Nghiên cứu thiết kế chuyển đổi xe gắn máy sử dụng đa nhiên liệu báo cáo tổng kết kết quả đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường msđt t ktgt 2010 37

Nhiên liệu khí được thiết kế phun trên đường ống nạp, lưu lượng phun, thời điểm phun được tính toán và điều khiển bằng bộ xử lý trung tâm thông qua việc tính toán và phân tích các thông

Đại Học Quốc Gia Tp Hồ Chí Minh Trường Đại Học Bách Khoa PTN Trọng Điểm Động Cơ Đốt Trong

Báo Cáo Tổng Kết Kết Quả Đề Tài NCKH Cấp Trường

Nghiên Cứu Thiết Kế Chuyển Đổi

Xe Gắn Máy Sử Dụng Đa Nhiên Liệu

Mã số đề tài: T – KTGT – 2010 – 37

Thời gian thực hiện: 10 tháng

Chủ nhiệm đề tài: TS Nguyễn Ngọc Dũng

Cán bộ tham gia đề tài: Ths Trần Đăng Long

Ks Trương Hoài Linh

Tp.Hồ Chí Minh, tháng 3/2012

Danh sách các cán bộ tham gia thực hiện đề tài

1 Ts Nguyễn Ngọc Dũng Bộ môn Ô tô – Máy Động Lực, khoa KTGT

2 Ths.Trần Đăng Long Bộ môn Ô tô – Máy Động Lực, khoa KTGT

3 Ks Phan Thế Anh PTN Trọng Điểm Động cơ Đốt Trong, khoa KTGT

4 Ks Trương Hoài Linh PTN Trọng Điểm Động cơ Đốt Trong, khoa KTGT

TÓM TẮT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU

Xe gắn máy hiện nay được xem là một trong những phương tiện cá nhân phổ biến nhất tại Việt Nam.Mục tiêu chính của đề tài này nhằm nghiên cứu phát triển, mở rộng ứng dụng nhiên liệu khí cho xe gắn máy nhằm giảm sự phụ thuộc vào nguồn nhiên liệu lỏng truyền thống, giảm ô nhiễm môi trường Hệ thống phun nhiên liệu khí được gắn và hoạt động song song với hệ thống nhiên liệu lỏng truyền thống tạo thành xe gắn máy sử dụng đa nhiên liệu lỏng – khí Nhiên liệu khí được thiết kế phun trên đường ống nạp, lưu lượng phun, thời điểm phun được tính toán và điều khiển bằng bộ xử lý trung tâm thông qua việc tính toán và phân tích các thông số chính như áp suất khí nạp, vị trí bướm ga (tải), tốc độ động cơ, thời điểm phun và thời gian phun từ bộ xử lý gốc của xe.Kết quả thử nghiệm trên băng thử cho thấy khi

sử dụng nhiên liệu khí nâng cao tính kinh tế động cơ, giúp giảm phát thải các khí

CO, CO2, HC và NOx.Việc thiết kế thành công hệ thống phun nhiên liệu khí giúp mở rộng ứng dụng, nâng cao hiệu suất sử dụng nhiên liệu khí sinh học tại Việt Nam

Kết quả đề tài đã giúp đào tạo 01 học viên cao học, 04 sinh viên đại học thực hiện luận văn tốt nghiệp Sản phẩm xe gắn máy đa nhiên liệu hiện đang được đăng ký sở hữu trí tuệ Ngoài ra, 03 bài báo được xuất bản từ kết quả nghiên cứu đề tài đăng trên các hội nghị khoa học chuyên ngành trong nước và quốc tế

Nội dung nghiên cứu

Chương 2: Điều Kiện Làm Việc, Yêu Cầu và Chọn Lựa Xe Cơ Sở Để Chuyển Đổi Thành Xe

2.3.2 Xe sử dụng bộ chế hòa khí và xe sử dụng phun nhiên liệu 11

Chương 3: Hệ Thống Nhiên Liệu Xe Gắn Máy Sử Dụng Đa Nhiên Liệu Lỏng – Khí 16

3.2 Nguyên lý hoạt động xe gắn máy đa nhiên liệu lỏng – khí 17 3.3 Cơ chế hoạt động của hệ thống nhiên liệu xe gắn máy đa nhiên liệu 19

Chương 4: Thiết Kế, Chế Tạo Hệ Nhiên Liệu Khí và Hệ Thống Điều Khiển Phun Đa Nhiên Liệu 21

4.8 Hệ thống điều khiển phun nhiên liệu khí (ECU2) 24

5.3 Quy trình thử nghiệm 29

Chương 1: Tổng Quan

1.1 Giới thiệu chung

Nhiên liệu có nguồn gốc hóa thạch là nguồn năng lượng chính cung cấp cho quá trình phát triển của nhân loại[1] Trong năm 2006, việc đốt cháy các nguồn năng lượng có nguồn gốc hóa thạch đóng góp hơn 85% tổng số nguồn năng lượng của thế giới Với sự phát triển của các nền kinh tế lớn, đặc biệt là Trung Quốc và Ấn Độ, nhu cầu về năng lượng có nguồn gốc hóa thạch ngày càng tăng cao Theo dự đoán của tổ chức năng lượng thế giới, tính từ năm 2006 đến 2030, nhu cầu năng lượng thế giới sẽ tăng khoảng 44% Trong đó, nhu cầu từ các nước đang phát triển tăng 73%, các nước phát triển tăng 15% [2] Mặc dù đóng góp to lớn vào sự phát triển của nhân loại, việc sử dụng nguồn nhiên liệu hóa thạch này hiện đang gây ra các vấn đề rất lớn về kinh tế, xã hội, tự nhiên, môi trường

Việc đốt nhiên liệu có nguồn gốc hóa thạch thải ra môi trường một lượng lớn các chất gây ô nhiễm, đang phá hủy trầm trọng môi trường sống, gây biến đổi khí hậu,

và là một trong những nguyên nhân chính dẫn đến các thảm họa thiên tai trong những năm gần đây[3] Ngoài ra, nhiên liệu có nguồn gốc hóa thạch là các loại nhiên liệu không tái sinh, việc sử dụng cạn kiệt nguồn nhiên liệu này cũng dẫn đến các vấn đề rất lớn về kinh tế, chính trị trong việc đảm bảo sự phát triển bền vững của các quốc gia Vấn đề đảm bảo an ninh năng lượng cũng như giảm ô nhiễm môi trường đang là các thách thức hàng đầu cho các quốc gia, các chuyên gia nghiên cứu trong ngành năng lượng, ngành nhiên liệu, và ngành động cơ

Rất nhiều các biện pháp, giải pháp đã được đề xuất, triển khai ứng dụng.Trong đó,

có các nghiên cứu và phát triển các loại năng lượng mới, năng lượng tái tạo (new/renewable energy) thay thế nhiên liệu có nguồn gốc hóa thạch.Trong đó, các nghiên cứu về việc ứng dụng nhiên liệu mới/ nhiên liệu thay thế như nhiên liệu dầu sinh học (biodiesel), nhiên liệu cồn (ethanol/methanol, bioethano), nhiên liệu khí sinh học (biogas), thiên nhiên (NG), khí hóa lỏng (LPG) là một trong những hướng nghiên cứu nổi bật trong việc tìm kiếm nguồn nhiên liệu mới bổ sung và thay thế từng phần nhiên liệu có xăng và diesel truyền thống trên động cơ đốt trong

Biodiesel là một loại nhiên liệu có tính chất tương đương với nhiên liệu dầu diesel nhưng được sản xuất từ dầu thực vật hay mỡ động vật.Về phương diện hóa học thì biodiesel là hỗn hợp methyl ester của những axít béo được tạo ra từ các loại dầu thực vật (dầu dừa, dầu Jatropha curcas, dầu đậu nành, dầu cọ, dầu cải [4], [5], [6], các nguồn dầu tái chế trong quá trình chế biến thực phẩm từ các nhà hàng (recycled cooking oils) [7], [8] hoặc dầu từ mỡ động vật [9] Dầu biodiesel được oxy hóa và chứa khoảng 11% oxy [10]

Biodiesel có tiềm năng rất lớn dùng làm nhiên liệu thay thế nhiên liệu diesel truyền thống sử dụng cho động cơ.Có hai tiêu chuẩn phát triển dầu diesel sinh học chính là

ASTM-D 6751 ở Hoa Kỳ và EN14214 ở Liên minh Châu Âu.Theo đó, quá trình sản xuất diesel sinh học bắt đầu từ dầu thực vật nguyên chất hoặc các chất béo đã qua

sử dụng Các cấu trúc phân tử phân nhánh lớn của dầu thực vật được chuyển sang các cấu trúc phân tử mạch thẳng ngắn hơn gọi là các ester methyl- hoặc ethyl giống như các thành phần của dầu diesel hoá thạch Quá trình biến đổi ester hoá này cần

có cồn (thường là methanol hoặc ethanol) để loại bỏ glycerol ra khỏi dầu thực vật.Hai sản phẩm chính của phản ứng này là glycerol và ester a-xít béo – FAME (Fatty Acid Methyl Ester, biodiesel), là hai chất có các pha tách biệt với pha ester

Cả glycerol và lượng methanol còn dư quá trình ester hoá có thể được thu hồi và sử dụng lại trong các ngành công nghiệp mỹ phẩm và dược phẩm

