thiết kế lắp đặt HTCCNL khí gas hoá lỏng (LPG) trên ôtô con
Tr
Tr
ờng đại học giao thông vận tải
ờng đại học giao thông vận tải
Khoa cơ khí
Khoa cơ khí
Bộ môn cơ khí ôtô
Bộ môn cơ khí ôtô
Đồ án tốt nghiệp
Đồ án tốt nghiệp
Đề tài
Đề tài
:
:
thiết kế, lắp đặt hệ thống cung cấp nhiên liệu
thiết kế, lắp đặt hệ thống cung cấp nhiên liệu
khí gas hoá lỏng (LPG) trên ôtô con
khí gas hoá lỏng (LPG) trên ôtô con
Sinh viên:
Sinh viên:Nguyễn Quốc Dũng
Nguyễn Quốc Dũng
Lớp:
Lớp:Cơ khí Ôtô A
Cơ khí Ôtô A

Mục lục
Tran
g
Lời nói đầu 5
Chơng I: Tổng quan về việc sử dụng nhiên liệu khí gas hoá lỏng
trên các phơng tiện vận tải 7
I.1. Tính u việt của nhiên liệu khí gas hoá lỏng 7
I.2. Tình hình khai thác, chế biến và cung cấp khí gas hoá lỏng
trong nớc và trên thế giới
14
I.3. Tình hình sử dụng, lắp đặt hệ thống cung cấp nhiên liệu
khí gas hoá lỏng trong nớc và trên thế giới 16
I.4. Sự cần thiết của đề tài 19
Chơng II: Thiết kế, lắp đặt hệ thống cung cấp nhiên liệu
khí gas hoá lỏng trong nớc và trên thế giới 21
II.1. Lựa chọn ôtô cơ sở
21
II.2. Lựa chọn phơng án thiết kế
23
II.3. Lựa chọn các cụm thiết bị chính 27
II.4. Tính toán thiết kế bộ trộn 33
II.5. Lắp đặt hệ thống CCNL khí gas hoá lỏng 41
Chơng III: Tính toán động lực học kéo 44
III.1. Xác định công suất cực đại và mômen cực đại của động cơ
sử dụng nhiên liệu khí gas hoá lỏng 44
III.2. Xây dựng đờng đặc tính tốc độ ngoài của động cơ 46
III.3. Xác định các chỉ tiêu đánh giá chất lợng kéo của ôtô 49
Sinh viên: Nguyễn Quốc Dũng 4 GVHD:PGS. TS. Cao Trọng
Hiền
KS. Nguyễn Hùng

thế giới hiện nay, vấn đề hạn chế sự ô nhiễm của khí thải các phơng tiện giao
thông là một trong những vấn đề u tiên hàng đầu nhằm bảo vệ môi trờng, bảo vệ
bầu khí quyển. Rất nhiều biện pháp đã đợc đa ra nhằm cải tiến động cơ, hạn chế
mức độc hại của khí thải. Một trong những biện pháp đang đợc xem trọng hiện
nay là thay thế nhiên liệu sử dụng cho động cơ, từ nhiên liệu truyền thống
(xăng, dầu diesel) sang các nhiên liệu sạch (nhiên liệu khí, nhiên liệu sinh học,
điện năng), trong đó phơng án sử dụng nhiên liệu khí, đặc biệt là khí dầu mỏ
hoá lỏng LPG, đợc ứng dụng rộng rãi hơn cả.
Đối với Việt Nam, mặc dù công nghiệp mới phát triển, song tình trạng ô
nhiễm bầu khí quyển cũng đã ở mức báo động. Để cải thiện tình trạng này,
trong những năm gần đây, việc sử dụng nhiên liệu khí dầu mỏ hoá lỏng làm
nhiên liệu cho các phơng tiện giao thông đã đợc đẩy mạnh. Việc sử dụng nhiên
liệu LPG cho ôtô, xe máy ở Việt Nam không chỉ làm giảm đáng kể các chất ô
nhiễm trong khí thải, mà nó còn giúp chúng ta chủ động nguồn năng lợng, tiết
kiệm ngân sách nhập khẩu xăng dầu. Hiện nay, công nghệ và thiết bị chuyển
đổi hệ thống cung cấp nhiên liệu LPG cho ôtô của các nớc tiên tiến nh ý, Nhật,
Mỹ, úc, Hàn Quốc, Trung Quốc, đã tơng đối hoàn thiện. Nghiên cứu ứng
dụng công nghệ này đối với điều kiện cụ thể của nớc ta là một nhu cầu hết sức
cấp thiết.
Với mong muốn tìm hiểu và tiếp cận các vấn đề mới về khoa học công
nghệ của chuyên ngành, em đã chọn đề tài cho Đồ án Tốt nghiệp của mình là
Thiết kế, lắp đặt hệ thống cung cấp nhiên liệu khí gas hoá lỏng (LPG)
Sinh viên: Nguyễn Quốc Dũng 6 GVHD:PGS. TS. Cao Trọng
Hiền
KS. Nguyễn Hùng
Mạnh
thiết kế lắp đặt HTCCNL khí gas hoá lỏng (LPG) trên ôtô con
cho ôtô con. Đồ án của em gồm 4 chơng chính:
- Chơng I: Tổng quan về việc sử dụng nhiên liệu khí gas hoá lỏng trên
các phơng tiện vận tải.

