Khảo sát hệ thống nhiên liệu lpg cho xe hijet jumbo 1 6

Vì thế việc thay thế nhiên liệu mới và công nghệmới để giảm ô nhiểm môi trường và nâng cao năng suấtđộng cơ đang được các nhà khoa học quan tâm nghiên cứu.Động cơ đốt trong sử dụng các l

Lời nói đầuNgày nay, khi xã hội càng phát triển con người đã cónhững bước tiến mới trong khoa học kỹ thuật Côngnghiệp phát triển: các công trình, nhà máy mọc lên, thìvấn đề ô nhiểm môi trường ngày càng trở nên trầmtrọng.Trong đó khí xả do động cơ đốt trong gây ra là vôcùng lớn Vì thế việc thay thế nhiên liệu mới và công nghệmới để giảm ô nhiểm môi trường và nâng cao năng suấtđộng cơ đang được các nhà khoa học quan tâm nghiên cứu.Động cơ đốt trong sử dụng các loại nhiên liệu truyềnthống cùng với các phương tiện giao thông vận tải lànguồn gây ô nhiễm chủ yếu và nghiêm trọng cho môitrường không khí Ngày nay, với sự tiến bộ của khoa họckỹ thuật các quá trình làm việc của động cơ đốt trong đãđược điện tử hoá, tin học hoá tạo ra những thành côngđáng kể về cải thiện công suất động cơ, nâng cao hiệusuất, tiết kiệm nhiên liệu, giảm ô nhiễm môi trường.Nhưng với sự gia tăng về số lượng phương tiện giaothông như hiện nay thì các giải pháp trên không đáp ứngđược các tiêu chuẩn khắt khe của luật môi trường LPG làloại khí đốt có nhiều trong tự nhiên và khắc phục đượcnhững khó khăn của luật môi trường

Với đề tài:” Khảo sát hệ thống nhiên liệu LPG cho xeHiJet Jumbo 1.6” đã giúp em hiểu được vai trò của LPG đốivới các phương tiện giao thông vận tải

Dù đã rất cố gắng nhưng với thời gian hạn chế chắcchắn không thể tránh khỏi sai sót, em rất mong được sựchỉ dạy của quý Thầy cô

Em xin chân thành cảm ơn thầy Đỗ Phú Bá đã tận tìnhhướng dẫn, các thầy trong bộ môn và các bạn sinh viên đãgiúp em hoàn thành đồ án này.

Đà nẵng ngày 22 tháng 6năm 2005

Sinh viên thực hiện Nguyễn TấnTrực

Chương1 TÌNH HÌNH Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG DO PHƯƠNG

TIỆN GIAO THÔNG VẬN TẢI GÂY RA VÀ HƯỚNGKHẮC PHỤC

1.1 TÌNH HÌNH Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG DO PHƯƠNG TIỆN GIAO THÔNG VẬN TẢI GÂY RA

1.1.1 GIỚI THIỆU CHUNG

Trong những thập niên gần đây tình hình ô nhiễm môitrường đang là vấn đề hết sức nghiêm trọng đối với mỗiquốc gia trên thế giới Khi nền công nghiệp phát triển làmcho đời sống con người được cải thiện, mức sống nângcao thì lượng các chất độc hại thải ra môi trường ngàycàng lớn Trong đó khí thải động cơ đốt trong luôn là yếutố được các nhà khoa học quan tâm nhất

Nồng độ của các chất gây ô nhiễm môi trường khôngkhí có mặt trong khí xả động cơ như : NOx, CO, HC, bồhóng có xu hướng gia tăng mạnh mẽ cùng với sự gia tăngcủa các loại phương tiện giao thông vận tải Các số liệucho trong bảng dưới đây cho thấy sự gia tăng một cáchđáng ngại nồng độ của một số chất ô nhiễm trong bầukhí quyển

Bảng 1.1 Sự gia tăng của các chất ô nhiễm trong khí quyển.

Chất ô

nhiễm

Thời kỳ tiềncông nghiệp(ppm)

Hiện nay (ppm)

tăng(%/năm)

Quá trình cháy trong

Các quá trình cháy

Các hoạt động khác 0,6 0,7 2,6

Các hoạt động khác 12,5 25,0 8,4

Qua các số liệu từ các bảng trên ta có thể dễ dàngnhận thấy rằng tuỳ theo chính sách năng lượng của mỗinước mà sự phân bố tỷ lệ phát sinh ô nhiễm của cácnguồn khác nhau nhưng nguồn phát sinh ô nhiễm ở ô tôchiếm tỷ lệ cao nhất