Nhiên liệu biodiesel có tốc độ lão hoá cao, nó bắt đầu xuống cấp và tạo thành các chất lắng đọng có thể làm hư hệ thống phun nhiên liệu.Nhiên liệu biodiesel được khuyến khích sử dụng trong vòng 6 tháng sau ngày sản xuất và phải đảm bảo hạn chế tối đa sự tiếp xúc với ánh sáng, không khí và nước.Chất lượng dầu diesel sinh học được coi là một yếu tố quan trọng trong đặc tính lão hoá và nó ảnh hưởng đến

hệ thống nhiên liệu của động cơ.Ngoài ra, do tính chất đặc trưng, Biodiesel hoạt động như một chất hoà tan Một số các nghiên cứa chỉ ra việc sử dụng pha biodiesel vào nhiên liệu diesel truyền thống có thể tác động làm hư hợp chất chất nhựa tổng hợp và cao su tự nhiên trên đường ống nhiên liệu Sự tiêu chuẩn hoá các yêu cầu

về chất lượng nhiên liệu được coi là một bước quan trọng để phát triển ứng dụng biodiesel

Nguồn nguyên liệu cho sản xuất dầu diesel sinh học hiện nay ở các nước đi tiên phong chủ yếu là bốn loại dầu thực vật: dầu hạt cải chiếm gần 85%, dầu hạt hướng dương, dầu đậu tương, và dầu cọ[11] Các nguyên liệu còn lại được sản xuất từ dầu hạt lanh, mỡ bò, và mỡ rán tái chế Tuy nhiên, bốn loại dầu thực vật chính sử dụng

để sản xuất dầu diesel sinh học đang được trồng chủ yếu cho nhu cầu thực phẩm của con người và góp phần dán tiếp đến khủng hoảng lương thực thế giới

Viện Kỹ Thuật Bandung là một trong những trung tâm đầu tiên ứng dụng dầu cây Jatropha vào nghiên cứu sản xuất biodiesel với mục tiêu giảm sự phụ thuộc vào các nguồn nguyên liệu cạnh tranh với thực phẩm con người [12] Dầu của cây Jatropha chứa toxalbumine, còn gọi là “curcine” là chất độc, không thể dùng cho thực phẩm

Sự khảo sát về các đặc tính nhiên liệu của ester-methyl và ester-ethyl từ Jatropha

đã cho nhiều kết quả hứa hẹn và việc áp dụng nhiên liệu biodiesel sản xuất từ dầu cây Jatropha khá tốt, đáp ứng tốt cho việc ứng dụng trên động cơ diesel truyền thống [13] Ngoài ra, các chất béo động vật và dầu cá là sản phẩm phụ từ các ngành công nghiệp đánh bắt và chế biến thuỷ sản đây là nguyên liệu hứa hẹn cho sản xuất Biodiesel vì giá của chúng thấp.Các chất béo và dầu có nguồn gốc động vật đã được thử nghiệm làm nguyên liệu sản xuất alkyl ester, bao gồm mỡ bò, mỡ heo, dầu cá Tuy nhiên, dầu diesel sinh học sản xuất từ các chất béo động vật có một số nhược điểm nhất định là do thành phần a-xít béo và độ bão hoà cao dẫn đến dễ đông đặc, làm tăng sự cản trở nhiên liệu khi nhiệt độ xuống thấp và tính ổn định ô-xy hóa thấp

Ưu điểm của dầu biodiesel là giảm đáng kể khí thải (Cacbon monoxide - CO, Hidrocacbon - HC, Particulate matter - PM) của động cơ góp phần giảm hiệu ứng nhà kính [14], [13], có thể sử dụng trực tiếp cho động cơ diesel mà không cần phải cải tạo[15], [16], có độ nhờn cao hơn dầu diesel, tăng tính an toàn trong bảo quản

và vận chuyển (có điểm chớp cháy cao hơn)… Vì những ưu điểm trên, dầu biodiesel được xem là nguồn nhiên liệu thay thế phù hợp, tối ưu và đáp ứng được yêu cầu cấp thiết cho sự phát triển ngành năng lượng của nhân loại trong tương lai

Cồn là chất lỏng không màu, có mùi đặc trưng, dễ hút ẩm, tạo hỗn hợp đẳng phí với nước, nồng độ cồn ở điểm đẳng phí là 89%, cồn trộn với nước có nhiệt độ sôi là 78,150C Cồn được chia ra làm 2 loại: cồn methanol (CH3OH) và cồn ethanol (C2H5) Cồn dễ cháy và tạo hỗn hợp nổ với không khí.Cồn có thể trộn lẫn với ete và nhiều dung môi khác.Ngoài ra, cồn có thể hoà tan nhiều hợp chất hữu cơ và vô cơ Cồn methanol được điều chế từ khí thiên nhiên, dầu thô, than đá, khí sinh khối hoặc thậm chí từ các chất thải hữu cơ.Metanol là một hợp chất đơn giản, nó không chứa lưu huỳnh và các hợp chất hữu cơ phức hợp Sử dụng Metanol sẽ cho chất lượng không khí tốt hơn xăng ở hai mặt: giảm lượng CO2 và nếu sử dụng metanol tinh khiết thì chất thải rất ít benzen và các Hydrocacbon thơm mạch vòng.Tuy nhiên một trong các chất Oxy hóa ban đầu của Metanol tạo thành là Formaldehyde (HCOH), đây là khí độc và còn là một tác nhân gây bệnh ung thư.Giống như ethanol, methanol là nhiên liệu sạch có thể trộn lẫn với xăng.Methanol được sử dụng trong các xe đua đòi hỏi nhiên liệu có chỉ sô octan cao, loại nhiên liệu tốt cho những động

cơ có mức hoạt động cao

Cồn Etanol hoặc cồn ngũ cốc: được chế tạo từ các sản phẩm nông nghiệp như ngô, gạo, đậu tương … hoặc thậm chí từ gỉ đường mía Etanol giống như Methanol nhưng nó sạch hơn nhiều, ít chất độc và ít chất ăn mòn Tuy nhiên giá để sản xuất

nó cao hơn, nó đòi hỏi thu hoạch trên các vụ mùa lớn và một lượng năng lượng lớn

để chế tạo nó

Etanol sinh học có thể phân làm 2 loại: Etanol khan (nồng độ trên 99%) vàetanol ngậm nước (nồng độ dưới 96%) Etanol ngậm nước được sử dụng ở dạng nguyên chất cho động cơ đốt trong (thay thế 100% nhiên liệu hóa thạch), trong khi etanol khan có thể sử dụng trên động cơ dưới dạng hỗn hợp etanol – nhiên liệu hóa thạch (xăng hay diesel).Không giống như xăng dầu, cồn ethanol là nguồn năng lượng có thể tái sinh được do có nguồn gốc từ thực vật - một nguồn hấp thụ khí CO2 tự nhiên Việc sản xuất và sử dụng ethanol thải ra ít khí CO2 vào khí quyển hơn loại năng lượng lấy từ dầu mỏ

Ethanol là một trong những nhiên liệu “sạch” (so sánh với dầu hỏa, ít làm ô nhiễm môi trường hơn) đang được chính phủ nhiều quốc gia trên thế giới quan tâm đến Cồn Etanol có tính chống kích nổ cao hơn (chỉ số Octane từ 105 -115) xăng nên người ta còn pha trộn cồn trong xăng để chạy xe có tỷ số nén cao Động cơ xăng khi

sử dụng hỗn hợp xăng - cồn với hàm lượng nhỏ hơn 20% (VN qui định dưới 10%), thì không cần thiết cải tạo lại động cơ cũ Một kết quả nghiên cứu cho thấy cồn có

thể sử dụng làm nhiên liệu trong động cơ đa nhiên liệu, trong đó cồn là thành phần chủ yếu kết hợp với phun 10% nhiên liệu Diesel

Theo đề án phát triển nguyên liệu ethanol sinh học, đến năm 2015, Việt Nam cần

750 triệu lít ethanol, (E10- tỷ lệ 10% ethanol có trong xăng) tương đương 4,2 triệu tấn sắn (khoai mì) tươi, để đáp ứng nhu cầu hoạt động sản xuất và vận tải của cả nước Hiện tai, cả nước có 6 nhà máy sản xuất ethanol từ khoai mì được cấp giấy phép và hoạt động vào năm 2010 với tổng công suất 650 triệu lít ethanol/năm Tuy nhiên, 6 nhà máy này đang đứng trước nguy cơ thiếu nguyên liệu

Hiện nay, một số nước trong khu vực đã sử dụng cồn nhiên liệu để pha vào xăng, nhiều nhất là Trung Quốc, Thái Lan,Nhật Bản, Nhiên liệu cồn thường được pha với

tỉ lệ 3-10% do tỷ lệ này không làm thay đổi chất lượng xăng và không phải thay đổi cấu tạo của động cơ Ở Mỹ, Braxil …hiện nay một loại động cơ mới đang được triển khai trên loại xe FFV- (Flexible Fuel Vehicle), có thể dùng hỗn hợp E85, tuy nhiên khi đó động cơ phải có yêu cầu cao hơn về vật liệu chế tạo Tại Việt Nam, PGS.TS Trần Thanh Hải Tùng (Đại học Đà Nẵng) cũng cho biết, việc pha cồn vào xăng như

là chất phụ gia hiện nay ở mức khoảng từ 5 đến 10%, còn trong trường hợp như là một nhiên liệu chính tỷ lệ cồn có thể đạt đến 85% (hỗn hợp E85), bởi nếu pha theo

tỷ lệ trung bình (40 – 50%) thì sẽ có hiện tượng phân tầng, xăng và cồn tách thành hai lớp riêng biệt trong qua trình bảo quản hỗn hợp

Nhiên liệu khí cũng là một trong các loại nhiên liệu tiềm năng sử dụng trên động cơ đốt trong.Các loại nhiên liệu khí phổ biến ứng dụng trên động cơ đốt trong hiện nay bao gồm khí thiên nhiên (NG), khí hóa lỏng (LPG) và khí sinh học (biogas)

Thành phần chính của NG là mê-tan (CH4), chiếm hơn 80% Ngoài ra, trong thành phần khí thiên nghiên còn có các hydrocacbon khác cao hơn (Etan, Propan ), một phần rất nhỏ các khí như H2, N2, CO2, H2S, He, hơi nước ,các khí này được xem như là các tạp chất làm giảm giá trị của NG khi làm nhiên liệu hay làm các nguyên liệu thô cho hóa dầu