I.1.
Tính
Tính
u việt của nhiên liệu khí gas hoá lỏng:
u việt của nhiên liệu khí gas hoá lỏng:
Vào thời điểm chiếc ôtô đầu tiên lăn bánh trên đờng năm 1908, đánh dấu
bớc ngoặt quan trọng của ngành công nghiệp động cơ, ngành khai thác và chế
biến dầu mỏ đã đi qua 50 năm đầu tiên trong sự phát triển của mình. Giếng dầu
Sinh viên: Nguyễn Quốc Dũng 7 GVHD:PGS. TS. Cao Trọng
Hiền
KS. Nguyễn Hùng
Mạnh
thiết kế lắp đặt HTCCNL khí gas hoá lỏng (LPG) trên ôtô con
đầu tiên đợc khai thác vào tháng 8 năm 1859 tại Pensylvania (Mỹ) và tại thời
điểm đó, sản phẩm có giá trị nhất mà ngời ta chế biến đợc mới chỉ là dầu hoả.
Mời năm đầu thế kỷ 20 đánh dấu sự ra đời của ngành công nghiệp ôtô và cũng
chính là tiền đề cho sự phát triển của loại nhiên liệu lỏng quan trọng bậc nhất
hiện nay: đó là xăng dầu. Có thể nói, sự phát triển không ngừng của hai ngành
công nghiệp chủ chốt: công nghiệp ôtô và công nghiệp dầu mỏ, đã đóng góp rất
lớn cho nền công nghiệp thế giới nói riêng và nền văn minh nhân loại nói
chung.
Tuy nhiên, thế kỷ 20 cũng ghi nhận mặt trái của sự phát triển này: đó là
tình trạng ô nhiễm môi trờng. Vấn đề môi trờng giờ đây đã trở thành vấn đề thời
sự nóng bỏng mang tính toàn cầu. Theo đánh giá của các nhà khoa học, hiện
nay, khí xả từ động cơ của các phơng tiện giao thông, đặc biệt là động cơ ôtô,
đã trở thành tác nhân gây ô nhiễm chính đối với bầu khí quyển, ảnh hởng rất
lớn đến sức khỏe con ngời, gây ra hiện tợng hiệu ứng nhà kính làm biến đổi
khí hậu Trái Đất. Một bản báo cáo về môi trờng gần đây đã cho thấy: có khoảng
80% khí CO, 60% khí Hiđrô Cacbon và 40% Ôxit Nitơ (NO
x