1.1.2 KHÍ XẢ ĐỘNG CƠ VÀ LÝ THUYẾT HÌNH THÀNH CÁCCHẤT Ô

NHIỄM TRONG KHÍ XẢ ĐỘNG CƠ

1.1.2.1 Cơ chế hình thành CO.

CO là chất khí không màu, không mùi, sinh ra do quátrình cháy không hoàn toàn của hỗn hợp giàu hay do phângiải sản phẩm của quá trình cháy Nồng độ CO phụ thuộcmạnh vào thành phần hỗn hợp () Ở điều kiện hỗnhợp giàu, lượng ôxi có mặt trong hỗn hợp không đủ đểôxi hoá hoàn toàn cacbon của nhiên liệu thành khí CO2 Mặtkhác ở điều kiện nhiệt độ cao, phản ứng phân giải sảnphẩm cháy cũng làm tăng nồng độ CO ngay cả khi hỗnhợp nghèo

Khi động cơ làm việc ở chế độ non tải, do điều kiệncháy của hỗn hợp không thuận lợi, tạo ra các vùng cháykhông hoàn toàn cục bộ, nên nồng độ CO trong khí xả caocho dù hệ số dư lượng không khí  được bộ tạo hỗnhợp điều chỉnh dao động chung quanh giá trị cháy hoàntoàn lý thuyết Chính vì thế, khi ôtô hoạt động trong thànhphố thì sự phát sinh CO đáng quan tâm nhất, do động cơthường xuyên làm việc ở chế độ tải thấp

1.1.2.2 Cơ chế hình thành NO x

- Cơ chế hình thành monoxyde nitơ (NO):

Sự hình thành NO do ôxy hoá nitơ trong không khí cóthể được mô tả bằng cơ chế Zeldovich Trong điều kiệnhệ số dư lượng không khí xấp xỉ 1 những phản ứngchính tạo thành và phân huỷ NO là :

O + N2  NO + N (1.1)

N + O2  NO + O (1.2)

N + OH  NO + H (1.3)Phản ứng (1.3) xảy ra khi hỗn hợp rất giàu NO tạothành trong màng lửa và trong sản phẩm cháy phía saumàng lửa Trong động cơ, quá trình cháy diễn ra trong điềukiện áp suất cao, vùng phản ứng rất mỏng ( khoảng0,1mm) và thời gian cháy rất ngắn, thêm vào đó áp suấttrong xylanh tăng trong quá trình cháy, điều này làm cho bộphận khí cháy trước cao hơn nhiệt độ đạt được ngay saukhi ra khỏi khu vực màng lửa nên đại bộ phận NO hìnhthành trong khu vực sau màng lửa.

- Cơ chế hình thành dioxyde nitơ (NO2):

Dioxyde nitơ NO2 được hình thành từ monoxyde nitơ NOvà các chất trung gian của sản vật cháy theo phản ứng :

- Cơ chế hình thành protoxyde nitơ (N2O):

Protoxyde nitơ N2O chủ yếu hình thành từ các chất trunggian NH và NCO khi chúng tác dụng với NO

NH + NO 

NCO + NO 

N2O chủ yếu được hình thành ở vùng ôxy hoá có nồngđộ nguyên tử H cao, mà hyđrô là chất tạo ra sự phân huỷmạnh protoxyde nitơ theo phản ứng :

Tôi màng lửa hay sự dập tắt màng lửa diễn ra khi nótiếp xúc với thành buồng cháy Quá trình tôi màng lửa cóthể xảy ra trong các điều kiện khác nhau : màng lửa bịlàm lạnh trong quá trình tiếp xúc với thành trong quá trìnhdịch chuyển hoặc màng lửa bị dập tắt trong những khônggian nhỏ liên thông với buồng cháy

Khi màng lửa bị tôi, nó sẽ giải phóng một lớp mỏnghỗn hợp chưa cháy hay cháy không hoàn toàn trên các bềmặt tiếp xúc hay ở các không gian chết

1.1.3 TÁC HẠI CỦA KHÍ XẢ ĐỘNG CƠ

1.1.3.1 Đối với sức khoẽ con người

Tác hại của CO : CO ngăn cản sự dịch chuyển hồngcầu trong máu làm cho các bộ phận của cơ thể bị thiếuôxy Nạn nhân bị tử vong khi 70% số hồng cầu bị khốngchế ( khi nồng độ CO trong không khí lớn hơn 1000ppm) Ởnồng độ thấp hơn, CO cũng có thể gây nguy hiểm lâu dàiđối với con người : khi 20% hồng cầu bị khống chế nạnnhân bị nhức đầu, chóng mặt, buồn nôn và khi tỉ số nàylên đến 50%, não bộ con người bắt đầu bị ảnh hưởngmạnh.