Khí thiên nhiên là khí không màu, có mùi nhẹ giống như xăng.Vì không mùi nên người ta thêm tác nhân mùi (Etyl Mercaptan, Butyl Mercaptan, Amyl Mercaptan (Pentolarm) và Calodoran (hỗn hợp Hydrocarbon và hợp chất hữu cơ của lưu huỳnh chủ yếu là Sulfid va Disulfide).Khí thiên nhiên không độc, nhưng sự rò rỉ trong không gian kín sẽ nguy hiểmdo sự thay thếchỗ oxi và tạo hỗn hợp khí thiên nhiên và không khí

Khí thiên nhiên được chia làm hai loại tùy theo cách lưu trữ và vận chuyển của chúng: khí thiên nhiên dạng nén (CNG) và khí thiên nhiên dạng lỏng (LNG)

CNG (Compressed Natural Gas) là khí thiên nhiên nén lại ở dạng khí thành phần chủ yếu là methane (CH4) lấy từ các mỏ khí thiên nhiên, được sử lý và nén ở áp suất cao (165bar- 248bar) để tồn trữ và vận chuyển.CNG được sử dụng làm nhiên liệu cho các nhà máy tiêu thụ nhưng không có khả năng tiếp can đường ống dẩn khí, và là nhiên liệu sạch cho các phương tiện giao thông vận tải thay thế xăng dầu

CNG là nhiên liệu thân thiện với môi trường, không giải phóng nhiều khí độc như

NO, CO, SO2, khi cháy không phát sinh bụi do khí cháy hoàn toàn, không gây đóng cặn tại thiết bị đốt và tại bộ chế hòa khí của các phương tiện nên giúp nâng cao hiệu suất, kéo dài chu kỳ bảo dưỡng và kéo dài tuổi thọ của thiết bị Các động cơ sử dụng CNGcó thể làm giảm đến 93% lượng CO2 và 33% lượng NO và đến 50% lượng hydrocarbon thải ra Giá thành CNG rẽ hơn xăng từ 10% đến 30% và có tính chất ổn định trong thời gian dài so với giácác sản phẩm dầu mỏ thay đổi thất thường.Do đặc tính của CNG nên việc cung cấp CNG chỉ triển khai ở phạm vi có bán kính 200km kể từ nguồn cung cấp việc cung cấp CNG cho các hộ công nghiệp

xa tuyến ống đòi hỏi phải cung ứng liên tục dảm bảo không bị gián đoạn trong quá trình sản xuất

LNG (Liquefied Natural Gas) là khí thiên nhiên hóa lỏng ở nhiệt độ-160oC sau khi sau khi loại bỏ các tạp chất.thành phần chủ yếu của khí LNG là mê-tan.LNG phải chứa trong các bình được cách nhiệt tốt.Cùng một năng lượng như nhau, khí thiên nhiên hóa lỏng LNG có thể tích và khối lượng bình chứa nhỏ hơn khí CNG, khi nó ở dạng khí CNG (thường tỷ lệ 1:3 đối với thể tích và 1:3,7 đối với khối lượng).Tuy nhiên, việc sử dụng khí thiên nhiên ở trạng thái lỏng LNG cần có kỹ thuật làm lạnh phức tạp, bình chứa phải được cách nhiệt an toàn.Do vậy hiện nay trên thế giới người ta thường sử dụng CNG để chạy ô tô Tuy nhiên ở một số nước như Mỹ, Úc người ta đang tiếp tục nghiên cứu sử dụng LNG để sử dụng trên các động cơ có công suất lớn như: Xe tải, tàu lửa, tàu biển

LNGchỉ chiếm khoảng 1/600 thể thích khí thiên nhiên thông thường, nhờ vậy nó có thể vận chuyển được bằng các phương tiện giao thông như tàu, xe bồn, Khí thiên nhiên LNG được vận chuyển đến những khoản cách rất xa hoặc những nơi có địa hình phức tạp không phù hợp cho việc xây dựng đường ống dẩn khí Sau khi được vận chuyển đến nơi tiêu thụ, LNG được chuyển trở lại trạng thái khí nhờ thiết bị tái hóa khí.LNG được sử dụng làm nhiên liệu cho các nhà máy không có khả năng tiếp cận đường ống dẩn khí và là nhiên liệu cho các phương tiện giao thông vận tải, đặc biệt là các phương tiện giao thông vận tải nặng

Khí sinh học (biogas) là hỗn hợp khí mê-tan (CH4) (50-60%)và một số khí khác phát sinh từ sự phân hủy các chất hữu cơ trong điều kiện yếm khí Nếu thành phần khí mê-tan này không được sử dụng, nó có thể tạo ra hiệu ứng nhà kính gấp 21 lần hơn khí carbonic (CO2) Các loại chất thải có thể làm nguồn cung cấp cho quá trình sản xuất biogas như chất thải của con người, chất thải của động vật, gia súc, gia cầm và các chất thải sinh hoạt, nông nghiệp, công nghiệp

Khu vực các tỉnh miền Đông Nam Bộ như Đồng Nai, Bình Dương những năm gần đây trở thành những địa phương điểm trong cả nước trong việc sản xuất chăn nuôi gia súc, gia cầm Hiện tại, Đồng Nai là tỉnh có số lượng đàn heo lớn nhất nước, tập trung chủ yếu ở các khu vực như Thống Nhất, Xuân Lộc, Bắc Sơn Tại các khu vực chăn nuôi tập trung này, phong trào xây dựng các hầm sản xuất biogas qui mô gia đình và trang trại đã và đang được phát triển nhanh chóng Các hầm biogas không những giúp giảm ô nhiễm môi trường, nâng cao chất lượng môi trường sống tại địa

phương mà còn giúp người nông dân giảm chi phí do sử dụng năng lượng nhiệt từ nguồn khí sinh học nay Tuy nhiên, việc triển khai sử dụng biogas vẫn còn rất hạn chế và không tận dụng hết tiềm năng của nó

Nguồn khí sinh học được sản sinh từ các hầm ủ hiện nay chủ yếu được dùng để đốt trực tiếp thay thế cho chất đốt truyền thống (than, củi).Việc triển khai sử dụng biogas cho động cơ nhỏ phục vụ các công việc như phát điện, bơm nước, xay xát đang được triển khai rộng rãi.Tuy nhiên, hiệu suất sử dụng biogas cho động cơ còn rất thấp.Trong những trang trại vừa và lớn, trữ lượng biogas sinh ra rất lớn và phần biogas không sử dụng hết được người dân thải lại ra môi trường.Phần năng lượng thải ra này không những gây lãng phí mà còn góp phần làm tăng hiệu ứng nhà kính Năm 2009, chương trình JICA-SUPREM tại Đại học Bách Khoa Tp.Hồ Chí Minh đã

hỗ trợ nhóm nghiên cứu Phạm Xuân Mai và đồng nghiệp thực hiện việc nghiên cứu

sử dụng biogas trên động cơ phát điện cỡ lớn Nguyễn Ngọc Dũng và Huỳnh Thanh Công hiện đang tiếp tục thực hiện giai đoạn hai của dự án với việc tinh lọc, nén và

sử dụng biogas cho nhiều mục đích khác nhau Trong đó, việc triển khai ứng dụng biogas trên xe gắn máy là một trong những hướng nghiên cứu chính của đề tài Việt Nam là một quốc gia điển hình ở khu vực và trên thế giới về sử dụng xe mô tô,

xe gắn máy khi chiếm tới 95% tổng số xe cơ giới Đây là loại phương tiện đi lại được nhiều người dân lựa chọn bởi dễ sử dụng, khả năng cơ động và giá thành hợp lý Năm 2010, tổng lượng xe gắn máy tại thành phố Hồ Chí Minh khoảng 4,5 triệu chiếc Nhu cầu sử dụng xe gắn máy hiện vẫn tăng cao, thành phố có khoảng

300000 - 350000 xe gắn máy đăng ký mới mỗi năm, với mức tăng khoảng 10%/năm Việc sử dụng xe gắn máy đóng góp rất lớn vào trong sự phát triển của đất nước Tuy nhiên, sử dụng xe này hiện đang là các vấn đề quan tâm hàng đầu do

xe gắn máy là một trong những tác nhân chính gây kẹt xe và gây ô nhiễm môi trường trong các thành phố lớn Việc tìm kiếm, ứng dụng những nguồn nhiên liệu mới thay thế nguồn nguyên liệu có nguồn gốc hoá thạch đang sử dụng cho xe gắn máy hiện nay đang là các vấn đề quan tâm hàng đầu của các nhà khoa học tại các trường đại học, viện nghiên cứu cũng như các nhà hoạch định chính sách tại Việt Nam

1.2 Mục tiêu nghiên cứu đề tài

Theo các phân tích ở trên, việc giảm phát thải do sử dụng xe gắn máy là các vấn đề cấp thiết hiện nay nhằm đóng góp cho việc đảm bảo an ninh năng lượng quốc gia, đảm bảo cho sự phát triển bền vững và cải thiện môi trường sống Để đáp ứng mục tiêu này, việc cải tiến nâng cao hiệu suất làm việc của động cơ xe gắn máy ngày càng được quan tâm khi các xe mới liên tục giới thiệu trên thị trường được trang bị

hệ thống phun nhiên liệu điều khiển điện tử Ngoài việc cải tiến nâng cao hiệu suất

cơ khí, việc ứng dụng các loại nhiên liệu mới, nhiên liệu thay thế trên xe gắn máy cũng là một trong những giải pháp quan trọng nhằm giảm ô nhiễm xe gắn máy Tuy nhiên, việc ứng dụng các loại nhiên liệu mới, nhiên liệu thay thế trên động cơ xe gắn máy còn rất hạn chế

