Chương 8: Động cơ sử dụng nhiên liệu khí: một giải pháp làm giảm ô nhiễm môi trường
135
3. Họng Venturi vạn năng
Họng Venturi vạn năng (hình 8.6) được thiết kế để dùng cho bộ chế hòa khí hỗn
hợp. Nó giống như một chiếc đệm và có thể được lắp đặt ở bất cứ nơi nào trên đường nạp:
- Giữa bầu lọc gió và bộ chế hòa khí xăng.
- Ở đế chế hòa khí, phía trước bướm ga.
Hình 8.7: Tạo hỗn hợp bằng cách dẫn khí ga
vào họng bộ chế hòa khí nguyên thủy
4. –ng ga đặt thẳng vào họng
Dạng cải tạo này dùng họng Venturi nguyên thủy của động cơ xăng. Ga được một
ống dẫn tới vùng chân không của họng (hình 8.7). –ng này có thể dẫn theo đường trục của
chế hòa khí hay vuông góc với đường trục bằng cách khoan xuyên qua thành bộ chế hòa
khí.
5. Hệ thống cung cấp nhiên liệu kiểu Venturi trên ô tô hiện đại
Sơ đồ hệ thống cung cấp nhiên liệu khí nhờ độ chân không tại họng ống Venturi
trên ô tô hiện đại được trình bày trên hình 8.8. LPG được nén trong bình chứa với áp suất
từ 7 ÷ 10 bar sau đó được giãn nở và bay hơi đến một áp suất nạp thấp hơn áp suất khí
trời. Nhờ độ chân không tại họng, LPG được hút vào đường nạp.
Hình 8.5: Bộ chế hòa khí dạng
van modul hóa
Hình 8.6 : Họng Venturi vạn năng
Chương 8: Động cơ sử dụng nhiên liệu khí: một giải pháp làm giảm ô nhiễm môi trường
136
Lưu lượng LPG cung cấp được khống chế bởi bộ phận giãn nở và độ chân không ở
ống Venturi. Với bộ chế hòa khí hiện đại, lưu lượng LPG được điều khiển bởi một bộ vi
xử lý chuyên dụng.
Hệ thống cung cấp nhiên liệu này đi kèm với ống xả xúc tác là giải pháp rất lí
tưởng để làm giảm ô nhiễm. Tuy nhiên, việc nạp nhiên liệu dưới dạng khí ảnh hưởng xấu
đến hệ số nạp làm giảm công suất và momen động cơ so với động cơ cùng cỡ chạy bằng
nhiên liệu lỏng.
Hình 8.8: Hệ thống cung cấp nhiên liệu kiểu ống Venturi trên ô tô hiện đại
8.3.2.2. Cung cấp ga trực tiếp nhờ soupape ga
Hình 8.9: Cung cấp ga bằng soupape ga
Bộ giãn nở
Bình nhiên liệu LPG Lọc khí
Venturie
Phun xăng
Máy tính LPG
–
ng xả xúc tác
Cảm biến
Bộ chuyển xăng/LPG
Chương 8: Động cơ sử dụng nhiên liệu khí: một giải pháp làm giảm ô nhiễm môi trường
137
Đối với động cơ ga công suất lớn, ga thường được cung cấp bởi một soupape đặc
biệt được đặt trước cửa nạp hay ngay trong xi lanh (hình 8.9).
Soupape này có thể điều khiển bởi một cánh tay đòn hay bởi một xi lanh thủy lực.
Soupape ga được mở trễ hơn một chút so với soupape nạp để tránh thất thoát ga ra đường
xả trong giai đoạn trùng điệp. Lượng ga nạp vào được điều chỉnh nhờ thời gian mở
soupape ga hay độ chênh áp giữa ga và không khí.
8.3.2.3. Phun nhiên liệu
Nhiên liệu LPG có thể được cung cấp bằng hệ thống phun vào cổ góp (phun tập
trung) hay phun vào trước soupape nạp của từng cylindre (phun riêng rẽ). Áp suất nhiên
liệu trước vòi phun của hai kiểu phun này đều cao hơn áp suất khí quyển. Nhiên liệu phun
vào đường nạp động cơ có thể dưới dạng khí hay lỏng, trong đó phun nhiên liệu dạng lỏng
có nhiều hứa hẹn nhất.
Hình 8.10 trình bày sơ đồ hệ thống cung cấp nhiên liệu LPG (phun nhiên liệu dưới
dạng lỏng) của động cơ lưỡng nhiên liệu (LPG và xăng). Nhiên liệu LPG dưới dạng lỏng
từ bình nhiên liệu được hút nhờ một bơm chuyển và duy trì áp suất dư trên đường ống
khoảng 5 bar để tránh sự bốc hơi. Nhiên liệu sau đó được đưa qua bộ lọc và bộ điều áp
trước khi dẫn đến vòi phun .
Vòi phun được một bộ vi xử lý chuyên dụng điều khiển một cách tự động. Bộ vi
xử lý này nhận phần lớn các tín hiệu cần thiết từ hệ thống cung cấp nhiên liệu xăng đã có
và được bổ sung thêm những thông tin đặc thù khác của hệ thống cung cấp nhiên liệu
LPG.
