GIỚI THIỆU NHIÊN LIỆU THAY TRÊN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
Tại sao lại sử dụng nhiên liệu thay thế trên động cơ đốt trong
Hiện nay, ô nhiễm không khí và sự cạn kiệt nguồn nhiên liệu truyền thống đang là mối quan tâm hàng đầu của tất cả các quốc gia, từ những nước phát triển đến các nước đang phát triển và chậm phát triển.
Hiện nay, tình hình nguồn nhiên liệu dầu mỏ đang gặp nhiều bất ổn, với giá dầu thường xuyên biến động mạnh do các yếu tố chính trị khó lường Kể từ năm 1973, thế giới đã trải qua năm lần khủng hoảng giá dầu.
Lệnh cấm vận dầu Ả Rập năm 1974
Lệnh cấm vận dầu Iran năm 1979
Năm 1999, giá dầu đã tăng mạnh từ 8-10 USD/thùng lên trên 30 USD/thùng Đặc biệt, vào năm 2004, một cuộc khủng hoảng dầu mỏ lớn đã xảy ra, khiến giá dầu đạt mức kỷ lục 60 USD/thùng, và đến năm 2005, giá dầu tiếp tục vượt ngưỡng 70 USD/thùng.
Chất lượng không khí toàn cầu đang ở mức báo động do ô nhiễm nghiêm trọng, trong đó khí thải từ động cơ đốt trong là một trong những nguyên nhân chính gây ra tình trạng này.
Không khí được coi là ô nhiễm khi có sự thay đổi trong thành phần của nó hoặc khi xuất hiện các chất lạ gây hại, được khoa học chứng minh, hoặc gây khó chịu cho con người.
Khí xả động cơ đốt trong chứa nhiều chất ô nhiễm gây hại cho sức khỏe con người, dẫn đến tình trạng thiếu oxy, nhức đầu, chóng mặt và buồn nôn Những tác động này còn bao gồm viêm, ho, khó thở, và hủy hoại tế bào trong hệ hô hấp, gây mất ngủ, ung thư máu, rối loạn hệ thần kinh, cũng như các bệnh về gan và chậm phát triển trí tuệ ở trẻ em Hơn nữa, khí thải động cơ còn làm thay đổi nhiệt độ khí quyển và ảnh hưởng tiêu cực đến môi trường sinh thái.
Hiện nay, có hai giải pháp chính để xử lý ô nhiễm môi trường: một là cải thiện các động cơ đang sử dụng để giảm thiểu ô nhiễm, hai là tìm kiếm và áp dụng các nguồn năng lượng sạch nhằm bảo vệ môi trường.
Để xử lý ô nhiễm từ động cơ, có hai hướng chính: một là cải thiện quy trình cháy và cấu trúc bên trong động cơ, hai là xử lý khí thải bên ngoài thông qua việc đốt lại và lọc khí xả.
Tìm kiếm nguồn năng lượng sạch như LPG, CNG, cồn, nhiên liệu sinh khối, hydro, công nghệ pin nhiên liệu, năng lượng điện và năng lượng mặt trời đang được các nước tiên tiến chú trọng nghiên cứu Những nguồn năng lượng này không tạo ra sản phẩm ô nhiễm hoặc chỉ với hàm lượng rất nhỏ, góp phần vào việc bảo vệ môi trường.
Nghiên cứu về nhiên liệu thay thế cho động cơ đốt trong đã bắt đầu từ cuối thế kỷ XIX và đầu thế kỷ XX Hiện nay, nhiều loại năng lượng và nhiên liệu thay thế đã được áp dụng tại một số quốc gia Việc tìm kiếm các nguồn năng lượng sạch không chỉ giúp giảm ô nhiễm không khí mà còn tạo ra sự chủ động trong việc quản lý nguồn nhiên liệu, giảm thiểu sự phụ thuộc vào biến động toàn cầu.
Ba lý do chính để tìm kiếm nhiên liệu thay thế bao gồm: quá trình cháy không hoàn toàn dẫn đến việc tạo ra các sản phẩm gây ô nhiễm như CO, CO2, HC, NOx, và SOx, làm mất cân bằng tự nhiên; sự không tái tạo của nhiên liệu sử dụng; và nguồn nhiên liệu ngày càng cạn kiệt.
Các loại nhiên liệu thay thế trên động cơ đốt trong
Nhiên liệu thay thế trên động cơ đốt trong được phân loại như sau:
Khí thiên nhiên (CNG) là một nguồn nhiên liệu sạch và thân thiện với môi trường, giúp giảm 20% lượng CO2, 30% NOx và 70% SOx so với nhiên liệu dầu Sử dụng CNG trong động cơ còn giúp giảm tới 50% lượng hydrocarbon thải ra so với động cơ chạy bằng xăng.
Khí dầu mỏ hóa lỏng (LPG), hay còn gọi là LP Gas, bao gồm propan (C3H8) và butan (C4H10), có thể được lưu trữ riêng biệt hoặc trộn lẫn LPG được gọi như vậy vì có khả năng hóa lỏng ở nhiệt độ thường thông qua việc tăng áp suất hoặc bằng kỹ thuật làm lạnh ở áp suất bình thường Thành phần LPG thường được pha trộn với tỷ lệ propan và butan như 30:70, 40:60, hoặc 50:50.
Hydro là nhiên liệu sạch, không phát thải khí CO2 khi được đốt cháy, nếu không tính nước là khí thải Nó được sử dụng trong các tế bào điện hóa hoặc động cơ nội bộ để cung cấp điện cho xe điện và thiết bị điện Ngoài ra, hydro còn được ứng dụng trong việc phóng tàu vũ trụ và có khả năng sản xuất hàng loạt, thương mại hóa cho phương tiện vận chuyển hành khách và máy bay.
Than đá hóa lỏng (CTL)
Dimethyl Ether (DME) là một loại nhiên liệu sạch, có thể thay thế cho khí đốt hóa lỏng, khí thiên nhiên hóa lỏng, dầu diesel và xăng Nhiên liệu này được sản xuất từ các nguồn nguyên liệu như khí đốt thiên nhiên, than đá hoặc các chất hữu cơ.
Bioethanol là loại nhiên liệu được sản xuất từ thực vật như mía và ngũ cốc thông qua quá trình lên men để tạo ra rượu Ethanol này có thể được pha trộn với xăng hoặc dầu diesel, tạo ra nhiên liệu sử dụng cho hầu hết các loại xe ô tô mà không ảnh hưởng đến khả năng khởi động Tỷ lệ ethanol sinh học trộn với nhiên liệu hóa thạch thường dao động từ 10% (E10) đến 15% (E85), và nó được giới thiệu như một lựa chọn thay thế cho nhiên liệu không chì thông thường.
