NGHIÊN CỨU HOÁN CẢI CƠ CẤU ĐIỀU KHIỂN CẤP NHIÊN LIỆU CHO ĐỘNG CƠ DIESEL TÀU THỦY CỠ NHỎ SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU KHÍ TỰ NHIÊN_2

Để giải quyết vấn đề trên thì một trong những hướng đi mới là nghiên cứu sử dụng nhiên liệu khí để thay thế nhiên liệu diesel truyền thống như: khí tự nhiên CNG, khí gas hóa lỏng LPG, kh

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là đề tài nghiên cứu của riêng tôi và các kết quả trong luận văn là trung thực và chưa được sử dụng, công bố trong các công trình

LỜI CẢM ƠN

Sau một thời gian học tập và nghiên cứu tại Viện Đào tạo Sau Đại học - Trường Đại học Hàng hải Việt Nam đến nay thì luận văn Thạc sỹ kỹ thuật

Chuyên ngành Khai thác bảo trì tàu thủy của tôi đã được hoàn thành

Tôi xin trân trọng được gửi lời cảm ơn tới:

Trường Đại học Hàng hải Việt Nam;

Ban lãnh đạo, các thầy cô giáo của Viện Đào tạo Sau Đại học-Trường Đại học Hàng hải Việt Nam đã tận tình giúp đỡ trong quá trình học tập và thực hiện

luận văn này;

Thầy giáo PGS.TS.Nguyễn Huy Hào người đã trực tiếp tận tình hướng dẫn

và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài luận văn;

Tôi cũng xin chân thành gửi lời cảm ơn tới các thầy giáo, cô giáo, các bạn đồng nghiệp đã đóng góp ý kiến thực sự quý báu cho sự hoàn thiện luận văn của

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN ii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU v

DANH MỤC CÁC BẢNG vi

DANH MỤC CÁC HÌNH vii

MỞ ĐẦU 9

1 Tính cấp thiết của đề tài 9

2 Mục đích nghiên cứu đề tài 9

3 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 9

4 Phương pháp nghiên cứu 10

5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 10

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ NHIÊN LIỆU SỬ DỤNG CHO ĐỘNG CƠ DIESEL TÀU THỦY 11

1.1 Nhiên liệu sử dụng cho động cơ diesel 11

1.1.1 Thị trường nhiên liệu cho động cơ diesel hiện nay 11

1.1.2 Ảnh hưởng mức độ phát thải của nhiên liệu 15

1.2 Tổng quan về khí tự nhiên 17

1.2.1 Đặc tính của nhiên liệu khí tự nhiên 17

1.2.2 Khả năng lưu trữ và vận chuyển khí tự nhiên 24

1.3 Sự cần thiết phải hoán cải cơ cấu điều khiển cấp nhiên liệu cho động cơ diesel tàu thủy 26

CHƯƠNG II: NGHIÊN CỨU HOÁN CẢI CƠ CẤU ĐIỀU KHIỂN CẤP NHIÊN LIỆU CHO ĐỘNG CƠ DIESEL TÀU THỦY CỠ NHỎ SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU KHÍ TỰ NHIÊN 29

2.1.Lựa chọn phương án chuyển đổi sử dụng nhiên liệu khí tự nhiên cho động cơ diesel tàu thủy cỡ nhỏ 29

2.1.1 Lựa chọn phương án chuyển đổi nhiên liệu 29

2.1.2 Lựa chọn phương pháp tổ chức quá trình cháy 31

2.2.1 Cấp nhiên liệu khí trực tiếp vào xylanh động cơ qua van nạp nhiên

liệu ở kỳ nạp 32

2.2.2. Phun nhiên liệu khí trực tiếp vào buồng đốt ở cuối quá trình nén33 2.2.3 Cấp nhiên liệu khí vào ống góp khí nạp 34

2.2.4 Cấp nhiên liệu khí ngay trước cửa nạp 36

2.3.Nghiên cứu hoán cải cơ cấu điều khiển cấp nhiên liệu cho động cơ diesel tàu thủy cỡ nhỏ sử dụng nhiên liệu khí 39

2.3.1 Cơ sở cho việc hoán cải cơ cấu điều khiển cấp nhiên liệu 39

2.3.2 Hoán cải cơ cấu điều khiển cấp nhiên liệu cho động cơ diesel sử dụng bơm cao áp kiểu cụm 42

2.3.3 Hoán cải cơ cấu điều khiển cấp nhiên liệu cho động cơ diesel sử dụng bơm cao áp kiểu rời 46

CHƯƠNG III: HOÁN CẢI VÀ THỬ NGHIỆM CƠ CẤU ĐIỀU KHIỂN CẤP NHIÊN LIỆU CHO ĐỘNG CƠ SIESEL TÀU THỦY CỠ NHỎ SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU KHÍ TỰ NHIÊN 54

3.1.Đối tượng thử nghiệm 54

3.2.Sơ đồ hệ thống cung cấp nhiên liệu cho động cơ thử nghiệm 55

3.3.Yêu cầu đối với cơ cấu điều khiển cấp nhiên liệu sau khi hoán cải 58

3.4.Các phần tử cơ bản của hệ thống nhiên liệu phục vụ thử nghiệm 59

3.4.1 Nguồn chứa nhiên liệu khí CNG 59

3.4.2 Bộ điều áp khí CNG 60

3.4.3 Bộ hòa trộn 61

3.4.4 Van điều chỉnh lưu lượng khí 63

3.4.5 Cơ cấu điều khiển lượng nhiên liệu cấp cho động cơ 64

3.4.6 Các thiết bị đo đạc, kiểm tra 70

3.5.Thử nghiệm 72

3.5.1 Điều kiện tiến hành thử nghiệm 72

3.5.2 Tiến hành thử nghiệm 72

KẾT LUẬN 75

KIẾN NGHỊ 76

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1 Ước tính quá trình sử dụng dầu mỏ trên thế giới 12

Bảng 1.2 Trữ lượng khí tự nhiên trên toàn thế giới 13

Bảng 1.3 So sánh tỉ lệ khí thải giữa CNG và các nhiên liệu khác 16

Bảng 1.6 Tính chất của một số loại nhiên liệu phổ biến 21

Bảng 1.7 Nguy cơ cháy nổ của CNG và các nhiên liệu khác 22

Bảng 1.8 So sánh đặc tính của CNG với một số loại nhiên liệu khác 23

Bảng 3.1 Thông số kỹ thuật động cơ thử nghiệm K657 M2 6Ч12/14 55

Bảng 3.2 Thông số kỹ thuật bộ hòa trộn thiết kế 62

Bảng 3.3 Công suất và tiêu hao nhiên liệu khi sử dụng dầu diesel 73

Bảng 3.4 Công suất và tiêu hao nhiên liệu khi sử dụng cả dầu diesel

và khí CNG

73

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1 Bản đồ phân bố trữ lượng dầu mỏ trên thế giới 12

Hình 1.2 Bản đồ phân bố trữ lượng khí tự nhiên trên thế giới 14

Hình 2.1 Nhiên liệu khí CNG được cấp vào buồng đốt ở cuối kỳ nạp 32

Hình 2.2 Phun nhiên liệu khí CNG trực tiếp vào động cơ 33

Hình 2.3 Cấp nhiên liệu khí CNG vào ống góp khí nạp 35

Hình 2.4 Cấp nhiên liệu ngay trước cửa nạp của xylanh động cơ 37

Hình 2.5 Sơ đồ tổng quát hệ thống cung cấp nhiên liệu CNG cho động

Hình 2.6 Sử dụng bộ điều tốc độc lập để điều khiển lượng nhiên liệu

Hình 2.7 Sử dụng một bộ điều tốc để điều khiển đồng thời việc cấp

Hình 2.8 Sơ đồ hệ thống cung cấp nhiên liệu cho động cơ diesel sử

Hình 2.10 Sơ đồ nguyên lý cơ cấu điều khiển cấp nhiên liệu ở các động

Hình 2.11 Sơ đồ hoán cải cơ cấu điều khiển cấp nhiên liệu cho động cơ

Hình 2.12 Hệ thống nhiên liệu sử dụng BCA kiểu rời 47

Hình 2.13 Liên kết giữ bộ điều tốc và thanh răng nhiên liệu 48

Hình 2.14 Phần hoán cải cơ cấu điều giới hạn lượng nhiên liệu diesel 50

Hình 2.15 Cơ cấu điều khiển lượng cấp nhiên liệu khí CNG 51

Hình 2.16 Sơ đồ hoán cải cơ cấu điều khiển cấp nhiên liệu khí CNG cho

Máy tàu biển

Hình 3.2 Sơ đồ hệ thống cung cấp nhiên liệu diesel của động cơ thử

Hình 3.3 Bơm cao áp kiểu cụm liên kết với bộ điều tốc cơ khí 56

Hình 3.4 Sơ đồ hệ thống nhiên liệu sau hoán cải cho động cơ diesel sử

Hình 3.9 Bộ hòa trộn thiết kế cho động cơ thử nghiệm 63

Hình 3.10 Vị trí đặt bộ hòa trộn thiết kế cho động cơ thử nghiệm 63

Hình 3.12 Sơ đồ nguyên lý của bộ điều tốc chưa hoán cải 65

Hình 3.13 Sơ đồ hoán cải cơ cấu điều khiển lượng nhiên liệu cấp cho

Hình 3.15 Sơ đồ tính toán cơ cấu điều khiển van cấp khí 67

Hình 3.16 Liên kết giữa bộ điều tốc và van điều chỉnh lưu lượng 68

Hình 3.17 Vị trí lắp đặt cơ cấu giới hạn thanh răng nhiên liệu bơm cao áp 69

Hình 3.18 Cơ cấu giới hạn thanh răng bơm cao áp được hoán cải 70

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Trên thế giới nói chung và Việt Nam nói riêng thì động cơ diesel đang được ứng dụng rất rộng rãi và nhiên liệu được sử dụng cho động cơ chủ yếu là

