đồ án kỹ thuật cơ khí Thiết kế hệ thống cung cấp khí CNG cho động cơ TOYOTA VIOS 1NZ-FE

Bộ môn: Động cơ Đốt trong Đồ án tốt nghiệp
MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU…………………………………………………………… 5
CHƯƠNG I:NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN……………………………….6
1.1 Sự cần thiết phải có nguồn nguyên liệu thay thế 6
1.2 Nhiên liệu khí thiên nhiên nén CNG………………………………7
1.2.1 Nguồn gốc,quá trình khai thác và xử lí……………………………….7
1.2.2 Tính chất của khí CNG………………………………………………. 9
1.3 Tình hình sử dụng CNG cho động cơ trên thế giới………………12
1.4 Thực trạng và tiềm năng sử dụng CNG tại Việt Nam………… 14
CHƯƠNG II:THIẾT KẾ LẮP ĐẶT HỆ THỐNG CUNG CẤP CNG… 18
2.1 Các phương án cung cấp CNG cho động cơ………… 18
2.1.1 Cung cấp CNG sử dụng bộ hòa trộn…………………………………18
2.1.2 Cung cấp CNG bằng cách phun trên đường ống nạp……………… 21
2.1.3 Cung cấp CNG bằng cách phun trực tiếp vào buồng cháy………… 23
2.2 Thiết kế lắp đặt hệ thống CNG trên động cơ VIOS 1NZ-FE 24
2.2.1 Sơ đồ hệ thống nhiên liệu nguyên thủy………………………………….24
2.2.2 Mô tả hệ thống nhiên liệu nguyên thủy………… 25
2.2.3 Thiết kế hệ thống cung cấp CNG…………………………………….26
2.3 Các bộ phận chính của hệ thống cung cấp CNG……………… 28
a) Bình chứa……………………………………………………………….28
b) Van bình chứa………………………………………………………… 29
c) Van nạp khí vào bình CNG 30
d) Van điện từ…………………………………………………………………… 31
e) Bộ giảm áp…………………………… 33
f) Bộ hòa trộn…………………………………………………………… 35
g) Bộ điều khiển chế độ chạy………………………………………………36
h) Bộ giả tạo vòi phun…………………………………………………… 36
i) Van công suất……………………………………………………………37
CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN NHIỆT ĐỘNG CƠ KHI SỬ DỤNG KHÍ
CNG VÀ THIẾT KẾ BỘ HÒA TRỘN…………………………………. 38

3.1 Tính toán chu trình công tác…………………………………… 38
3.1.1 Các thông số ban đầu……………………………………………… 38
3.1.2 Các thông số cần chọn……………………………………………….39
3.1.3 Tính toán các chu trình công tác…………………………………….39
3.2 Thiết kế tính toán bộ hòa trộn……………………………………46
3.2.1 Tính toán các thông số hình học của bộ hòa trộn………………… 46
3.2.2 Quá trình tính toán………………………………………………… 47
3.2.3 Bản vẽ thiết kế bộ hòa trộn………………………………………… 52

Sinh viên: Vũ Đức Việt Lớp: Động cơ - Khóa 52
1
1
Bộ môn: Động cơ Đốt trong Đồ án tốt nghiệp
3.3 Các triệu chứng hư hỏng khi dựng hệ thống nhiên liệu CNG và
các biện pháp khắc phục……………………………………………… 53
Một số hình ảnh lắp hệ thống cung cấp CNG tại PTN………………54
KẾT LUẬN……………………………………………………………….56
TÀI LIỆU THAM KHẢO………………………………………………. .57
Sinh viên: Vũ Đức Việt Lớp: Động cơ - Khóa 52
2
2
Bộ môn: Động cơ Đốt trong Đồ án tốt nghiệp
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1 Thành phần CNG……………………………………………… 7
Bảng 1.2 Thành phần CNG tại các vùng khai thác khác nhau…………….7
Bảng 1.3 So sánh đặc tính CNG với xăng………………………………….8
Bảng 1.4 Mức độ ô nhiễm của CNG……………………………………….9
Bảng 1.5 So sánh mức độ phát sinh khí gây hiệu ứng nhà kính đối với động
cơ dựng xăng .diesel và CNG (g C/km) theo chu trình ECE………… 10
Bảng 1.6 Top ten countries with most CNG vehicles-2011………………11