Tác hại của NOx : NOx là họ các oxyde nitơ NO khôngnguy hiểm mấy, nhưng nó là cơ sở để tạo ra NO2 NO2 làmột chất khí có màu hơi hồng, có mùi, khứu giác có thểphát hiện khi nồng độ của nó trong không khí đạt khoảng0,12ppm NO2 là chất khó hoà tan nên nó có thể theo đường

hô hấp đi sâu vào phổi gây viêm và làm huỷ hoại các tếbào của cơ quan hô hấp Nạn nhân bị mất ngủ, ho, khó thở.Tác hại của HC : HC gây tác hại đến sức khoẻ conngười chủ yếu là do các hydrocarbure thơm Từ lâu người tađã xác định được vai trò của benzen trong căn bệnh ung thưmáu khi nồng độ của nó lớn hơn 40ppm hoặc gây rối loạnhệ thần kinh khi nồng độ lớn hơn 1g/m3, đôi khi nó lànguyên nhân gây các bệnh về gan

Tác hại của SO2 : Oxyde lưu huỳnh là một chất háonước, vì vậy nó rất dể hoà tan vào nước mũi, bị ôxy hoáthành H2SO4 và muối amonium rồi đi theo đường hô hấp đisâu vào trong phổi Mặt khác, SO2 làm giảm khả năng đềkháng của cơ thể và làm tăng cường độ tác hại của cácchất ô nhiễm khác đối với nạn nhân

Tác hại của bồ hóng : Bồ hóng tồn tại dưới dạngcác hạt rắn có đường kính trung bình khoảng 0,3m nên

rất dễ xâm nhập sâu vào phổi Sự nguy hiểm của bồìhóng, ngoài việc gây trở ngại cho cơ quan hô hấp như bấtkỳ một hợp chất cơ học nào khác có mặt trong khôngkhí, nó còn là nguyên nhân gây ra bệnh ung thư do cáchydrocarbure thơm mạch vòng hấp thụ trên bề mặt củachúng trong quá trình hình thành.

Tác hại của chì (Pb) : Chì có mặt trong khí xả doThétráetyl chì Pb (C2H5)4 được pha vào xăng để tăng tínhchống kích nổ của nhiên liệu Sự pha trộn chất phụ gianày vào xăng hiện nay vẫn còn đề tài bàn cãi của giớikhoa học Chì trong khí xả động cơ tồn tại dưới dạngnhững hạt có đường kính cực bé nên rất dễ xâm nhậpvào cơ thể qua da hoặc đường hô hấp Khi đã vào đượctrong cơ thể, khoảng từ 30% đến 40% lượng chì này đi vàomáu Sự hiện diện của chì gây xáo trộn ion ở não, gây trởngại cho sự tổng hợp enzyme để hình thành hồng cầu,và đặc biệt hơn nữa có tác động lên hệ thần kinh làm trẻ

em chậm phát triển trí tuệ Chì bắt đầu gây nguy hiểmđối với con người khi nồng độ của nó trong máu khôngvượt quá 200 đến 250 g/lít

1.1.3.2 Đối với môi trường

- Thay đổi nhiệt độ khí quyển:

Sự hiện diện của các chất ô nhiễm, đặc biệt lànhững chất gây hiệu ứng nhà kính, trong không khí ảnhhưởng đến quá trình cân bằng nhiệt của bầu khíquyển,làm cho nhiệt độ bầu khí quyển tăng lên.Trong sốnhững chất gây hiệu ứng nhà kính, người ta quan tâm đếnkhí carbonic CO2, vì nó là thành phần chính trong sản phẩmcháy của nhiên liệu có chứa thành phần carbon

Với tốc độ gia tăng nồng độ khí carbonic trong bầu khíquyển như hiện nay người ta dự đoán vào giữa thế kỷ

22, nồng độ khí carbonic có thể tăng lên gấp đôi Khi đótheo dự tính của các nhà khoa học, sẽ xảy ra sự thay đổiquan trọng đối với sự cân bằng nhiệt trên quả đất :

Nhiệt độ bầu khí quyển sẽ tăng lên từ 2 đến 3oC

Một phần băng ở vùng Bắc cực và Nam cực sẽ tanlàm tăng chiều cao mực nước biển

Làm thay đổi chế độ mưa gió và sa mạc hoá thêm bềmặt trái đất

- Ảnh hưởng đến sinh thái:

Sự gia tăng của NOx, đặc biệt là protoxyde nitơ N2O cónguy cơ làm gia tăng sự hủy hoại lớp ozone ở thượng tầngkhí quyển, lớp khí cần thiết để lọc tia cực tím phát xạtừ mặt trời Tia cực tím gây ung thư da và gây đột biếnsinh học, đặc biệt là đột biến sinh ra các vi trùng có khảnăng làm lây lan các bệnh lạ dẫn đến huỷ hoại sự sốngcủa mọi sinh vật trên trái đất giống như điều kiện hiệnnay trên Sao Hỏa