nhiên liệu hóa thạch Trong khí đó vấn đề ô nhiễm môi trường lại chủ yếu bắt

nguồn từ quá trình đốt nhiên liệu hóa thạch, các thành phần oxit nitơ và oxit

cacbon khá cao trong khí thải động cơ diesel Bên cạnh đó thì nguồn nhiên liệu

này được cảnh bảo là đang có xu hướng cạn kiệt Để giải quyết vấn đề trên thì

một trong những hướng đi mới là nghiên cứu sử dụng nhiên liệu khí để thay thế

nhiên liệu diesel truyền thống như: khí tự nhiên CNG, khí gas hóa lỏng LPG, khí

biogas, cồn ethanol, khí hydro…

Trên cơ sở phân tích những điều kiện ở Việt Nam, những ưu và nhược điểm thì nhiên liệu khí tự nhiên CNG hoàn toàn có thể sử dụng được cho động

cơ diesel Tuy nhiên để ứng dụng nguồn nhiên liệu này cho động cơ diesel tàu

thủy sẽ gặp những khó khăn riêng do kết cấu động cơ và bản chất quá trình

cháy Với các loại động cơ mới chế tạo thì đưa ra phương án sử dụng nhiên liệu

khí ngay từ ban đầu Còn các loại động cơ hiện đang khai thác để có thể ứng

dụng được nhiên liệu khí tự nhiên CNG thì cần phải có một số thay đổi về mặt

kết cấu ban đầu của động cơ cũng như việc hoán cải hệ thống nhiên liệu

Trong ngành vận tải biển ở nước ta thì động cơ trên tàu thủy hiện đang được khai thác chiếm đa phần là động cơ diesel cũ và nhằm đa dạng hóa việc

ứng dụng chuyển đổi sử dụng nhiên liệu khí cho động cơ diesel tôi chọn đề tài:

“Nghiên cứu hoán cải cơ cấu điều khiển cấp nhiên liệu cho động cơ diesel

tàu thủy cỡ nhỏ sử dụng nhiên liệu khí tự nhiên”

2 Mục đích nghiên cứu đề tài

Mục đích của đề tài là nghiên cứu hoán cải hệ thống nhiên liệu để động cơ diesel có thể sử dụng nhiên liệu khí tự nhiên cùng với nhiên liệu diesel

3 Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu của đề tài là các loại động cơ tàu biển Việt Nam cỡ

công nghiệp, các phương tiện giao thông và các nhà máy đang sử dụng động cơ

diesel và cần được thay thế bởi nhiên liệu khí tự nhiên

Phạm vi nghiên cứu của đề tài với nội dung chính:

- Nghiên cứu hoán cải cơ cấu điều khiển cấp nhiên liệu cho động cơ diesel tàu thủy cỡ nhỏ

4 Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu đặc điểm, kết cấu, nguyên tắc điều chỉnh lượng nhiên liệu cấp của các cơ cấu điều khiển cấp nhiên liệu của động cơ diesel tàu thủy cỡ nhỏ

Đưa ra giải pháp hoán cải cơ cấu điều khiển cấp nhiên liệu cho các động cơ

cụ thể

5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

Bổ sung thêm vào các công trình nghiên cứu sử dụng nhiên liệu thay thế cho động cơ diesel tàu thủy

Góp phần nghiên cứu triển khai việc sử dụng nhiên liệu khí cho các động

cơ diesel tàu thủy cỡ nhỏ

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ NHIÊN LIỆU SỬ DỤNG CHO ĐỘNG CƠ

DIESEL TÀU THỦY 1.1 Nhiên liệu sử dụng cho động cơ diesel

1.1.1 Thị trường nhiên liệu cho động cơ diesel hiện nay

Ngành công nghiệp vận tải thủy trên thế giới đang phát triển rất mạnh nhờ

ưu thế chuyên chở lượng lớn hàng hóa với chi phí thấp Và để đáp ứng được nhu

cầu về công nghiệp hóa hiện đại hóa ở nước ta thì ngành công nghiệp vận tải

thủy cũng đang được phát triển trong nước rất mạnh Trong đó thì việc khai thác

nguồn nhiên liệu để sử dụng đang là vấn đề cấp bách hiện nay

Như đã biết nhiên liệu phổ biến nhất được sử dụng cho động cơ diesel đầu tiên phải nói đến nguồn nhiên liệu có nguồn gốc hóa thạch, chúng được sử dụng

cho các loại động cơ diesel từ rất lâu Tuy nhiên trong bối cảnh về an ninh năng

lượng trên thế giới hiện nay thì nguồn nhiên liệu này đang có xu hướng cạn kiệt

dần, và trong những năm gần đây thì giá thành lại càng tăng cao Mặt khác khi

sử dụng nhiên liệu xăng và dầu diesel cho động cơ diesel thì mức độ phát thải ô

nhiễm và gây ra hiệu ứng nhà kính của loại nhiên liệu này là rất lớn Chính vì

vậy mà ở các nước trên thế giới đang nghiên cứu tìm ra nguồn nhiên liệu để có

thể thay thế nguồn nhiên liệu truyền thống Trong đó thì nhiên liệu khí tự nhiên

CNG hiện nay đang được nghiên cứu Nhiên liệu khí CNG có giá thành thấp

hơn giá xăng dầu và cả LPG (khí dầu mỏ hóa lỏng) Đây là nhiên liệu rẻ, sạch,

phù hợp với dịch vụ vận tải trên giao thông thủy và giao thông bộ, đặc biệt là

trong tình hình giá xăng dầu tăng cao trong những năm gần đây Đó cũng chính

là lý do vì sao mà các chuyên gia đều đánh giá tiềm năng phát triển của thị

trường nhiên liệu khí CNG là rất lớn, hứa hẹn mang lại lợi nhuận cũng như

trong việc đi tiên phong giữ gìn và làm trong sạch môi trường Vì vậy việc

nghiên cứu sử dụng nhiên liệu khí cho động cơ diesel được đánh giá mang lại

nhiều lợi ích về kinh tế và về môi trường

Trong những năm gần đây thì trữ lượng dầu mỏ trên thế giới đang là chủ đề rất được quan tâm Dưới đây là trữ lượng nguồn nhiên liệu dầu thô ở 15 quốc gia

tiêu biểu trên thế giới, qua đó từ tình hình sử dụng dầu mỏ hiện nay thì có thể

đưa ra ước tính sử dụng dầu mỏ trong tương lai Dầu thô của toàn thế giới còn

lại khoảng 1.380 tỷ thùng, (năm 2015) trong đó tập trung nhiều nhất vẫn là các

nước ở châu Mỹ và Trung Đông (Bảng:1.1 ) [1]

Bảng 1.1 – Ước tính quá trình sử dụng dầu mỏ trên thế giới

Stt Tên nước Lượng dầu dự trữ (tỉ

thùng)

Lượng dầu cung cấp (triệu thùng/ngày)

Số năm khai thác còn lại (năm)

Trên bản đồ phân bố trữ lượng dầu thô ta thấy trong đó Venezuela là quốc gia có trữ lượng dầu thô lớn nhất thế giới , tiếp đến là Ả Rập Saudi, Việt Nam

xếp thứ 28 thế giới về trữ lượng dầu thô, xếp sau Ai Cập nhưng xếp

trước Australia Những quốc gia dầu mỏ, nhưng trữ lượng quá ít chỉ có vài trăm

nghìn thùng như Ethiopia, Maroc xếp cuối bảng

Đối với nguồn nhiên liệu khí tự nhiên thì trên thế giới hiện nay thì khí tự nhiên được phát hiện trên hầu hết tất cả các châu lục trừ châu Nam Cực, trữ

lượng khí tự nhiên trên toàn thế giới ở khoảng 150.1018

(IEA) đã chỉ ra 10 nước có trữ lượng khí tự nhiên nhiều nhất thế giới (Bảng:1.2)

Lượng khí tự nhiên nằm phân bố ở các khu vực Trung Đông, châu Á, châu Phi,

châu Úc, nhưng lớn nhất là ở Nga (Hình:1.2) Lượng khí tự nhiên được khai thác

ở Nga được cung cấp tới các khu vực ở châu Âu như: Ucraina, Ba Lan, Pháp…

cho đến nay nguồn năng lượng ở các nước châu Âu phụ thuộc chủ yếu vào

nguồn khí tự nhiên ở Nga…

Bảng 1.2 - Trữ lượng khí tự nhiên trên toàn thế giới

T

Trữ lƣợng đã đƣợc phát hiện (nghìn tỷ mét khối)

Hình 1.2 - Bản đồ phân bố trữ lượng khí tự nhiên trên thế giới

Các quốc gia màu nâu và màu đỏ là những nước có trữ lượng khí tự nhiên lớn nhất Trữ lượng khí tự nhiên ở Hoa Kỳ tổng cộng 5 tỷ tỷ m³ Theo xếp hạng

trữ lượng khí tự nhiên theo từng bang từ cao xuống thấp, các mỏ khí tự nhiên

lớn đã được phát hiện ở: Texas, Vịnh Mexico ngoài khơi Louisiana,

ở Oklahoma, ở New Mexico, ở Wyoming và ở Vịnh Prudhoe của Bắc Slope ở

bang Alaska Ở Canada, tổng trữ lượng khí tự nhiên là 1,7 tỷ tỷ m³ Phần lớn trữ

lượng khí tự nhiên ở Canada nằm ở Alberta. [2]