Khí sinh học (Biogas) là hỗn hợp khí methane (CH4) và các khí khác, được hình thành từ sự phân huỷ vật chất hữu cơ Methane có khả năng gây hiệu ứng nhà kính mạnh gấp 21 lần so với carbonic (CO2) Theo Bộ Năng lượng Hoa Kỳ, việc sử dụng toàn bộ nguồn nguyên liệu có thể tạo ra khí sinh học cho vận chuyển có thể giảm tới 500 triệu tấn khí carbonic mỗi năm, tương đương với lượng khí thải của 90 triệu xe ô tô trong một năm.
Diesel sinh học là nhiên liệu tương đương với dầu diesel nhưng được sản xuất từ dầu thực vật hoặc mỡ động vật thay vì từ dầu mỏ Loại nhiên liệu này thuộc nhóm năng lượng tái tạo, góp phần vào việc giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường.
Diesel sinh học được sản xuất từ hạt cải dầu hoặc dầu ăn thải thông qua quá trình chuyển vị este, trong đó dầu được tách thành diesel sinh học và glycerine Tuy nhiên, quá trình này tiêu tốn năng lượng, dẫn đến việc diesel sinh học không hoàn toàn trung tính carbon, vì nó phát thải nhiều carbon dioxide hơn so với các loại nhiên liệu khác.
Dầu thực vật qua xử lý hydro
Những nhược điểm của nhiên liệu truyền thống
Nhiên liệu diesel được sản xuất chủ yếu từ chưng cất trực tiếp dầu mỏ và quá trình cracking xúc tác, thường chứa các hợp chất như lưu huỳnh, nitơ, nhựa và asphalten Những hợp chất này không chỉ gây hại cho động cơ mà còn góp phần làm ô nhiễm môi trường nghiêm trọng Khi động cơ diesel ngày càng được sử dụng rộng rãi, mức độ ô nhiễm cũng gia tăng, với khí thải chủ yếu bao gồm SO2, NO và NO2.
CO, hơi hydrocacbon và mụi cacbon là những chất độc hại Khí SO2 không chỉ gây hại cho phổi mà còn phản ứng với nước để tạo thành axit, trở thành nguyên nhân chính của hiện tượng mưa axit trên toàn cầu.
Khí CO2 đóng vai trò quan trọng trong việc gây ra hiệu ứng nhà kính, dẫn đến hiện tượng nóng lên toàn cầu và nhiều thiên tai như bão lũ Khí CO được sinh ra từ quá trình cháy nhiên liệu không hoàn toàn, là một loại khí độc, không màu, không mùi và không vị, gây nguy hiểm cho sức khỏe con người.
70 ppm là có thể gây ra triệu chứng đau đầu, mệt mỏi, buồn nôn Đến 150 – 200 ppm sẽ gây bất tỉnh, mất trí nhớ và có thể chết người
Khí thải từ nhiên liệu diesel, đặc biệt là các hợp chất hydrocacbon thơm, gây hại nghiêm trọng cho sức khỏe con người, là nguyên nhân của nhiều bệnh lý như ung thư, hen suyễn và dị ứng Ngoài ra, các chất muội phân tán trong khí thải cũng gây ô nhiễm mạnh mẽ, khó nhận biết, và dẫn đến các vấn đề về hô hấp và tim mạch.
Hiện nay, các quốc gia trên thế giới đang tập trung vào việc cải thiện hiệu quả và bảo vệ môi trường, dẫn đến xu hướng nghiên cứu sản xuất nhiên liệu diesel sạch Mục tiêu chính là nâng cao trị số xetan và giảm hàm lượng lưu huỳnh đến mức tối thiểu, đồng thời mở rộng nguồn nhiên liệu và sản xuất nhiên liệu sạch với ít ô nhiễm môi trường hơn.
Sự gia tăng số lượng động cơ xăng đã dẫn đến nhu cầu xăng nhiên liệu tăng nhanh, tạo ra cơ hội và thách thức cho các nhà sản xuất Mặc dù động cơ xăng mang lại nhiều lợi ích cho con người, nhưng chúng cũng thải ra lượng lớn chất độc hại, gây ảnh hưởng xấu đến sức khỏe và môi trường sinh thái.
Xăng không chỉ chứa các hợp chất hydrocacbon mà còn có các hợp chất phi hydrocacbon như O2, N2 và S Trong số này, các hợp chất lưu huỳnh được chú ý nhiều nhất do tính ăn mòn và khả năng gây ô nhiễm môi trường.
KHÁI QUÁT VỀ NHIÊN LIỆU LPG
LPG là gì?
LPG (Gas dầu mỏ hóa lỏng) là viết tắt của "Liquefied Petroleum Gas", bao gồm propane (C3H8) và butane (C4H10) Hai loại khí này có thể được lưu trữ riêng lẻ hoặc trộn lẫn với nhau tạo thành một hỗn hợp.
LPG có nguồn gốc từ thiên nhiên, xuất hiện tại các giếng dầu và giếng khí, hoặc được sản xuất tại các nhà máy lọc dầu Nguyên liệu chính để sản xuất LPG là khí thiên nhiên khai thác từ mỏ dầu hoặc qua quá trình xử lý dầu thô.
Về cơ bản, quy trình sản xuất LPG gồm các bước:
Làm sạch khí là quá trình loại bỏ tạp chất thông qua các phương pháp như lắng và lọc Sau khi thực hiện các bước này, khí nguyên liệu còn lại chủ yếu bao gồm các hydrocarbon như etan, propan và butan.
Tách khí là quá trình cần thiết để phân tách từng loại khí trong hỗn hợp nguyên liệu, phục vụ cho các mục đích sử dụng khác nhau Các phương pháp tách khí hiệu quả bao gồm nén, hấp thụ, làm lạnh từng bậc và làm lạnh bằng giãn nở khí Qua hệ thống dây chuyền tách khí, có thể thu được propan và butan với độ tinh khiết cao, đạt nồng độ từ 96-98%.
Pha trộn khí LPG được thực hiện theo tỷ lệ thể tích khác nhau để đáp ứng nhu cầu sử dụng Trên thị trường Việt Nam hiện có nhiều loại LPG với các tỷ lệ propan: butan như 30:70, 40:60 và 50:50 Tỷ lệ 30:70 và 40:60 thường được sử dụng cho sinh hoạt hàng ngày, trong khi tỷ lệ 50:50 chủ yếu được áp dụng trong các ngành công nghiệp như sản xuất thủy tinh, ắc quy và cơ khí đóng tàu.
LPG có thể được hóa lỏng bằng cách tăng áp suất ở nhiệt độ bình thường hoặc sử dụng kỹ thuật làm lạnh để giảm nhiệt độ ở áp suất bình thường.