Mặt khác các chất khí có tính acide như: SO2, NO2, bịoxy hoá thành acide sulfuric, acide nitric hoà tan trong nước,trong tuyết, trong sương mù làm huỷ hoại thảm thực vậttrên trái đất (mưa acide) và gây ăn mòn các công trình kimloại

Như vậy, chúng ta đã thấy rõ sự nguy hại của cácchất gây ô nhiễm môi trường do các phương tiện giao thôngvận tải gây ta, đặc biệt là các phương tiện sử dụng cáclại nhiên liệu truyền thống như xăng , dầu diesel Mặc dùvới sự phát triển của khoa học kỹ thuật, hiện nay cácphương tiện đã được trang bị những thiết bị ứng dụng

kỹ thuật công nghệ điện tử, tin học Điều đó đã gópphần nâng cao tính năng kinh tế và kỹ thuật cho cácphương tiện, giảm ô nhiễm môi trường Nhưng với tốc độgia tăng của các loại phương tiện như hiện nay, để giảm ônhiễm môi trường thì ngoài các giải pháp kỹ thuật côngnghệ chúng ta cần nghiên cứu và sử dụng các nguồnnăng lượng mới, nhiên liệu mới không gây ô nhiễm môitrường hay gây ô nhiễm môi trường rất ít để thay thế chocác loại nhiên liệu truyền thống.

1.2 HƯỚNG KHẮC PHỤC TÌNH HÌNH Ô NHIỄM DO PHƯƠNG TIỆN GIAO THÔNG VẬN TẢI GÂY RA.

Ôtô sạch là mục tiêu hướng tới của các nhà nghiên cứuchế tạo ôtô hiện nay Có nhiều giải pháp đã được côngbố trong những năm gần đây, tập trung là hoàn thiện quátrình cháy của động cơ Diesel, sử dụng các loại nhiên liệukhông truyền thống cho ôtô như LPG, khí thiên nhiên,methanol, ethanol, biodiesel, điện, pile nhiên liệu, năng lượngmặt trời Xu hướng phát triển ôtô sạch có thể tổng hợpnhư sau :

1.2.1 HOÀN THIỆN ĐỘNG CƠ DIESEL

Các kỹ thuật mới để hoàn thiện động cơ Diesel đã chophép nâng cao rõ rệt tính năng của nó bao gồm áp dung hệthống phun common rail điều khiển điện tử, lọc bồ hóngvà xử lý khí trên đường xả bằng bộ xử lý ba chức năng,hoặc nâng cao chất lượng nhiên liệu Việc dùng động cơDiesel sử dụng đồng thời nhiên liệu khí và nhiên liệu lỏngcũng là một giải pháp nâng cao tính năng của động cơDiesel

1.2.2 ÔTÔ DÙNG ĐIỆN

Ôtô dùng điện là một trong những giải pháp tối ưunhất của các loại phương tiện không gây ô nhiễm môitrường Tuy nhiên, về mặt kỹ thuật thì hiện nay ôtô chạyđiện có hai nhược điểm quan trọng đó là : năng lượngdự trữ thấp ( khoảng 100 lần thấp hơn ôtô dùng động cơnhiệt truyền thống ) và giá thành ban đầu cao hơn (30

40% cao hơn so với ôtô dùng động cơ nhiệt truyền thống ).Với những loại ôtô sử dụng nguồn điện trực tiếp trênđường dây thì là loại ôtô sạch, cơ động, nhưng hệ thốngcung cấp năng lượng cho chúng (dây cáp điện trần) làm

chạy bằng ác qui có một số vấn đề đặt ra và cần giảiquyết khi đưa ôtô chạy điện vào ứng dụng trong thực tếmột cách đại trà là khả năng tăng tốc, thời gian nạp điện,bán kính hoạt động, vấn đề sưởi và điều hoà không khítrong ôtô

1.2.3 ÔTÔ ĐA ĐỘNG LỰC

Ôtô đa động lực sử dụng ít nhất hai nguồn sức kéobổ sung cho nhau, các nguồn sức kéo này có thể là :

-Động cơ điện và động cơ nhiệt

-Động cơ điện và hệ thống ác qui động năng

-Động cơ điện ở đây có thể chạy bằng acqui thôngthường hay pile nhiên liệu Động cơ nhiệt ở đây có thể làđộng cơ Diesel hiện đại với hệ thống lọc bồ hóng và sửlý khí xả hay động cơ sử dụng nhiên liệu khí ( khí thiênnhiên, khí dầu mỏ hoá lỏng LPG)