Bộ vi xử lý
đối với xăng Bộ vi xử lý
đối với LPG
Vòi phun xăng
Vòi phun
LPG
Lọc gió
Hòi lưu LPG
Bình chứa LPG
–ng xả xúc tác
Cảm biến oxy
Bơm Điều hòa áp suất
Chương 8: Động cơ sử dụng nhiên liệu khí: một giải pháp làm giảm ô nhiễm môi trường
138
Hình 8.10: Hệ thống phun nhiên liệu LPG dưới dạng lỏng
Hệ thống phun LPG lỏng cải thiện rất đáng kể tính năng của động cơ cả về hiệu
suất cũng như mức độ phát sinh ô nhiễm. Công suất và momen tăng do tăng hệ số nạp còn
suất tiêu hao nhiên liệu giảm do điều chỉnh tốt lượng nhiên liệu cung cấp theo chế độ làm
việc của động cơ.
8.3.3. Lắp đặt hệ thống cung cấp nhiên liệu LPG trên ô tô
Ngày nay, phần lớn các hệ thống cung cấp nhiên liệu LPG được lắp đặt trên các ô
tô thông dụng hay taxi nguyên thủy được thiết kế để dùng nhiên liệu xăng. Thông thường
các ô tô này có lắp bộ xúc tác 3 chức năng. Do kết cấu kĩ thuật như vậy, các động cơ phải
làm việc với hỗn hợp cháy hoàn toàn lí thuyết không phân biệt loại nhiên liệu sử dụng.
Ở một số vùng trên thế giới chẳng hạn ở vài nước Châu Á, chính quyền sở tại
khuyến khích, và đôi lúc bắt buộc sử dụng LPG nên một số nhà chế tạo đã sản xuất ô tô
chuyên sử dụng loại nhiên này. Hiện nay, những ô tô LPG thường được lắp đặt trên taxi
cũng như các xe tải nhỏ, tầm hoạt động của chúng thường giới hạn trong thành phố hay
ven đô.
Dĩ nhiên là ô tô tải đường trường cũng có thể được thiết kế để sử dụng LPG. Tuy
nhiên dạng áp dụng này thường ít được phổ biến do giá thành cao. Người ta có thể chế tạo
mới hoàn toàn động cơ sử dụng LPG hoặc cải tạo động cơ đã có sẵn. Hướng thứ hai này rẻ
tiền hơn tuy nhiên động cơ phải được cải tạo rất nhiều vì đa số xe tải dùng động cơ Diesel.
Do tình hình ô nhiễm môi trường do giao thông vận tải gây ra trong thành phố ngày càng
trở nên trầm trọng nên ở một số thành phố lớn, người ta khuyến khích sử dụng LPG trên
các phương tiện vận tải công cộng cho dù giá thành đầu tư ban đầu của chúng còn cao.
8.3.3.1. Hệ thống bốc hơi-giãn nở LPG
LPG được chứa dưới dạng lỏng vì vậy cần làm bốc hơi trước khi đưa vào động cơ.
Năng lượng cần thiết cho sự bốc hơi này do hệ thống nước làm mát cung cấp.
Trong nhiều trường hợp, sự bốc hơi và giãn nở được thực hiện trong một bộ phận
duy nhất, đó là bộ bốc hơi-giãn nở (hình 8.11). Nguyên lý làm việc của bộ phận này như
sau: Ga lỏng được cung cấp dưới áp suất khoảng vài bars phụ thuộc vào nhiệt độ lưu trữ
và được hút vào lỗ A và van thứ nhất B.
Trong khoang đầu tiên C thực hiện đồng thời sự bốc hơi và giãn nở sơ bộ đến áp
suất khoảng 0,7 bar. Khoang này được cấp nhiệt bởi hệ thống làm mát động cơ D.
Sự giãn nở tiếp theo được thực hiện nhờ van E đến áp suất định trước phụ thuộc
vào áp suất chuẩn do lỗ F tạo ra.
LPG lỏng
Chương 8: Động cơ sử dụng nhiên liệu khí: một giải pháp làm giảm ô nhiễm môi trường
139
Hình 8.11: Bộ bốc hơi-giãn nở
8.3.3.2. Bình chứa nhiên liệu
Hình 8.12: Các dạng bình chứa nhiên liệu LPG
Nhiên liệu LPG trên ô tô thường được nén trong bình chứa dưới áp suất khoảng 10
bar. Bình chứa nhiên liệu khí thường có dạng trụ và hai đầu hình bán cầu. Đôi khi bình
chứa cũng có dạng hình xuyến (hình 8.12). Dạng bình chứa này giống hệt bánh xe, thường
được sử dụng đối với động cơ lưỡng nhiên liệu vì nó có thể đặt vào không gian của bánh
xe dự trữ.
Để khởi động dễ dàng khi động c
ơ
ở trạng thái nguội, lưu lượng khí ga được
gia tăng nhờ mở van ở tầng thứ hai do một
nút điều khiển bằng tay G hay một chốt
điện từ điều khiển từ xa.
Hiện nay phổ biến trong thương mại
là phương pháp tạo hỗn hợp bằng bộ chế
hòa khí. Các trang bị chế tạo sẵn để cải tạo
động cơ xăng sang động cơ LPG gồm: bình
chứa LPG, bộ bốc hơi-giãn nở được sấy
nóng bởi trích nước làm mát từ động cơ và
bộ hỗn hợp dạng Venturi. Lưu lượng ga
được khống chế đồng thời bởi bộ giãn n
ở
và hệ thống điều chỉnh lượng nhiên liệu
điện tử thông qua các thông tin cần thiết để
đi
ềuchỉnh l
ư
ợng xăng