Thành phần hóa học của LPG
LPG chủ yếu bao gồm propane và butane, bên cạnh đó còn chứa một số chất khác với tỷ lệ nhỏ, có thể do quá trình tinh chế chưa hoàn hảo hoặc được thêm vào để cải thiện tính chất của LPG, chẳng hạn như chất tạo mùi Thành phần của LPG có thể thay đổi tùy thuộc vào từng cơ sở sản xuất và mục đích sử dụng.
Propane là một ankan khí không màu, được sản xuất trong quá trình tinh luyện dầu Với công thức hóa học C3H8, propane có khả năng hóa lỏng khi bị nén và làm lạnh.
Hình 3.2.1 Công thức cấu tạo của Propane
Bảng 1 Một số tính chất của Propane 3.2.2 Butane
Butane là một hydrocarbon có trong khí thiên nhiên và được chiết xuất từ quá trình tinh luyện dầu mỏ Đây là một ankan khí, bao gồm các hydrocacbon với bốn nguyên tử carbon, chủ yếu là n-butane và iso-butane Công thức hóa học của butane là C4H10, với cấu trúc phân tử đặc trưng.
Hình 3.2.2 Công thức cấu tạo của Butane
Bảng 2 Một số tính chất của Butane
Các tính chất của nhiên liệu LPG
LPG là một chất lỏng không màu (trong suốt), không mùi (nhưng được pha thêm chất Mecaptan có mùi đặc trưng để dễ phát hiện khi rò rỉ)
LPG có tỷ trọng ở trạng thái lỏng nhẹ hơn nước, với khối lượng riêng từ 0,53 đến 0,58 kg/lít Khi ở trạng thái hơi, tỷ trọng của LPG nặng hơn không khí từ 1,51 đến 2 lần, do đó khi rò rỉ, LPG sẽ tích tụ ở những khu vực trũng và thấp hơn so với mặt bằng xung quanh.
LPG được lưu trữ trong bình chứa dưới dạng chất lỏng với áp suất thấp (dưới 20 bars) Trong bình, LPG tồn tại ở hai trạng thái: chất lỏng ở đáy bình và hơi ở phía trên.
Sự giãn nở của LPG khoảng 0,25% yêu cầu phải chứa khí LPG ở mức 80% thể tích bồn chứa, phần còn lại dành cho hơi giãn nở do nhiệt độ môi trường Áp suất của LPG phụ thuộc vào nhiệt độ; khi nhiệt độ tăng, áp suất cũng tăng và ngược lại Ở nhiệt độ -15 độ C, áp suất tuyệt đối của LPG trong bồn chứa là 1,7 bars.
Tỷ số bén lửa từ 2,4% đến 9.6% trong không khí
Nhiệt độ tự bốc cháy của LPG là 855 độ F (457 độ C)
Nhiệt độ sôi của LPG dao động từ -45 độ C đến -2 độ C, do đó khi LPG ở trạng thái lỏng tiếp xúc trực tiếp với da, có nguy cơ gây phỏng lạnh.
Nhiệt trị thấp QH = 46 MJ/kg (tương đương 11.000 kcal)
Tỉ số không khí trên nhiên liệu A/F là 15,5
Chỉ số Octan từ 95 đến 105
LPG không độc hại, nhưng việc hít phải với số lượng lớn có thể gây say hoặc nghẹt thở Do tính dễ cháy của LPG, bạn không nên vào môi trường có nhiều hơi gas vì rất nguy hiểm.
Khi LPG chuyển từ trạng thái lỏng sang hơi, thể tích của nó tăng lên đến 250 lần, đặc biệt trong điều kiện nhiệt độ môi trường, quá trình bốc hơi diễn ra rất mãnh liệt.
Tính chất của LPG phụ thuộc vào thành phần của nó Một số tính chất của LPG được trình bày ở bảng sau:
Bảng 3 Một số tính chất của LPG
Các ưu và nhược điểm của nhiên liệu LPG
LPG có đặc tính chống kích nổ tốt
LPG dễ dàng khuếch tán và hòa trộn với không khí thành hỗn hợp cháy nhờ tốc độ hóa hơi rất nhanh
LPG là nhiên liệu an toàn, không độc hại và không gây ăn mòn Bình chứa LPG được thiết kế dày dạn và chắc chắn hơn so với bình chứa xăng và diesel, đảm bảo độ bền cao Trong suốt những năm qua, chưa có trường hợp nào ghi nhận bình chứa khí tự nhiên bị nứt vỡ.
Không có khả năng pha loãng cacte vì nhiên liệu ở dạng hơi
Trong động cơ nhiều xi lanh, hỗn hợp nhiên liệu không khí đồng nhất có thể được cung cấp đến xi lanh
LPG có thành phần hóa học đơn giản, giúp dễ dàng điều chỉnh tỉ lệ giữa nhiên liệu và không khí, từ đó đảm bảo quá trình cháy diễn ra hoàn toàn Ưu điểm này mang lại đặc tính cháy sạch cho LPG.
LPG là nhiên liệu có hàm lượng carbon thấp hơn so với xăng, giúp giảm ô nhiễm môi trường Xe sử dụng LPG có thể giảm đến 93% lượng oxit carbon, 33% oxit nitơ và 50% hydrocarbon so với động cơ xăng Ngoài ra, LPG còn giảm 96% NOx, 50% độ ồn và 10% CO2 so với động cơ diesel, góp phần đáng kể vào việc giảm thiểu các chất ô nhiễm như CO2, CO, NOx và đặc biệt là PM.
Nếu LPG rò rỉ vào cacte, nó không tạo ra carbon đen trên thành và không rửa trôi lớp bôi trơn
LPG là một lựa chọn tuyệt vời thay thế cho xăng trong các động cơ xăng nhờ vào đặc tính cháy sạch, giúp giảm lượng khí thải Sử dụng LPG không chỉ kéo dài tuổi thọ của dầu bôi trơn mà còn làm tăng độ bền của bugi đánh lửa do không có cặn carbon tích tụ trên các điện cực.
Trị số octan cao giúp nâng cao hiệu suất nhiệt của động cơ, giảm hao mòn và kéo dài tuổi thọ so với xăng Xe chạy bằng LPG có chi phí bảo trì thấp hơn, đồng thời việc cháy hoàn toàn của LPG giúp động cơ hoạt động sạch hơn, kéo dài thời gian thay dầu Ngoài ra, động cơ LPG cũng phát ra ít tiếng ồn và độ rung hơn so với động cơ diesel.
Chi phí sản xuất nhiên liệu LPG thấp hơn so với xăng và diesel, đồng thời tiềm năng sử dụng LPG trong nước rất lớn Hơn nữa, giá LPG có tính ổn định lâu dài, khác với sự biến động không ngừng của giá các sản phẩm dầu mỏ.
Propane và Butane có khả năng hóa lỏng dễ dàng và được lưu trữ trong các bình chứa áp suất, giúp chúng có tính cơ động cao Điều này cho phép việc vận chuyển nhiên liệu diễn ra thuận tiện trong các bình hoặc thùng chứa.