Bảng :Thông số kĩ thuật của bình chứa………………………………… 27
Bảng :Thông số của van nạp…………………………………………… 29
Bảng :Thông số của van điện từ………………………………………… 30
Bảng :Thông số kĩ thuật của bộ giảm áp………………………………….33
Bảng 3.1Thông số …………………………………………………….47
Sinh viên: Vũ Đức Việt Lớp: Động cơ - Khóa 52
3
3
Bộ môn: Động cơ Đốt trong Đồ án tốt nghiệp
DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ
Hình 1.1 Trạm dịch vụ công cộng cung cấp CNG cho động cơ……… 16
Hình 1.2 Máy nén cá nhân cung cấp CNG cho động cơ 17
Sinh viên: Vũ Đức Việt Lớp: Động cơ - Khóa 52
4
4
Bộ môn: Động cơ Đốt trong Đồ án tốt nghiệp
Hình 2.1 Cung cấp CNG sử dụng bộ hòa trộn……………………………18
Hình 2.2Cung cấp CNG sử dụng bộ hào trộn điều khiển điện tử 20
Hình 2.3 Cung cấp CNG bằng phương pháp phun trên đường ống nap.21
Hình Sơ đồ nạp nhiên liệu phun gián tiếp………………………………22
Hình 2.4 Cung cấp CNG bằng phương pháp phun trực tiếp………….23
Hình 2.5 Sơ đồ hệ thống xăng động cơ 1NZ-FE……………………….24
Hình 2.6 Sơ đồ hệ thống nhiên liệu CNG nắp trên động cơ 1NZ-FE…27
Hình 2.7 Bình chứa CNG……………………………………………….28
Hình 2.8 Van bình chứa…………………………………………………29
Hình 2.9 Van nạp……………………………………………………….30
Hình 2.10 Kết cấu van nạp…………………………………………… 31
Hình 2.11 Kết cấu van điện từ………………………………………….32
Hình 2.12 Bộ giảm áp………………………………………………… 33
Hình 2.13 Kết cấu bộ giảm áp………………………………………….33

Hình 2.14 Sơ đồ bộ hòa trộn……………………………………………35
Hình 3.1 Các loại bộ hòa trộn………………………………………… 47
Hình 3.2 Bộ hòa trộn trực giao…………………………………………47
Hình 3.3 Sơ đồ tính toán đường kính lỗ phun………………………….51
LỜI MỞ ĐẦU
Động cơ đốt trong sử dụng các loại nhiên liệu truyền thống cùng
với các phương tiện giao thông vận tải là nguồn gây ô nhiễm chủ yếu và
nghiêm trọng cho môi trường không khí. Ngày nay, với sự tiến bộ của khoa
học kỹ thuật các quá trình làm việc của động cơ đốt trong đó được điện tử
Sinh viên: Vũ Đức Việt Lớp: Động cơ - Khóa 52
5
5
Bộ môn: Động cơ Đốt trong Đồ án tốt nghiệp
hoá, tin học hoá tạo ra những thành công đáng kể về cải thiện công suất
động cơ, nâng cao hiệu suất, tiết kiệm nhiên liệu, giảm ô nhiễm môi
trường. Nhưng với sự khắt khe của các tiêu chuẩn về ô nhiễm môi trường
của khí thải động cơ của một số nước thì các giải pháp trên cũng không đáp
ứng được các tiêu chuẩn khắt khe đó.
Vì vậy chúng ta cần có các giải pháp hữu hiệu hơn để khắc phục hiện tượng
trên.Một trong những giải pháp đó là sử dụng nhiên liệu sạch ít gây ô
nhiễm để thay thế các loại nhiên liệu truyền thống.
Với tình hình khan hiếm nhiên liệu và mức độ ô nhiểm bầu khí quyển như
hiện nay thì việc ứng dụng nhiên liệu khí CNG vào các phương tiện vận tải
là một thiết yếu để đa dạng hóa nguồn nhiên liệu và giảm thiểu ô nhiểm
môi trường.Chính vì đó em đã chọn đề tài” Thiết kế hệ thống cung cấp khí
CNG cho động cơ TOYOTA VIOS 1NZ-FE” để giải quyết vấn đề trên.
Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn thầy hướng dẫn PGS.TS Hồng Đình
Long đã tận tình giúp đỡ em hoàn thành đồ án này.Bên cạnh đó em cảm ơn
các thầy trong khoa đã tạo mọi điều kiện để em hoàn thành tốt nhất đồ án.