Hình:1 Ôtô điện lấy điện trựctiếp trên đường dây cáp điện

trần

H×nh 2: Xe buýt chạy bằng dầu thực vật ở Grenoble (Pháp)

1.2.4 ÔTÔ CHẠY BẰNG PILE NHIÊN LIỆU

Một trong những giải pháp của nguồn năng lượngsạch cung cấp cho ôtô trong tương lai là pile nhiên liệu Pilenhiên liệu là hệ thống điện hoá biến đổi trực tiếp hoánăng trong nhiên liệu thành điện năng Do không có quá trìnhcháy xảy ra nên sản phẩm hoạt động của pile nhiên liệu làđiện, nhiệt và hơi nước Vì vậy có thể nói ôtô hoạt độngbằng pile nhiên liệu là loại ôtô sạch tuyệt đối theo nghĩaphát thải ô nhiễm trong khí xả Ôtô chạy bằng pile nhiênliệu không nạp điện mà chỉ nạp nhiên liệu hydro, vì vậykhó khăn trong việc lưu trữ hydro dưới áp suất cao

1.2.5 ÔTÔ CHẠY BẰNG CÁC LOẠI NHIÊN LIỆU LỎNG

THAY THẾ

Các loại nhiên liệu lỏng thay thế hiện nay là cồn,colza có nguồn gốc tự dầu thực vật Do thành phần Ctrong nhiên liệu thấp nên trong quá trình cháy sinh ra ít chất

ô nhiễm có gốc carbon, đặc biệt là giảm CO2, chất khí gâyhiệu ứng nhà kính Ngày nay việc ứng dụng các nguồnnhiên liệu lỏng thay thế trên các phương tiện giao thông

vận tải vẫn còn rất hạn chế do giá thành của nhiên liệucòn cao.

1.2.6 ÔTÔ CHẠY BẰNG KHÍ THIÊN NHIÊN

Sử dụng ôtô chạy bằng khí thiên nhiên là một chínhsách rất hữu ích về năng lượng thay thế trong tương lai.Cho tới nay có hai giải pháp sử dụng khí thiên nhiên trên ôtô,đó là khí thiên nhiên dưới dạng khí và khí thiên nhiên dướidạng lỏng Ôtô chạy bằng khí thiên nhiên thoả mãn dễdàng các qui định khắt khe nhất về ô nhiễm môi trườngđối với ôtô Mặc dù ngày nay người ta đã có nhiều giảipháp công nghệ làm giảm ô nhiễm trong khí xả động cơ,nhưng các giải pháp này không thật bề vững, tính hiệuquả của nó giảm theo thời gian Trong khi đó khí xả động cơsử dụng nhiên liệu khí thiên nhiên chứa ít chất độc hạingay từ nguồn nên sự giảm tính năng của các hệ thốngxử lý trên đường xả không gây ảnh hưởng lớn đến mứcđộ phát ô nhiễm như đối với các loại động cơ sử dụngnhiên liệu truyền thống Ưu điểm của loại nhiên liệu này,ngoài mức độ phát ô nhiễm thấp, nó còn là nguồn nhiênliệu dồi dào, phân bố đều trên khắp trái đất

Một trong những khó khăn khiến cho nguồn nănglượng này chưa được áp dụng rộng rãi trên phương tiệngiao thông vận tải là vấn đề lưu trữ khí thiên nhiên trênôtô

Ngày nay việc chế tạo bình chứa khí thiên nhiên đãđược cải thiện nhiều cả về mặt công nghệ lẫn vật liệu,chẳng hạn sử dụng bình chứa composite gia cố bằng sợicarbon Bình chứa được kiểm tra an toàn tuyệt đối theocác tiêu chuẩn khắt khe nên không thể xảy ra sự cố nổbình Mặt khác trên ôtô sử dụng khí thiên nhiên có hệ

thống phát hiện rò khí để tránh hoả hoạn mặc dù nókhông có mùi và không độc như Diesel hay xăng.

1.2.7 ÔTÔ SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU KHÍ HOÁ LỎNG

LPG

Sử dụng nhiên liệu khí để chạy động cơ ngoài việc

đa dạng hoá nguồn năng lượng còn góp phần đáng kểvào việc giải quyết vấn đề ô nhiễm môi trường do phươngtiện giao thông vận tải gây ra Nhiên liệu khí dầu mỏ hoálỏng LPG được xem như một loại nhiên liệu sạch thay thếcác loại cho nhiên liệu truyền thống

Trong những năm gần đây, với sự phát triển mạnhmẽ của khoa học kỹ thuật, kinh tế và yêu cầu về môitrường, những ứng dụng của LPG cũng trở nên rộng rãi vàđang trở thành nhiên liệu có nhiều ưu điểm nhất,đặc biệtđối với nước ta hiện nay

Chương 2 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ Ô TÔ SỬ DỤNG KHÍ HOÁ

sạch, sử dụng nguồn nhiên liệu khí để chạy đặc biệt làkhí hoá lỏng LPG.Ngoài việc đa dạng hoá nguồn nănglượng LPG còn góp đáng kể vào việc giải quyết ô nhiễmmôi trường do phương tiện giao thông vận tải gây ra.