thử thành công chiếc xe mẫu Mecury Meta One sử dụng một động cơ diesel V6
turbo kép và một động cơ điện, sẽ tung ra thị trờng trong thời gian trớc mắt. Hai
hãng ôtô lớn khác là General Motors và Daimler Chrysler cũng đã quyết định
cùng hợp tác để nghiên cứu sản xuất xe hybrid, dự kiến chiếc xe đầu tiên sẽ ra
đời vào năm 2007.
- Thứ hai, hiện đại hoá động cơ đốt trong truyền thống. Đây là xu
hớng đang đợc chú trọng hiện nay. Các hãng chế tạo ôtô lớn trên thế giới liên
tục áp dụng những thành tựu mới trong công nghệ vật liệu, cơ khí chính xác,
điện tử tin học để điều khiển các quá trình làm việc của động cơ đốt trong, nhờ
đó quá trình công tác của động cơ ngày càng đợc tối u hoá, và mức độ phát sinh
ô nhiễm cũng giảm. Trớc hết phải kể tới những bớc tiến mới trong công nghệ xử
lý khí xả của động cơ (đặc biệt là động cơ diesel). Tiêu biểu cho xu thế này là
công nghệ sử dụng phin lọc khí thải. Cụ thể: hãng Volvo Trucks đã lắp cho các
động cơ xe tải của mình hệ thống CRT (Continuously Regenerating Trap), cho
phép giảm tới (
9080 ữ
)% nồng độ CO, HC, NO và muội than trong khí xả.
Hãng PSA Peugeot Citron cũng đã chế tạo thàng công phin lọc khí thải lắp trên
xe Peugeot 607 với động cơ diesel HDI. Bên cạnh đó, hoàn thiện quá trình cháy
của nhiên liệu trong xilanh cũng là một biện pháp giảm khí thải hiệu quả. Đây
là xu thế đợc các hãng ôtô Nhật và Đức đặc biệt chú trọng, vì nó đồng thời còn
cho phép tiết kiệm nhiên liệu. Nhìn chung, mặc dù đã đạt đợc nhiều thành tựu
đáng kể, song đây là xu hớng đòi hỏi đầu t rất lớn và thời gian dài, vì động cơ
đốt trong ngày nay đã khá hoàn hảo.
- Xu hớng thứ ba, đó là sử dụng các loại nhiên liệu thân thiện với
môi trờng. Đây đợc đánh giá là giải pháp mang lại nhiều lợi ích, vì ngoài tác
dụng bảo vệ môi trờng, nó còn giúp đa dạng hoá nguồn nhiên liệu. Trong tơng
lai, các loại nhiên liệu sạch sẽ dần thay thế cho nguồn nhiên liệu truyền thống
lâu nay là dầu mỏ, đã sắp cạn kiệt sau gần 1,5 thế kỷ khai thác.
Trong các loại nhiên liệu sạch đã đợc nghiên cứu sử dụng, các loại dầu

thể so sánh đợc với LPG về tính linh hoạt trong tồn trữ, vận chuyển và phân
phối. Thực tế cho thấy ở đâu cần sự linh hoạt trong phân phối thì ở đó LPG luôn
chiếm u thế. Tóm lại, xét trên mọi khía cạnh thì phơng án sử dụng khí dầu mỏ
hoá lỏng LPG cho động cơ đốt trong nhằm giảm lợng khí thải gây ô nhiễm môi
trờng là phù hợp nhất.
LPG là tên viết tắt ba chữ cái đầu của cụm từ tiếng Anh: Liquefied
Petroleum Gas, có nghĩa là khí dầu mỏ hoá lỏng (hoặc khí gas hoá lỏng).
Đó là một hỗn hợp hiđrôcacbon có thành phần chính là prôpan (C
3
H
8
) và butan
(C
4
H
10
) (hai chất này chiếm tới hơn 99% thành phần). Tỉ lệ giữa hai chất này
trong LPG ở các quốc gia khác nhau cũng thay đổi trong phạm vi tơng đối rộng.
ở Anh, thành phần của LPG thậm chí gần nh chỉ có prôpan. LPG thơng phẩm
có thành phần tỉ lệ butan/prôpan từ 70/30 đến 50/50. Theo kết quả một nghiên
cứu thì LPG có thành phần gồm 70% prôpan và 30% butan là tốt nhất trên ph-
Sinh viên: Nguyễn Quốc Dũng 10 GVHD:PGS. TS. Cao Trọng
Hiền
KS. Nguyễn Hùng
Mạnh
thiết kế lắp đặt HTCCNL khí gas hoá lỏng (LPG) trên ôtô con
ơng diện giảm ô nhiễm môi trờng. Về mặt lý tính, LPG không màu, khômg
mùi, không vị, tuy nhiên trong quá trình chế biến đợc pha thêm Ethyl Mecaptan
có mùi đặc trng để dễ phát hiện nếu thoát ra ngoài. Khi có sự rò rỉ, tại chỗ rò rỉ
có nhiệt độ thấp và có thể xuất hiện tuyết. LPG nặng hơn không khí từ (

hợp chất lu huỳnh (SO
2
, H
2
S), hàm lợng các khí NO
x
và CO thấp, không tạo
muội than. So sánh thành phần khí thải của nhiên liệu gas lỏng so với xăng và
dầu diesel đợc thể hiện trong Bảng 1.1:
Bảng 1.1: So sánh thành phần khí thải của nhiên liệu (g/km)
Thành phần ô Xăng Dầu LPG LPG ít hơn
Sinh viên: Nguyễn Quốc Dũng 11 GVHD:PGS. TS. Cao Trọng
Hiền
KS. Nguyễn Hùng
Mạnh
thiết kế lắp đặt HTCCNL khí gas hoá lỏng (LPG) trên ôtô con
nhiễm diesel So với xăng So với diesel
CO 1,12 1,67 0,91 18,75% 45,51%
HC 0,15 0,14
0,12
20% 14,29%
NO
x
0,65 0,74
0,21
67,69% 71,62%
Bụi 0,015 0,094
0,005
66,67% 94,68%
So với xăng dầu, LPG không độc, không ảnh hởng đến thực phẩm ngay