Hà Nội, ngày10 tháng 6 năm2012
Sinh viên thực hiện
Vũ Đức Việt
CHƯƠNG I
NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN
1.1:Sự cần thiết phải có nguồn nguyên liệu thay thế
Từ những năm 1849 - 1850, con người đã biết chưng cất dầu mỏ để
lấy ra dầu hỏa, còn xăng là thành phần chưng cất nhẹ hơn dầu hỏa thì chưa
Sinh viên: Vũ Đức Việt Lớp: Động cơ - Khóa 52
6
6
Bộ môn: Động cơ Đốt trong Đồ án tốt nghiệp
hề được sử dụng đến và phải đem đổ đi một nơi thật xa. Lúc đó con người
tạo ra dầu hỏa với mục đích thắp sáng hoặc đun nấu đơn thuần. Nhưng với
sự tiến hóa của khoa học và kỹ thuật, từ việc sử dụng những động cơ hơi
nước cồng kềnh và hiệu quả thấp, con người đã tìm cách để sử dụng xăng
và dầu diesel cho động cơ đốt trong, loại động cơ nhỏ gọn hơn nhưng có
hiệu quả cao hơn hẳn. Cùng với những khám phá khoa học vĩ đại khác, sự
phát minh ra động cơ đốt trong sử dụng xăng và dầu diezel đã thúc đẩy xã
hội loài người đạt những bước phát triển vượt bậc, đem đến cuộc sống ấm
no, hạnh phúc và văn minh cho hàng tỷ người trên thế giới.
Những hiệu quả và giá trị của dầu mỏ và động cơ đốt trong mang lại
thật sự không ai có thể phủ nhận . Nguồn năng lượng chúng mang lại hầu
như là chiếm ưu thế hoàn toàn. Do vậy, mà hầu hết các quốc gia trên thế
giới đều muốn chiếm ưu thế và chủ động về nguồn dầu mỏ. Cuộc khủng
hoảng năng lượng vào thập kỷ 70 của thế kỷ 20 đã một lần nữa khẳng định
tầm quan trọng chiến lược của dầu mỏ đối với mỗi quốc gia và cho toàn thế
giới. Nhưng theo dự đoán của các nhà khoa học thì với tốc độ khai thác
hiện nay, trữ lượng dầu mỏ còn lại của Trái Đất cũng chỉ đủ cho con người
khai thác trong vòng không quá 40 năm nữa.

Bên cạnh đó những hậu quả mà khi chúng ta sử dụng dầu mỏ và động cơ
đốt trong gây ra từ các chất thải khí làm ô nhiễm không khí, làm thủng tầng
ôzôn, gây hiệu ứng nhà kính.Trong các chất độc hại thì CO, NO
x
, HC do
các loại động cơ thải ra là nguyên nhân chính gây ô nhiễm bầu không khí,
ảnh hưởng đến sức khỏe con người. Do đó, con người đang đứng trước một
thách thức lớn là phải có nguồn nhiên liệu thay thế.
Những loại nhiên liệu có thể thay thế cho xăng và diesel là:
- Khí tự nhiên:CNG,NGV…
- Khí gas hóa lỏng:LPG
- Bio Diesel
- Cồn Ethanol
- Cồn Methanol
- Dầu thực vật
- Hydro
Trong các loại nhiên liệu trên, khí thiên nhiên là nguồn năng lượng
sơ cấp rất quan trọng. Trong những năm gần đây, sản lượng khí thiên
nhiên hàng năm trên thế giới đạt xấp xỉ 2 tỉ Tép (1000 m
3
= 0,85 Tep),
tương đương khoảng 60% sản lượng dầu thô. Người ta ước tính đến năm
2020, sản lượng khí thiên nhiên trên thế giới sẽ là 2,6 tỉ Tép/năm so với
sản lượng dầu thô là 3,5 tỉ Tép.
Trữ lượng khí thiên nhiên hiện nay khoảng 150 tỉ Tép, xấp xỉ với trữ
lượng dầu thô. Mặt khác, khí thiên nhiên có ưu điểm là phân bố hầu như
trên khắp địa cầu nên đảm bảo được sự cung cấp an toàn và thuận tiện hơn
dầu thô.
Sinh viên: Vũ Đức Việt Lớp: Động cơ - Khóa 52
7

