Tìm hiểu về nhiên liệu LPG và các ứng dụng

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

1.6. An toàn trong sử dụng và tồn trữ LPG 6
1.7. So sánh tính năng của LPGvới các nhiên liệu
khác 8
Chương 2: KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG LPG TRÊN XE 10
2.1. Các nhiên liệu khí sử dụng trên xe 11
2.1.1. Khí thiên nhiên 11
2.1.2. Khí đồng hành từ dầu mỏ 11
2.1.3. Ưu điểm của việc sử dụng khí LPG so
với các khí khác 14
2.1.4. Kết luận 15
2.1.5.Các phương pháp sử dụng nhiên liệu
khí để chạy động cơ đốt trong 15
2.1.5.1.Phương pháp thứ nhất 15
2.1.5.2. Phương pháp thứ hai 15
2.2. Các phương án chuyển đổi động cơ chạy bằng nhiên
liệu truyền thống sang sử dụng nhiên liệu khí dầu mỏ hóa
lỏng LPG 16
NHÓM 2 2
Khí dầu mỏ hóa lỏng(LPG) và các ứng dụng
2.2.1.Động cơ xăng 16
2.2.2.Động cơ Diezel 16
2.3.Quá trình cháy của LPG trong động cơ đánh lửa
cưỡng bức 17
2.4. Các cụm chi tiết chính của hệ thống LPG
trên ôtô 17
2.4.1.Bộ trộn khí 17
2.4.2. Bộ giảm áp hóa hơi 18
2.4.3.Bình chứa LPG 18
2.4.4.Các cụm chi tiết khác trong hệ thống LPG 18
2.4.4.1.Van solenoid / kiểu đơn và đôi 18

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:

- Sử dụng LPG là nguồn nguyên liệu cho các ngành công nghiệp.
- Sử dụng LPG là nguồn nhiên liệu cho các quá trình đốt sinh nhiệt.
- Sử dụng LPG là nguồn nhiờn liệu cho cỏc phương tiện vận tải, các thiết bị chuyển
nhiệt năng thành cơ năng.
 Sử dụng LPG là nguồn nguyên liệu cho các ngành công nghiệp:
Với đặc tính không màu, không mùi, không độc hại nên LPG là nguồn nhiên liệu tốt
cho các quá trình chế biến hoá học, làm chất mang, :
- Trong công nghiệp hoá chất, LPG đợc sử dụng để chế biến tạo các hợp chất hoá học
các hợp chất cao phân tử, nhựa,
- Trong nông nghiệp, LPG cũng đợc sử dụng để chế biến phân bón phân đạm, ure,
Ngoài ra LPG cũng được sử dụng để tổng hợp thuốc trừ sâu
- Trong công nghiệp mỹ phẩm, LPG được sử dụng để tổng hợp các hợp chất thơm, khí
mang trong nước hoa, kem bôi da
- Trong công nghiệp thực phẩm LPG cũng đợc sử dụng rộng rãi. LPG đã được sử
dụng tổng hợp hương liệu hương chanh, cam, táo
 LPG sử dụng cho quá trình đốt sinh nhiệt:
Sử dụng LPG cho quá trình đốt sinh nhiệt là ứng dụng phổ biến nhất hiện nay. Do đòi
hỏi về yêu cầu đảm bảo môi trờng sống, sự tiện lợi, giá thành và hiệu quả mà LPG
được sử dụng trong lĩnh vực này trở nên phổ biến.
LPG được phát hiện và sử dụng từ những năm đầu thế kỷ 19, đến những năm 50 của
thế kỷ 20 đang được ứng dụng rộng rãi. Ngày nay, LPG đã được sử dụng thay thế cho
các loại nhiên liệu truyền thống : than, củi, điện, Việc sử dụng LPG này đã cho thấy
nhiều lợi ích quan trọng:
- Không gây ô nhiễm môi trường
- Giá thành thấp hơn so với dùng điện
- Chất lượng sản phẩm đồng đều, ổn định, đảm bảo yêu cầu.
- Tiện lợi và tiết kiệm
Chương 1 : KHÁI QUÁT VỀ LPG
1.1. LPG hoặc LP Gas là gì?
LPG hoặc LP Gas là chữ viết tắt của “Liqueded Petroleum Gas” có nghĩa là