Do đó, mục tiêu chính (tổng quát) của đề tài này là thiết kế chuyển đổi xe gắn máy

truyền thống thành xe gắn máy sử dụng đa nhiên liệu lỏng – khí Xe gắn máy

được chuyển đổi để có thể sử dụng một cách linh hoạt với các loại nhiên liệu lỏng – khí như xăng, xăng pha cồn (E5), khí hóa lỏng/khí sinh học/khí thiên nhiên dạng nén

Việc chuyển đổi xe gắn máy sử dụng nhiên liệu lỏng truyền thống thành xe gắn máy

sử dụng đa nhiên liệu lỏng – khí tập trung vào các mục tiêu cụ thể sau:

- Phân tích chọn lựa xe cơ sở và đưa ra thiết kế bố trí chung

- Thiết kế kỹ thuật hệ thống nhiên liệu lỏng – khí

- Thiết kế chế tạo mô hình

- Thực nghiệm so sánh và đánh giá các đường đặc tính động cơ khí sử dụng đa nhiên liệu

Chương 2: Điều Kiện Làm Việc, Yêu Cầu và Chọn Lựa Xe

Cơ Sở Để Chuyển Đổi Thành Xe Gắn Máy Sử Dụng Đa Nhiên Liệu

Trong quá trình thiết kế ôtô nói chung và xe gắn máy nói riêng, việc xác định các điều kiện làm việc và các yêu cầu đặc trưng là nội dung quan trọng, ảnh hưởng đến tất cả các vấn đề thiết kế sau này Điều kiện làm việc và yêu cầu thiết kế là cơ sở để lựa chọn các phương án bố trí các cụm chi tiết của hệ thống đa nhiên liệu

Nội dung chương sẽ bao gồm 2 phần chính:

- Phần 1: Nêu lên các điều kiện làm việc và yêu cầu thiết kế xe gắn máy sử dụng đa nhiên liệu

- Phần 2: Nêu lên các phương án bố trí chung và lựa chọn phương án phù hợp nhất đối với xe gắn máy sử dụng đa nhiên liệu lỏng – khí dựa trên các điều kiện làm việc và yêu cầu đã nêu ở phần 1 của chương

Kết quả của chương này là bảng thông số bố trí chung xe cơ sở và sơ đồ bố trí chung của hệ thống nhiên liệu khí trên xe

2.1 Điều kiện làm việc

Trong năm 2011, Việt Nam có khoảng 33,4 triệu xe gắn máy chiếm khoảng 95% trong tổng số phương tiện giao thông Theo dự báo cho những năm kế tiếp về tình hình sử dụng phương tiện giao thông thì xe gắn máy vẫn là lựa chọn ưu tiên của người dân

Điều kiện làm việc của xe gắn máy sử dụng đa nhiên liệu lỏng – khí phải thỏa mãn các điều kiện làm việc của xe gắn máy thường, kết hợp với một số điều kiện làm việc đặc biệt khí kết hợp sử dụng với nhiên liệu khí Các điều kiện làm việc cụ thể như sau:

- Loại xe: xe gắn máy

- Tải trọng: 2 người (kể cả người lái)

o Khối lượng 1 người: 80 kg/người

o Hàng hóa: 5 kg/người

o Tổng tải trọng: 2 x (5+80) = 170 kg

- Tầm hoạt động:

o Vận tốc cực đại: 80 km/h

o Quãng đường di chuyển: 150 – 180 km

- Điều kiện đường:

o Hệ số cản lăn: f = 0.02

o Độ dốc cực đại: i=20%

- Vận hành thường xuyên ở tốc độ thấp

- Hệ thống bình nhiên liệu khí không được làm thay đổi kết cấu bên ngoài, hình dáng của xe Dễ nạp, bảo trì nhiên liệu

- Bình nhiên liệu khí phải đảm bảo độ an toàn về chống cháy nổ

2.2 Yêu cầu và đặc điểm kỹ thuật

ƒ Có khả năng vượt được độ dốc tối đa 20% khi đầy tải

ƒ Có thể hoạt động liên tục trong nhiều giờ

ƒ Tầm hoạt động khoảng 250-300 km, khi nạp đầy nhiên liệu

o Yêu cầu hệ thống nhiên liệu khí:

ƒ Điều khiển chuyển chế độ sử dụng nhiên liệu dễ dàng

ƒ Kết cấu đơn giản, dễ tháo lắp, dễ bảo trì, bảo dưỡng

ƒ Bố trí gọn gàng, thẩm mỹ

ƒ Đảm bảo an toàn khi vận hành

ƒ Chế độ nạp nhiên liệu đơn giản

ƒ Giá thành chuyển đổi không quá đắt

o Yêu cầu hình dáng khí động học và tiện nghi:

ƒ Không được thay đổi kết cấu, hình dáng bên ngoài của xe

ƒ Đảm bảo khả năng vận hành êm ái của xe

- Các yêu cầu chung:

o Có kich thước phù hợp các tiêu chuẩn hiện hành

o Có kết cấu đơn giản, dễ chế tạo, phù hợp với trình độ công nghệ của Việt Nam hiện nay

o Giá thành chế tạo thấp để có thể đưa vào sử dụng rộng rãi

2.3 Phân Tích Lựa Chọn Xe Cơ Sở

Việc lựa chọn xe cơ sở đảm bảo sao cho xe dễ dàng được cải tạo, không thay đổi nhiều về kết cấu, hình dáng bên ngoài của xe so với xe cơ sở Xe được chuyển đổi phải đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật của xe hiện có, dễ dàng trong việc lắp đặt thêm

bộ chuyển đổi nhiên liệu khí, thùng nhiên liệu khí và đảm bảo xe có thể hoạt động linh hoạt giữa các loại nhiên liệu Việc phân tích, đánh giá chọn lựa xe cơ sở cho nghiên cứu được thực hiện theo một số các đánh giá sau:

2.3.1 Xe tay ga và xe số

Việc phân loại xe gắn máy trên thị trường có thể phân theo kiểu kết cấu của hệ thống truyền động Xe số là các xe có kết cấu hộp số thường (manual transmission), việc chuyển đổi số do tác động của người điều khiển Trong khi đó,

xe tay ga là xe được trang bị hệ thống truyền động vô cấp, việc chuyển số được

Hình 1: Kết cấu chung giữa xe tay ga và xe số Xe tay ga có kết cấu thùng chứa

đồ rộng, dễ dàng bố trí thùng nhiên liệu khí bên trong mà không làm thay đổi hình dang bên ngoài cũng như kết cấu chung của xe, đảm bảo xe dễ dàng vận hành

thực hiện một cách tự động theo chế độ tốc độ và tải

Hình 1 trình bày kết cấu tiêu biểu giữa xe gắn máy tay ga và xe số Xe số có ưu điểm là kết cấu đơn giản, dễ dàng gắn thêm hệ thống nhiên liệu khí Tuy nhiên, việc đặt bình nhiên liệu khí trên xe (chủ yếu nằm ở phần đuôi xe) sẽ làm giảm tính cơ động của xe, gây mất thẩm mỹ của xe trong quá trình vận hành Ngoài ra, việc bố trí bình nhiên liệu phía đuôi xe có thể dẫn đến nguy hiểm trong quá trình vận hành nếu

xe bị đổ hoặc gặp tai nạn Phương án này đã được giáo sư Bùi Văn Ga ứng dụng, tuy nhiên do các phân tích ở trên, việc ứng dụng trên xe này chỉ mang ý nghĩa mô hình trình bày

Xe tay ga thông thường có ưu điểm là kết cấu vỏ, thân xe lớn và có khoang chứa đồ rộng Khoang chứa đồ trong các xe tay ga có thể sẽ thích hợp cho việc bố trí bình nhiên liệu khí bên trong thùng Việc bố trí này có ưu điểm rất lớn do không thay đổi nhiều về kết cấu, tính thẩm mỹ của xe Nếu thùng nhiên liệu khí được bố trí trong thùng đựng đồ, các yêu cầu về an tàn sẽ tốt hơn nếu xe bị tai nạn hoặc đổ trong quá trình sử dụng Tuy nhiên, việc bố trí này sẽ dẫn đến việc khó lắp đặt các chi tiết khác của hệ thống nhiên liệu trên xe Ngoài ra, việc lắp đặt bình nhiên liệu trong xe sẽ chiếm mất không gian để đồ trong xe, làm mất một phần tiện dụng cho chủ sở hữu

2.3.2 Xe sử dụng bộ chế hòa khí và xe sử dụng phun nhiên liệu

Xe sử dụng hệ thống phun xăng điện tử với ưu điểm tiết kiệm nhiên liệu và giảm ô nhiễm môi trường đang ngày càng được sử dụng rộng rãi trên thị trường Các hãng xe gắn máy tại Việt Nam hầu hết đều có các phiên bản xe gắn máy sử dụng hệ thống phun xăng điện tử Đi đầu phải kế đến hãng Honda với các kiểu xe như Future FI, Airblade, Lead, SH 150i Yamaha, Suzuki, SYM, Piago cũng đều có các kiểu xe sử dụng hệ thống phun xăng điện tử Hình 2 trình bày một số kiểu loại xe phun xăng trên thị trường Việt Nam Nhìn chung, các xe được trang bị hệ thống phun xăng điện tử là các xe tay ga, khoang đựng đồ lớn và thông thường được làm mát bằng nước Trên các xe này, hệ thống điều khiển trung tâm (ECU) điều khiển lượng phun nhiên liệu, điều khiển thời điểm đánh lửa dựa trên các tín hiệu từ các cảm biến về tốc độ, nhiệt độ dầu bôi trơn, tải trọng động cơ (độ mở bướm ga) để đưa ra các tín hiệu điều khiển tương ứng Lượng tiêu hao nhiên liệu và khí thải động cơ giảm rất nhiều

do ứng dụng hệ thống điều khiển điện tử này

A) Sơ đồ hệ thống phun xăng điện tử b) Sơ đồ nguyên lý bộ chế hoà khí

Hình 3: Sơ đồ nguyên lý hệ thống phun xăng điện tử xe gắn máy (Honda Airblade) và sơ đồ nguyên lý bộ chế hoà khí xe Honda Dream