LPG có giá rẻ hơn xăng, trung bình chỉ bằng 1/2 giá xăng Bên cạnh đó, giá LPG ổn định hơn trong thời gian dài, khác với sự biến động thất thường của các sản phẩm dầu mỏ.
LPG được lựa chọn làm chất thay thế cho chất nổ đẩy aerosol và chất làm đông, nhằm thay thế fluorocarbon, một chất đã được xác định là nguyên nhân gây thủng tầng ozone.
LPG có tiềm năng lớn khi được sử dụng làm nhiên liệu cho phương tiện giao thông, nhờ vào những ưu điểm vượt trội của nó Nhiều quốc gia hiện nay đã áp dụng LPG như một lựa chọn thay thế cho xăng và diesel trong động cơ đốt trong, không chỉ cho các phương tiện vận tải mà còn cho cả các thiết bị động lực lớn.
Một trong những nhược điểm lớn nhất của xe sử dụng LPG là chiếm nhiều không gian hơn so với xe chạy động cơ xăng do bình chứa khí tự nhiên lớn hơn bình xăng Bên cạnh đó, giá thành của các bình chứa khí tự nhiên cũng cao hơn, dẫn đến giá xe chạy bằng khí tự nhiên thường đắt hơn so với xe sử dụng xăng.
Nhiệt độ bốc cháy cao hơn xăng
LPG yêu cầu hệ thống cấp nhiên liệu đặc biệt
Mật độ năng lượng của LPG thấp hơn, dẫn đến phạm vi hoạt động chỉ đạt khoảng một nửa so với xe chạy xăng Hơn nữa, việc tìm kiếm trạm nạp LPG trên đường cũng khó khăn hơn so với việc tìm trạm xăng.
LPG nặng hơn không khí, dẫn đến việc nó tích tụ ở những điểm thấp nhất khi xảy ra rò rỉ, gây nguy cơ ngạt thở cho con người Điều này càng trở nên nguy hiểm hơn trong các tình huống hỏa hoạn.
Cần có hệ thống thông gió và phát hiện thích hợp để lưu trữ trong nhà
10 Áp suất hơi thấp có thể gây ra sự cố khởi động động cơ ở nhiệt độ thấp
LPG ở trạng thái nguyên chất không màu và không mùi, khiến cho việc phát hiện sự hiện diện của nó trở nên khó khăn Để khắc phục điều này, người ta đã thêm chất tạo mùi Mecaptan với tỷ lệ nhất định, giúp tạo ra mùi đặc trưng dễ nhận biết, từ đó nhanh chóng phát hiện sự rò rỉ.
LPG là loại nhiên liệu hoá thạch và không thể tái tạo được
LPG được lưu trữ ở nhiệt độ bình thường nhưng với áp suất cao, do đó cần bảo quản trong các bình chứa có độ bền cao để đảm bảo an toàn.
Các ứng dụng của LPG
LPG có hơn 1500 ứng dụng được chia làm 5 khu vực thị trường chính:
Dân dụng và thương nghiệp: Nấu ăn, nấu nước nóng, sưởi ấm, đèn gas… trong các hộ dân, các cửa hàng ăn uống, các khách sạn …
Công nghiệp và nông nghiệp hiện nay đang ứng dụng nhiều công nghệ tiên tiến như sấy thực phẩm, nung gốm sứ, ấp trứng, hàn cắt, và thanh trùng dụng cụ y tế Trong lĩnh vực ô tô, LPG được xem là nhiên liệu thay thế hiệu quả cho diesel và xăng, với nhiều xe hiện đại sử dụng LPG để cung cấp năng lượng cho động cơ Việc sử dụng LPG không chỉ giúp giảm tiếng ồn mà còn mang lại cảm giác lái êm ái, đặc biệt là trên các xe tải nặng.
Phát điện: Chạy máy phát điện, Turbin
Hoá dầu: Sản xuất ethetylen, propylen, butadiene cho ngành nhựa và đặc biệt là sản xuất MTBE là chất làm tăng chỉ số Octane.
So sánh các tính năng của LPG với các loại nhiên liệu truyền thống xăng và dầu diesel
Một số tính chất của LPG so sánh với xăng và dầu diesel:
Bảng 4 Một số tính chất của LPG so với xăng và dầu diesel 3.6.1 Trữ lượng
Nhiên liệu khí hóa lỏng (LPG) là sản phẩm trung gian giữa khí thiên nhiên và dầu thô, có thể được sản xuất từ quá trình lọc dầu hoặc tinh khiết hóa khí thiên nhiên Nguồn gốc của LPG phụ thuộc vào xuất xứ nhiên liệu, với khoảng 40% LPG trên toàn cầu được thu được từ quá trình lọc dầu thô.
Vịnh Ba Tư chứa đến 63,2% trữ lượng dầu toàn cầu, với Ả Rập Saudi là quốc gia dẫn đầu trong OPEC Ngoài ra, các mỏ dầu quan trọng khác cũng có mặt tại khu vực này, bao gồm Venezuela, Mexico, Nga, Libya và Mỹ (tại Alaska và vịnh Mexico).
Khí thiên nhiên đã được phát hiện trên toàn cầu, trừ châu Nam Cực, với tổng trữ lượng khoảng 150 tỷ tỷ m³ Nga sở hữu trữ lượng lớn nhất thế giới, đạt 48 tỷ tỷ m³, trong khi Trung Đông đứng thứ hai với 50 tỷ tỷ m³ Ngoài ra, các mỏ khí thiên nhiên còn tồn tại ở nhiều khu vực khác như châu Á, châu Phi và Úc.
Sản lượng khí dầu mỏ hóa lỏng (LPG) toàn cầu đã tăng từ 130 triệu tấn vào năm 1995 lên hơn 200 triệu tấn vào năm 2000 Kể từ những năm 1950, LPG đã được phát triển và thương mại hóa, chủ yếu phục vụ cho công nghiệp và sinh nhiệt gia dụng Gần đây, nghiên cứu về việc sử dụng LPG trong giao thông vận tải đã được tiến hành nhằm giảm ô nhiễm không khí Một số quốc gia đã áp dụng chính sách thuế đặc biệt để khuyến khích người dân chuyển sang sử dụng khí LPG.
Bảng 5 Mười quốc gia sử dụng LPG lớn nhất thế giới 3.6.2 Tính kinh tế nhiên liệu
Thuế tiêu thụ đặc biệt có ảnh hưởng lớn đến giá LPG, với mức thuế tối thiểu trong EU là 125 € cho 1.000 kg LPG, tương đương 68,8 € trên 1.000 lít So với mức thuế đối với xăng là 359 € và dầu diesel là 330 € mỗi 1.000 lít (Eurostat, 2018), giá LPG trên 1 lít ở các quốc gia thường thấp hơn đáng kể so với giá xăng và dầu diesel.
