Khí dầu mỏ hóa lỏng(LPG) và các ứng dụng
BÁO CÁO CHUYÊN ĐỀ
TÌM HIỂU VỀ NHIÊN LIỆU LPG VÀ CÁC ỨNG DỤNG
THỰC HIỆN NHÓM 2:
THÀNH VIÊN NHÓM :
NGUYỄN NGỌC QUYỀN
Chương 1: KHÁI QUÁT VỀ LPG
VŨ ÁI LÂN
Chương 2: KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG LPG LÊN XE
HOÀNG VĂN HUÂN
Chương 2: KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG LPG LÊN XE
TRƯƠNG ĐÌNH MINH TIẾN
Chương 3:VẤN ĐỀ VỀ ÔI NHIỄM MÔI TRƯỜNG , ÚNG DỤNG NHIÊN LIỆU LPG
LÊN Ô TÔ, CÁC CỤM CHI TIẾT CỦA HỆ THỐNG CUNG CẤP LPG
NGUYỄN VĂN VUI
Chương 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP NHIÊN LIỆU LPG CHO DỘNG CƠ
DUAL FUEL
NHÓM 2 1
Khí dầu mỏ hóa lỏng(LPG) và các ứng dụng
Mục lục
Giới thiệu về nhiên liệu LPG 2
Chương 1: KHÁI QUÁT VỀ LPG 3
1.1. LPG hoặc LP Gas là gì? 3
1.2 Thành phần hóa học của LPG 3
1.2.1. Propane 3
1.2.2 .Butane 3
1.2.3. Các ưu điểm của propane và Butane 4
1.2.4. Mecaptan 4
1.3. Lý tính của LPG 4
1.4. Các ứng dụng của LPG 5
1.5. Các ưu điểm của nhiên liệu LPG 6

2.4.2. Van cắt xăng 19
Chương 3: ỨNG DỤNG LPG TRÊN ĐỘNG CƠ NHIÊN LIỆU
KÉP( DUAL FUEL) DIEZEL-LPG 20
3.1. Các phương pháp cải tạo động cơ diesel thành động
cơ diesel có sử dụng khí thiên nhiên 20
3.1.1.Chuyển đổi động cơ diesel thành động cơ LPG, CNG
đốt cháy cưỡng bức 20
3.1.2.Chuyển đổi động cơ xăng thành động cơ phun LPG
trực tiếp 22
3.1.3.chuyển đổi động cơ diesel thành động cơ nhiên liệu
kép diesel –LPG 25
3.2. Động cơ nhiên liệu kép ( dual fuel) 26
3.2.1.Nguyên lý hoạt động của động cơ dual fuel 26
3.2.2 thành phần cơ bản của hệ thống 28
3.2.3. Một số kết quả nghiên cứu về tính kinh tế nhiên liệu
và khí thải trên động cơ nhiên liệu kép 29
3.2.3.1.thử nghiệm trên xe tải Kenworth 30
3.2.3.2.Thử nghiệm trên xe Mitsubishi 3.2 L diesel 31
NHÓM 2 3
Khí dầu mỏ hóa lỏng(LPG) và các ứng dụng
GIỚI THIỆU VỀ NHIÊN LIỆU (LPG)
Trong những năm gần đây, với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học, kỹ thuật, kinh tế
và yêu cầu về môi trường, những ứng dụng của LPG cũng trở nên rộng rã i và đang trở
thành loại nhiên liệu có nhiều ưu điểm nhất hiện nay.
LPG là từ viết tắt của khí dầu mỏ hoá lỏng LPG (Liquefied Petroleum Gas) là hỗn hợp
hydrocarcbone với thành phần chính là Butan, Propan chiếm 99%. LPG được hoá lỏng
dưới áp suất cao để thuận lợi cho tồn chứa và vận chuyển. Với nhiều đặc tính quý báu,
LPG đang được sử dụng và ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành nhiều lĩnh vực Đã và
đang mang lại những hiệu quả thuyết phục. ứng dụng của LPG cú thể chia theo mục
đích sử dụng thành ba nhóm chính:

“Khí dầu mỏ hóa lỏng”. Đây là cách diễn tả chung của propan có công thức hóa học là
C
3
H
8
và butan có công thức hóa học là C
4
H
10
, cả hai được tồn trữ riêng biệt hoặc
chung với nhau như một hỗn hợp.
LPG có từ hai nguồn: từ các quặng dầu và các mỏ khí và được tách ra từ các
thành phần khác trong quá trình chiết xuất từ dầu hoặc khí thiên nhiên. LPG còn là
một sản phẩm phụ của quá trình tinh luyện dầu.
NHÓM 2 4
Khí dầu mỏ hóa lỏng(LPG) và các ứng dụng
LPG có thể được hóa lỏng ở nhiệt độ bình thường bằng cách gia tăng áp suất
vừa phải, hoặc ở áp suất bình thường bằng cách sử dụng kỹ thuật làm lạnh để làm
giảm nhiệt độ.
1.2. Thành phần hóa học của LPG
LPG là tên chung dùng cho propan và butan thương mại.
1.2.1. Propane
Propane là một alkane thể khí có thể thu được trong quá trình tinh luyện dầu.
Propane thì không màu. Công thức hóa học của propane là CH
3
CH
2
CH
3
. Propane có

và có công thức cấu tạo như sau:
NHÓM 2 5
Khí dầu mỏ hóa lỏng(LPG) và các ứng dụng
BUTANE
Công thức hóa học C
4
H
10
Khối lượng phân tử 58.12
Khối lượng riêng 0.58 kg/lít
Nhiệt độ sôi ở áp suất khí quyển -0.5
o
C
Nhiệt trị thấp 45.46 MJ/kg
Nhiệt độ tự bốc cháy (ở áp suất khí quyển)
410÷550
o
C
Giới hạn cháy theo % thể tích
1.86% ÷ 8.41%
Vận tốc ngọn lửa ở ngoài không khí
40÷87 cm/s
1.2.3. Các ưu điểm của Propane và Butane
Ưu điểm chính của Butane là nó có thể hóa lỏng một cách dễ dàng. Điều này có
nghĩa là Butane có thể được sử dụng ở cả hai dạng lỏng và dạng rắn.
Ưu điểm của Propane cũng giống như Butane, nó có thể được hóa lỏng một
cách dễ dàng. Do đó, Propane cũng được sử dụng ở cả hai dạng lỏng và dạng rắn.
Ngoài ra Propane là khí không màu nên không thể dễ dàng nhìn thấy.
Về mặt lý thuyết, LPG chứa 50% Propane và 50% Butane. Propane và Butane
được dùng như một hỗn hợp là vì cả hai Butane và Propane đều là alkane. Điều này có

o
F (457
o
C).
Nhiệt trị thấp: Q
H
= 46 MJ/kg (tương đương 11.000 kcal).
Tỉ số không khí nhiên liệu A/F: 15,5.
Chỉ số Octan: 95 ÷ 105.
NHÓM 2 6
Khí dầu mỏ hóa lỏng(LPG) và các ứng dụng
LPG không độc hại, tuy nhiên không nên hít vào cơ thể với số lượng lớn vì có
thể làm say hay nghẹt thở và không nên bước vào môi trường có đầy hơi gas vì rất
nguy hiểm do tính dễ bốc cháy của LPG.
Một lít LPG ở trạng thái lỏng có thể hóa hơi xấp xỉ 250 lít ở trạng thái hơi.
Một số tính chất của LPG được trình bày ở bảng sau :
Đặc tính Propane Butane
Khối lượng phân tử 40.09 58.12
Khối lượng riêng 15
o
C,Kg/lít 0.510 0.580
Nhiệt độ tự bốc cháy
460 ÷580
o
C 410÷550
o
C
Nhiệt độ đông đặc -187.8
o
C -138

C
30÷225
o
C 150÷560
o
C
RON 111 103
96÷98
-
MON 101 93
85÷87
-
Nhiệt trị thấp
(MJ/Kg)
46.1 45.46 44.03 42.4
Nhiệt trị thấp (MJ/lít) 23.42 26.55 32.24 35.2
Tỉ số A/F 15.8 15.6 14.7
1.4. 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: Sấy thực phẩm, nung gốm sứ, ấp trứng, hàn cắt,
thanh trùng dụng cụ y tế, …
Ô tô: LPG được biết như là loại nhiên liệu thay thế cho diesel và xăng. Vì thế,
hiện nay đã có nhiều xe sử dụng LPG như là nguồn nhiên liệu cung cấp năng lượng
cho động cơ. Trong thực tế việc sử dụng LPG thường mang lại cảm giác chạy xe êm
NHÓM 2 7
Khí dầu mỏ hóa lỏng(LPG) và các ứng dụng
hơn, tiếng ồn thấp, đặc biệt trên các xe tải nặng. Tuy nhiên các xe thương mại dùng
LPG như một nguồn nhiên liệu hiện nay vẫn chưa được sản xuất.