Như đã phân tích trong phần trên, xe số có kết cấu đơn giản Hệ thống nhiên liệu trên các

xe số thông thường sử dụng bộ chế hoà khí kiểu cơ khí Kết cấu này có ưu điểm là rẻ tiền, đơn giản trong bảo trì sửa chữa nhưng nhược điểm rất lớn là mức tiêu hao nhiên liệu lớn và mức độ các chất phát thải cao Mặc dù được cải tiến nhiều, hiệu suất các xe gắn máy sử dụng bộ chế hoà khí hiện nay vẫn không tăng nhiều so với các xe gắn máy sản xuất trong những năm đầu thập niên 90.Hình 3 trình bày sơ đồ tổng quát hệ thống phun xăng và bộ chế hoà khí sử dụng trên xe gắn máy

2.3.3 Xe gắn máy sử dụng nhiên liệu khí

Hình 2: Một số mẫu xe tay ga thông dụng trên thị trường hiện nay Các xe này có đặc điểm chung là thùng chứa đồ lớn, có thể chứa đên 2 nón bảo hiểm và nhiều vật dụng khác

Giáo sư Bùi Văn Ga, Đại học Bách Khoa Đà Nẵng, là một trong những người tiên phong trong việc nghiên cứu ứng dụng nhiên liệu khí trên xe gắn máy (hình 4) Giáo

sư đã nghiên cứu thành công bộ chuyển đổi gas/xăng cho xe gắn máy Bộ chuyển đổi này có ưu điểm là linh hoạt trong việc sử dụng, có thể sử dụng nhiên liệu khí ga lỏng hoặc xăng để chạy

Bộ chuyển đổi gas/xăng là bộ chuyển đổi dạng cơ khí, có nguyên lý hoạt động tương tự như bộ chế hoà khí (hình 5).Do điều khiển cơ khí và công nghệ chế tạo tại Việt Nam chưa tốt, bộ chuyển đổi này có nhiều hỏng hóc trong quá trình sử dụng Ngoài ra, bộ chuyển đổi này được thiết kế cho một mẫu/ kiểu xe riêng biệt, khi mang vào ứng dụng thực tế lại dùng cho nhiều kiểu xe khác nhau, dẫn đến các thiết bị này không được tương thích, làm cho đặc tính công suất công suất, hiệu suất động cơ giảm nhiều so với giới thiệu ban đầu.Do nhiều hỏng hóc phát sinh trong quá trình sử dụng, các bộ chuyển đổi gas/xăng được ứng dụng trong một thời gian ngắn Đà Nẵng và hiện nay còn rất ít người sử dụng thiết bị này

2.3.4 Chọn lựa xe cơ sở

Có thể nói, việc ứng dụng nhiên liệu khí có thể áp dụng thực tế, nhưng để các ứng dụng này mang tính thực tiễn đòi hỏi phải chọn lựa đúng đối tượng sử dụng.Việc ứng dụng nhiên liệu khí cho xe gắn máy kiểu hộp số thường có thể mang tính khả thi, nhưng việc thay đổi kết cấu, khó chuyển đổi lại như xe nguyên thuỷ làm mất đi tính ứng dụng thực tiễn của đề tài.Ngoài ra, do các trạm nạp nhiên liệu khí hiện nay còn rất ít, việc chuyển đổi xe gắn máy thường thành xe gắn máy chạy khí là giải pháp khó khả thi

Dựa vào các phân tích ở trên, có thể thấy, việc chọn lựa kiểu xe, đối tượng xe để áp dụng thực tiễn là công việc hết sức quan trọng Để đảm bảo tính thẩm mỹ, tính an toàn trong quá trình sử dụng, việc chọn lựa xe gắn máy tay ga làm đối tượng áp dụng có tính khả thi hơn nhiều hơn Trong việc lựa chọn giữa xe sử dụng bộ chế hoà khí và sử dụng hệ thống phun nhiên liệu điều khiển điện tử, thì các xe sử dụng

Hình 4: Xe gắn máy sử dụng nhiên liệu khí do nhóm nghiên cứu Đại học Đà Nẵng phát triển

hệ thống phun nhiên liệu điều khiển có nhiều ưu thế hơn

Việc lựa chọn xe sử dụng hệ thống phun nhiên liệu điều khiển điện tử và chuyển đổi thành xe gắn máy sử dụng đa nhiên liệu lỏng/khí có thể giải thích ở các điểm sau:

- Hai hệ thống nhiên liệu lỏng và khí có thể sử dụng song song một cách dễ dàng

- Có thể tận dụng tín hiệu điều khiển thời gian phun và thời điểm phun nhiên liệu lỏng để tính toán lượng phun và thời điểm phun cho nhiên liệu khí Việc này dẫn đến dễ dàng áp dụng kết qủa nghiên cứu từ đề tài cho nhiều kiểu xe khác nhau

- Khắc phục nhược điểm của bộ trộn kiểu cơ khí, cho tín hiệu điều khiển nhanh hơn, nâng cao công suất, hiệu suất động cơ và giảm thành phần khí thải Trong việc khảo sát các xe gắn máy trên thị trường Việt Nam, chúng tôi nhận thấy

xe Honda Lead (SCR) có các thoả mãn đầy đủ các yêu cầu trên (hình 6) Xe Honda Lead là dạng xe tay ga, sử dụng hệ thống phun nhiên liệu điều khiển điện tử, thùng đựng đồ lớn Cùng với xe Honda Airblade, xe Honda Lead Lead hiện nay được thị trường tiêu thụ với số lượng rất lớn Ra đời từ khoảng cuối năm 2008, hiện nay số lượng xe Honda Lead đã chiếm phân lớn trong phân loại xe tay ga trên thị trường do tính ổn định, thùng đồ lớn và giá cả phải chăng Việc chọn lựa xe Honda Lead làm

xe cơ sở cho việc thiết kế chuyển đổi mang tính khả thi cao trong tương lai nếu sản phẩm của đề tài được thương mại hoá

2.4 Kết luận chương 2

- Yêu cầu làm viêc xe gắn máy sử dụng đa nhiên liệu lỏng – khí là phải thoả mãn các điêu kiện hoạt động của xe gắn máy thường, ngoài ra còn phải đảm bảo tính tiện dụng, tính khả thi khi chuyển đổi thành xe gắn máy sử dụng đa

Hỗn hợp

Quả

ga

Hình 5: Bộ trộn gas/xăng kiểu cơ khí do nhóm nghiên cứu của Giáo sư Bùi Văn

Ga phát triển

- Dựa vào các phân tích, xe gắn máy Honda Lead được lựa chọn làm xe cơ sở

để nghiên cứu chuyển đổi thành xe gắn máy sử dụng đa nhiên liệu lỏng – khí

Hình 6: Hình dáng cấu tạo bên ngoài xe cơ sở Xe Honda Lead có ưu điểm sử dụng động cơ phun xăng điện tử, thùng đựng đồ lớn

Chương 3: Hệ Thống Nhiên Liệu Xe Gắn Máy Sử Dụng Đa

Nhiên Liệu Lỏng – Khí

3.1 Hệ thống nhiên liệu xe cơ sở

Như đã trình bày ở phần trên, xe gắn máy được chọn trong nghiên cứu này là xe Honda Lead Hình 7 trình bày hình dáng bên ngoài xe này, bố trí hệ thống phun nhiên liệu điều khiển điện tử (PGM-FI), và thùng chứa đồ lớn Xe Honda Lead sử dụng động cơ 4 kỳ, 1 xy-lanh, làm mát bằng dung dịch Các thông số kỹ thuật xe cơ

sở được trình bày trong bảng 1

Công nghệ phun xăng điện tử tiên tiến của Honda giúp tiết kiệm nhiên liệu và giảm lượng khí thải Bộ điều khiển trung tâm ECU (Engine Control Unit) của hệ thống PGM-FI sẽ tính toán và quyết định tỉ lệ hỗn hợp khí - nhiên liệu tối ưu dựa trên kết quả phân tích các yếu tố như điều kiện vận hành, điều kiện không khí và những thay đổi của người lái Bên cạnh đó, việc kiểm soát chính xác tỉ lệ khí - nhiên liệu, hệ thống PGM-FI còn góp phần giảm đáng kể lượng khí thải độc hại ra môi trường nhưng vẫn đạt được các mục tiêu khác như tiết kiệm nhiên liệu, khởi động tốt, vận hành hoàn hảo trên những điều kiện đường sá khác nhau Những tiện lợi khác từ hệ thống phun xăng điện tử như: 1) Khởi động xe nhanh chóng ngay cả trong thời tiết lạnh; 2) Khả năng vận hành ổn định trên mọi độ cao địa hình; và 3) Dễ dàng khởi động sau thời gian dài không sử dụng

Từ xe cơ sở, ta sẽ phải thiết kết bố trí chung thêm hệ thống nhiên liệu khí để chuyển đổi thành xe đa nhiên liệu

Bảng 1:Một số thông số kỹ thuật cơ bản của xe Honda Lead

Hình 7: Sơ đồ cấu tạo xe Honda Lead với hệ thống phun xăng điện tử và thùng đựng đồ lớn Thùng đựng đồ U box rất thích hợp cho việc đặt thùng nhiên liệu

mà không làm thay đổi kết cấu, tính thẩm mỹ của xe

Về bản chất, xe gắn máy đa nhiên liệu lỏng – khí trong đề tài này hoạt động theo cùng một nguyên lý với các xe du lich chạy gas trên thị trường Hệ thống nhiên liệu khí thiết kế và hoạt động song song với hệ thống nhiên liệu lỏng Khác với hệ thống nhiên liệu khí sử dụng trong nghiên cứu của giáo sư Bùi Văn Ga, hệ thống nhiên liệu khí trên xe gắn máy này sử dụng hệ thống phun nhiên liệu khí điều khiển điện tử Tín hiệu điều khiển lưu lượng phun và thời gian phun cho kim phun nhiên liệu khí được lấy từ tín hiệu điều khiển phun kim phun nhiên liệu lỏng (xăng) Từ đó, bộ điều khiển trung tâm (thiết kế mới) sẽ tính toán và điều khiển lượng phun, thời điểm phun tương ứng