Hiện nay thì loại nhiên liệu khí CNG, LPG được dùng làm chất đốt dân dụng, công nghiệp và là nguyên liệu cho nhiều ngành công nghiệp khác Đây là

loại chất đốt dân dụng rẻ, có năng lượng cao, an toàn (nếu sử dụng đúng cách)

và đang được ứng dụng phổ biến trên các nước tiên tiến hiện nay Nhưng việc

ứng dụng vào sử dụng cho động cơ diesel chưa được rộng rãi do việc cung ứng

chưa được hoàn thiện và đang trong giai đoạn bắt đầu, do việc đưa nhiên liệu

CNG, LNG vào sử dụng phải đạt yêu cầu về việc lắp đặt hệ thống, không gian

chứa nhiên liệu khí, các hệ thống tự động… Trên thế giới thì công cuộc đưa

nhiên liệu khí tự nhiên vào sử dụng đang được phát triển cao ở các nước có

chính sách phát triển sử dụng khí tự nhiên như Ý, Mỹ, Canada, Hà Lan… Tại

Việt Nam thì việc đưa nhiên liệu khí tự nhiên vào sử dụng cho các phương tiện

giao thông bộ (taxi, xe bus) đã bước đầu được áp dụng từ năm 2008

Sự phát triển nhiên liệu khí tự nhiên có được nâng tầm hay không còn phụ thuộc vào tính ưu việt vốn có so với các loại nhiên liệu đang được sử dụng Mặt

khác nó còn đòi hỏi chính sách ưu đãi thuế, cơ sở hạ tầng phục vụ việc cung cấp

nhiên liệu khí tự nhiên, và giải quyết tâm lý người khai thác về mặt an toàn cũng

như việc khuyến khích góp phần bảo vệ môi trường trong tình trạng ô nhiễm

môi trường ở mỗi quốc gia hiện nay Trong những năm tới đây thì tiềm năng sử

dụng nhiên liệu khí tự nhiên là rất lớn

1.1.2 Ảnh hưởng mức độ phát thải của nhiên liệu

Vấn đề biến đổi khí hậu đang được đề cập rất nhiều trong thời điểm này

Các nghiên cứu khoa học cho thấy, hàm lượng khí CO2 và các khí nhà kính khác

trong bầu khí quyển đang cao hơn bất cứ thời kỳ nào trong suốt hơn 600 năm

qua Khí nhà kính phát sinh trong quá trình đốt cháy nhiên liệu than, dầu mỏ, khí

thải là chủ yếu

Theo nguyên lý, quá trình cháy lý tưởng của nhiên liệu hóa thạch chỉ sinh

ra CO2, H2O và N2 Nhưng trong thực tế, thì quá trình cháy xảy ra trong buồng

cháy của động cơ không lý tưởng như vậy Quá trình cháy thực tế sinh ra các

chất độc nguy hiểm như: oxit nitơ (NOx), monoxit cacbon (CO), Hydro cacbon

(CH), kim loại nặng và các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi… các thành phần này là

nguyên nhân chính cho việc gây ra biến đổi khí hậu, ô nhiễm không khí, và ảnh

hướng tới sức khỏe của con người

Trong đó khí phát thải nhà kính gồm: đioxit cacbon (CO2), mêtan (CH4),

N2O đã vượt xa mức tích tụ tự nhiên trong hàng nghìn năm Lượng khí này sinh

ra chủ yếu là do quá trình đốt nhiên liệu hóa thạch Với tốc độ gia tăng khí nhà

kính hiện nay thì theo dự định của các nhà khoa học nhiệt độ sẽ tăng từ 2 - 3oC,

một phần băng ở Bắc Cực và Nam Cực sẽ tan ra làm tăng chiều cao mực nước

biển, làm thay đổi chế độ mưa gió, làm sa mạc hóa trái đất Mặt khác đối với hệ

sinh thái thì sự gia tăng hàm lượng NOx, đặc biệt là protoxyde nito N2O có khả

năng làm tăng sự hủy hoại lớp ozone ở thượng tầng khí quyển, lớp khí cần thiết

để lọc tia cực tím phát ra từ mặt trời Tia cực tím gây ung thư da và đột biến sinh

học, đặc biệt là đột biến tạo ra các vi khuẩn có khả năng làm lây lan các bệnh lạ,

có khả năng dẫn tới hủy hoại sự sống của các sinh vật trên trái đất, giống như

điều kiện hiện nay trên sao hỏa

Vậy biến đổi khí hậu (BĐKH), ô nhiễm môi trường hiện đang là một trong những thách thức lớn nhất đối với mục tiêu phát triển bền vững ở mỗi quốc gia,

do quá trình gây ô nhiễm môi trường sẽ gây thiệt hại về sức khỏe con người

cũng như nền kinh tế do chi phí khắc phục Có thể nói vấn đề ô nhiễm môi

trường đã mang tính thời sự toàn cầu và Việt Nam là nước không ngoại lệ

Từ những nhược điểm trên thì ở các nước trên thế giới đã và đang tìm ra nguồn nhiên liệu thay thế nguồn nhiên liệu truyền thống Những loại nhiên liệu

đang được phát triển ngày nay: Khí tự nhiên, khí gas hóa lỏng LPG, khí biogas,

cồn ethanol, dầu thực vật, hydro Các dạng nhiên liệu này mang nhiều ưu điểm

trong khai thác và sử dụng, đặc biệt những nguồn nhiên liệu này khi cháy ít sinh

ra các chất gây ảnh hưởng tới môi trường

Thực tế chỉ ra rằng khi sử dụng nhiên liệu khí tự nhiên sẽ giảm đi mức độ phát thải gây ô nhiễm môi trường Khí tự nhiên CNG không giải phóng nhiều

khí độc khi cháy và hầu như không phát sinh bụi khi so sánh với các loại nhiên

liệu truyền thống như xăng, dầu diesel khi cháy sẽ sinh ra một lượng sunfua,

đioxit, các hydro cacbon và một ít lượng bụi nhỏ (Bảng 1.3) [3]

Bảng 1.3 - So sánh tỉ lệ khí thải giữa CNG và các nhiên liệu khác

Bảng 1.3 cho thấy khi sử dụng nhiên liệu khí thì tỷ lệ khí nhà kính gây ô nhiễm môi trường giảm đi đáng kể so với nhiên liệu hóa thạch

Monoxide(CO)

Nonmetal Hydrocarbon

Nitrogen Oxide(NO)

những mỏ khí tự nhiên nằm riêng biệt Từ cơ sở về sinh địa hóa và cở sở về địa

chất thì ta có thể khẳng định được nguồn gốc của khí tự nhiên ở đâu mà có

Cơ sở sinh địa hóa và địa chất: Như ta đã biết, thành phần chủ yếu của khí

tự nhiên là cacbon và hydro, ngoài ra còn có chứa các thành phần khác như oxi,

nito, photpho… các tổ hợp chất của những đơn chất trên được tạo nên bởi sự

phân hủy vật chất hữu cơ, và bằng việc phân tích cholesterol-hợp chất hữu cơ có

nguồn gốc từ thực vật thì người ta có thể xác định được nguồn gốc hữu cơ do

các loại dầu tổng hợp không có đặc tính này Với địa chất hình thành thì khí

được nằm sâu trong lớp đá trầm tích, trong các lớp trầm tích sẽ quan sát thấy sự

biến đổi của các vật liệu hữu cơ theo hướng tạo dầu khí

Nguồn gốc hữu cơ của khí tự nhiên: khí tự nhiên được tạo ra từ các sinh vật phù du, các vi sinh vật sống dưới nước bao gồm các tảo và động vật nguyên

sinh Khi các sinh vật này chết đi thì xác của chúng sẽ được chôn vùi dưới các

lớp trầm tích Trải qua thời gian dài thì nhờ áp suất rất lớn tác dụng lên vật chất

hữu cơ (xác các động vật nguyên sinh) và nén chặt vật chất hữu cơ lại Sự nén

ép này, kết hợp với nhiệt độ cao tại độ sâu phát hiện dưới lòng đất, đã phá huỷ

các cấu trúc cacbon trong vật chất hữu cơ (càng xuống sâu dưới lớp vỏ trái đất

thì nhiệt độ càng cao) Tại các vị trí có nhiệt độ thấp (các trầm tích nằm nông),

thì dầu mỏ được sinh ra nhiều hơn so với khí tự nhiên Tuy nhiên, tại nơi có

nhiệt độ cao hơn thì khí tự nhiên được sinh ra nhiều hơn Đó là lý do tại sao khí

mỏ thường đi đồng hành với dầu trong các trầm tích nằm sâu 1 ÷ 2 dặm trong vỏ

trái đất Các trầm tích nằm càng sâu dưới lòng đất, về cơ bản có chứa khí mỏ và

trong nhiều trường hợp thì chứa mêtan nguyên chất Ngoài ra khí mỏ cũng có

thể được tạo thành qua quá trình vận chuyển các vật chất hữu cơ nhờ các vi sinh

vật, loại mêtan này được gọi là mêtan sinh học Các vi sinh vật sản sinh ra

mêtan, biến đổi hoá học vật chất hữu cơ tạo thành mêtan, chúng thường được

tìm thấy tại các khu vực gần bề mặt trái đất tại đó có rất ít oxy Sự thành tạo

mêtan theo phương thức này thường xảy ra gần bề mặt trái đất, và mêtan sinh ra

thường bay vào trong khí quyển Tuy nhiên, trong những trường hợp nhất định

nó có thể bị giữ lại trong lòng đất, và có thể thu hồi được dưới dạng khí mỏ [4]