(b) Hơi LPG thì dày đặc hơn không khí: butan thì nặng vào khoảng hai lần
không khí và propan nặng khoảng 1.5 lần không khí. Vì vậy hơi LPG có thể bay gần
sát mặt đất và đi vào các đường cống rãnh, đầm lầy đến các nơi thấp nhất của môi
trường xung quanh và bị đốt cháy ở khoảng cách xa từ nơi rò rỉ. Trong không khí yên
tĩnh, hơi LPG sẽ phân tán rất chậm.
(c) LPG có thể tạo thành một hỗn hợp dễ cháy khi đã hòa trộn với không khí.
Phạm vi có khả năng gây cháy ở áp suất và nhiệt độ xung quanh trải rộng từ giới hạn
thấp nhất vào khoảng 2% hơi LPG trong không khí và giới hạn cao nhất là 10% hơi
LPG trong không khí. Trong phạm vi này có nguy hiểm của sự mồi lửa. Bên ngoài
phạm vi này hỗn hợp là quá nghèo hoặc quá giàu để truyền ngọn lửa. Tuy nhiên, các
hỗn hợp quá giàu có thể trở nên nguy hiểm khi được làm nghèo đi với không khí và
cũng sẽ cháy tại bề mặt với không khí. Ở áp suất cao hơn áp suất khí trời, giới hạn trên
của khả năng gây cháy được gia tăng, nhưng sự gia tăng này với áp suất không phải là
tuyến tính.
NHÓM 2 8
Khí dầu mỏ hóa lỏng(LPG) và các ứng dụng
(d) Ngay cả rò rỉ một lượng nhỏ của LPG có thể tạo nên thể tích lớn của hỗn
hợp hơi LPG và không khí và do đó gây nên nguy hiểm đáng kể. Một máy đo hơi nổ
thích hợp có thể được sử dụng để kiểm tra sự tập trung của LPG trong không khí.
(e) Ở mức độ tập trung rất cao trong không khí, hơi LPG gây mê và sau đó gây
ngạt do làm loảng hoặc giảm sự có mặt của oxy.
(f) LPG thương mại thông thường được tạo mùi trước khi phân phối bằng cách
thêm vào một chất tạo mùi, chẳng hạn như ethyl mercaptan hoặc dimethyl sulphide, để
có thể tìm ra bằng mùi của khí ở mức tập trung thấp đến 1/5 giới hạn thấp hơn có khả
năng gây cháy (có nghĩa là khoảng 0,4 % khí LPG trong không khí).
(g) Ngoài cách nhận biết bằng mùi, sự rò rỉ của LPG có thể nhận thấy rỏ bằng
cách khác. Khi chất lỏng bốc hơi, sự làm mát tác động vào môi trường không khí xung
quanh gây nên sự ngưng tụ và đông cứng của hơi nước trong không khí. Tác động này
cho thấy có sự đóng băng tại điểm xảy ra rò rỉ LPG, qua đó ta có thể dễ dàng phát hiện
và xử lý. Ngoài ra, chỉ số khúc xạ của LPG khác so với không khí, đôi khi sự rò rỉ

Do đó ở nhiệt độ và áp suất thường LPG bay dữ dội dẫn đến nguy cơ tạo thành
cùng NHCN rộng lớn nếu bị thoát ra ngoài môi trường khi thiết bị chứa không kín
hoặc bị rò rỉ.
Tỷ trọng:
NHÓM 2 9
Khí dầu mỏ hóa lỏng(LPG) và các ứng dụng
* Đối với động cơ 4 kỳ :
V
nạp
= V
h
* n
emax
/ 3456*η
v

Trong đó :
V
h
= Thể tích công tác xy-lanh, inch
3
V
nạp
= Lưu lượng không khí nạp yêu cầu
n
emax
= Số vòng quay cực đại của động cơ
η
v
= Hệ số nạp hay còn gọi là hiệu suất thể tích, thường được chọn đối