Quá trình tính toán, thiết kế cụ thể và các lý thuyết về hình thành hỗn hợp đã được thực hiện thông qua 1 luận văn thạc sĩ và 02 luận văn đại học tại Bộ môn Kỹ Thuật

Ô tô – Máy Động lực Trong đó, LVTS do học viên Hồ Trọng Du thực hiện với đề tài

“Nghiên cứu, thiết kế hệ thống nhiên liệu điều khiển điện tử cho xe gắn máy sử dụng biogas” đã nghiên cứu các lý thuyết cơ bản và tính toán quá trình điều khiển hệ thống nhiên liệu khí Kết quả đề tài được báo cáo tại hội thảo công nghệ lần thứ 2 (xem thêm phần phụ lục đề tài) Phần tiếp theo của báo cáo sẽ trình bày tóm tắt nguyên lý hoạt động của hệ thống đa nhiên liệu lỏng – khí cho xe gắn máy

3.2 Nguyên lý hoạt động xe gắn máy đa nhiên liệu lỏng – khí

Hình 8 trình bày so đồ bố trí hệ thống nhiên liệu khí trên xe Honda Lead và hình 9 trình bày sơ đồ nguyên lý hoạt động của hệ thống cung cấp đa nhiên liệu lỏng – khí cho xe gắn máy

Hệ thống cung cấp nhiên liệu khí: Hệ thống nạp khí (LPG/biogas) vào bình chứa khí qua đầu nạp khí (1) và van nạp (2) Khí được nén được đưa vào bình (3) với áp suất

10 – 15 bar tuỳ theo nhiên liệu khí được sử dụng là LPG/Biogas Bình (3) được thiết

kế tùy thuộc vào kích thước khoang đựng đồ xe gắn máy, thể tích nằm trong khoảng

15 – 25 lít Trước khi cho xe vận hành, tài xế phải mở van tay (4) để nhiên liệu khí luôn chờ sẵn ở trước van điện từ (5) Trên đầu ra bình nhiên liệu có đồng hồ báo áp suất khí trong bình Nhiên liệu khí sau khi qua van điện từ sẽ qua bộ điều áp (6), bộ điều áp có nhiệm vụ giảm áp suất khí trong bình chứa từ 10 – 15 bar xuống còn 1 – 1.5 bar Trên bộ điều áp cũng có đồng hồ cảm biến áp suất để điều chỉnh áp suất nhiên liệu theo yêu cầu Nhiên liệu khí sau khi qua bộ điều áp sẽ đi qua bộ lọc (8) giúp lọc bụi bẩn trước khi được kim phun (9) phun vào đường ống nạp động cơ Khi

có tín hiệu từ công tắc chuyển đổi 20 (công tắc 3 vị trí), ECU2 sẽ tác động để mở van điện từ 5 và điều khiển kim phun (9) phun nhiên liệu khí với lượng phun và thời điểm phun dựa theo các kết quả tính toán từ cảm biến vị trí bướm ga (11), cảm biến ô-xy (17), cảm biến nhiệt độ dầu bôi trơn (18) và cảm biến tốc độ động cơ (19)

Hệ thống cung cấp xăng: Các xe chuyển đổi giữ nguyên hệ thống nhiên liệu lỏng (phun xăng điện tử) Xăng trong bình chứa (15) sẽ được bơm (14) bơm qua bộ lọc (13) đến kim phun (12) và phun vào buồng cháy động cơ Các tín hiệu để điều khiển

và tính toán lượng phun được giữ không đổi và được điều khiển bằng ECU1

Hình 8: Sơ đồ bố trí hệ thống nhiên liệu khí trên xe Honda Lead Trong đó, 1) ECU gốc; 2)Bình LPG; 3) Cốp xe; 4) ECU chuyển đổi; 5) Kim phun khí; 6) Van giảm áp; 7) Kim phun xăng; 8) Động cơ; 9) Bình xăng

Hình 9: Sơ đồ nguyên lý hoạt động hệ thống nhiên liệu xe gắn máy đa nhiên liệu lỏng – khí

ECU1 là ECU gốc của xe Honda Lead lấy tín hiệu đầu vào từ các cảm biến tính toán thời điểm đánh lửa, thời điểm phun xăng và thời gian phun xăng, sau đó sẽ phát tín hiệu điều khiển bugi đánh lửa và phát thời gian phun xăng đến ECU2

ECU2 là ECU thiết kế mới trong dự án này và là bộ phận quan trọng trong dự án ECU2 nhận tín hiệu thời gian phun từ ECU1 rồi tính toán thành lượng nhiên liệu chuyển đổi, sau đó phát tín hiệu thời gian phun chuyển đổi cho chế độ nhiên liệu đang sử dụng đi điều khiển phun kim phun nhiên liệu chuyển đổi (kim phun xăng và kim phun khí)

Diễn giải một cách cụ thể, phương pháp thực hiện để điều khiển kim phun nhiên liệu lỏng và khí là dựa vào các tín hiệu từ ECU nguyên thuỷ (ECU1) Tín hiệu điều khiển kim phun 9 và 12 sẽ do ECU2 thực hiện Phương pháp này được sử dụng nhiều trên các xe du lịch khi chuyển đổi thành xe sử dụng đa nhiên liệu lỏng khí Do điều kiện về nguồn nhiên liệu, trong dự án này chúng tôi chỉ thực hiện cho một loại nhiên liệu khí duy nhất là khí dầu mỏ hoá lỏng (LPG)

3.3 Cơ chế hoạt động của hệ thống nhiên liệu xe gắn máy đa nhiên liệu

Xe gắn máy đa nhiên liệu sẽ được hoạt động trong 3 chế độ sau tương ứng với vị trí công tắc chuyển đổi (20):

1 Sử dụng nhiên liệu lỏng truyền thống:Công tắc chuyển đổi (20) ở vị trí 1

Xe hoạt động với nhiên liệu lỏng (xăng/xăng pha cồn) truyền thống ECU1 truyền tín hiệu đến ECU2 để điều khiển phun 12 (kim phun xăng) Dựa vào kết quả thực nghiệm, ECU2 có thể xuất tín hiệu giúp xe tiết kiệm nhiên liệu hơn so với ECU của nhà chế tạo Đây là một trong những hướng nghiên cứu

trong tương lai của PTN Trọng Điểm Động Cơ Đốt Trong nhằm đưa ra giải pháp tiết kiệm nhiên liệu cho xe tay ga

2 Sử dụng 100 % nhiên liệu khí: (Công tắc chuyển đổi ở vị trí 2) khi xe khởi động, xe sẽ được khởi động bằng nhiên liệu lỏng Tài xế sẽ nhấn công tắc chuyển đổi (20) để chuyển sang sử dụng 100% nhiên liệu khí Khi nhận được tín hiệu này, ECU2 sẽ tính toán lượng phun để điều khiển kim phun (9) theo chế độ hoạt động của động cơ Đồng thời, ECU 2 cũng chuyển tín hiệu đến ECU1 để ngắt kim phun (12)

3 Chế độ chạy hỗn hợp đa nhiên liệu lỏng – khí: Khi công tắc chuyển đổi (20)

ở vị trí 3, xe sẽ chạy ở chế độ hỗn hợp xăng và khí ECU 2 sẽ tính toán để điều khiển kim phun (9) và (12) phun đồng thời

3.4 Kết luận chương 3

Chương này đã thực hiện phân tích hệ thống nhiên liệu xe cơ sở và phương án thiết

kế hệ thống đa nhiên liệu trên xe Các đặc điểm của hệ thống nhiên liệu được tóm tắt như sau:

- Hệ thống nhiên liệu lỏng của xe được giữ nguyên và xe được gắn thêm hệ thống nhiên liệu khí

- Bộ điều khiển mới (ECU2) sẽ điều khiển thời điểm phun, lượng phun cho cả 2 kim phun nhiên liệu lỏng (kim phun 12) và kim phun nhiên liệu khí (kim phun 9) dựa trên kết quả từ ECU1 và các cảm biến

- Xe có thể hoạt động tại 3 chế độ nhiên liệu: sử dụng nhiên liệu lỏng 100%, sử dụng nhiên liệu khí 100% và sử dụng hỗn hợp nhiên liệu lỏng – khí

- Thùng nhiên liệu khí được bố trí trong thùng đồ đảm bảo tính thẩm mỹ và ổn định xe trong quá trình sử dụng Ngoài ra, nhiên liệu để trong thùng đồ đảm bảo độ an toàn hơn cho hệ thống nhiên liệu trong trường hợp xe bị do tai nạn…

- Chế độ chạy đa nhiên liệu, hỗn hợp giữa nhiên liệu xăng và nhiên liệu khí được được xem là có nhiềm tiềm năng và cần phải được nghiên cứu kỹ hơn

- Hệ thống đa nhiên liệu lỏng khí đã được đăng ký sở hữu trí tuệ (xem phụ lục đính kèm)

Chương 4: Thiết Kế, Chế Tạo Hệ Nhiên Liệu Khí và Hệ

Thống Điều Khiển Phun Đa Nhiên Liệu

4.1 Các thông số cơ bản

Theo sơ đồ trong hình 9, hệ thống nhiên liệu khí bao gồm các cụm chính sau:

- Bình nhiên liệu và hệ thống nạp

- Van giảm áp và hệ thống đường ống

- Kim phun nhiên liệu khí

- Hệ thống điều khiển phun nhiên liệu khí

Chương này sẽ trình bày kết cấu tính chọn, thiết kế và lắp đặt các chi tiết, bộ phận của hệ thống nhiên liệu khí trên động cơ

4.2 Bình nhiên liệu khí và van nạp

Bình nhiên liệu khí được thiết kế phụ thuộc vào thể tích thùng chứa đồ và thể tích, không gian của các chi tiết lắp đặt trên nó Trong nghiên cứu này, bình chứa khí được thiết kế có dung tích 10 lít, áp suất thiết kế tối đa 30 bar và được chế tạo bằng thép hợp kim Bình khí có dạng hình trụ, kết cấu thon và được thiết kế vừa vặn để đặt vào trong thùng chứa đồ nên không làm mất tính thẩm mỹ của xe và không thay đổi kết cấu xe sau khi chuyển đổi Bình nhiên liệu khí đã được gia công tại cơ sở hàn gia công áp lực chuyên dùng và thử khí nén đến 20 bar trước khi đưa vào nghiên cứu thửu nghiệm

Bình nhiên liệu này được cố định trong cốp xe bằng hai thanh thép Trên bình có lắp một van tay dùng để đóng, ngắt khí từ bình Do ắc-quy xe gắn máy nhỏ, công suất thấp, nhóm thiết kế đã quyết định không gắn van điện từ trên bình trong việc đóng

mở nhiên liệu mà thay vào đó bằng cách sử dụng van tay Trước khi khởi động xe, người lái mở van này để dòng khí cấp vào hệ thống nhiên liệu Khi xe không hoạt động thì ta đóng van này để đảm bảo an toàn Để đảm bảo độ cứng vững thùng chứa đồ (bằng nhựa) khí lắp đặt bình nhiên liệu khí,thùng này được gia cố lại bằng cách quét them 2 lớp composite sợi thuỷ tinh, và đặt đai thép phía dưới thùng, ngay

vị trí bắt bu-lông thùng nhiên liệu khí Hình 10 trình bày bình nhiên liệu khí trong thiết

kế 3D và mô hình chế tạo, lắp đặt thực tiễn trên xe

4.3 Đồng hồ báo áp suất nhiên liệu

Đồng hồ đo áp suất là thiết bị không thể thiếu trong hệ thống nhiên liệu khí.Vai trò cùa nó là đo áp suất khí trên đường ống, các vị trí cần của hệ thống nhiên liệu.Hệ thống nhiên liệu khí đang thiết kế cần tối thiểu hai đồng hồ đo áp suất.Cái thứ nhất

Hình 10: Bình nhiên liệu khí trên xe gắn máy sử dụng đa nhiên liệu Hiện bình có thể chứa 5 kg khí LPG dạng lỏng

được gắn trên đầu ra của bình chứa khí để hiển thị áp suất trong bình.Đồng hồ này đòi hỏi phải chịu được áp suất tối đa khaong 20 bar.Đồng hồ báo áp suất thứ hai được gắn sau van giảm áp để báo cho biết áp suất đầu ra nhiên liệu khí sau bộ điều

áp Do áp suất hoạt động của kim phun nằm trong khoảng 1-3 bar, đồng hồi này được chọn nằm trong giải áp suất thấp Do giới hạn về kinh phí, đề tài này chỉ chọn các đồng hồ kim là thiết bị để hiện thị Trong trường hợp nếu sản phẩm được thương mại hoá, các đồng hồ này sẽ được thay bằng các cảm biến áp suất điện và làm một trong các tín hiệu đánh giá mức nhiên liệu còn trong bình, rò rỉ nhiên liệu và đưa ra các cảnh báo cho người sử dụng Hình 11 trình bày hai đồng đồ đo áp suất

sử dụng trong hệ thống nhiên liệu khí

Hình 11: Bình nhiên liệu khí trên xe gắn máy sử dụng đa nhiên liệu Hiện bình có thể chứa 5 kg khí LPG dạng lỏng

4.4 Van điện từ

Hình 12 trình bày van điện được sử dụng trong dự án.Khi xe khởi động, ECU điều khiển sẽ gửi tính hiệu điện để mở van điện từ, mở đường cấp nhiên liệu đi vào bộ giảm áp Van điện từ đóng vai trò như một van an toàn của hệ thống, để khi xe ngừng hoạt động nó sẽ tự động khóa đường cấp khí từ bình chứa vào hệ thống Bên trong van điện từ có thiết kế một lọc bằng giấy để lọc bụi bẩn trong nhiên liệu trước khi đi tới bộ điều áp Van điện từ là thiết bị quan trọng trong hệ thống nhiên liệu khí nhằm đảm bảo độ an toàn trong quá trình sử dụng Nếu người sử dụng mở bình nhiên liệu, nhưng lại quên chuyển công tắc 20 sang chế độ chạy bằng gas, van điện từ sẽ đóng để bảo vệ đường nhiên liệu từ sau van giảm áp xuống lọc khí, đường ống và kim phun Trong nghiên cứu mày, van điện từ sử dụng là van tương

tự như trên các xe du lịch

Hình 12: Van điện từ Van này có tầm hoạt động từ 0 – 18 bar Nhiệt độ làm việc

từ -40oC đến 120oC

4.5 Van giảm áp

Van giảm áp trên hệ thống nhiên liệu có tác dụng giảm áp và đìều ra áp suất nhiên liệu khí ở đầu vào kim phun cố đinh Trong hệ thống này, đầu vào van giảm áp tối đa khoảng 20 bar và đầu ra (đầu thấp áp) nằm trong khoảng từ 1 – 3 bar (yêu cầu của kim phun nhiên liệu) Việc lựa chọn van giảm áp phụ thuộc vào lưu lượng nhiên liệu khí mà động cơ tiêu thụ.Ngoài ra, van giảm áp phải chịu được nhiệt độ và có tính chống ăn mòn nếu như sử dụng nhiên liệu biogas không sạch Do lượng nhiên liệu khí tiêu thụ cho xe gắn máy không nhiều và đòi hỏi thiết bị phải thật nhỏ gọn để có thể lắp đặt ngay đầu bình xe và bố trí trong thùng nhiên liệu, việc chọn lựa kiểu van điều áp phù hợp là hết sức khó khăn trong điều kiện Việt Nam Sau một thời gian tìm hiểu, phân tích và chọn lựa, nhóm nghiên cứu quyết định chọn van điều áp hiệu APZ 120 do Ý sản xuất Đây là van điều áp chuyên dung trong ngành dầu, khí Lưu lượng hoạt động tối đa 24 kg/h, áp suất đầu vào từ 2,8 – 16 bar, áp suất đầu ra 1 -3 bar Lưu lượng đầu ra của van này được điều chỉnh bằng tay Hình 13 trình bày sơ

đồ cấu tạo van và bố trí van trong thùng đồ, ngay trên đầu của thùng nhiên liệu khí

Hình 13: Sơ đồ cấu tạo và hình dáng bên ngoài van giảm áp Đây là van chuyên dung cho nhiên liệu khí, có kết cấu nhỏ gọn Van được bố trí ngay trong thùng đựng đồ, phía đầu bình nhiên liệu khí

4.6 Kim phun nhiên liệu khí

Kim phun là cơ cấu chấp hành chịu sự điều khiển của ECU.Nó đóng vai trò cung cấp nhiên liệu khí vào đường ống nạp đúng khối lượng và đúng thời điểm.Kim phun này hoạt động nhờ solenoid điện từ Mỗi khi nhận được tín hiệu từ ECU, cuộn dây solenoid được từ hóa và dẫn động van kim mở cho nhiên liệu khí phun ra Khi chưa

có dòng điện chạy qua cuộn dây solenoid, lò xo hồi vị ấn van kim đóng kín bệ của

nó Khi ECU gửi tín hiệu điện áp đến cuộn dây solenoid, nam châm điện sẽ hút lõi từ

và van kim lên khoảng 0.1 mm, nhiên liệu khí được phun ra khỏi lỗ phun dạng vành khuyên được định cỡ chính xác Hình 14 trình bày kim phun nhiên liệu khí dùng trong xe đa nhiên liệu

Hình 14: Kim phun nhiên liệu khí Đây là kim phun rời, nhiên liệu cấp đến từng kim riêng Kim phun này có thể sử dụng cho các nhiên liệu khí như CNG/LPG/Biogas

4.7 Đường ống nhiên liệu khí

Hệ thống ống dẫn khí là ống chịu áp suất cao, dùng để dẫn khí từ bình chứa qua các van đến kim phun rồi phun vào đường nạp động cơ Do khí được phun vào đường nạp nên trên đường nạp có khoan một lỗ phun đường kính 5 mm để dẫn khí

từ kim phun vào đường nạp

4.8 Hệ thống điều khiển phun nhiên liệu khí (ECU2)

4.8.1 Phần cứng hộp điều khiển

Bộ điều khiển phun đa nhiên liệu lỏng-khí được nghiên cứu phát triển và thiết kế mới (Hình 15) bởi PTN Trọng Điểm Động Cơ Đốt Trong.Bộ điều khiển này có chức năng nhận tín hiệu từ các cảm biến và tín hiệu phun từ bộ điều khiển phun xăng sau đó tính toán lượng phun và thời gian phun để điều khiển phun xăng và phun khí.Bộ điều khiển này được lắp cùng vị trí lắp bình khí

Hình 15: Bộ điều khiển phun nhiên liệu khí (ECU2) Bộ điều khiển này được nghiên cứu phát triển, thiết kế chế tạo bởi PTN Trọng Điểm Động Cơ Đốt Trong

Bộ điều khiển này là bộ phận quan trọng nhất trong việc điều khiển tải và tốc độ động cơ

Hệ thống các cảm biến có sẵn trên xe như: cảm biến áp suất, nhiệt độ khí nạp, nhiệt