2.1 TÌNH HÌNH Ô TÔ GAS HIỆN NAY

Ở Việt Nam hiện nay đã có công trình nghiên cứu vềôtô chạy bằng gas hoá lỏng LPG do: Giáo Sư ,Tiến sĩ khoahọc Bùi Văn Ga thực hiện, có tên là Green Bus Đề tàinày được ứng dụng trên xe HIJET JUMBO 1.6 của hãngDAIHATSU với đặc điểm như sau:

-Được đóng thùng trên nền chassi xe tải nhẹ DaihatsuJumbo 1.6

-Bộ tạo hổn hợp hai nhiên liệu LPG/xăng được cải tạotừ bộ chế hoà khí nguyên thuỷ dựa trên nguyên lý củabằng độc quyền sáng chế số 3692

-Có sức chở 15 người , phù hợp với điều kiên vậnhành trong thành phố

Với tính năng kinh tế kỹ thuật khi chạy bằng LPG so với khichạy bằng xăng thì:

-Giảm nồng độ các chất ô nhiểm đến 70%

-Tiết kiệm khoảng 25% chi phí nhiên liệu

-Ít gây ồn, tuổi thọ động cơ tăng

Công nghệ chuyển đổi:

Bộ chuyển đổi được chế tạo trong nước.Đây là mộtthuận lợi để chúng ta chủ động về công nghệ và giáthành

Hình3: Ô tô HIJET JUMBO 1.6 sử dụng LPG.

Hiện nay trên toàn thế giới có trên bốn triệu xe sửdụng LPG tập trung ở 40 nước và chủ yếu tại các vùngkinh tế phát triển do tại đây có mức sống cao và vấn đề

ô nhiểm môi trường đang là vấn đề bức xúc được chínhphủ các nước quan tâm như là mặt trái của sự phát triểnkinh tế

Tổng mức tiêu thụ LPG trong lĩnh vực này hiện naykhoảng 1,8 triệu tấn chiếm 6% tổng mức tiêu thụ LPG trêntoàn cầu

Hình4:Một số ôtô sử dụng nhiên liệu LPG trên thế

giới.

Hình 5:Chổ đặt bình gas của một số xe.

Hiện nay lượng LPG chủ yếu được dùng làm chấtđốt để sinh nhiệt gia dụng hay công nghiệp.Lượng khíhoá lỏng lỏng làm nhiên liệu cho Ô tô hiện chỉ chiếm một

tỉ lệû khiêm tốn:1% ở Pháp,3% ở Mỹ, 8% ở Nhật

Tuy nhiên ở một số nước có chính sách khuyến khíchsử dụng LPG làm nhiên liệu cho Ôtô nhằm mục đích giảm ônhiễm môi trường thì tỉ lệ này rất đáng kể, chẳng hạnnhư Hà lan, Ý (42%) Các số liệu trưên chưa kể đến ô tôchuyên dùng sử dụng LPG (chẳng hạn như ô tô chạy trongsân bay, xe nâng chuyển, máy móc nông nghiệp )

Sự phát triển ôtô dùng nhiên liệu LPG phụ thuộc vàochủ trương của mổi quốc gia, đặc biệt là chính sách bảo

Tỷ lệ Ôtô sử dụng nhiên liệu LPG ở một số nước như sau:

Ở một số nước Châu Á như Hàn Quốc và NhậtBản ,để giảm ô nhiểm môi trường đô thị, chính phủ cácnước khuyến khích , tiến tới bắt buộc taxi phải dùng nhiênliệu khí hoá lỏng

Hiện nay toàn bộ taxi Hàn Quốc đều dùng nhiên liệunày

2.2 TỔNG QUAN VỀ NHIÊN LIỆU KHÍ DẦU MỎ HÓA LỎNG LPG

LPG là tên viết tắt của khí dầu mỏ hoá lỏng ( LiquefiedPetrolium Gas ), là

sản phẩm phụ trong quá trình lọc Thành phần chủyếu là C3H8 (Propan) và C4H10 (Butan) được hoá lỏng dưới ápsuất cao để thuận lợi cho việc tồn chứa và vậnchuyển.LPG được nén theo tỷ lệ phần trăm Butan/Propan

a)