Hiền
KS. Nguyễn Hùng
Mạnh
thiết kế lắp đặt HTCCNL khí gas hoá lỏng (LPG) trên ôtô con
- Tính bền kích nổ của LPG cũng cao hơn hẳn so với xăng: trị số Ôctan
của LPG là 110, trong khi loại xăng cao cấp nhất hiện nay cũng chỉ đạt 95.
Nhiên liệu LPG lại không gây đóng cặn tại bộ chế hoà khí, không lọt vào cacte
chứa dầu bôi trơn làm giảm hiệu suất và tính năng bôi trơn nên kéo dài thời gian
sử dụng dầu, tiết kiệm đợc chi phí bảo dỡng và thay dầu.
- Nhiên liệu LPG đợc tồn trữ dới dạng lỏng ở áp suất cao, nhng khi sử
dụng lại ở thể khí dới áp suất chỉ cao hơn áp suất khí quyển một chút. Do đó
phải dùng nhiệt lợng của nớc nóng dẫn từ hệ thống làm mát của động cơ qua bộ
giảm áp - hoá hơi để bù nhiệt cho quá trình giảm áp - hoá hơi nhiên liệu. Điều
này làm nhiệt lợng của động cơ đợc tản ra môi trờng nhanh hơn, nhờ đó hiệu
suất làm mát đợc tăng lên đáng kể.
Nguồn cung cấp ổn định:
Trữ lợng khí thiên nhiên và LPG trên thế giới hiện có khoảng 142 tỉ tấn,
đảm bảo khai thác sử dụng trong vòng 65 năm, trong khi trữ lợng dầu mỏ hiện
nay chỉ có thể sử dụng trong khoảng 43 năm nữa. Ngoài ra, LPG cũng có thể đ-
ợc sản xuất từ khí dầu mỏ. Do vậy, LPG đợc xem là nhiên liệu có nguồn dự trữ
thay thế lớn hơn các nhiên liệu truyền thống.
Việc sử dụng nhiên liệu LPG chỉ có một hạn chế duy nhất về mặt kỹ
thuật, đó là sau khi chuyển đổi, công suất động cơ sử dụng LPG sẽ bị giảm so
với động cơ xăng nguyên thuỷ, kéo theo sự giảm các tính năng động lực học
của ôtô. Nguyên nhân sự giảm công suất là vì khối lợng riêng của nhiên liệu
LPG thấp hơn so với xăng nên nhiệt trị của LPG khi ở thể khí cũng thấp hơn
xăng (mặc dù nhiệt trị của LPG lỏng cao hơn xăng). Tuy nhiên, nếu so sánh với
những lợi ích to lớn kể trên, nhợc điểm này hoàn toàn có thể chấp nhận đợc.
Trong tơng lai, nếu chúng ta chế tạo những chiếc động cơ đốt trong chuyên
chạy bằng LPG, thì ta có thể nâng cao công suất động cơ nhờ tăng tỉ số nén .