7
Bộ môn: Động cơ Đốt trong Đồ án tốt nghiệp
CNG còn có thêm một vài ưu điểm khác như giá thành rẻ hơn so với
giá của các loại nhiên liệu khác từ 10%-30%.Nếu so với dầu FO,DO,LPG
thì dựng CNG trong sản xuất giá rẻ hơn 10%-15%,dùng trong vận tải giá
rẻ hơn 30-40%,vì thế dựng nhiên liệu này có thể giảm tối đa chi phí nhiên
liệu.Theo tính toán của một số nhà khoa học ,giá 1 tấn khí CNG khoảng
318 USD, chỉ bằng 53,3% giá xăng,42% giá dầu,vì thế mỗi xe buýt sử
dụng CNG hoạt động 1 năm tiêt kiệm 8.308 USD nhiên liệu so với dầu
diesel.
Từ những năm 1990, việc nghiên cứu sử dụng khí thiên nhiên làm
nhiên liệu đã được thực hiện ở nhiều khu vực trên thế giới. Khí thiên nhiên
được xem là nhiện liệu sạch vì vậy việc sử dụng nó để chạy động cơ ngoài
mục đích đa dạng hóa nguồn nhiên liệu còn góp phần làm giảm ô nhiễm
môi trường một cách đáng kể.
1.2: Nhiên liệu khí thiên nhiên nén CNG
1.2.1 Nguồn gốc, quá trình khai thác và xử lí
Khí thiên nhiên được tạo ra từ sinh vật phù du, các vi sinh vật sống
dưới nước bao gồm tảo và động vật nguyên sinh. khi các vi sinh vật này
chết đi và tích tụ trên đáy đại dương, chúng dần bị chôn đi và xác của
chúng được nén dưới các lớp trầm tích. Trải qua hàng triệu năm, áp suất và
nhiệt do các lớp trầm tích chồng lên nhau tạo nên trên xác các loại sinh vật
này đã chuyển hoá hoá học các chất hữu cơ này thành khí thiên nhiên. Do
dầu mỏ và khí thiên nhiên thường được tạo ra bằng các quá trình tự nhiên
tương tự nhau, hai loại hydrocacbon này thường được tìm thấy cùng nhau
trong các bể chứa ngầm tự nhiên. Sau khi dần được tạo nên trong lòng vỏ
Trái Đất, dầu mỏ và khí thiên nhiên đã dần chui vào các lỗ nhỏ của các
tầng đá xốp xung quanh, những tầng đá xốp này có vai trò như các bể chứa
tự nhiên. Do các lớp đá xốp này thường có nước chui vào, khí thiên nhiên
vốn nhẹ hơn nước và kém dày đặc các tầng đá xung quanh nên chúng

chuyển lên trên qua lớp vỏ, đôi khi cách xa nơi chúng tạo ra. Cuối cùng,
một số hydrocacbon này bị bẫy lại bởi các lớp đá không thấm (đá không
xốp), các lớp đá này được gọi là đá “mũ chụp”. Khí thiên nhiên nhẹ hơn
dầu mỏ, do đó nó tạo ra một lớp nằm trên dầu mỏ. Lớp khí này được gọi là
“mũ chụp khí”. Các lớp than đá có chứa lượng mêtan đáng kể, mêtan là
thành phần chính của khí thiên nhiên. Trong các trữ lượng than đá, mêtan
thường bị phân tán vào các lỗ các vết nứt của tầng than. Khí thiên nhiên
này thường được gọi là khí mêtan trong tầng than đá.
Để định vị được các mỏ khí, các nhà địa chất học thăm dò những khu
vực có chứa những thành phần cần thiết cho việc tạo ra khí thiên nhiên: đá
Sinh viên: Vũ Đức Việt Lớp: Động cơ - Khóa 52
8
8
Bộ môn: Động cơ Đốt trong Đồ án tốt nghiệp
nguồn giàu hữu cơ, các điều kiện chôn vùi đủ cao để tạo ra khí tự nhiên từ
các chất hữu cơ, các kiến tạo đá có thể "bẫy" các hydrocacbon.
Khi các kiến tạo địa chất có thể chứa khí tự nhiên được xác định,
thông thường chứ không phải luôn ở bể trầm tích, người ta tiến hành khoan
các giếng các kiến tạo đá. Nếu giếng khoan đi vào lớp đá xốp có chứa trữ
lượng đáng kể khí thiên nhiên, áp lực bên trong lớp đá xốp có thể ép khí
thiên nhiên lên bề mặt. Nhìn chung, áp lực khí thường giảm sút dần sau
một thời gian khai thác và người ta phải dựng bơm hút khi lên bề mặt.
Khi khí thiên nhiên được khai thác khỏi mặt đất, nó được vận chuyển
bằng đường ống dẫn khí đến một nhà máy tinh lọc và xử lý, nơi nó được
chế biến.
Khí thiên nhiên được chế biến bằng các thiết bị tách lọc khí để loại bỏ các
hợp chất không phải là hyđrôcacbon, đặc biệt là hyđrô sulfit và điôxit
cacbon. Hai quá trình sử dụng cho mục đích này là hấp thụ và hút bám
(absorption and adsorption).
Quá trình hấp thụ sử dụng một chất lỏng hấp thụ khí tự nhiên và các