Để đánh giá kinh tế của xe chạy bằng nhiên liệu LPG, cần tính toán chi phí nhiên liệu cho từng loại, bao gồm LPG, xăng và dầu diesel, như thể hiện trong hình 3.6.2.1 về giá trung bình trên 1 lít tại các nước Châu Âu.
Hình 3.6.2.2 Chi phí nhiên liệu
Biểu đồ cho thấy sự khác biệt về chi phí nhiên liệu gia tăng đáng kể khi quãng đường di chuyển tăng lên Cụ thể, khi lái xe 5.000 km, chênh lệch chi phí giữa xăng và LPG chỉ là 196 €, nhưng khi quãng đường lên đến 50.000 km, sự khác biệt này tăng lên tới 1.961 €.
3.6.3 Vấn đề phát sinh ô nhiễm
Quá trình cháy của LPG diễn ra hiệu quả hơn xăng nhờ vào việc hòa trộn tốt, và ở thể khí trong điều kiện khí trời, LPG không tạo ra lớp nhiên liệu lỏng ngưng tụ, giảm thiểu khí thải chưa cháy Ôtô sử dụng LPG dễ dàng đáp ứng các tiêu chuẩn môi trường nghiêm ngặt, với mức phát thải giảm 80% CO, 55% HC và 85% NOx so với động cơ xăng cùng cỡ So với động cơ diesel, ôtô LPG giảm 96% NOx, 50% độ ồn và 10% CO2 Việc sử dụng LPG cũng giúp đa dạng hóa nguồn năng lượng cho giao thông vận tải.
Hình 3.6.3.1 So sánh khí thải của các xe chạy bằng xăng, diesel và LPG
Hình 3.6.3.2 Nguồn sản xuất và đặc tính khí thải động cơ sử dụng Propane
Qua các nghiên cứu thực nghiệm về quá trình cháy của động cơ sử dụng LPG, các nhà nghiên cứu đã rút ra những kết luận quan trọng từ các kết quả thu được.
Tốc độ cháy của hỗn hợp LPG – không khí cao hơn so với hỗn hợp xăng – không khí và phụ thuộc vào tốc độ động cơ Vì vậy, cần điều chỉnh góc đánh lửa sớm khi chuyển đổi từ động cơ xăng sang LPG.
Hỗn hợp LPG – không khí có thể cháy ổn định ở giới hạn dưới của độ đậm đặc
Vì vậy có thể thiết kế động cơ làm việc với hỗn hợp loãng để nâng cao tính kinh tế và giảm ô nhiễm môi trường
Hệ thống nhiên liệu LPG được trang bị nhiều thiết bị an toàn cả về cơ khí và điện tử, đảm bảo an toàn cho động cơ trong mọi tình huống, bao gồm cả khi động cơ không hoạt động hoặc trong trường hợp tai nạn Các van an toàn tự động có khả năng đóng ngắt hệ thống nhiên liệu LPG, giúp hệ thống hoàn toàn được khóa kín với môi trường bên ngoài.
Các thử nghiệm thực tế tại các trung tâm nghiên cứu quốc tế đã chứng minh rằng trong trường hợp tai nạn lật xe, xăng có thể tràn ra ngoài và gây cháy, trong khi LPG không bị tràn ra nhờ vào van an toàn kín toàn bộ hệ thống.
3.6.5 Vấn đề tuổi thọ động cơ
LPG sở hữu các đặc tính kỹ thuật vượt trội như khả năng chống kích nổ cao và không chứa chì, giúp sản phẩm cháy sạch, không tạo muội than Điều này làm giảm hiện tượng đóng màng, cho phép động cơ hoạt động hiệu quả hơn với LPG, đồng thời giảm thiểu kích nổ và mài mòn cho xy lanh, piston và các chi tiết kim loại khác trong động cơ.
KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG NHIÊN LIỆU LPG TRÊN ĐỘNG CƠ ĐỐT
Các loại nhiên liệu khí sử dụng trên xe
Các loại nhiên liệu khí dùng trên xe chủ yếu gồm 2 loại: khí thiên nhiên và khí đồng hành từ mỏ dầu
Khí thiên nhiên là nguồn năng lượng được khai thác từ các mỏ khí tự nhiên, chủ yếu chứa Methane (CH4) chiếm từ 80 đến 90% Nó được sử dụng làm nhiên liệu cho xe cộ dưới ba dạng khác nhau.
Khí thiên nhiên nén (CNG) là loại khí được nén với thể tích nhỏ hơn và áp suất cao lên đến 250 bars, được lưu trữ trong các bình chứa chắc chắn có dung tích từ 40 đến 50 lít.
Khí thiên nhiên hóa lỏng (LNG) là khí được làm lạnh xuống -162 độ C và nén ở áp suất khoảng 8,9 bars để chuyển đổi thành trạng thái lỏng, sau đó được lưu trữ trong các bình cách nhiệt.
Khí thiên nhiên hấp thụ (ANG) là khí thiên nhiên được lưu trữ dưới dạng hấp thụ trong các vật liệu đặc biệt như ống mao dẫn cacbon hoạt tính, với áp suất từ 30 đến 40 bars Do khí được chứa ở áp suất thấp hơn so với khí thiên nhiên nén, các bình chứa khí thiên nhiên hấp thụ không yêu cầu tiêu chuẩn khắt khe như bình chứa khí nén.
4.1.2 Khí đồng hành từ dầu mỏ Ơ các mỏ dầu luôn luôn có loại khí này Khi khai thác dầu mỏ, người ta sẽ thu được khí này trước do chúng nằm phía trên mỏ Thành phần chủ yếu của khí đồng hành là Propane và Butane với tỉ lệ: 50÷50, 60÷40, 70÷30
Khí đồng hành, hay còn gọi là khí hóa lỏng (Liquefied Petroleum Gas - LPG), được sử dụng làm nhiên liệu Loại khí này được chứa trong các bình với áp suất thấp, không vượt quá 20 bars.
Ưu điểm của việc sử dụng khí LPG so với các loại khí khác
Có thể thấy rằng việc sử dụng khí LPG làm nhiên liệu có nhiều ưu điểm hơn so với các loại khí khác Các ưu điểm đó như:
Việt Nam sở hữu nguồn khí LPG dồi dào từ các mỏ dầu với trữ lượng lớn và khả năng sản xuất ấn tượng, như nhà máy khí Dinh Cố có công suất 300.000 tấn/năm Đặc biệt, LPG có áp suất sử dụng thấp hơn 20 bars, so với các loại khí khác cần áp suất cao hơn, điều này giúp giảm chi phí đầu tư cho thiết bị nén khí đặc biệt.