thác dầu khí quan trọng, hàng năm cung cấp một khối lợng lớn dầu và khí cho
đất nớc. Cụm mỏ quan trọng nhất nằm ở vùng biển Cửu Long, bao gồm 4 mỏ
dầu: Bạch Hổ, Rồng, Rạng Đông, Rubi, hiện cung cấp tới 96% sản lợng dầu
toàn quốc. Tại mỏ Bạch Hổ và mỏ Rồng hiện nay đã có 21 dàn khai thác lớn
đang hoạt động với hơn 100 giếng khai thác và bơm ép. Khí đồng hành từ đó đ-
ợc thu gom và đa vào bờ bằng đờng ống dẫn dài 110 km, cung cấp cho các nhà
máy nhiệt điện (nh nhà máy nhiệt điện Bà Rịa, nhà máy nhiệt điện Phú Mỹ) và
các nhà máy xử lý khí.
Tháng 10 năm 1998, nhà máy xử lý khí Dinh Cố, nhà máy xử lý khí đầu
tiên của nớc ta tại Bà Rịa - Vũng Tàu, đạt mức thiết kế 4,2 triệu m
3
khí/ngày và
từ tháng 12 năm 1998 đã chính thức đi vào hoạt động, cung cấp LPG phục vụ
cho công nghiệp và dân dụng. Hiện nay, mỗi ngày nhà máy Dinh Cố gom, nén,
xử lý khí đạt mức (
7,46,4 ữ
) triệu m
3
(tơng đơng khoảng 1,5 tỉ m
3
khí/ năm) để
sản xuất 800 tấn LPG, 350 tấn condensat. Hiện tại, chúng ta đang nghiên cứu
để tăng năng suất chung của hệ thống lên 2 tỉ m
3
/năm.
ở cụm mỏ tại vùng biển Nam Côn Sơn (gồm các mỏ dầu Đại Hùng, mỏ
khí Lan Tây, Lan Đỏ, Hải Thạch, Mộc Tinh, mỏ dầu khí Rồng Đôi Tây), sau khi
đờng dẫn ống khí Nam Côn Sơn đi vào hoạt động, lu lợng khí chuẩn mà PVGas
(Công ty Chế biến và Kinh doanh các sản phẩm khí, thuộc Petro Vietnam) khai
thác và chế biến dự kiến có thể đạt 8 tỉ m

ngày càng trở nên phổ biến dới áp lực của các điều luật bảo vệ môi trờng. Rất
nhiều quốc gia giờ đây coi việc sử dụng LPG trên ôtô chạy trong các thành phố
là giải pháp hữu hiệu để bảo vệ môi trờng không khí.
Hiện nay, trên toàn thế giới có khoảng 14 triệu phơng tiện sử dụng nhiên
liệu LPG, tập trung tại 38 nớc. Mức tiêu thụ LPG trong lĩnh vực này là khoảng
11,8 triệu tấn, chiếm 6% tổng mức tiêu thụ LPG trên toàn cầu. Khái quát về một
số quốc gia có mức tăng trởng thị trờng Autogas nhanh nhất hiện nay nh sau:
- Italia là quốc gia có mức tiêu thụ LPG cho Autogas lớn nhất với lợng
tiêu dùng hàng năm lên tới 1,3 triệu tấn. Hiện nay, số lợng xe chạy LPG của nớc
này là 1,234 triệu chiếc, chiếm 4% trong tổng số 32,969 triệu xe vận tải.
- Anh đợc đánh giá là một trong những thị trờng Autogas tiềm năng nhất
với mức tăng trởng đạt 500%. Nếu đầu năm 1999, tại Anh mới chỉ có 3500 xe
chạy LPG thì đến tháng 5/2002, con số này đã lên tới 20.000 xe và năm 2004 là
250.000 xe.
- Thổ Nhĩ Kỳ: Năm 1999, có 500.000 xe taxi chạy bằng LPG, chiếm
92% tổng số taxi lu hành. Con số này năm 2000 là 800.000 chiếc, tăng 60%.
Giá LPG làm nhiên liệu chạy xe chỉ bằng 34% so với giá các loại nhiên liệu
khác.
- Ba Lan hiện có 470.000 xe chạy LPG với hệ thống 1.900 trạm nạp
chính thức. Chi phí LPG sử dụng cho các phơng tiện vận tải thấp hơn so với các
nhiên liệu khác là lý do cơ bản thúc đẩy sự phát triển thị trờng Autogas nớc này.
Sinh viên: Nguyễn Quốc Dũng 15 GVHD:PGS. TS. Cao Trọng
Hiền
KS. Nguyễn Hùng
Mạnh
thiết kế lắp đặt HTCCNL khí gas hoá lỏng (LPG) trên ôtô con
- áo là nớc sử dụng xe buýt chạy LPG sớm nhất trong các nớc EU. Thủ
đô Viên đã bắt đầu sử dụng xe buýt chạy LPG từ năm 1963 và đến nay đã có
hơn 500 xe buýt nh vậy hoạt động. Số xe buýt loại này ở Đan Mạch là 180 xe, ở
Hà Lan là 150 xe, ở Tây Ban Nha là 60 xe. Tại Pháp hiện nay đã có 110 xe buýt