“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

thể được hóa lỏng khi nén và làm lạnh. Propane có công thức cấu tạo như sau :
PROPANE
Công thức hóa học C
3
H
8
Khối lượng phân tử 44.09
Khối lượng riêng ở 15
o
C 0.51 kg/lít
Nhiệt độ sôi ở áp suất khí quyển - 43
o
C
Nhiệt trị thấp 46.1 MJ/kg
Nhiệt độ tự bốc cháy (ở áp suất khí quyển)
460÷580
o
C
Giới hạn cháy theo % thể tích
2.37% ÷ 9.5%
Vận tốc ngọn lửa ở ngoài không khí
46÷85 cm/s
1.2.2. Butane
Butane là một hydrocarbon có trong khí thiên nhiên và có thể thu được từ quá
trình tinh luyện dầu mỏ. Butane là một alkane thể khí, gồm có các hydro cacbon chứa
4 nguyên tử cacbon, chủ yếu là n- butane và iso-butane. Công thức hóa học của butane
là C
4
H
10

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

nghĩa là chúng không xảy ra phản ứng hóa học với nhau. Do đó, Propane và Butane
được dùng kết hợp trong nhiên liệu nhưng vẫn an toàn. Ngoài ra, Propane và Butane là
sản phẩm phụ thu được từ tinh luyện dầu mỏ. Mặt khc, cả hai Propane và Butane có
thể được hóa lỏng một cách dễ dàng do đó chúng rất lý tưởng trong việc sử dụng kết
hợp như một nhiên liệu.
1.2.4. Mecaptan
Mercaptan là một chất được pha trộn vào LPG với tỉ lệ nhất định làm cho LPG
có mùi đặc trưng, để dễ phát hiện khi bị xì hoặc rò rỉ. Thường LPG là không màu,
không mùi.
1.3. Lý tính của LPG
LPG là một chất lỏng không màu (trong suốt), không mùi (nhưng được tạo mùi
nhằm để dễ phát hiện khi rò rỉ)
Có tỷ trọng nhẹ hơn nước: từ 0.53 ÷ 0.58 kg/lít.
Ap suất tuyệt đối của LPG trong bồn chứa là : + 1.7 bars ở -15
o
C
+ 4.4 bars ở 15
o
C
+ 12.5 bars ở 50
o
C
LPG được bảo quản trong bình chứa như một chất lỏng có áp suất không cao
(dưới 20 bars). Bên trong bình chứa, LPG có hai trạng thái: hơi và lỏng; chất lỏng nằm
ở phần đáy bình và hơi nằm ở phía trên.
Sự giãn nở của LPG vào khoảng 0,25%, chính vì vậy ta phải luôn luôn chứa khí
LPG ở khoảng 80% thể tích bồn chứa. Phần còn lại của bồn chứa dành cho phần hơi
giãn nở do nhiệt độ môi trường.
Tỷ số bén lửa từ 2,4% ÷ 9.6% trong không khí.
Nhiệt độ tự bốc cháy là 855

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

o
C
Nhiệt trị thấp MJ/lít 25.5 28.7
Nhiệt trị thấp Kcal/kg 11070 10920
Nhiệt trị thấp MJ/kg 46.1 45.46
Giới hạn cháy theo % thể tích
2.37%÷9.5% 1.86%÷8.41%
Số lít trên mỗi tấn (lít/tấn) 1960 1720
Số ốctan động cơ (MON) 101 93
Số ốctan thí nghiệm (RON) 111 103
Vận tốc ngọn lửa ở ngoài không khí
46÷85cm/s 40÷87cm/s

Một số tính chất của LPG so sánh với xăng và dầu được trình bày ở bảng sau:
Đặc tính Propanes Butane Petrol Diesel
Tỉ trọng ở 15
o
C (kg/lit) 0.508 0.584
0.73÷0.78 0.81÷0.85
Áp suất bay hơi ở
37,8
o
C (bar)
12.1 2.6
0.5÷0.9
0.003
Nhiệt độ sôi -43
o
C -0.5
o

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.