tạp chất và phân tán chúng trong chất lỏng này. Trong một quá trình được
gọi là hấp thụ hóa học, các tạp chất phản ứng với chất lỏng hấp thụ. Khí
thiên nhiên sau đó thoát ra khỏi chất hấp thụ còn chất hấp thụ còn tạp chất
ở lại trong chất lỏng. Các chất lỏng hấp thụ thường được sử dụng là nước,
các dung dịch amin nước (aqueous amine) và cacbonat natri.
Quá trình hút bám là một quá trình cô đặc khí tự nhiên trên bề mặt
một chất rắn hoặc một chất lỏng để loại bỏ tạp chất. Một chất thường được
sử dụng cho mục đích này là cacbon (than), là chất có diện tích bề mặt trên
đơn vị trọng lượng rộng. Ví dụ, các hợp chất lưu huỳnh trong phí tự nhiên
được bề mặt hấp thụ của cacbon giữ lấy. Các hợp chất lưu huỳnh được kết
hợp với hyđrô và oxy để tạo thành axít sulphuric và có thể loại bỏ.
Sau khi các tạp chất đã được loại bỏ trong các thiết bị tách lọc, khí
thiên nhiên phải được làm khô. Kỹ thuật làm khô khí phân thành các nhóm:
+ Hấp phụ nước bằng các chất hút ẩm thể rắn như silicagen, nhôm
oxit hoạt tính, zeolit NaA.
+ Hấp phụ bằng nước hút ẩm thể lỏng như dietylenglycol,
trietylenglycol…
Sinh viên: Vũ Đức Việt Lớp: Động cơ - Khóa 52
9
9
Bộ môn: Động cơ Đốt trong Đồ án tốt nghiệp
+ Ngưng tụ hơi nước hoặc đóng băng tạo tinh thể nước đá bằng kỹ
thuật nén hoặc làm lạnh.
1.2.2 Tính chất của khí CNG
a)Thành phần hóa học
Khí nén CNG (Compressed Natural Gas) là khí thiên nhiên được nén dưới
áp suất nhất định (205 ÷ 275 bar). Khí thiên nhiên là hỗn hợp chất khí cháy
được bao gồm phần lớn là các hydrocacbon (hợp chất hoá học chứa cacbon
và hyđrô). Cùng với than đá và dầu mỏ, Khí thiên nhiên là nhiên liệu hóa
thạch. Khí thiên nhiên có thể chứa đến 85% mêtan (CH

4
) và khoảng 10%
êtan (C
2
H
6
), và cũng có chứa số lượng nhỏ hơn propan (C
3
H
8
), butan
(C
4
H
10
), pentan (C
5
H
12
), và các alkan khác. Khí thiên nhiên, thường được
tìm thấy cùng với các mỏ dầu ở trong vỏ Trái Đất, được khai thác và tinh
lọc thành nhiên liệu cung cấp cho khoảng 25% nguồn cung năng thế giới.
Khí thiên nhiên chứa lượng nhỏ các tạp chất, bao gồm điôxít cacbon (CO
2
),
hyđrô sulfít (HS), và nitơ (N
2
). Do các tạp chất này có thể làm giảm nhiệt
trị và đặc tính của khí thiên nhiên, chúng thường được tách khỏi khí thiên
nhiên trong quá trình tinh lọc khí và được sử dụng làm sản phẩm phụ.