Mặt khác mêtan (khí tự nhiên) được cho là hình thành qua các quá trình tự sinh Tại độ sâu rất lớn trong vỏ trái đất, có chứa các phân tử cacbon và khí gas

tự nhiên giàu hydro Khi các khí này chuyển động hướng lên trên bề mặt trái đất,

chúng có thể tương tác với các khoáng vật có trong lòng đất, trong điều kiện

không có oxy Sự tương tác này có thể dẫn đến xảy ra phản ứng hoá học tạo

thành các đơn chất và hợp chất gặp nhiều trong khí quyển như N2, O2, CO2, Ar,

và hơi nước Nếu các chất khí này tồn tại dưới áp suất lớn khi di chuyển lên trên

bề mặt, chúng có xu hướng tạo thành các tích tụ khí mêtan

Khi các kiến tạo địa chất nơi có chứa nguồn khí tự nhiên được xác định thì người ta tiến hành khoan tạo thành giếng, và nếu giếng khoan đi vào lớp đá xốp

có chứa lượng khí tự nhiên thì áp lực trong lớp đá xốp có thể ép khí tự nhiên lên

bề mặt Khí nén này được khai thác khỏi mặt đất và được vận chuyển bằng ống

dẫn khí đến nhà máy tinh lọc và xử lý chúng Sự đảm bảo độ sạch và tinh khiết

tới mức có thể của sản phẩm khí tự nhiên sẽ được đưa vào sử dụng Khí khí tự

nhiên đã được xử lý hoàn toàn, chúng được vận chuyển ra khỏi khu vực sản xuất

và được đưa đến nơi tiêu thụ Khí tự nhiên trở thành nguồn lựa chọn năng

lượng đốt sạch thân thiện đối với môi trường

Quá trình xử lý được mô tả dưới Hình:1.3

Hình:1.3 - Quá trình xử lý khí tự nhiên

Sau khi xử lý thì nhiên liệu khí tự nhiên được bảo quản ở hai dạng: dạng khí ở nhiệt độ môi trường có áp suất cao (CNG), và dạng lỏng ở nhiệt độ -162oC

với áp suất môi trường không khí (LNG)

b) Đặc tính của nhiên liệu khí tự nhiên

Khí tự nhiên là một loại khí không màu sắc, không mùi và được phân loại tùy thuộc vào kiểu loại thành phần của nó Dựa vào thành phần hóa học cấu

thành mà ta chia khí tự nhiên ở hai dạng: khí tự nhiên khô có chứa hầu hết là

thành phần mêtan được gọi là khí tự nhiên CNG (Compressed Natural Gas) khí

này thành phần chủ yếu là mêtan là lượng nhỏ các chất etan, propan Còn khí

ướt (dạng lỏng) có chứa thêm các thành phần hợp chất của hydrocacbon thuộc

nhóm ankan bao gồm: etan, propan, butan thường được gọi là khí tự nhiên

LNG (Liquefied Natural Gas) Sự phân hóa này được thể hiện rõ ở bảng:1.4.[5]

nhiên liệu lỏng sạch, LNG có thành phần chủ yếu là methane, không độc, không

gây ăn mòn được làm lạnh sâu (dưới -162 oC) trong điều kiện áp suất môi

trường Cũng như LPG, khí tự nhiên hóa lỏng LNG không có mùi nhưng để giúp

người sử dụng dễ dàng phát hiện sự rò rỉ, người ta thường bổ sung vào khí tự

nhiên chất tạo mùi trước khi nó được phân phối và cung cấp bởi các nhà dịch vụ

Mặc dù khí tự nhiên không mang độc tố, tuy nhiên nếu nhiên liệu khí hóa lỏng LNG bị bay hơi trong môi trường kín sẽ gây ra hiện tượng ngạt rất nguy

hiểm do sự thiếu oxy trong không khí Nhiên liệu khí hóa lỏng LNG có khối

lượng riêng khoảng 0.47g/cm3, như vậy nếu LNG bị tràn vào nước nó sẽ nổi lên

trên bề mặt và bay hơi nhanh chóng do khí tự nhiên nhẹ hơn nước Khi nhiên

liệu LNG bay hơi trở về trạng thái khí nếu không được xử lý thích hợp sẽ có thể

gây cháy, tuy nhiên hiện tượng nổ khí tự nhiên chỉ có thể xảy ra trong một số

điều kiện thích hợp nào đó Mặc dù vậy, vấn đề an toàn trong khai thác, bảo

quản và vận chuyển LNG cần phải được đặt lên hàng đầu

Đối với nhiên liệu CNG (Compressed Natural Gas) Khí tự nhiên được bảo quản nén dưới áp suất nhất định (20.5 đến 27.5MPa) Khí tự nhiên là hỗn hợp

chất khí cháy được, bao gồm phần lớn là các hydrocacbon Khí tự nhiên có chứa

thành phần chủ yếu là mêtan (CH4), etan (C2H6) và cũng có chứa một lượng nhỏ

propan (C3H8), butan (C4H10), pentan (C5H12) và các ankal khác Khí tự nhiên có

chứa một lượng nhỏ tạp chất: đioxitcacbon (CO2), hydro sunfit (HS), Nito (N2).

Các tạp chất này có gây ảnh hưởng tới nhiệt trị và đặc tính của khí tự nhiên, do

vậy chúng thường được tách khỏi khí tự nhiên trong quá trình tinh lọc Một số

đặc tính của nhiên liệu CNG được cho trong bảng 1.5

Bảng 1.5 - Đặc tính của nhiên liệu khí CNG

Các thông số thuộc tính của mỗi loại nhiên liệu đều phụ thuộc vào nguồn gốc và thành phần của chúng Đặc điểm và tính chất cơ bản của một số loại

nhiên liệu phổ biến được thể hiện dưới bảng1.6

Bảng 1.6 - Tính chất của một số loại nhiên liệu phổ biến

Bảng 1.7 - Nguy cơ cháy nổ của CNG và các nhiên liệu khác

Khả năng bắt lửa Nhẹ hơn không khí, dễ

tan vào không khí

Nặng hơn không khí, tích tụ dưới đất, bắt lửa dễ dàng

Thép thường

Phụ kiện Emergency Shuts Off Valve sẽ tự động ngắt

dòng để tránh mọi sự rò rỉ khí khi gặp sự cố Không có

Từ các tính chất của một số loại nhiên liệu ở Bảng:1.6 thì ta thấy: Nhiệt trị sinh ra khi đốt cháy 1kg nhiên liệu khí tự nhiên CNG cao hơn khoảng 10% so

với các loại nhiên liệu thông thường Do khối lượng riêng ở áp suất môi trường

của nhiên liệu khí tự nhiên CNG (0.68kg/m3) nhẹ hơn rất nhiều so với không khí

(1.29kg/m3) và do phạm vi cháy hẹp, nhiệt độ tự cháy của nhiên liệu khí CNG

(723oC) là rất cao so với dầu diesel (515.50C) ở cùng điều kiện, do đó mà khả

năng phân tán của nhiên liệu khí CNG trong không khí là rất nhanh điều này sẽ

làm giảm tối thiểu khả năng gây hỏa hoạn cũng như khả năng gây ô nhiểm

không khí Chính vì vậy mà việc đưa nhiên liệu khí tự nhiên CNG vào sử dụng,

ứng dụng cho các loại động cơ diesel đang được hứa hẹn rất nhiều trong những

năm tới đây

Một số loại nhiên liệu thường được sử dụng cho động cơ diesel thì mỗi loại nhiên liệu đều có những ưu điểm và nhược điểm Các tính chất của khí tự nhiên

CNG so sánh với các loại nhiên liệu khác thường được sử dụng cho động cơ

diesel được thể hiện ở bảng sau:

Bảng 1.8 - So sánh đặc tính của CNG với một số loại nhiên liệu khác

Sự hình thành đám mây hơi nhiên liệu Có Có Không có

Các nguy hại khác đối với sức khỏe Không độc Độc Độc

Giới hạn bốc cháy trong không khí (%V) 5~15 1.3~6 -

Áp suất bảo quản (MPa) 20.928.0 môi trường môi trường

Bảng 1.8 trên cho thấy rõ đặc tính khi sử dụng của từng loại nhiên liệu

Năng lượng sinh ra giữa khí tự nhiên và nhiên liệu diesel là tương đương nhau

Riêng với khí tự nhiên nén CNG thì nhiệt trị sinh ra cao hơn các loại nhiên liệu

khác khoảng 10% Mặt khác ưu điểm rõ của khí tự nhiên CNG là quá trình hòa

trộn với không khí dễ dàng hơn dầu diesel, nhiệt độ tự cháy rất cao nên sẽ an

toàn hơn nhiên liệu xăng và dầu diesel trong quá trình khai thác Đặc biệt khí tự

nhiên có tỷ lệ gây ô nhiễm môi trường thấp, hơn nữa là khí tự nhiên không phản

ứng với cao su, đây là yếu tố thuận lợi cho việc khai thác trên tàu biển

Như vậy từ những đặc điểm, tính chất vốn có của nhiên liệu khí tự nhiên nén CNG thì có thể nói rằng khí tự nhiên CNG rất phù hợp để sử dụng khai thác

hệ động lực diesel tàu thủy Vấn đề cần giải quyết nữa là khả năng lưu trữ và

khả năng vận chuyển khí tự nhiên để đảm bảo được tính kinh tế, tính cơ động…

1.2.2 Khả năng lưu trữ và vận chuyển khí tự nhiên

Khí tự nhiên là nhiên liệu sạch, có ở nhiều nơi trên thế giới Việc vận chuyển từ nơi sản xuất tới nơi tiêu thụ cần có hệ thống đường ống dẫn Đối với

các nơi mà dân cư tập trung đông đúc thì nhiên liệu khí được vận chuyển tới các

trạm năng lượng qua hệ thống đường ống Còn đối với các nơi dân cư không tập

trung thì nhiên liệu được vận chuyển đến sử dụng ở 2 dạng Dạng khí ở nhiệt độ

môi trường với áp suất cao (CNG) Dạng lỏng ở nhiệt độ -162o

C với áp suất môi trường (LNG) Ở cả 2 dạng tồn tại này của nhiên liệu này, thì thành phần chủ

yếu là mêtan (CH4) chiếm tới 85% - 99%, do vậy mà khí thải khi động cơ diesel

sử dụng nhiên liệu này sẽ có ít các hydro cacbon hơn là khi sử dụng nhiên liệu

diesel

Khí tự nhiên hóa lỏng LNG được chuyên chở bằng xe bồn, tàu hỏa, tàu ven biển có dung tích từ 2500 - 12000 m3

đến những hộ tiêu thụ ở xa đường ống dẫn khí, các thị trường khu vực ven biển, các đảo ngoài khơi Bán kính quá trình vận

chuyển khí tự nhiên hóa lỏng lên tới 600km và duy trì áp suất tối đa là

bằng tàu vượt đại dương có tải trọng từ 140.000 – 260.000m3 từ nơi sản xuất

đến nhiều nước trên thế giới Việc vận chuyển nhiên liệu LNG phải đạt được

những yêu cầu: Đối với các thiết bị chịu áp lực đạt các yêu cầu chung về chế

tạo, lắp đặt, sửa chữa các bình (thiết bị) áp lực theo TCVN 6153-1996 Ngoài ra

phải đạt các yêu cầu chung về các dụng cụ kiểm tra, đo lường, cơ cấu an toàn và

phụ tùng kèm theo (áp kế, cơ cấu an toàn, các dụng cụ đo, v.v…) và phải tiến

hành định kỳ kiểm định các dụng cụ này theo quy định Xe bồn chở khí tự

nhiên nén: phải đạt yêu cầu tương đương loại phương tiện vận tải trung áp

Trước khi bốc xếp và chuyên chở LNG, cần kiểm tra bình, bồn, van, nếu phát

hiện các bất thường liên quan đến sự nguy hiểm thì ngay lập tức dừng chuyên

chở và tìm các biện pháp xử lý

Sau khi được vận chuyển đến nơi tiêu thụ, nhiên liệu lỏng LNG được chuyển trở lại trạng thái khí nhờ thiết bị tái hóa khí sau đó bơm vào đường ống

vận chuyển đến các hộ tiêu thụ Khi đó LNG được sử dụng tương tự như khí khô

làm nguyên/nhiên liệu cho phát điện, sản xuất phân đạm, hộ công nghiệp, khu

đô thị…

Đối với nhiên liệu dạng khí tự nhiên nén CNG chỉ chiếm khoảng 1/200 thể tích so với khí tự nhiên ở trạng thái bình thường, quá trình lưu trữ ở dạng khí

nén có áp suất cao trong bình chứa Quá trình vận chuyển ở dạng khí nén nên

vận chuyển dễ dàng hơn Hiện nay, tại Việt Nam nguồn khí tự nhiên được đưa

vào bờ thông qua nhà máy khí Dinh Cố, Bà Rịa – Vũng Tàu Từ nhà máy Dinh

Cố khí tự nhiên được dẫn đến các trạm mẹ (trạm nén CNG) thông qua hệ thống

đường ống khí hiện hữu tại khu vực Vũng Tàu - Tp Hồ Chí Minh, từ đó chúng

ta mới có thể sản xuất được CNG Do đặc thù của lĩnh vực CNG, các địa điểm

tiếp nhận, sử dụng khí CNG nên nằm trong phạm vi bán kính 200km đối với các

trạm nén

Hiện nay, nguồn nhiên liệu khí hóa lỏng LNG được mua bán rất phổ biến trên thị trường quốc tế và trở thành nguồn năng lượng quan trọng của nhiều

quốc gia trên thế giới như: Nhật Bản, Hàn Quốc, Đài Loan, Trung Quốc, các

nước châu Âu và bắc Mỹ… Các nước xuất khẩu LNG nhiều nhất thế giới thuộc

khu vực Trung Đông, Australia, Nga… ở nhiều nước trên thế giới LNG còn

được sử dụng làm nhiên liệu cho các phương tiện giao thông vận tải: tàu biển,

tàu hỏa và xe vận tải nặng để giảm thiểu ô nhiễm môi trường

Nguồn cung cấp khí tự nhiên nén ở Việt Nam thì từ tập đoàn dầu khí có 2 công ty: Công ty Cổ phần khí CNG, và công ty Cổ phần khí hóa lỏng miền nam

Tiên phong thực hiện kinh doanh khí CNG khai thác từ đường ống dẫn quốc gia

là Phú Mỹ, Mỹ Xuân trong phạm vi cung cấp với bán kính không quá 150km

Nói chung việc cung cấp tiêu thụ cho thị trường là không đáng kể, mà phần thị

trường cần được cung cấp lại là một con số rất lớn Hiện tại ở phía Nam có 2

trạm có thể nạp khí nén CNG cho các phương tiện giao thông và được cung cấp

chủ yếu từ công ty CNG Việt Nam và công ty Cổ phần kinh doanh khí hóa lỏng

Miền Nam (PGS) có nhà máy đặt tại khu công nghiệp Phú Mỹ I với tổng công

suất 150.000.000m3/năm Dự tính tới năm 2017 thì nguồn cung cấp khí ở Việt

Nam sẽ tăng 11%

Với trữ lượng khí nén tự nhiên như vậy trên toàn thế giới nói chung và Việt Nam nói riêng thì việc lựa chọn sử dụng nhiên liệu khí tự nhiên CNG sử dụng

cho động cơ diesel tàu thủy là điều cần được giải quyết

1.3 Sự cần thiết phải hoán cải cơ cấu điều khiển cấp nhiên liệu cho động cơ

diesel tàu thủy

Động cơ diesel đã có phát minh từ năm 1892 do Rudolf Diesel sáng chế

Trải qua những bước thăng trầm thì động cơ diesel đã được cải tiến liên tục và

cho đến nay nhờ những đột phá mạnh mẽ trong công nghệ, động cơ diesel đã

hoàn thiện hơn rất nhiều với những nghiên cứu nhằm cải tiến quá trình công

nghệ, quá trình cháy sinh công, lượng tiêu hao nhiên liệu cũng như việc sử dụng

nguồn nhiên liệu thân thiện hơn với môi trường Trong đó việc khảo sát các hệ

thống nhiên liệu của động cơ diesel để có thể sử dụng nguồn nhiên liệu mới thay

thế nguồn nhiên liệu truyền thồng đang được các nhà khoa học quan tâm rất

nhiều

Một trong những loại nhiên liệu được sử dụng để thay thế nguồn nhiên liệu truyền thống là khí đốt tự nhiên đang được đưa vào thị trường, nguồn nhiên liệu

này được đánh giá là loại nhiên liệu có nhiều ưu điểm vượt trội so với loại nhiên

liệu hóa thạch truyền thống

Việc sử dụng nhiên liệu khí tự nhiên sẽ góp phần giảm chi phí nhiên liệu cho các phương tiện kinh doanh vận tải là rất lớn, đặc biệt là ngành vận tải thủy

hiện nay Theo nghiên cứu mới nhất của phó giáo sư Phạm Xuân Mai Trưởng

khoa kỹ thuật giao thông – Đại Học Bách khoa TP Hồ Chí Minh thì với mỗi tấn

dầu diesel phải bỏ ra 594USD nhưng với một tấn khí tự nhiên CNG chỉ mất

318USD Giá thành CNG rẻ hơn dầu mỏ khoảng 10% đến 30% như vậy thì loại

nhiên liệu này sẽ có tính ổn định trong thời gian dài so với các sản phẩm dầu

mỏ

Do nhiên liệu khí tự nhiên là loại nhiên liệu sạch không thải ra các chất độc hại, quá trình đốt cháy hoàn toàn, không gây đóng cặn trong thiết bị đốt và tại bộ