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.
1.5. Các ưu điểm của nhiên liệu LPG
LPG có các ưu điểm sau :
Các thành phần hóa học của LPG tương đối ít, do đó dễ dàng thực hiện việc
điều chỉnh đúng tỉ lệ hỗn hợp nhiên liệu và không khí để quá trình cháy xảy ra hoàn
toàn. Ưu điểm này đem lại đặc tính cháy sạch cho LPG.
Cả hai Propane và Butane được hóa lỏng một cách dễ dàng và đựng trong các
bình chứa áp suất. Đặc tính này làm cho nhiên liệu có tính cơ động cao, do đó có thể
vận chuyển dễ dàng trong các bình hoặc các thùng chứa đến người sử dụng.
LPG là chất thay thế tốt cho xăng trong các động cơ xăng. Đặc tính cháy sạch
của LPG trong một động cơ thích hợp đã làm giảm bớt lượng khí thải, kéo dài tuổi thọ
của dầu bôi trơn và bugi đánh lửa.
Các đặc tính cháy sạch và dễ vận chuyển của LPG cung cấp một chất thay thế
cho các nhiên liệu bản xứ chẳng hạn như gỗ, than đá và các chất hữu cơ khác. Đây là
giải pháp tốt để hạn chế nạn phá rừng và làm giảm các chất thải rắn (PM) nguy hiểm
vào bầu khí quyển được gây ra bởi việc đốt cháy các nhiên liệu bản xứ.
Thay thế cho chất nổ và chất làm lạnh f (fluorocarbons ), giúp hạn chế nguyên nhân
gây phá hủy tầng ozone của trái đất.
1.6. An toàn trong sử dụng và tồn trữ LPG
Quá trình cháy của LPG sinh ra cacbon dioxide(CO
2
) và hơi nước, nhưng phải
có đủ không khí. Nhưng nếu hỗn hợp thiếu không khí, trong khi cháy có thể sinh ra
khí độc là cacbon monoxide(CO).
Mỗi người có liên quan đến việc tồn trữ và sử dụng LPG nên quan tâm đến các
đặc tính và các mối nguy hiểm tiềm ẩn sau:
(a) LPG được tích trữ ở thể lỏng dưới áp suất nhất định. LPG gần như không
màu và trọng lượng của nó thì xấp xỉ phân nửa một thể tích tương đương của nước.

