơ làm việc ở các chế độ. Màng nhiên liệu lỏng bám theo đường nạp khơng đáng kể gì so với khi sử dụng nhiên liệu xăng. Điều này thuận lợi cho việc giảm mức độ phát sinh HC.
• Nhược điểm của hệ thống phun LPG dưới dạng lỏng:
Cần phải được đặt vấn đề an tồn trong quá trình sử dụng cũng như quá trình sản xuất LPG. Do trong quá trình hoạt động của động cơ, nhiệt độ ngày càng tăng, cao nhất là trước ống nạp nên ảnh hưởng rất lớn việc phun nhiên liệu do LPG dễ bốc hơi khi gặp nhiệt độ cao. Nên cĩ hiện tượng hĩa hơi ở khu vực đầu vịi phun, làm nhiên liệu phun ra khơng ổn định và dẫn đến ảnh hưởng đến hệ số nạp và giảm cơng suất động cơ.
Hiện nay trong khu vực Châu Á và Việt Nam thì xe sử dụng động cơ phun LPG là rất mới. Do giá thành rất đắt và phải cải tạo thêm một số bộ phận như: Lắp đặt thêm vịi phun LPG, gắn thêm bộ vi xử lý điều khiển các chế độ hoạt động của vịi phun và liên kết với ECU động cơ phun xăng. Với phương án sử dụng bộ điều khiển điện tử (ECU) cĩ trong động cơ phun xăng làm ECU điều khiển luơn cả phun nhiên liệu LPG. Đây là vấn đề gây tranh cãi vì các thơng số đặc thù riêng của nhiên liệu LPG cĩ khác với xăng như chỉ số Octan, gĩc đánh lửa sớm giảm. Nhiệt độ trước Soupape nạp Tk cĩ giảm do khi phun LPG dưới dạng lỏng nĩ bay hơi và hấp thụ năng lượng làm giảm Tk. Do đĩ ECU của xăng khĩ cĩ thể xác định và cung cấp đủ lưu lượng cho động cơ. Vịi phun xăng dưới áp suất 3 bar, nếu phun nhiên liệu LPG với áp suất 5 bar sẽ làm giảm tuổi thọ của vịi phun, cĩ thể sau một thời gian phun thì lưu
ÂN T T NGHI P
ĐỒ Ố Ệ Thiết kế hệ thống nhiín liệu LPG trín ơ tơ du lịch. nhiín liệu LPG trín ơ tơ du lịch.
lượng LPG đi ra sẽ lớn hơn. Làm hỗn hợp đậm hơn cĩ thể làm chết máy, đồng thời làm cho quá trình tiêu hao nhiên liệu tăng lên. Điều này với bộ điều khiển điện tử ECU nĩ khơng xác định trực tiếp được, chỉ sau một khoảng thời gian cảm biến Oxy hoạt động nĩ mới hiệu chỉnh lại thời gian phun tối đa. Khi thiết kế hệ thống cung cấp nhiên liệu LPG kiểu phun trên đường nạp ta phải chọn bơm LPG đặt trong bình chứa, chọn van ba ngã đồng thời phải xê dịch van giảm áp để bố trí cho phù hợp với hệ thống lưỡng nhiên liệu. Do trong quá trình chuyển đổi giữa LPG và xăng thì lượng nhiên liệu cịn sĩt lại trong đường ống nên quá trình hoạt động của động cơ xảy ra giai đoạn quá độ một thời gian ảnh hưởng đến cơng suất của động cơ.
• Nhận xét:
Những hệ thống phun nhiên liệu khí và lỏng được điều khiển bằng điện tử cĩ rất nhiều ưu điểm, đặt biệt là hệ thống phun nhiên liệu ở dạng khí hĩa lỏng trước soupape nạp. Hệ thống này cĩ ưu điểm là ngăn chặn sự bốc cháy của hỗn hợp trên đường nạp, hiệu suất của độüng cơ được nâng cao và mức độ phát ơ nhiễm giảm đi rõ rệt. Tuy nhiên, khi thiết kế em chọn hệ thống phun nhiên liệu khí vào đường nạp nhờ độ chân khơng tại họng Venturi. Vì kết cấu đơn giản, rẻ tiền và ngày nay cịn được dùng rất phổ biến nhất trên các loại ơtơ du lịch.