hòa trộn, không làm bẩn dầu bôi trơn của động cơ nên nhiên liệu khí CNG giúp

nâng cao hiệu suất, kéo dài được chu kỳ bảo dưỡng và tuổi thọ máy móc thiết bị

Điều này sẽ làm giảm đi chi phí bảo dưỡng động cơ

Điều quan trọng nữa là khi sử dụng nhiên liệu khí tự nhiên là giảm đi mức

độ phát thải gây ô nhiễm môi trường Nhiên liệu khí CNG không giải phóng

nhiều khí độc (NO, CO, SO2) khi cháy và hầu như không phát sinh bụi, thực tế

cho thấy các động cơ sử dụng CNG có thể làm giảm đến 93% lượng CO2, 33%

lượng NO và đến 50% lượng hydrocarbon thải ra khi so sánh với các loại nhiên

liệu truyền thống khi cháy sẽ sinh ra một lượng sunfua, đioxit, các hydro cacbon

và một ít lượng bụi nhỏ Lượng khí này sinh ra nhiều sẽ làm ảnh hưởng tới sức

khỏe con người, ảnh hưởng tới khí hậu, nền kinh tế toàn cầu…

Với những ưu điểm vốn có của nhiên liệu khí tự nhiên CNG thì loại nhiên liệu này đang có trong danh sách thuộc những ưu đãi của chính phủ, khuyến

khích các chủ phương tiện vận tải, các doanh nghiệp vận tải chuyển sang sử

dụng loại nhiên liệu sạch, thân thiện với môi trường Hiện nay thì nhiên liệu khí

đốt tự nhiên đang được ứng dụng cho các loại động cơ xăng vì động cơ xăng có

một số ưu điểm lớn trong việc hoán cải đó là: động cơ xăng được thiết kế quá

trình hình thành hỗn hợp cháy ở bên ngoài xylanh động cơ và được đốt cháy nhờ

thiết bị đánh lửa cưỡng bức, nên quá trình đưa nhiên liệu khí tự nhiên vào sử

dụng cho động cơ xăng thuận tiện hơn rất nhiều Trong khi đó thì để đưa được

nhiên liệu khí tự nhiên ứng dụng cho động cơ diesel thì lại có những khó khăn

nhất định

Do sự khác biệt và đặc thù của hệ thống nhiên liệu diesel mà không thể sử dụng nhiên liệu khí tự nhiên cho hệ thống nhiên liệu ban đầu của động cơ diesel,

do bản chất của sự cháy ở 2 loại nhiên liệu này là khác nhau, nhiên liệu diesel

cháy ở dạng phun sương mịn, còn nhiên liệu khí cháy ở thể hơi nên không thể sử

dụng vòi phun nhiên liệu diesel để cung cấp nhiên liệu khí mà hỗn hợp cháy

nhiên liệu khí/không khí phải được hoán cải, để sử dụng như vậy thì ta phải thay

vòi phun dầu diesel bằng bộ van cấp khí gas Như vậy động cơ khi sử dụng

nhiên liệu khí thì hệ thống nhiên liệu diesel không hoạt động, muốn sử dụng lại

ta phải tháo và thay vòi phun khí gas bởi vòi phun dầu diesel, như vậy rất không

thuận tiện trong quá trình khai thác Ngoài ra động cơ diesel làm việc theo

nguyên tắc nén nổ do vậy mà tỷ số nén của động cơ diesel được thiết kế rất cao

dễ xảy ra nguy cơ cháy kích nổ khi mà động cơ sử dụng nhiên liệu khí Do vậy

mà khi hoán cải cần phải lựa chọn loại động cơ cỡ nhỏ, có tỷ số nén thích hợp

Chính vì những lý do như vậy mà để ứng dụng được nhiên liệu mới cho động cơ diesel thì cần phải có một số thay đổi về mặt kết cấu hệ thống nhiên liệu

diesel ban đầu đối với các loại động cơ diesel tàu thủy cỡ nhỏ hiện đang khai

thác Với các loại động cơ mới đang sản xuất thì khuyến khích các nhà sản xuất

đưa ra giải pháp sử dụng nhiên liệu khí tự nhiên ngay từ khâu thiết kế để việc

đưa nhiên liệu khí vào sử dụng trong quá trình khai thác thuận tiện hơn Quá

trình hoán cải thành công sẽ góp phần thúc đẩy sự hình thành và phát triển một

ngành công nghiệp mới đầy triển vọng Đây là một trong những loại nhiên liệu

sạch để có thể thay thế một phần dầu mỏ, góp phần đảm bảo an ninh năng

lượng, cải thiện môi trường và nâng cao đời sống kinh tế xã hội

CHƯƠNG II: NGHIÊN CỨU HOÁN CẢI CƠ CẤU ĐIỀU KHIỂN CẤP

NHIÊN LIỆU CHO ĐỘNG CƠ DIESEL TÀU THỦY CỠ NHỎ SỬ DỤNG

NHIÊN LIỆU KHÍ TỰ NHIÊN 2.1 Lựa chọn phương án chuyển đổi sử dụng nhiên liệu khí tự nhiên cho

động cơ diesel tàu thủy cỡ nhỏ 2.1.1 Lựa chọn phương án chuyển đổi nhiên liệu

Từ những nghiên cứu thực tế thì việc chuyển đổi sử dụng nhiên liệu khí tự nhiên CNG cho động cơ diesel tàu thủy có thể thực hiện theo 2 phương án là

chuyển đổi đơn nhiên liệu và chuyển đổi song song

Với chuyển đổi đơn nhiên liệu: Động cơ diesel sau khi chuyển đổi chỉ sử dụng duy nhất nhiên liệu khí tự nhiên, với phương án này thì có nhiều nhược

điểm lớn khi ứng dụng cho động cơ sử dụng nhiên liệu diesel Quá trình đòi hỏi

việc cung cấp khí tự nhiên trên tàu phải đảm bảo trong suốt quá trình hành trình

nên phải cần bình chứa khí tự nhiên có dung tích lớn, do đó mà cần phải có

không gian bố trí trên tàu lớn Mặt khác về phần thiết kế sẽ có phần phức tạp

hơn do việc phải bố trí thiết bị đánh lửa mồi cho mỗi xylanh động cơ Phương án

này thích hợp sử dụng cho các loại động cơ xăng hơn là động cơ diesel do quá

trình hình thành hỗn hợp cháy diễn ra bên ngoài xylanh động cơ, sẽ thuận tiện

cho việc tổ chức quá trình cháy bên trong động cơ Về mặt kết cấu thì khi sử

dụng động cơ xăng thì cơ bản là không cần phải thay đổi nhiều về mặt kết cấu

Chuyển đổi song song nhiên liệu: Phương án này thì động cơ diesel sử dụng nhiên liệu khí tự nhiên là chủ yếu, nhiên liệu diesel được khống chế ở một

tỷ lệ nhất định hoặc chỉ sử dụng ở chế độ điều động Và nếu hệ thống nhiên liệu

khí tự nhiên gặp sự cố thì quá trình khai thác hệ động lực bằng nhiên liệu diesel

vẫn diễn ra bình thường Phương án này thì hệ thống nhiên liệu diesel ban đầu

không thay đổi gì nhiều, chỉ cần thiết kế thêm cơ cấu điều khiển cấp nhiên liệu

khí tự nhiên vào động cơ

Cả 2 phương án trên thì trường hợp chuyển đổi sử dụng đơn nhiên liệu có nhiều ưu điểm như: các thành phần hóa học tương đối ít nên dễ dàng điều chỉnh

đúng tỷ lệ hỗn hợp nhiên liệu và không khí để quá trình cháy diễn ra là hoàn

toàn Thành phần chính của nhiên liệu là mêtan ở dạng khí hoặc lỏng nên việc

vận chuyển có tính cơ động cao Với đặc tính cháy sạch của nhiên liệu làm cho

việc đốt cháy sinh ra ít khí thải, ít gây ảnh hưởng tới môi trường, và đặc biệt là

kéo dài tuổi thọ của động cơ, dầu bôi trơn, ngược lại thì nó cũng có những

nhược điểm riêng khi khai thác cho động cơ diesel tàu thủy cỡ nhỏ khi trị số ốc

tan của nhiên liệu khí tự nhiên là rất cao nên quá trình để cháy được cần phải sử

dụng bugi đánh lửa để đánh lửa cưỡng bức đốt cháy nhiên liệu khí tự nhiên, và

phải lắp đặt thêm mạch điều điều khiển đánh lửa ở mỗi chu trình.Việc này khiến

động cơ diesel không phát huy được hết công suất, và việc chế tạo cũng sẽ phức

tạp hơn khi mà động cơ đang còn được sử dụng diesel Để khắc phục được

nhược điểm trên thì ta đưa ra phương án tối ưu hơn trong quá trình sử dụng

nhiên liệu khí tự nhiên đó là việc sử dụng đồng nhiên liệu ở phương án chuyển

đổi sử dụng song song nhiên liệu (nhiên liệu diesel-nhiên liệu khí tự nhiên

CNG) Ở phương án này thì việc sử dụng cả nhiên liệu khí tự nhiên lẫn nhiên

liệu diesel sẽ đem lại hiệu quả kinh tế cao trong quá trình khai thác dưới tàu

thủy Về mặt kết cấu thì động cơ diesel không có thay đổi gì nhiều mà chỉ bố trí

thêm các cơ cấu để có thể điều chỉnh và cấp lượng nhiên liệu khí tự nhiên vào

động cơ sao cho phù hợp Trong khi đó nhiên liệu diesel vẫn được cấp bình

thường vào cuối kỳ nén của động cơ, và quá trình nén cháy được diễn ra bình

thường để làm xúc tác đốt cháy nhiên liệu khí tự nhiên Lượng nhiên liệu diesel

phun vào động cơ ở cuối kỳ nén được giới hạn ở mức độ nhất định để quá trình

hình thành hỗn hợp cháy vẫn diễn ra, và tải của động cơ được điều chỉnh theo

lượng cung cấp khí tự nhiên CNG Theo các kết quả phân tích cho thấy rằng khi

sử dụng nhiên liệu khí tự nhiên cho động cơ diesel thì đặc tính thay đổi áp suất

bên trong xylanh động cơ được diễn ra tương tự như khi sử dụng nhiên liệu

diesel Ngoài ra do tốc độ quá trình cháy được đẩy mạnh hơn, quá trình cháy

diễn ra hoàn thiện hơn nên thành phần cacbon đioxit giảm đi đáng kể Do vậy

mà lựa chọn phương án chuyển đổi song song nhiên liệu là phù hợp hơn cả khi

hoán cải cơ cấu điều chỉnh cấp nhiên liệu cho động cơ diesel tàu thủy

2.1.2 Lựa chọn phương pháp tổ chức quá trình cháy

Như đã biết thì với nhiên liệu diesel được đặc trưng bởi chỉ số cetan, chỉ số đặc trưng cho khả năng tự bốc cháy Trong khi đó nhiên liệu khí tự nhiên lại đặc