(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

LPG có thể được nhìn thấy như ánh sáng mờ mờ (shimmering).
(h) Vì sự bay hơi nhanh và liên tục làm giảm nhiệt độ, một phần nhỏ chất lỏng
LPG có thể gây nên vết bỏng lạnh nghiêm trọng nếu để tiếp xúc với da. Trang thiết bị
bảo vệ cá nhân (ví dụ như bảo vệ tay và mắt) nên được mang vào nếu những nguy
hiểm này có thể xảy ra.
Một cái bình rổng, nhưng trước đó đã chứa LPG có thể vẫn còn LPG tồn tại ở
thể hơi và do đó có những nguy hiểm tiềm ẩn. Áp suất bên trong bình này xấp xỉ áp
suất khí trời. Nếu một cái van đang rò rỉ hoặc để ở trạng thái mở, không khí có thể
khuếch tán vào trong bình chứa tạo thành một hỗn hợp có khả năng gây cháy và nổ rất
nguy hiểm.
Một số đặc tính của Gas có liên quan tới công tác PCCC.
Khí đốt hóa lỏng là sản phẩm thu được từ quá trình chế biến dầu mỏ, thành phần
của nó bao gồm hỗn hợp của nhiều hydrocacbon parafin mà chủ yếu là propan và
butan . Tỷ lệ của propan và butan trong thành phần khí đốt hóa lỏng phụ thuộc vào
mỗi hãng sản xuất (Petrolimex , Sell, Total, Thăng Long ). Đối với LPG của
Petrolimex tỷ lệ propan và butan là từ 30/70 đến 50/50 về thể tích.
Về trạng thái tồn tại:
LPG ở thể lỏng và hơi đều không màu, không mùi. Vì lý do an toàn nên LPG được
pha thêm chất tạo mùi để dễ phát hiện rò rỉ . Thông thường LPG thương mại được pha
thêm chất tạo mùi EtylMecaptan có mùi đặc trưng , khí này hòa tan tốt trong LPG ,
không độc , không ăn mòn kim loại và có tốc độ bay hơi gần LPG nên nồng độ trong
LPG không đổi cho đến khi bình chứa được sử dụng hết . Theo các tiêu chuẩn an
toàn, nồng độ pha chế tạo mùi phải thích hợp để chúng ta có thể phát hiện được hơi
gas rò rỉ khi đạt nồng độ bằng 1/5 lần giới hạn nồng độ bốc cháy thấp.
Ở điều kiện nhiệt độ và áp suất thường , LGP tồn tại ở trạng thái khí. Tuy nhiên, do
LPG có tỷ số dãn nở thể tích lớn nên để thuận tiện và kinh tế trong quá trình bảo
quản , vận chuyển và sử dụng, LPG thường được hóa lỏng bằng cách nén vào các bình
chứa chịu áp lực ở nhiệt độ thường hoặc làm lạnh để hóa lỏng ở nhiệt độ thấp.
Nhiệt độ sôi: Nhiệt độ sôi của khí đốt hóa lỏng thấp.
Ở áp suất khí quyển : Propan sôi ở -42 độ C và Butan ở -0,5 độ C

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

với động cơ 4 kỳ giá trò η
v
= 0,80 ÷ 0,85.
* Đối với động cơ 2 kỳ :
V
nạp
= V
h
* n
emax
/ 3456
Đối với động cơ phun nhiên liệu
V
nạp
= V
h
* n
emax
/ 3456
Đối với động cơ có tăng áp
V
nạp
= V
h
* n
emax
/ 3456 *% p
k
+1
Trong đó : p

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

o
C.
Khi nhiệt độ xuống âm 5
o
C vào
mùa đông, động cơ thường khởi động
bằng nhiên liệu xăng và chạy bằng LPG
sau một ít giây hâm nóng.
Kiểu van solenoid LPG đôi
Động cơ khởi động dễ dàng khi
nhiệt độ âm 20 ÷ 25
o
C với nhiên liệu
LPG hoặc xăng. Van solenoid LPG đôi có khã năng cung cấp gas ở thể lỏng trong
lúc khởi động và gas ở thể khí đến bộ bay hơi trong lúc hoạt động với hệ thống 4
van trên thùng. Nhưng nếu thành phần Gas LPG của bạn có 70% Propane, sẽ
không có vấn đề trong việc khởi động với van solenoid LPG đơn. Gas ở thể lỏng
trong lúc khởi động chạy bằng LPG sau một ít giây hâm nóng.
2.4.4.2. Van cắt xăng (Gasoline cut-off
valve)
Đây là một thiết bò để cắt nguồn cung cấp
xăng khi xe đang chạy bằng LPG. Van này gồm một
cửa xếp được vận hành bằng cuộn dây điện từ và có
hai ống nối (Vào/Ra).
Van được đóng lại khi ngắt điện và mở ra khi
có dòng điện đi qua. Van được đặt trong khoang
động cơ nằm giữa bơm xăng và bộ chế hòa khí. Và
van chỉ được lắp trên động cơ sử dụng bộ chế hòa khí
Chương 3 : ỨNG DỤNG LPG TRÊN ĐỘNG CƠ NHIÊN LIỆU
KÉP (DUAL FUEL) DIESEL - LPG

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.