Hình 6: Mô hình phân tử khí hoá lỏng LPG

a) Propan ; b) n - Butan ; c) iso - Butan

LPG có tỷ lệ giản nở lớn : một đơn vị thể tích LPG lỏngkhi bay hơi tạo ra 250 đơn vị thể tích hơi gas do vậy LPG rấtthuận tiện và kinh tế khi vận chuyển và tồn chứa ởdạng lỏng LPG còn là một nhiên liệu sạch : Hàm lượnglưu huỳnh thấp ( <0,02% ) khi cháy chỉ tạo ra CO2 và hơinước, không tạo muội, không tạo khói, đặc biệt không sinhkhí SO2, H2S, CO

LPG là loại nhiên liệu sạch, không có hợp chất lưuhuỳnh và chì, hàm lượng khí NOx thấp, không gây ô nhiễmmôi trường, không gây độc hại ngay cả khi tiếp xúc trựctiếp với thực phẩm, không làm ăn mòn các thiết bị sửdụng Đặc biệt sản phẩm cháy không tạo muội tạo cặncacbon nên làm tăng thời gian sử dụng dầu nhờn và tránhmài xylanh

Về năng suất toả nhiệt, LPG cao hơn hẳn so với cácloại nhiên liệu truyền thống Nhiệt lượng LPG cao hơn xăngvà cao gấp đôi metanol và etanol

Trị số Octan cao hơn xăng từ 5  12 đơn vị do đó ướctính tăng 3  5% hiệu suất nhiệt theo lý thuyết Với đặctính chống kích nổ rất cao nên hiệu suất, công suất động

cơ được tối ưu hoá Trên thực tế đặc điểm cháy sạchcủa LPG đã giảm hẳn các yêu cầu về bảo dưỡng động cơ,

thống đánh lửa và tuổi thọ động cơ Giảm quá trình tạocặn cacbon do đó giảm mức độ kẹt xước, mài mòn đồngthời không làm mất phẩm chất dầu bôi trơn LPG không làmloãng màng dầu nhờn mỏng trong xylanh, điều này có ýnghĩa lớn khi khởi động động cơ.

Trong quá trình cháy LPG được xem như là mội trongnhững loại khí đốt có tiềm năng lớn do tính phù hợp vàtác động tích cực đến môi trường

2.3 SỬ DỤNG LPG TRÊN Ô TÔ

Hiện nay trên thế giới có hai loại động cơ sử dụng khíhoá lỏng LPG Loại thứ nhất là động cơ xăng nguyên thủy,được cải tạo và lắp đặt thêm hệ thống cung cấp nhiênliệu để làm việc với LPG Loại thứ hai là động cơ đánhlửa cưỡng bức được thiết kế để dùng nhiên liệu LPG.Những cải tạo kỹ thuật khi chuyển động cơ đánh lửacưỡng bức dùng nhiên liệu lỏng sang dùng nhiên liệu khíchủ yếu được thực hiện với hệ thống đánh lửa và hệthống cung cấp nhiên liệu

2.2.1 CẢI TẠO HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA

1 Đánh lửa bằng tia lửa điện:

Dạng đánh lửa này được áp dụng cho động cơ ôtô vàđộng cơ công nghiệp có công suất trung bình Bougie gồmcực trung tâm và một hay 4 cực chung quanh nối liền vớithân máy Đối với động cơ ga dùng cho ôtô, hệ thống đánhlửa giống như hệ thống đánh lửa của động cơ xăngnguyên thủy

2 Đánh lửa bằng cách phun nhiên liệu mồi

Đánh lửa được thực hiện bằng sự tự cháy củamột lượng nhỏ nhiên liệu lỏng được phun trước khi pistonđến điểm chết trên Nguyên tắc này giống như ở động cơDiesel, nhưng việc điều chỉnh công suất được thực hiệnbằng cách điều chỉnh thể tích ga nạp vào xylanh cònlượng nhiên liệu lỏng phun mồi vẫn giữ cố định Phươngpháp này chỉ áp dùng với động cơ công nghiệp cỡ lớn (lớnhơn 1000kW)

2.2.2 CÁC PHƯƠNG ÁN CẤP NHIÊN LIỆU LPG CHOĐỘNG CƠ

LPG có thể cung cấp cho động cơ dưới dạng khí haydạng lỏng Ưu điểm của việc sử dụng LPG dưới dạng khílà sự đồng nhất hoàn hảo của hỗn hợp ga - không khí vàtránh hiện tượng ướt thành đường ống nạp bởi nhiênliệu lỏng, hiện tượng này rất nhạy cảm khi khởi động vàkhi động cơ làm việc ở chế độ chuyển tiếp Điều này chophép làm giảm được mức độ phát sinh ô nhiễm Nhượcđiểm của việc cung cấp dạng này là quá trình điều khiểndài và sự cung cấp ga liên tục làm hạn chế khả năngkhống chế tỉ lệ không khí/ga, đặc biệt là chế độ quá độcủa động cơ