Sinh viên: Nguyễn Quốc Dũng 16 GVHD:PGS. TS. Cao Trọng
Hiền
KS. Nguyễn Hùng
Mạnh
thiết kế lắp đặt HTCCNL khí gas hoá lỏng (LPG) trên ôtô con
Autogas Việt Nam là vấn đề pháp lý, do cha có chính sách hỗ trợ thoả đáng cho
việc lu hành các phơng tiện loại này. Ngoài ra, số lợng trạm cấp nhiên liệu cũng
còn rất hạn chế. Để giải quyết khó khăn này, trớc mắt, Viện Dầu khí (Vietnam
Petroleum Institute - VPI) đã cam kết nếu đạt đợc hợp đồng chuyển đổi từ 100
xe trở lên với một đơn vị nào đó, chẳng hạn một hãng taxi, thì Viện sẽ lắp đặt
một trạm nhiên liệu tại nơi khách hàng yêu cầu. Viện cũng đang có dự án thử
nghiệm LPG cho các động cơ diesel nhằm phục vụ thị trờng xe buýt, xe tải
trong thành phố và đội tàu thuyền loại vừa và nhỏ. Tháng 8/2002, chuyên viên
kỹ thuật của VPI đã chuyển đổi thành công động cơ diesel 6HP sang sử dụng
LPG dạng đơn nhiên liệu.
Cùng với Viện Dầu khí, Trung tâm Nghiên cứu Phát triển và Tiết kiệm
Năng lợng (ENERTEAM) đã khởi động một dự án tại Tp. HCM do Hà Lan tài
trợ, để xây dựng mô hình thí điểm chuyển đổi sang sử dụng LPG cho 800 xe
taxi của Công ty Mai Linh. Còn tại Hà Nội, từ năm 2002, Công ty Cơ khí Ngô
Gia Tự cũng đã chủ trì một dự án cấp Nhà nớc về ứng dụng ôtô chạy LPG trong
thành phố Hà Nội. Theo dự án này, Công ty Ngô Gia Tự sẽ thành lập một đoàn
xe taxi chạy LPG mang tên Taxi G, đồng thời bớc đầu nghiên cứu chế tạo bộ
trộn.
Song song với việc tiếp thị và mở rộng thị trờng, các đơn vị trên đang tìm
cách phối hợp cùng các ngành chức năng để từng bớc xây dựng hệ thống chuẩn
kỹ thuật và qui định pháp lý về thiết bị chuyển đổi, trạm nhiên liệu, cũng nh
các điều kiện pháp lý khi lu hành phơng tiện sử dụng nhiên liệu LPG.
I.4. Sự cần thiết của đề tài:
I.4. Sự cần thiết của đề tài:
So với các nớc trên thế giới, số lợng phơng tiện giao thông sử dụng động

đây là nguồn nhiên liệu chúng ta có thể tự sản xuất đợc. ở tầm vĩ mô, điều này
góp phần hoạch định chính sách an ninh năng lợng quốc gia, đảm bảo sự phát
triển bền vững của đất nớc. Tóm lại, việc nghiên cứu sử dụng LPG làm nhiên
liệu cho động cơ đốt trong ở nớc ta có ý nghĩa đặc biệt quan trọng, đem lại lợi
ích to lớn về chính trị, kinh tế và môi trờng.
Không nằm ngoài mục đích đó, song đề tài Thiết kế, lắp đặt hệ thống
cung cấp nhiên liệu khí gas hoá lỏng (LPG) trên ôtô con còn mang ý nghĩa
thực tiễn sâu sắc. Với mục tiêu Khoa học phục vụ cuộc sống, đề tài không đi
sâu vào nghiên cứu tính toán quá trình công tác của động cơ khi sử dụng nhiên
liệu LPG, mà chú trọng vào vấn đề thực tế hóa việc sử dụng nguồn nhiên liệu
này cho các phơng tiện vận tải, cụ thể là ôtô con. Đây mới là điều quan trọng và
thiết thực hơn cả, đặc biệt đối với trình độ khoa học công nghệ còn hạn chế của
nớc ta hiện nay.
Sinh viên: Nguyễn Quốc Dũng 18 GVHD:PGS. TS. Cao Trọng
Hiền
KS. Nguyễn Hùng
Mạnh
thiết kế lắp đặt HTCCNL khí gas hoá lỏng (LPG) trên ôtô con
Ch
Chơng II
ơng II
thiết kế, lắp đặt
thiết kế, lắp đặt
hệ thống cung cấp nhiên liệu khí gas hoá lỏng
hệ thống cung cấp nhiên liệu khí gas hoá lỏng
II.1.
II.1.