Việc sản xuất và sử dụng khí LPG trở nên đơn giản và an toàn hơn nhờ vào áp suất thấp của nó Để lưu trữ khí với áp suất cao, cần có bình chứa chắc chắn và dày, kèm theo các bộ phận an toàn Nếu không đảm bảo, có thể xảy ra các sự cố nghiêm trọng như cháy nổ hoặc thoát khí độc hại Ngược lại, với LPG, cấu trúc bình chứa đơn giản và chi phí thấp hơn, giúp việc sản xuất và sử dụng trở nên dễ dàng hơn.
Động cơ sử dụng nhiên liệu LPG ở dạng khí không làm loãng lớp màng dầu nhờn bôi trơn, giúp cải thiện hiệu quả bôi trơn cho các chi tiết như piston – xy lanh và trục khuỷu – thanh truyền Điều này không chỉ kéo dài thời gian sử dụng dầu nhờn mà còn tăng tuổi thọ động cơ lên 2 – 2,5 lần so với động cơ sử dụng nhiên liệu lỏng.
Các phương án chuyển đổi động cơ chạy bằng nhiên liệu truyền thống sang nhiên liệu khí dầu mỏ hóa lỏng LPG
Chuyển đổi song song nhiên liệu: phương tiện trang bị động cơ xăng sau khi chuyển đổi có thể đồng thời chạy bằng cả xăng và khí
Chuyển đổi đơn nhiên liệu: phương tiện lắp động cơ diesel sau khi chuyển đổi chỉ có thể sử dụng nhiên liệu khí
Chuyển đổi đồng nhiên liệu cho xe sử dụng động cơ diesel cho phép xe hoạt động bằng cả diesel và nhiên liệu khí, trong đó diesel được sử dụng như một chất kích thích.
Cải tiến chuyển sang dùng khí dầu mỏ hóa lỏng LPG: Thay bộ chế hoà khí; Giữ nguyên hệ thống đánh lửa; Tăng tỉ số nén
Tỷ số nén là thông số động lực học quan trọng, ảnh hưởng đến hiệu suất kinh tế và công suất của động cơ Tăng tỷ số nén lý thuyết có thể nâng cao công suất, nhưng thực tế có thể gặp tổn thất cơ giới, nên việc tăng tỷ số nén chỉ có lợi trong giới hạn nhất định Đối với động cơ đốt cháy cưỡng bức, tỷ số nén tối đa bị giới hạn bởi hiện tượng kích nổ, phụ thuộc vào tính chống kích nổ của nhiên liệu, được biểu thị qua chỉ số Octan Trong cùng điều kiện, nhiên liệu có chỉ số Octan cao cho phép chọn tỷ số nén cao hơn cho động cơ.
Nhiên liệu LPG có chỉ số Octan cao hơn xăng, vì vậy khi chuyển đổi từ động cơ xăng sang sử dụng LPG, cần tăng tỉ số nén của động cơ để tối ưu hóa hiệu suất.
Cải tiến hệ thống chuyển sang sử dụng khí dầu mỏ hóa lỏng (LPG) bao gồm việc đánh lửa bằng bugi, thay thế bơm cao áp và vòi phun nhiên liệu bằng bộ trộn khí, đồng thời giảm tỷ số nén để tối ưu hóa hiệu suất động cơ.
Trong quá trình nén của động cơ Diesel, không khí cần được nén ở áp suất và nhiệt độ cao để đảm bảo rằng khi phun nhiên liệu, hỗn hợp có thể tự bốc cháy.
Động cơ Diesel có tỉ số nén cao hơn các loại động cơ khác Việc nén động cơ gas không nên đạt mức có thể gây ra hiện tượng tự bốc cháy, vì điều này có thể dẫn đến cháy kích nổ của nhiên liệu Do đó, khi cải tiến động cơ Diesel để sử dụng khí nhiên liệu, cần giảm tỉ số nén để đảm bảo hiệu suất và an toàn.
Việc giảm tỷ số nén có thể thực hiện qua nhiều phương pháp, bao gồm thay đổi piston, xy lanh, hoặc điều chỉnh hành trình trục khuỷu Tuy nhiên, phương pháp hiệu quả nhất là thay đổi hình dạng đỉnh piston bằng cách gia công sâu hơn hoặc làm tăng thể tích phần lõm trên đỉnh Việc gia công này cần phải xem xét dựa trên cấu tạo của piston và tính chất quét khí của động cơ.
Phương pháp chuyển đổi động cơ xăng thành động cơ sử dụng song song xăng -LPG
Hình 4.4.1 Sơ đồ bố trí hệ thống nhiên liệu LPG- xăng song song sử dụng chế hòa khí
1 Miệng nạp LPG, 2 Đồng hồ LPG, 3 Bình chứa LPG, 4 Bình xăng, 5 Miệng nạp xăng,6 Bơm xăng, 7 Khóa xăng, 8 Bộ chế hòa khí,9 Bộ trộn, 10 Van điện từ, 11 Bộ giảm áp hóa hơi, 12 Đồng hồ báo LPG, 13 Công tắc chuyển đổi nhiên liệu LPG - xăng
Hình 4.4.2 Sơ đồ bố trí hệ thống nhiên liệu phun LPG - xăng song song
1 Miệng nạp LPG, 2 Công tắc chuyển đổi nhiên liệu xăng - LPG, 3 Bộ định tỷ lệ điều áp,
4 Van điện từ LPG, 5 Bộ giảm áp hóa hơi, 6 CPU xăng, 7, 8 Hệ thống nạp nhiên liệu, 9 Vòi phun,
10 Đồng hồ LPG, 11 Miệng nạp xăng, 12 Bình chứa xăng, 13 Bình chứa LPG
Khi xe sử dụng LPG
Khi ngắt khóa xăng và chuyển công tắc sang vị trí LPG thì mạch xăng được khóa hoàn toàn
LPG lỏng cao áp (7 KG/cm2) được chuyển qua van an toàn và bộ giảm áp hóa hơi, tạo thành khí LPG với áp suất 0,5 KG/cm2 Bộ điều áp này đảm nhiệm việc điều chỉnh lưu lượng LPG hóa hơi vào bộ trộn, đảm bảo phù hợp với mọi chế độ tải của động cơ.
Trong quá trình giảm áp, nhiệt độ của bộ giảm áp hoá hơi giảm đáng kể Để bù đắp cho sự giảm nhiệt này, nước từ hệ thống làm mát sẽ được dẫn qua thiết bị.
Sau khi được giảm áp, LPG ở dạng hơi đi tới bộ trộn và đi vào buồng đốt
Khi động cơ hoạt động, không khí được hút qua bộ lọc khí và kết hợp với hơi LPG để tạo thành hỗn hợp LPG - không khí với tỷ lệ tối ưu cho hiệu suất động cơ Để đảm bảo động cơ tiết kiệm nhiên liệu và đạt công suất tối đa, hệ thống cung cấp LPG được trang bị thêm hai đường cấp bổ sung cho mạch làm đậm, tùy thuộc vào vị trí của bướm ga.