trung bởi chỉ số octan (chỉ số chống kích nổ) Vì chỉ số chống kích nổ của nhiên

liệu khí tự nhiên là rất cao (=130) nên việc muốn cho nhiên liệu khí tự nhiên bốc

cháy được ở cuối quá trình nén của động cơ như nhiên liệu diesel truyền thống

thì cần phải có nguồn lửa để đốt cháy cưỡng bức hỗn hợp không khí – nhiên liệu

trong xi lanh động cơ

Chính vì lý do như vậy mà việc tổ chức quá trình cháy có thể thực hiện theo hai phương án sau:

- Sử dụng bugi để đánh lửa: để giải quyết vấn đề này động cơ diesel cần phải có một số thay đổi, trước hết là bố trí lắp đặt bugi và mạch điều khiển đánh

lửa, ngoài ra cần giảm tỷ số nén để ngăn ngừa hiện tượng cháy kích nổ Như vậy

quá trình hoán cải cần phải thay đổi đáng kể về mặt kết cấu động cơ nên phương

pháp này không đạt hiệu quả ứng dụng với các loại động cơ diesel

- Sử dụng nhiên liệu diesel ban đầu của động cơ làm ngọn lửa mồi: Theo phương pháp này một lượng nhỏ nhiên liệu diesel được cấp từ bơm cao áp đến

vòi phun rồi phun trực tiếp vào buồng đốt động cơ vào cuối kỳ nén, lượng nhiên

liệu này được phân bố đều trong buồng đốt và tự bốc cháy ở cuối hành trình nén

của piston và đốt cháy hỗn hợp không khí – nhiên liệu trong xi lanh động cơ

So với phương pháp đốt cháy nhiên liệu bằng tia lửa điện, ở phương pháp này năng lượng do nhiên liệu mồi tỏa ra cao hơn nhiều, ngoài ra do tạo ra được

nhiều điểm cháy phân bố đều trong buồng đốt nên tốc độ tăng áp suất cao hơn,

hiệu suất động cơ được tăng lên Hơn thế nữa, việc đốt cháy hỗn hợp bằng nhiên

liệu đốt mồi không đòi hỏi phải thay đổi nhiều kết cấu động cơ Có thể sử dụng

ngay chính vòi phun của động cơ để phun nhiên liệu mồi Trong trường hợp cần

thiết, động cơ có thể trở lại làm việc với nhiên liệu diesel một cách nhanh chóng

Để tăng hiệu quả sử dụng nhiên liệu khí tự nhiên, lượng nhiên liệu diesel đốt

mồi càng nhỏ càng tốt (tương đương với lượng nhiên liệu cấp cho chu trình công

tác của động cơ ở chế độ vòng quay tối thiểu ổn định), tuy nhiên tùy theo tình

hình thực tế cũng như khả năng làm việc của động cơ với nhiên liệu khí, lượng

nhiên liệu diesel có thể được khống chế ở mức tương đương 10 ~ 30 % tổng

lượng nhiệt cấp

2.2 Lựa chọn phương pháp cấp nhiên liệu khí tới động cơ

Có nhiều phương án đưa ra để góp phần cải thiện quá trình cấp nhiên liệu khí tự nhiên cho động cơ diesel Hiện nay nhiên liệu khí tự nhiên có thể được

cấp tới xylanh động cơ theo một trong những phương pháp sau đây:

2.2.1 Cấp nhiên liệu khí trực tiếp vào xylanh động cơ qua van nạp nhiên

liệu ở kỳ nạp

Nhiên liệu khí hóa lỏng có thể được đưa vào buồng đốt động cơ ở đầu quá trình nạp nhờ một van cấp bố trí trên nắp xi lanh động cơ (Hình:2.1)

Hình 2.1 - Nhiên liệu khí CNG được cấp vào buồng đốt ở cuối kỳ nạp

Nhiên liệu khí tự nhiên CNG có áp suất khoảng 20MPa được đưa qua bộ giảm áp tới giá trị áp suất làm việc sau đó cấp vào xylanh động ở cuối quá trình

nạp nhờ các van nạp được bố trí ở trên nắp xylanh động cơ Ưu điểm của

phương pháp này khi sử dụng nhiên liệu khí là đơn giản, đảm bảo được sự đồng

nhất của nhiên liệu khí CNG và không khí, tránh được hiện tượng làm ướt cửa

nạp khí Việc cấp nhiên liệu khí được thực hiện theo phương án riêng rẽ nên

giảm khả năng hồi lưu ngọn lửa trên đường nạp, hệ số nạp được cải thiện

Nhược điểm là quá trình bị kéo dài, gây khó khăn cho việc khống chế tỷ lệ của

hỗn hợp, động cơ làm việc có thể xuất hiện tiếng gõ

Về mặt kết cấu thì phương án này phải thay đổi kết cấu trên nắp xylanh, gây khó khăn trong việc hoán cải Nhiên liệu khí tự nhiên được cấp tại cửa nạp

của động cơ nhưng không sử dụng vòi phun mà sử dụng van nạp nhiên liệu khí

CNG Van nạp này hoạt động như van điện từ Nhiên liệu được cung cấp vào

xylanh động cơ ở ngay quá trình nạp không khí vào Tức là khi quá trình xupap

nạp mở để nạp không khí thì nhiên liệu khí tự nhiên cũng được đưa vào xylanh

động cơ

2.2.2 Phun nhiên liệu khí trực tiếp vào buồng đốt ở cuối quá trình nén

Nhiên liệu khí tự nhiên CNG trong bình có áp suất cao khoảng từ 20MPa đến 30MPa cấp qua van giảm áp và được giảm xuống áp suất làm việc và được

phun trực tiếp vào trong buồng đốt xylanh động cơ ở cuối quá trình nén nhờ một

vòi phun có kết cấu đặc biệt Quá trình nạp được thông qua van nạp bố trí trên

nắp xylanh động cơ Hình:2.2 mô tả việc cấp trực tiếp khí tự nhiên CNG vào

trong xylanh động cơ

Ở cuối quá trình nén thì nhiên liệu khí CNG được cấp vào động cơ qua thiết bị phun nhiên liệu khí CNG, đồng thời nhiên liệu diesel cũng được phun

vào buồng đốt động cơ Khi đó hỗn hợp nhiên liệu khí CNG - không khí được

nén tới áp suất cao, và nhờ sự bốc cháy của nhiên liệu diesel ở áp suất cao thì

nhiên liệu khí CNG được đốt cháy và sinh công

Phương pháp này có rất nhiều ưu điểm vì nó cho phép đồng thời làm giảm mức độ gây ô nhiễm làm tăng tính kinh tế của động cơ Phun trực tiếp nhiên liệu

khí CNG tới động cơ cho phép kết hợp các ưu điểm của khí tự nhiên và quá

trình cháy của hỗn hợp ít phân lớp Mặt khác hệ thống phun khí CNG còn thừa

hưởng ưu thế của việc nhiên liệu được nén ban đầu mà không cần bơm nhiên

liệu áp suất cao

Nhược điểm của hệ thống: hệ thống làm việc sẽ có tiếng gõ, hệ số nạp của động cơ bị giảm do sự chiếm chỗ của khí tự nhiên trong buồng đốt động cơ

Ngoài ra hệ thống phun nhiên liệu khí trực tiếp vào động cơ đòi hỏi kỹ thuật chế

tạo, quá trình lắp đặt hệ thống cung cấp khí tự nhiên không phải động cơ nào

cũng có thể bố trí được và điều chỉnh chính xác hệ thống phun, trong khai thác

cần lực lượng sỹ quan có tay nghề cao Do quá trình phức tạp như vậy nên tính

kinh tế không đạt được nhiều ưu điểm

Phương pháp cấp nhiên liệu trực tiếp vào buồng đốt được áp dụng cho các động cơ hai kỳ, sở dĩ các động cơ hai kỳ không áp dụng phương pháp cấp nhiên

liệu vào đường nạp là bởi nguy cơ cháy nổ ống góp khí nạp là rất cao, ngoài ra

nhiên liệu có thể theo khí quét đi ra ngoài ống xả trong pha xả cưỡng bức của

động cơ hai kỳ Phương pháp cấp nhiên liệu khí tự nhiên cho động cơ hai kỳ sẽ

được phát triển trong tương lai

2.2.3 Cấp nhiên liệu khí vào ống góp khí nạp

Việc cung cấp nhiên liệu khí tự nhiên vào đường ống nạp phải sử dụng bộ hòa trộn hay họng ống ventury Việc sử dụng và cung cấp được mô tả dưới

hình:2.3

Hình 2.3 - Cấp nhiên liệu khí CNG vào ống góp khí nạp

1-Chai chứa khí CNG; 2-Van nạp; 3-Đồng hồ đo áp suất; 4-Bộ lọc khí CNG;