k
- độ tăng áp, tính theo %
Các thông số của bộ trộn IMPCO
Model IMPCO 50 50-100 100 125 175 200 225 425
V
nạp
max. (inch) 91 108 170 202 210 276 329 460
2.4.2. Bộ giảm áp hóa hơi:
Bộ giảm áp hóa hơi có chức năng chuyển đổi
LPG ở trạng thái lỏng sang trạng thái hơi trước khi vào
bộ trộn. Thường được chọn đi kèm với bộ trộn.
2.4.3. Bình chứa LPG:
Chức năng chính của bình chứa là dự trữ LPG
ở trạng thái lỏng ở các mức áp suất cho phép. Thông
số quan trọng của bình chứa là dung tích làm việc
VB, dung tích này được lựa chọn tương ứng theo
dung tích thùng nhiên liệu của xe nguyên thủy .
2.4.4. Các cụm khác trong hệ thống LPG:
Các bộ phận quan trọng khác trong hệ thống còn lại là các van an toàn của
bình chứa, van an toàn của đường ống và đường ống. Tất cả các chi tiết này được
chế tạo theo đúng tiêu chuẩn kỹ thuật và an toàn.
2.4.4.1Van solenoid / kiểu đơn và đôi
Van solenoid là một thiết bò cho phép cắt tự động dòng cung cấp LPG từ
thùng chứa đến bộ bay hơi trong khoang động cơ.
NHĨM 2 20
Khí dầu mỏ hóa lỏng(LPG) và các ứng dụng
Kiểu van solenoid LPG đơn
Trong trường hợp này, động cơ
không thể khởi động dễ dàng khi nhiệt
độ xuống dưới 0

3.1. Các phương pháp cải tạo động cơ Diesel thành động cơ Diesel có sử dụng khí
thiên nhiên
3.1.1. Chuyển đổi động cơ Diesel thành động cơ LPG, CNG đốt cháy cưỡng
bức
Sơ đồ một hệ thống nhiên liệu điển hình được giới thiệu trên hình 3.1:
NHĨM 2 21
Khí dầu mỏ hóa lỏng(LPG) và các ứng dụng
Hình 3.1 Sơ đồ hệ thống nhiên liệu động cơ Diesel chuyển đổi sang sử dụng CNG,
LPG đốt cháy cưỡng bức
Nguyên lý hoạt động:
Khí thiên nhiên từ bình chứa, qua van ngắt, bộ lọc rồi đến bộ điều áp. Tại bộ điều
áp, áp suất của ga được giữ ổn định, áp suất đầu ra của bộ điều áp không phụ thuộc
vào nhiệt độ và áp suất đầu vào. Ga sau khi điều áp được đưa đến kim phun, qua bộ
trộn khí rồi đến xu páp nạp. Kim phun của động cơ diesel cũ được thay thế bằng bugi.
Như vậy, nhiên liệu diesel cũ được thay thế hoàn toàn bằng LPG. Ngoài ra, trên hệ
thống nhiên liệu này còn bố trí các van ngắt, van an toàn và bộ phận nạp ga.
Các bộ phận chính:
 Bộ giảm áp - hoá hơi được chỉ ra trên hình 3.2:
Nhiệt độ cần thiết để hóa hơi LPG được cung cấp nhờ nước nóng từ đường ra
của nước làm mát động cơ. LPG lỏng ở áp suất 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. Tại đây
áp suất LPG giảm xuống còn khoảng 0,45 – 0,65 bar. Khi áp suất bên trong buồng A
gia tăng, nó sẽ truyền qua buồng 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 qua buồng A, nhiên liệu tiếp tục đi vào buồng C thông qua van định
lượng 7. Đường này được thông với bộ trộn đặt trên bộ chế hòa khí và hơi LPG được
hút vào bộ trộn khi động cơ hoạt động.

Khí dầu mỏ hóa lỏng(LPG) và các ứng dụng
V e à b u o àn g a ùp t h a áp
t r ô ï l ö ïc p h a n h
L P G t ö ø b o ä g i a ûm
a ùp h o a ù h ô i
C h e á h o a ø k h í
P
a
D
A
C
P
c k
B
1
2 3
4
7
8
6
5
Hình 3.3 Sơ đồ nguyên lý bộ trộn khí
 Bộ trộn khí được chỉ ra trên hình 3.3:
Hơi LPG từ bộ giảm áp - hóa hơi đi vào đường ống nạp, van điều chỉnh độ đậm
LPG cho phép điều chỉnh độ đậm của hỗn hợp theo 2 chế độ: giàu/nghèo. Khi động cơ
làm việc, áp suất hút từ buồng D truyền lên buồng C qua các ống 3.
Do sự chênh lệch áp suất giữa các buồng A, B và C, màng 5 được nâng lên và
hỗn hợp LPG sẽ 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 thông với độ chân không đường ống nạp hoặc bộ trợ lực phanh,

NHÓM 2 25