Hệ thống nhiên liệu LPG hoạt động hiệu quả nhờ vào sự kiểm soát chặt chẽ từ hệ thống điều khiển điện tử, kết hợp với các cảm biến áp suất, nhiệt độ, nồng độ và khí thải.
Khi xe sử dụng xăng
Khi chuyển sang chế độ chạy xăng, bạn cần mở khóa xăng và chuyển công tắc sang vị trí chạy xăng Lúc này, toàn bộ hệ thống LPG sẽ bị ngắt và hệ thống xăng sẽ hoạt động như ban đầu.
Hình 4.4.3 Sơ đồ nguyên lý hệ thống cung cấp nhiên liệu song song xăng - LPG
Các phương pháp chuyển đổi động cơ diesel thành động cơ sử dụng nhiên liệu LPG
Giải pháp chuyển đổi động cơ diesel sang sử dụng nhiên liệu LPG đã được nghiên cứu và áp dụng rộng rãi trên thế giới, bao gồm hai công nghệ chính: động cơ diesel lưỡng nhiên liệu (LPG/Diesel) và động cơ chỉ sử dụng LPG Sự khác biệt giữa hai giải pháp này nằm ở hệ thống cung cấp nhiên liệu và phương pháp đốt cháy trong động cơ Đối với động cơ chuyển đổi sang LPG đơn nhiên liệu, hệ thống nhiên liệu cũ sẽ được thay thế hoàn toàn, cho phép động cơ hoạt động độc lập mà không phụ thuộc vào diesel Nhiên liệu LPG có thể được cung cấp cho động cơ qua hai phương pháp: trực tiếp vào buồng đốt hoặc vào đường nạp Trong khi đó, động cơ lưỡng nhiên liệu được trang bị cả hai hệ thống cung cấp LPG và diesel mà không làm thay đổi cấu trúc ban đầu của động cơ.
4.5.1 Chuyển đổi động cơ Diesel thành động cơ LPG đốt cháy cưỡng bức
Phương pháp phun nhiên liệu trên đường nạp cho phép phun ở dạng khí hoặc lỏng, nhưng phun nhiên liệu lỏng riêng rẽ trước cửa nạp mỗi xi lanh động cơ mang lại nhiều ưu điểm Cách này cải thiện hệ số nạp và lượng không khí vào xi lanh, đồng thời dễ dàng kiểm soát tỷ lệ hỗn hợp không khí – nhiên liệu Việc phun riêng rẽ cũng đảm bảo sự đồng đều giữa các xi lanh động cơ.
Khí dầu mỏ hóa lỏng (LPG) được chuyển từ bình chứa qua van ngắt và bộ lọc đến bộ điều áp, nơi áp suất của khí được duy trì ổn định Áp suất đầu ra của bộ điều áp không bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ và áp suất đầu vào Sau khi điều áp, LPG sẽ được dẫn đến kim phun và tiếp tục qua bộ trộn khí.
Kim phun của động cơ diesel cũ đã được thay thế bằng bugi, cho phép nhiên liệu diesel hoàn toàn được thay thế bằng LPG Hệ thống nhiên liệu này còn được trang bị các van ngắt, van an toàn và bộ phận nạp ga để đảm bảo hoạt động hiệu quả và an toàn.
Hình 4.5.2.1 Sơ đồ hệ thống nhiên liệu động cơ Diesel chuyển đổi sang sử dụng LPG đốt cháy cưỡng bức
Hình 4.5.2.2 Phun nhiên liệu khí hóa lỏng vào cửa nạp động cơ
Bộ giảm áp - hoá hơi
Nhiệt độ cần thiết để hóa hơi LPG được cung cấp từ nước nóng từ hệ thống làm mát động cơ LPG lỏng từ bình chứa di chuyển qua van điện từ đến họng nạp 1 và vào đường giảm áp thứ nhất (A) thông qua van giảm áp 3, nơi áp suất LPG giảm xuống còn khoảng 0,45 – 0,65 bar Khi áp suất trong buồng A gia tăng, nó sẽ được truyền qua buồng tiếp theo.
B, đẩy màng cao su 5 dịch chuyển lên trên, thông qua cựa 4 – màng sẽ nén lò xo và làm cho van giảm áp đóng lại, ngăn không cho nhiên liệu đi qua họng 2 Khống chế áp suất theo giá trị quy định do sự cân bằng giữa áp suất các buồng A, D và lò xo của van 3 cũng như diện tích chịu áp trên và dưới của màn 5
Sau khi đi qua buồng A, nhiên liệu sẽ tiếp tục chảy vào buồng C qua van định lượng 7 Đường ống này kết nối với bộ trộn được lắp trên bộ chế hòa khí, nơi hơi LPG được hút vào bộ trộn khi động cơ hoạt động.
Màng cao su 9 trong buồng C di chuyển nhờ áp suất nạp, khiến đòn bẩy mở van định lượng 7 để cho phép hơi LPG từ buồng A sang buồng C Khi nhu cầu nhiên liệu tại bộ trộn tăng, hơi LPG sẽ nhanh chóng được truyền qua buồng C và màng cao su 9, cho phép nhiều hơi LPG đi qua miệng 6 Ngược lại, nếu lực hút ở bộ trộn giảm, đòn bẩy sẽ đóng dần miệng 6 do lực đẩy của lò xo 8, hạn chế lượng hơi LPG vào.
Khi động cơ không hoạt động, lò xo 8 tác động lên đòn bẩy làm khóa chặt van định
19 lượng 7, bảo đảm hơi LPG không đi qua được miệng 6
Hình 4.5.2.3 Sơ đồ nguyên lý bộ giảm áp hóa hơi
1 Họng nạp, 2 Miệng vào van giảm áp, 3 Van giảm áp, 4 Cử tỳ, 5 Màng cao su, 6 Miệng vào van định lượng, 7 Van định lượng, 8 Lò xo van định lượng, 9 Màng cao su, 10 Vít điều chỉnh, 11 Đòn bẩy
Hơi LPG từ bộ giảm áp được chuyển vào đường ống nạp, và van điều chỉnh độ đậm LPG cho phép tùy chỉnh tỉ lệ hỗn hợp theo hai chế độ: giàu và nghèo Khi động cơ hoạt động, áp suất hút từ buồng D sẽ được truyền đến buồng C qua các ống dẫn.
Do chênh lệch áp suất giữa các buồng A, B và C, màng 5 được nâng lên, cho phép hỗn hợp LPG đi vào họng hút D của bộ chế hòa khí Lưu lượng hỗn hợp LPG - không khí được kiểm soát bởi lò xo 6.