5-Van một chiều; 6-Bộ hòa trộn, họng ống ventury; 7-Vòi phun nhiên liệu diesel;

8-Động cơ diesel; 9-Bộ tiêu âm; 10-Bộ lọc không khí

Phương pháp này việc sử dụng cả nhiên liệu khí tự nhiên và nhiên liệu diesel sẽ đem lại hiệu quả kinh tế cao trong quá trình khai thác dưới tàu thủy Về

mặt kết cấu thì động cơ diesel không thay đổi gì nhiều mà chỉ bố trí thêm các cơ

cấu để có thể điều chỉnh và cấp lượng nhiên liệu khí CNG vào động cơ sao cho

phù hợp Trong đó hệ thống nhiên liệu diesel vẫn làm việc bình thường, nhiên

liệu diesel được phun vào cuối kỳ nén của động cơ, và quá trình nén cháy được

diễn ra bình thường để làm xúc tác đốt cháy nhiên liệu khí CNG Lượng nhiên

liệu diesel phun vào động cơ ở cuối kỳ nén được giới hạn ở mức nhất định để

quá trình hình thành hỗn hợp cháy vẫn diễn ra Khí tự nhiên CNG đi vào bầu

góp khí nạp (bộ hòa trộn, họng ống ventury) và được hút vào xylanh qua xupap

nạp, nhờ vậy mà việc thiết kế hoán cải được tiến hành thuận lợi hơn khi áp dụng

cho các động cơ diesel tàu thủy cỡ nhỏ không tăng áp

Theo các kết quả phân tích cho thấy rằng khi sử dụng nhiên liệu khí CNG cho động cơ diesel thì đặc tính thay đổi áp suất bên trong xylanh động cơ được

10

diễn ra tương tự như khi sử dụng nhiên liệu diesel, do quá trình hòa trộn nhiên

liệu khí CNG với không khí tốt hơn và được diễn ra bên ngoài động cơ Ngoài ra

do tốc độ quá trình cháy được đẩy mạnh hơn, quá trình cháy diễn ra hoàn thiện

hơn nên thành phần cacbon đioxit giảm đi đáng kể

Phương pháp này có ưu điểm là không cần sử dụng bugi đánh lửa cưỡng bức, hiệu quả kinh tế cao, giảm đi hàm lượng khí thải gây ô nhiễm môi trường

Nhưng bên cạnh đó cũng có nhược điểm là: Thứ nhất do nhiệt độ tự cháy của

nhiên liệu khí tự nhiên cao hơn so với nhiên liệu diesel do vậy mà nhiên liệu khí

tự nhiên không có khả năng tự cháy do đó mà cần phải bố trí thiết bị tạo ra ngọn

lửa để đốt mồi để có thể làm cháy hỗn hợp nhiên liệu khí tự nhiên và không khí

Thứ hai do đặc điểm động cơ diesel làm việc theo nguyên tắc nén – nổ nên tỷ số

nén của động cơ diesel thường được thiết kế cao hơn nhiều (ε = 12  21) so với

động cơ xăng (ε = 6  11) Do vậy mà khi động cơ làm việc với hỗn hợp song

song nhiên liệu có thể xảy ra nguy cơ cháy kích nổ ở động cơ diesel Để ngăn

ngừa hiện tượng này cần lựa chọn động cơ có tỷ số nén thích hợp

2.2.4 Cấp nhiên liệu khí ngay trước cửa nạp

Nhiên liệu khí CNG được phun vào bầu góp khí nạp trước cửa nạp của xi lanh động cơ Phương pháp cấp nhiên liệu khí CNG tới động cơ vào ngay cửa

nạp của động cơ, việc này phải sử dụng các van điện từ có điều khiển cho mỗi

xylanh động cơ Hệ thống cung cấp nhiên liệu khí tự nhiên như một hệ thống

Hình 2.4 – Cấp nhiên liệu ngay trước cửa nạp của xylanh động cơ

1-Bình chứa khí CNG; 2-Bộ điều chỉnh áp suất; 3-Vòi phun khí CNG; 4-Bộ điều

khiển cấp khí CNG; 5-Đường nhiên liệu diesel mồi; 6-Xylanh động cơ; 7- Bộ

tiêu âm; 8-Bộ lọc không khí

Hệ thống điều khiển bao gồm các cảm biến ghi nhận thông tin về chế độ làm việc của động cơ Bộ xử lý các thông tin đã được ghi nhận từ cảm biến sau

đó sẽ phát tín hiệu đến vòi phun để xác định thời gian đóng mở vòi phun khí

nhiên liệu Các loại cảm biến bao gồm có: cảm biến vị trí thanh răng nhiên liệu,

cảm biến tốc độ động cơ, cảm biến nhiệt độ khí nạp, cảm biến nồng độ oxy…

Hệ thống phun khí nhiên liệu trước của nạp của động cơ, cho phép cải thiện được tính năng của động cơ, và mức độ phát thải ô nhiễm Với hệ thống phun

nhiên liệu ở áp suất ở khoảng 0.5MPa điều này cho phép cung cấp một lượng

nhiên liệu chính xác theo chế độ làm việc của động cơ Việc phun nhiên liệu khí

được thực hiện theo phương án riêng rẽ nên tránh được khả năng hồi lưu ngọn

lửa vào đường nạp, cải thiện được sự đồng đều nhiên liệu cung cấp cho các

xilanh của động cơ Việc khống chế lưu lượng nhiên liệu khí nạp vào xilanh

động cơ được thực hiện nhờ bộ vi xử lý

Phương pháp này không làm giảm hệ số nạp của động cơ Áp suất phun được đảm bảo, đảm bảo quá trình hòa trộn không khí với nhiên liệu khí CNG

Mặt khác hệ thống phun được điều khiển nhờ bộ điều khiển cấp nhiên liệu khí

CNG (ECU) Tuy nhiên sử dụng phương pháp này cho động cơ diesel tàu thủy

cỡ nhỏ thì việc hoán cải phải có nhiều sự thay đổi, do hệ thống phức tạp hơn

Quá trình khai thác cũng cần có người có trình độ chuyên môn cao Do vậy mà

việc áp dụng phương pháp này cho động cơ cỡ nhỏ là không phù hợp

Việc nghiên cứu các phương án cấp nhiên liệu khí tự nhiên CNG cho động

cơ diesel cho thấy mỗi phương án đều có ưu điểm và nhược điểm riêng Đối với

trường hợp cấp khí tự nhiên CNG trực tiếp vào buồng đốt hay phun trên đường

nạp thì về mặt kết cấu cần phải hoán cải nhiều trong quá trình lắp đặt hệ thống

cung cấp khí tự nhiên CNG cho động cơ, về mặt nguyên lý thì phương án cũng

có nhiều nhược điểm như làm thay đổi tỷ số nén của động cơ Sự chiếm chỗ của

không khí vào động cơ tăng lên, làm giảm ảnh hưởng tới công suất và hiệu suất

của động cơ Với phương án cấp nhiên liệu khí tự nhiên CNG trên đường ống

nạp thì về mặt kết cấu không có nhiều thay đổi đối với hệ thống nhiên liệu diesel

và chỉ cần thiết kế thêm các thiết bị cung cấp khí CNG Nên quá trình hoán cải

diễn ra dễ dàng và đơn giản hơn

Trên cơ sở đó lựa chọn phương pháp cấp nhiên liệu khí vào đường ống nạp cho các động cơ diesel cỡ nhỏ khi chuyển đổi sử dụng nhiên liệu khí Từ đó sẽ

có các phương án hoán cải cơ cấu điều khiển cấp nhiên liệu cho các động cơ cụ

thể Sơ đồ hệ thống cung cấp nhiên liệu khí tự nhiên theo phương pháp đã lựa

chọn được thể hiện trên hình 2.5

Hình 2.5 - Sơ đồ tổng quát hệ thống cung cấp nhiên liệu CNG cho động cơ

diesel tàu thủy cỡ nhỏ

2.3 Nghiên cứu hoán cải cơ cấu điều khiển cấp nhiên liệu cho động cơ

diesel tàu thủy cỡ nhỏ sử dụng nhiên liệu khí 2.3.1 Cơ sở cho việc hoán cải cơ cấu điều khiển cấp nhiên liệu

Do tiêu chí cho việc chuyển đổi động cơ diesel sang sử dụng nhiên liệu khí

là phải đơn giản và ít thay đổi về mặt kết cấu, nên yêu cầu hoán cải cơ cấu điều

khiển cấp nhiên liệu cho động cơ diesel là không thay đổi gì nhiều về hệ thống

cung cấp nhiên liệu diesel ban đầu Hệ thống nhiên liệu diesel được sử dụng để

đốt mồi cho nhiên liệu khí, quá trình cháy diễn ra bên trong xilanh động cơ

Trong trường hợp cần thiết nếu hệ thống nhiên liệu khí tự nhiên CNG có sự cố

thì hệ thống nhiên liệu diesel vẫn được sử dụng lại bình thường mà không ảnh

hưởng gì đến quá trình khai thác động cơ

Do vậy việc thay đổi tải của động cơ phụ thuộc vào quá trình cấp nhiên liệu khí tự nhiên CNG, còn nhiên liệu diesel được giới hạn ở mức lớn hơn hoặc bằng

chế độ không tải Tuy nhiên trong trường hợp cần thiết có thể điều chỉnh lượng