Hệ thống cung cấp LPG bằng cách phun LPG ở dạnglỏng cho phép khắc phục nhược điểm của phương phápcung cấp LPG dạng khí Ưu điểm của phương pháp phun LPGdạng lỏng là tạo ra khả năng kiểm soát được độ đậmđặc ở mỗi lần phun với thời gian rất ngắn vì vậy có thểáp dụng các biện pháp hữu hiệu nhằm giới hạn mức độphát ô nhiễm khi động cơ làm việc ở chế độ quá độ Sựbốc hơi của LPG làm giảm đáng kể nhiệt độ khí nạp do đó

làm tăng hệ số nạp của động cơ Mặt khác, màng nhiênliệu lỏng bám trên đường nạp không đáng kể gì so với khiđộng cơ dùng xăng Điều này thuận lợi cho việc làm giảmmức độ phát sinh HC.

Trên cơ sở các phương pháp tạo hỗn hợp làm việc chođộng cơ như đã phân tích ở trên, ta có thể áp dụng cácphương án cung cấp nhiên liệu sau :

-Cung cấp LPG cho động cơ dưới dạng hoà khí : dùngbộ chế hoà khí

-Cung cấp LPG cho động cơ dưới dạng lỏng : phun nhiênliệu

1 Dùng bộ chế hoà khí

Có nhiều dạng bộ chế hoà khí dựa trên nguyên tắcống Venturi Sau đây chúng ta sẽ nghiên cứu một số dạngchính

Bộ chế hoà khí dạng màng: Sơ đồ cấu tạo (hình:7)

Hình 7: Bộ

chế hoà khí dạngmàng

1 Bướm ga ; 2 Màng ; 3 - Lò xo ; 4

Van ;

5 - Đường LPG vào

6 - Đường không khí vào ; 7 - Cảm biến không khí.

Nguyên lý làm việc : Khi dừng động cơ, van C đóngđồng thời đường vào của không khí và của LPG dưới tácdụng của lò xo R Màng M chịu áp suất sau họng Venturi

4

được truyền qua nhờ bốn lỗ F Khi lưu lượng không khítăng dần, van xa dần khỏi đế, tạo ra một tiết diện lưuthông cho bởi lõi định dạng O Biên dạng của lõi này đượcxác định theo nhiệt trị của nhiên liệu Bộ phận này chophép đạt được hỗn hợp có thành phần không đổi trongtoàn bộ phạm vi hoạt động của động cơ Sự điều chỉnhtinh được thực hiện nhờ tác động của hai bộ phận sau :

 Bộ giãn nở trên đường nạp LPG : Cho phépđiều chỉnh áp suất ga - không khí và tác động lên độđậm đặc của hỗn hợp chủ yếu ở chế độ thấp

 Bướm V tạo ra một tổn thất áp suất thayđổi và tác động chủ yếu khi công suất động cơ đạt cựcđại

Bộ chế hoà khí dạng van Modul hoá :

Sơ đồ cấu tạo (hình 8)

Hình 8: Bộ chế hoà khí dạng Modul hoá.

1 - Bướm ga ; 2 - Đường ống phun LPG ; 3 - Cơ cấuđiều khiển

4 - Đường vào ga ; 5 - Bộ định lượng

Khí LPG được hút vào phía sau bướm gas được điềukhiển bởi một bộ định lượng 5 Khi sử dụng hệ thốngnày trên các động cơ khác nhau chỉ cần thay đổi bộ địnhlượng và Jiclơ tiêu chuẩn.

Hệ thống này cho phép

động cơ làm việc lưỡng nhiên

liệu xăng và LPG, bộ chế hòa

khí xăng được lắp phía trước

họng gas

Họng Venturi vạn năng :

Họng Venturi vạn năng

được thiết kế để dùng cho

bộ chế hòa khí hỗn hợp, nó

giống như một chiếc đệm

và có thể được lắp đặt ở

bất cứ vị trí nào trên đường

nạp : giữa bầu lọc gió và bộ chế hòa khí xăng ; ở đếbộ chế hòa khí, phía trước bướm ga

Ống ga đặt thẳng vào họng của bộ chế hòa khí:

3 2

4 5 1

Hình 10: Tạo hỗn hợp bằng cách dẫn khí LPG vào

1 Đường gas vào ; 2

-Bulông ;

3 - Mặt bích ; 4 - Lỗbắt bulông