Màng cao su 9 của buồng C được di chuyển bên trong nhờ áp suất nạp. Sự dịch
chuyển này làm cho đòn bẩy mở van định lượng 7 để hơi LPG đi từ buồng A sang
buồng C. Nếu việc hút nhiên liệu tăng lên ở bộ trộn, thì lập tức nó sẽ truyền qua buồng
C và màng cao su 9, cho phép nhiều hơi LPG đi qua miệng 6. Ngược lại, nếu lực hút ở
NHÓM 2 22
Khí dầu mỏ hóa lỏng(LPG) và các ứng dụng
bộ trộn giảm xuống, do lực đẩy của lò xo 8 điều khiển đòn bẩy đóng dần miệng 6.,
giới hạn lượng hơi LPG đi vào.
Khi động cơ không hoạt động, lò xo 8 tác động lên đòn bẩy làm khóa chặt van
định lượng 7, bảo đảm hơi LPG không đi qua được miệng 6.
1 0
L ö ô ùi l o ïc b u ïi
T ö ø b ì n h c h ö ùa L P G
Ñ i r a ñ e án b o ä t r o än L P G
S ô ñ o à n g u y e ân l y ù b o ä g i a ûm a ùp - h o a ù h ô i L P G
9
7
6
5
A
C
B
4
3
2
1
8
D
Hình 3.2 Sơ đồ nguyên lý bộ giảm áp hóa hơi
NHÓM 2 23

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,

được điều khiển bởi van điện từ, van này chỉ làm việc khi chyển qua chạy xăng. Bộ
trộn còn có 1 vít điều chỉnh 8 để điều chỉnh hỗn hợp khi động cơ làm việc ở chế độ
không tải.
3.1.2. Chuyển đổi động cơ Diesel thành động cơ phun LPG trực tiếp:
Sơ đồ tổng thể hệ thống điều khiển nhiên liệu được chỉ ra trên hình 3.4:
NHÓM 2 24
Khí dầu mỏ hóa lỏng(LPG) và các ứng dụng
Hình 3.4 Sơ đồ hệ thống nhiên liệu động cơ xăng chuyển đổi sang phun trực tiếp
LPG
Mô tả hệ thống:
Ga từ bình chứa đến bộ điều áp, qua ống phân phối rồi đến kim phun. Các cảm
biến như là bộ đo gió, cảm biến cánh bướm ga, cảm biến lambda gởi tín hiệu về bộ
điều khiển để tính toán thời gian nhấc kim, cung cấp ga vào trong xy lanh. Một hệ
thống van và đồng hồ báo được thiết kế để đảm bảo an toàn và hiển thị tình trạng của
hệ thống.
Nguyên lý hoạt động:
Động cơ phun ga trực tiếp hoạt động dựa trên việc phun trễ một lượng nhiên liệu
khí áp suất cao vào trong buồng cháy động cơ đốt trong giống như động cơ diesel.
Cũng giống như động cơ diesel, ga được phun vào cuối kỳ nén. Ga có nhiệt độ tự bốc
cháy lớn hơn diesel (1000
0
C so với 500
0
C) vì vậy, sẽ không dễ dàng bốc cháy trong
một buồng đốt có nhiệt độ và áp suất giống như động cơ diesel thường. Để đốt cháy
ga, một bề mặt tiếp xúc nhiệt độ cao, như bugi xông làm bằng gốm, được sử dụng
trong buồng đốt. Đầu bằng gốm có nhiệt độ 1200 – 1300
0
C, được cách nhiệt để đốt
cháy nhiên liệu tốt hơn. Hệ thống nung nóng được kiểm soát để duy trì nhiệt độ của

NHÓM 2 25