độ nước làm mát, vị trí bướm ga và vị trí trục khuỷu sẽ cung cấp tín hiệu đầu vào cho bộ điều khiển, giúp cho bộ điều khiển xác định chính xác trạng thái hoạt động của động cơ và điều khiển lượng phun nhiên liệu thích hợp để đáp ứng tốt cho từng trạng thái hoạt động của xe.Hình 16 trình bày nguyên lý điều khiển phun đa nhiên liệu trên xe gắn máy

Hình 16: Sơ đồ nguyên lý điều khiển của hệ thống phun đa nhiên liệu lỏng – khí

4.8.2 Phần mềm điều khiển

Do việc sử dụng tín hiệu điều khiển từ bộ điều khiển gốc của xe làm tín hiệu đầu vào cho bộ điều khiển mới, nên thuật toán điều khiển cho bộ điều khiển mới cũng không quá phức tạp Đầu tiên, chương trình sẽ khởi tạo các thông số làm việc như: áp suất khí nạp, nhiệt độ khí nạp, nhiệt độ nước làm mát, vị trí bướm ga, vị trí trục khuỷu … sau đó lấy tín hiệu từ các cảm biến, quy đổi từ giá trị điện áp sang giá trị số rồi tính toán lượng phun, thời gian phun cơ bản, thời gian phun hiệu chỉnh Cuối cùng, chuyển giá trị thời gian phun sang tín hiệu xung để điều khiển mở kim phun

Thuật toán điều khiển phun đa nhiên liệu được trình bày trong hình 17.Chương trình được viết sao cho trạng thái sử dụng nhiên liệu trên xe là độc lập, xăng và nhiên liệu khí không được hòa trộn đồng thời trong hỗn hợp cháy Cụ thể, xe có hai chế độ sử dụng nhiên liệu Thứ nhất, xe sử dụng hoàn toàn bằng xăng, thứ hai, xe sử dụng xăng ở trạng thái khởi động và không tải, còn ở các trạng thái khác xe sử dụng hoàn toàn bằng nhiên liệu khí Bởi vì, sử dụng nhiên liệu khí rất khó khởi động khi động

cơ nguội và tốc độ không tải của động cơ cao hơn khi sử dụng xăng, điều này sẽ gây khó khăn trong việc điều khiển phương tiện

Hình 17: Thuật toán điều khiển phun đa nhiên liệu lỏng – khí

4.9 Mô hình xe gắn máy đa nhiên liệu lỏng – khí

Mô hình xe gắn máy sử dụng đa nhiên liệu lỏng khí được chế tạo hoàn chỉnh được thể hiên trong hình 18 Mô hình đã được triển lãm tại Hội thảo khoa học lần thứ 12 của trường, được các báo như báo Đất Việt, Khoa học Phổ Thông đưa tin…

Hình 18: Mô hình xe gắn máy sử dụng đa nhiên liệu sau khi chế tạo hoàn tất và được triển lãm tại hội thảo khoa học lần thứ 12 của trường

4.10 Kết luận chương 4

Chương 4 đã trình bày các thành phần chính của hệ thống nhiên liệu khí, quy cách

và lắp đặt các thiết bị trên xe cơ sở Quan trọng nhất trong hệ thống này là bộ xử lý trung tâm và phần mềm điều khiển Dùng phương pháp tính toán và chuyển đổi ta

có thể cho ra các giá trị tương đương và xe gắn máy đa nhiên liệu có thể hoạt động được Tuy nhiên, hiệu suất hoạt động của xe không cao, không đáp ứng nhanh với các chế độ tốc độ và tải của động cơ

Để xe có thể được vận hành, quá trình thực nghiệm trên bệ thử xe gắn máy là cần thiết Trong quá trình thử nghiệm, một số hệ số (hệ số kinh nghiệm, bí quyết) đã được rút ra để điều khiển và cân chỉnh xe cho tốt Vấn đề cân chỉnh và hệ số thực nghiệm là vấn đề bình thường đối với động cơ vì xe Honda Lead được thiết kế tối

ưu khi hoạt động với nhiên liệu lỏng (xăng) Khi chuyển đổi qua nhiên liệu khí, đặc tính cháy của nhiên liệu khác nhau dẫn đến các đường đặc tính động cơ khác nhau

Do đó, khi áp dụng kết quả này ra thực tiễn, cần thực hiện công tác thử nghiệm trên

bệ thử sau khi chuyển đổi Trong chương tới, chúng ta sẽ xem một số kết quả đánh giá về tính kinh tế và khí thải khi sử dụng đa nhiên liệu

Chương 5: Thử Nghiệm Đánh Giá Đặc Tính Công Suất và

Khí Thải Xe Gắn Máy Đa Nhiên Liệu

5.1 Mục đích thử nghiệm

Mục đích chính của phần này là kiểm tra các đặc tính của xe máy sau khi chuyển đổi

sử đa nhiên liệu xăng và khí so với trước khi chuyển đổi Xem xét sự thay đổi về tính năng động lực học, phát thải khí thải, tiêu hao nhiên liệu…Do giới hạn về nguồn nguyên liệu khí, trong đề tài này chỉ tiến hành thực nghiệm với một loại khí duy nhất

là khí dầu mỏ hoá lỏng LPG (Liquefied Petroleum Gas)

5.2 Thiết bị thử nghiệm

Toàn bộ các thí nghiệm được thử trên bệ thử xe gắn máy Đây là bệ thử chuyên dung phục vụ cho công việc nghiên cứu phát triển.Thông qua bệ thử, ta có thể đánh giá được các chỉ tiêu như khả năng tăng tốc, thành phầnkhí thải của động cơ xe máy như CO, HC, NOx hoặc so sánh mức tiêu thụ nhiên liệu

Bệ thử xe gắn máy tạo tải dựa trên nguyên tắc cân bằng moment điện với moment

cơ Động cơ kéo bánh xe chủ động quay làm ru-lô băng tải quay, kéo theo rotor máy phát quay, bộ kích từ kích từ cho máy phát, đầu ra máy phát nối vào tải điện tiêu thụ tạo nên một mạch kín Việc kích từ cho máy phát sẽ tạo một moment kích từ cân bằng với moment kéo đo động cơ sinh ra Như vậy, muốn xe hoạt động ở chế độ tải nào thì ta chỉ cần thay đổi moment kích từ tương ứng bằng cách thay đổi điện áp kích từ

Hình 19 trình bày sơ đồ bố trí thí nghiệm xe gắn máy đa nhiên liệu trên bệ thử Xe được giữ cố định trên bệ thử để đề phòng trường hợp xe bị tuột ra khỏi bệ thử, gây nguy hiểm cho người vận hành, thử nghiêm

Hình 19: Mô hình thí nghiệm Xe gắn máy sử dụng đa nhiên liệu lỏng – khí được lắp đặt cố định trên bệ thử để đo tiêu hao nhiên liệu, khí thải và đánh giá về tính kinh tế

Máy phân tích khí thải Hesbon được dùng để đo và phân tích khí thải xe gắn máy Ống xả xe gắn máy được thiết kế và lắp đặt đường ống thu khí thải chuyên biệt và cắm vào đầu đo của máy Hesbon Trong khi đó, việc xác định lượng tiêu hao lỏng

và khí rất khó khăn do khó tháo bình nhiên liệu Để xác định lượng tiêu hao nhiên liệu lỏng, bình nhiên liệu được tháo ra ngoài và đường ống nhiên liệu được thay đổi

để có thể hoạt động.Toàn bộ bình nhiên liệu được đặt trên cân nhiên liệu và lượng nhiên liệu tiêu thụ là hiệu số trọng lượng của bình nhiên liệu tại thời điểm đầu và cuối của lần đo Việc đo tiêu hao nhiên liệu khí cũng được tiến hành bằng phương pháp tương tự, tuy nhiên, thời gian thử nghiệm phải tiến hành lâu hơn để đảm bảo

độ chính xác của phép thử

5.3 Quy trình thử nghiệm

Quá trình thử nghiệm dựa trên nguyên tắc chạy xe máy trên băng thử xe gắn máy trong điều kiện tải 4kVA 60V Sau đó, sử dụng các thiết bị chuyên dùng tùy vào mục đích để đo thông số làm việc nào của xe máy Trước khi thử nghiệm người thử nghiệm phải vận hành bộ tạo tải, cài đặt các thiết bị đo, và chạy hâm nóng động cơ khoảng 20 phút.Ba phép thử để đanh giá đặc tính của động cơ được thực hiện trong nghiên cứu này

5.3.1 Đo khả năng tăng tốc

- Phương pháp đo: người vận hành thử nghiệm tăng tốc đột ngột, bướm ga

mở 100%, giữ ga 100% cho đến khi đạt tốc độ 80 km/h thì buông ga

- Thông số cần đo: thời gian tăng tốc không tải và có tải của xe khi chạy xăng

và LPG

- Trình tự thí nghiệm

1 Vận hành bộ tạo tải, khởi động cài đặt các thiết bị đo, và cho xe chạy hâm nóng khoảng 20 phút

2 Người vận hành xe tăng tốc đột ngột bằng cách vặn hết ga nhanh chóng, sau

đó giữ ga cho đến khi xe đạt tốc độ khoảng 80 (km/h) thì buông ga

3 Lập lại như bước trên 5 lần ở chế độ không tải và 5 lần mở tải

5.3.2 Đo tiêu hao nhiên liệu

- Phương pháp: đo khối lượng nhiên liệu tiêu thụ trong 120 giây, từ đó tính ra lượng tiêu thụ trong một giây Đo ở các chế độ sau: 20, 30, 40, 50, 60 (km/h)

- Cách khác: đo khối lượng nhiên liệu tiêu thụ khi xe chạy theo chu trình Japan10

- Trình tự thí nghiệm

1 Vận hành bộ tạo tải, khởi động cài đặt các thiết bị đo, và cho xe chạy hâm nóng khoảng 20 phút