- Tỷ số nén
- Dung tích làm việc , cm
3
- Công suất lớn nhất
max
e
N
, hp
tại số vòng quay
N
n
, v/ph
- Mômen lớn nhất
max
e
M
, kGm
tại số vòng quay
M
n
, v/ph
4 kỳ 4 xilanh thẳng hàng
Xăng
4,674,86 ì
8,4
1581
77
5750
12,1
3000

KS. Nguyễn Hùng
Mạnh
thiết kế lắp đặt HTCCNL khí gas hoá lỏng (LPG) trên ôtô con
thống.
Thứ hai, sau khi lắp đặt, ôtô có thể sử dụng song song hai loại nhiên liệu:
xăng và LPG. Phơng án này có u điểm là công nghệ lắp đặt đơn giản, không
làm thay đổi kết cấu ban đầu của ôtô. Ôtô sau khi chuyển đổi có thể sử dụng
một trong hai loại nhiên liệu nên có tính linh hoạt cao. Công nghệ chuyển đổi
theo phơng án này hiện nay đã phát triển qua 4 thế hệ:
- Thế hệ 1: Hệ thống cơ học, không điều khiển điện tử.
Công nghệ này đợc áp dụng ở các nớc không đòi hỏi ngặt nghèo về tiêu
chuẩn khí xả động cơ. Hệ thống cung cấp nhiên liệu LPG thuộc thế hệ này gồm
hai van điện từ điều khiển việc sử dụng nhiên liệu tuỳ theo ngời lái, bộ giảm áp
hoá hơi cấp khí gas tới bộ trộn hoà trộn với không khí tại carbuarator rồi đa
vào động cơ. Bộ giảm áp hoá hơi đợc gia nhiệt bởi nớc nóng từ hệ thống làm
mát động cơ.
- Thế hệ 2: Hệ thống cơ học, điều khiển điện tử và chất xúc tác:
ở một số nớc yêu cầu cao về tiêu chuẩn khí xả, các nhà sản xuất đã thiết
kế chế tạo hệ thống cung cấp nhiên liệu LPG thế hệ 2 với sự trợ giúp của thiết
bị điện tử để định lợng gas chính xác. Nguyên lý hoạt động của hệ thống theo
thế hệ này vẫn tơng tự thế hệ 1, nhng lu lợng gas đợc kiểm soát bằng tín hiệu số
hoặc analog. Tín hiệu đầu vào từ cảm biến tốc độ động cơ và cảm biến lambđa
đo ôxy (đo bằng chất xúc tác) gửi đến bộ điện tử để xử lý và điều khiển thiết bị
(motor bớc), điều chỉnh van cấp gas chính nằm giữa bộ giảm áp hoá hơi và
bộ trộn để điều chỉnh tỉ lệ hỗn hợp cháy.
- Thế hệ 3: Hệ thống phun, điều khiển điện tử.
Đối với ôtô sử dụng 2 loại nhiên liệu: xăng và LPG, khi chạy bằng LPG,
nếu hệ thống đánh lửa hoạt động không tốt, hỗn hợp công tác có thể cháy sớm
trong bộ ống góp manifold làm h hỏng hệ thống phun xăng. Do vậy, các nhà sản
xuất đã đa ra hệ thống phun nhiều điểm để tránh sự cháy ngợc.

Hiền
KS. Nguyễn Hùng
Mạnh
thiết kế lắp đặt HTCCNL khí gas hoá lỏng (LPG) trên ôtô con
Hình 2-2: Sơ đồ nguyên lý HTCCNL xăng LPG song song
1- Thùng chứa LPG 2- Van LPG đa chức năng 3- ống cao áp dẫn gas lỏng
4- Van LPG điện từ 5- Bộ giảm áp hoá hơi 6- Bảng điều khiển
7- Két nớc 8- ống thấp áp dẫn khí gas 9- Thùng xăng 10- Lọc xăng
11- Bơm xăng 12- Van xăng điện từ 13- Carbuarator
14- Bộ trộn 15- Động cơ
- Việc chuyển đổi nhiên liệu sử dụng đợc thực hiện nhờ một công tắc trên
bảng điều khiển (06). Khi công tắc nhiên liệu ở chế độ sử dụng xăng, hệ thống
hoạt động nh hệ thống cung cấp nhiên liệu xăng bình thờng. Trên bảng điều
khiển cũng có các đèn báo cho biết loại nhiên liệu đang sử dụng và mức nhiên
liệu LPG có trong thùng chứa.
- Khi bật công tắc sang chế độ sử dụng LPG, tín hiệu điện sẽ điều khiển
làm đóng van xăng điện từ (12), đồng thời mở van LPG điện từ (04) và van nớc
của bộ giảm áp hoá hơi. LPG lỏng từ thùng chứa cao áp (01) đặt phía sau
khoang xe qua van LPG đa chức năng, qua van điện từ (04) theo đờng ống cao
áp tới bộ giảm áp hoá hơi (05). Tại đây, LPG lỏng sẽ đợc giảm áp xuống xấp xỉ
áp suất khí trời và hoá hơi hoàn toàn. Hơi LPG tiếp tục theo đờng ống thấp áp đi
Sinh viên: Nguyễn Quốc Dũng 23 GVHD:PGS. TS. Cao Trọng
Hiền
KS. Nguyễn Hùng
Mạnh
thiết kế lắp đặt HTCCNL khí gas hoá lỏng (LPG) trên ôtô con
tới bộ trộn (14). Bộ trộn đợc lắp phía trớc bớm gió của carbuarator sẽ hoà trộn
hơi LPG với không khí để tạo thành hỗn hợp công tác. Hỗn hợp LPG - không
khí theo đờng ống nạp đi vào buồng cháy động cơ.
- Trong quá trình làm việc, tại bộ giảm áp hoá hơi nhiệt độ sẽ giảm xuống