Van áp thấp 7 có chức năng điều chỉnh chân không trong đường ống nạp hoặc bộ trợ lực phanh và được điều khiển bởi van điện từ, hoạt động khi chuyển sang chế độ chạy xăng Ngoài ra, bộ trộn còn trang bị vít điều chỉnh 8 để điều chỉnh hỗn hợp nhiên liệu khi động cơ hoạt động ở chế độ không tải.
Hình 4.5.2.4 Sơ đồ nguyên lý bộ trộn khí
1 Đường ống nạp LPG, 2 Vít điều chỉnh lượng nhiên liệu LPG, 3 Đường thông áp chân không, 4 Họng gió, 5 Màng áp thấp, 6 Lò xo ép màng áp thấp, 7 Ống áp thấp, 8 Vít điều chỉnh gió 4.5.3 Chuyển đổi động cơ Diesel thành động cơ phun LPG trực tiếp
Hệ thống cấp nhiên liệu trực tiếp vào buồng đốt động cơ sử dụng nhiên liệu khí hóa lỏng, được đưa vào buồng đốt qua một van trên nắp xi lanh Nhiên liệu này có thể được phun trực tiếp với áp suất từ 250 kG/cm2 đến 300 kG/cm2 vào cuối quá trình nén thông qua một vòi phun đặc biệt.
Gas di chuyển từ bình chứa đến bộ điều áp, qua ống phân phối và đến kim phun Các cảm biến như bộ đo gió, cảm biến cánh bướm ga và cảm biến lambda gửi tín hiệu về bộ điều khiển để tính toán.
Các cụm chi tiết chính của LPG trên ô tô
Chức năng chính của bộ trộn là tạo ra tỷ lệ nhiên liệu LPG đã hóa hơi vào không khí hợp lý để đưa vào buồng cháy động cơ
Hình 4.6.1 Bộ trộn LPG 4.6.2 Bộ giảm áp - hóa hơi
Bộ giảm áp hóa hơi có nhiệm vụ chuyển đổi LPG từ trạng thái lỏng sang trạng thái hơi trước khi vào bộ trộn nhiên liệu, thường được lắp đặt cùng với bộ trộn để đảm bảo hiệu suất tối ưu cho hệ thống.
Hình 4.6.2.1 Bộ giảm áp - hóa hơi
Hình 4.6.2.2 Cấu tạo bộ giảm áp - hóa hơi
Bộ giảm áp hóa hơi gồm hai giai đoạn, mỗi giai đoạn có buồng trong, buồng ngoài và buồng điều khiển chứa LPG LPG di chuyển giữa giai đoạn 1 và 2 qua kênh tràn kết nối Mỗi giai đoạn được trang bị van, nắp và piston, với piston gắn vào màng ngăn Cả hai bên bộ giảm áp đều có lò xo, trong đó áp suất khí quyển chiếm ưu thế ở giai đoạn thứ nhất, còn áp suất đường ống nạp chiếm ưu thế ở giai đoạn thứ hai Giữa hai giai đoạn là gioăng cao su ngăn cách mạch làm mát với LPG.
4.6.3 Bình chứa nhiên liệu LPG
Bình chứa LPG có chức năng chính là dự trữ khí gas ở trạng thái lỏng với áp suất an toàn Dung tích làm việc của bình chứa là thông số quan trọng, được lựa chọn phù hợp với dung tích thùng nhiên liệu của xe nguyên thủy.
Hình 4.6.3 Bình chứa nhiên liệu LPG
Van điện từ là một thiết bị cho phép cắt tự động dòng cung cấp LPG từ bình chứa đến bộ bay hơi trong khoang động cơ
Hình 4.6.4.1.1 Cấu tạo van điện từ
Trong trường hợp không có nguồn năng lượng, phần ứng van sẽ bị đẩy vào chân van nhờ lực lò xo, dẫn đến việc ngắt dòng khí từ bình chứa thiết bị bay hơi.
Khi tất cả các yêu cầu hệ thống cho việc sử dụng nhiên liệu LPG được hoàn thành, bộ điều khiển khí sẽ hoạt động Dưới tác động của điện áp, từ trường của cuộn dây kéo phần ứng lên, mở thiết bị bay hơi Nếu chế độ LPG bị tắt, bộ điều khiển sẽ cắt điện áp cung cấp cho van bình chứa, khiến van đóng lại nhờ lực lò xo.
Van điện từ LPG đơn giúp động cơ khởi động dễ dàng ngay cả khi nhiệt độ xuống dưới 0 độ C Trong điều kiện nhiệt độ âm 5 độ C vào mùa đông, động cơ thường khởi động bằng nhiên liệu xăng và chuyển sang sử dụng LPG sau vài giây hâm nóng.
Hình 4.6.4.1.2 Kiểu van điện từ LPG đơn
Van điện từ LPG đôi giúp động cơ khởi động dễ dàng trong điều kiện nhiệt độ âm từ 20 đến 25 độ C, sử dụng nhiên liệu LPG hoặc xăng Với khả năng cung cấp gas ở thể lỏng trong quá trình khởi động và gas ở thể khí cho bộ bay hơi trong lúc hoạt động, hệ thống 4 van trên thùng đảm bảo hiệu suất tối ưu Nếu thành phần gas LPG có 70% propane, việc khởi động với van solenoid LPG đơn cũng không gặp vấn đề Gas ở thể lỏng được sử dụng trong lúc khởi động và sau vài giây sẽ chuyển sang trạng thái khí khi chạy bằng LPG.
Hình 4.6.4.1.3 Kiểu van điện từ LPG đôi
4.6.4.2 Van cắt xăng Đây là một thiết bị để cắt nguồn cung cấp xăng khi xe đang chạy bằng LPG và ngược lại khi xe đang chạy bằng xăng Van này gồm một cửa xếp được vận hành bằng cuộn dây điện từ và có hai ống nối (vào/ra)
Van hoạt động bằng cách đóng lại khi mất điện và mở ra khi có dòng điện Nó được lắp đặt trong khoang động cơ, giữa bơm xăng và bộ chế hòa khí, và chỉ sử dụng trên các động cơ có bộ chế hòa khí.
4.6.4.3 Van an toàn quá áp
Các bộ phận quan trọng trong hệ thống bao gồm van an toàn của bình chứa, van an toàn của đường ống và các đường ống Tất cả các chi tiết này được sản xuất theo tiêu chuẩn kỹ thuật và an toàn nghiêm ngặt.
Van ngăn chặn sự cố vỡ bồn chứa LPG hoạt động bằng cách kiểm soát áp suất quá mức trong bể chứa, điều này rất quan trọng để ngăn chặn các sự cố nghiêm trọng, đặc biệt khi nhiệt độ cao có thể làm tăng áp lực.
Hình 4.6.4.3 Van an toàn quá áp