Trong hệ thống cung cấp nhiên liệu LPG, các thiết bị chính của bộ
chuyển đổi nh thùng chứa, bộ giảm áp hoá hơi, , có kết cấu phức tạp, việc chế
tạo và thử nghiệm đòi hỏi trình độ công nghệ cao. Ta sẽ lựa chọn các thiết bị
này cho phù hợp với đặc điểm kỹ thuật và kết cấu của xe Fiat Tempra.
II.3.1. Thùng chứa nhiên liệu:
Thùng chứa nhiên liệu LPG là thiết bị lớn nhất của hệ thống. Đây là thiết
bị chuyên dùng đợc thiết kế đảm bảo độ an toàn cao. Thông thờng, thùng đợc
bố trí lắp đặt trong khoang chứa đồ của xe hoặc trong khoang chứa bánh xe dự
phòng. Nếu đợc lắp trong khoang để bánh xe dự phòng, thùng sẽ đợc thiết kế
dạng hình bánh xe. Điều này rất thuận lợi khi muốn giữ nguyên khoang để hành
lý phía sau, đặc biệt đối với các xe vận tải hàng hoá. Trong trờng hợp lắp đặt hệ
Sinh viên: Nguyễn Quốc Dũng 25 GVHD:PGS. TS. Cao Trọng
Hiền
KS. Nguyễn Hùng
Mạnh
thiết kế lắp đặt HTCCNL khí gas hoá lỏng (LPG) trên ôtô con
thống trên ôtô con, thùng nhiên liệu sẽ đợc bố trí lắp trong khoang đựng đồ phía
sau xe. Lúc này thùng đợc chế tạo dạng hình trụ hai đáy lồi.
Có rất nhiều loại thùng chứa với dung tích và kích thớc khác nhau. Thùng
chứa dung tích lớn sẽ cho phép thời gian chạy xe lâu hơn, tuy nhiên kích thớc
cồng kềnh, ảnh hởng đến không gian khoang chứa đồ. ở đây, ta sẽ chọn loại
thùng có dung tích là 48 lít.
Vật liệu chế tạo thùng cũng rất đa dạng. Thùng có thể làm bằng vật liệu
mềm, bọc ngoài bằng lới thép. Loại này trọng lợng nhẹ, độ bền cao nhng giá
thành đắt. Thông thờng, thùng đợc chế tạo từ thép đã qua nhiệt luyện, cho phép
chịu đợc kéo nén và tránh nứt ngay cả khi bị móp do va chạm. Thùng có chiều
dày từ (
43 ữ
) mm. Để đảm bảo tuyệt đối an toàn, sau khi chế tạo, thùng đợc
kiểm tra ở áp suất 45 bar trớc khi đa vào sử dụng (tơng đơng 47,39 kG/cm

kéo dài thời gian nạp. Van đa cổng đồng thời có một thiết bị nối với phao đặt
trong thùng chứa. Khi lợng nạp đạt giới hạn an toàn 80% dung tích thùng, thiết
bị này sẽ khoá đờng nạp LPG.
- Xuất LPG ra sử dụng: Van đa cổng đợc nối với một ống hút để hút LPG
lỏng từ dới đáy thùng và xuất ra ngoài qua một đờng ống. Van đa cổng luôn
luôn đảm bảo cung cấp đủ lu lợng gas cho động cơ.
Sinh viên: Nguyễn Quốc Dũng 27 GVHD:PGS. TS. Cao Trọng
Hiền
KS. Nguyễn Hùng
Mạnh