Bảng 1.1 Thành phần CNG
Thành phần Cấu tạo Hàm lượng (%)
Methane CH
4
90,42
Ethane C
2
H
6
4,04
Ethylene C
2
H
4
0,14
Propane C
3
H
8
2,05
Nitrogen N
2
3,32

Bảng 1.2 Thành phần của khí CNG tại các vùng khai thác khác nhau
Sinh viên: Vũ Đức Việt Lớp: Động cơ - Khóa 52
10
10
Bộ môn: Động cơ Đốt trong Đồ án tốt nghiệp

Cấu trúc phân tử của thành phần trong khí CNG:

C




b) Khả năng ứng dụng khí CNG cho động cơ
Bảng 1.3 so sánh đặc tính của CNG với xăng
Đặc trưng CNG Xăng
Chỉ số octan 130 95
Nhiệt trị khối lượng (KJ/Kg) 50009 42690
Năng lượng hỗn hợp (KJ/dm
3
) 3,10 3,46
Giới hạn dưới thể tích bốc cháy (%V) 0,50 0,60
Tốc độ cháy chảy tầng ở độ đậm đặc 0,80(cm/s) 30 37,5
Năng lượng đánh lửa tối thiểu (mJ) 0,33 0,26
Nhiệt độ đoạn nhiệt của màng lửa (K) 2227 2266
A/F (Kg KK/kg nhiên liệu) 17,23 14,60
Thành phần hoá học % C
H
O
75
25
0
85,4
14,6
0
Nhiệt trị riêng khối lượng của CNG cao hơn (khoảng 10%) so với

nhiên liệu lỏng thông thường. Cùng hiệu suất như nhau, suất tiêu hao nhiên
liệu (tính theo khối lượng) của động cơ dựng CNG giảm cũng chừng ấy
lần.
Sinh viên: Vũ Đức Việt Lớp: Động cơ - Khóa 52
11
11
Bộ môn: Động cơ Đốt trong Đồ án tốt nghiệp
Năng lượng hỗn hợp của CNG cao hơn so với xăng, trong động cơ chuyên
dụng, công suất, tính gia tốc và tốc độ tiết kiệm của ô tô CNG tốt hơn ô tô
dựng động cơ xăng. Do quá trình cháy của CNG có đặc điểm sạch hơn, nên
ô tô sử dụng động cơ CNG hoạt động hiệu quả hơn so với ô tô xăng, làm
tăng tuổi thọ cho ô tô. Ở những ô tô làm việc nặng thì động cơ sử dụng
CNG sẽ ít ồn hơn so với động cơ diesel.
Mặc dù CNG là khí đốt, nhưng phạm vi cháy hẹp, làm cho nó là nhiên liệu
an toàn. Mức độ an toàn của ô tô CNG ngang hàng với ô tô xăng. Khi bị
tràn ra ngoài do tai nạn, thì CNG không gây hại cho đất và nước, nó
không độc. Khả năng phân tán của CNG nhanh, giảm tối thiểu sự nguy
hiểm cháy nổ liên quan đến xăng.
c) Sự ô nhiễm môi trường của động cơ CNG
Cũng như đối với những loại nhiên liệu khác, đặc điểm phát sinh ô
nhiễm của động cơ dựng CNG liên quan đến thành phần hydrocarbure của
nhiên liệu, ( thường nhiên liệu CNG chứa ít nhất 90% methane). Khác với
động cơ xăng, trong khí xả động cơ CNG hầu như không có hydrocarbure
nào có hơn 4 nguyên tử cacbon, đặc biệt hơn nữa là không có sự hiện diện
của thành phần hydrocarbure thơm.
Liên quan đến vấn đề tạo ozone ở hạ tầng khí quyển, khí thải động
cơ CNG có hoạt tính thấp hơn động cơ xăng đến hai lần. tính chất này chủ
yếu do nhiên liệu CNG chứa phần lớn methane, thành phần các chất hoạt
tính (butenes, buta-1, 3-diene, xylenes) rất thấp hoặc có thể bỏ qua.
Mặt khác, nhiên liệu CNG không bao giờ gây trở ngại đối với bộ xúc tác ba

chức năng do thành phần lưu huỳnh như trong trường hợp lỏng. Tuy nhiên
sự ôxy hóa methane còn lại trong khí xả rất khó khăn. Muốn loại trừ chất
này cần sử dụng một bộ xúc tác đặc biệt.
Bảng 1.4 Mức độ ô nhiễm của động cơ CNG
Chất ô nhiễm Mức độ
CO (g/mile) 0,655
HC tổng 0,230
HC không methane 0,016
NO
X
(g/mile) 0,112
CO
2
(g/mile) 226,6
Tiêu thụ nhiên liệu 28,5
Hoạt động độc lập 175
Bảng 1.3 cho chúng ta một vài ví dụ liên quan đến mức độ phát ô
nhiễm. của ô tô vận tải sử dụng CNG.Chúng ta nhận thấy, mức độ CO và
bồ hóng rất thấp.Mức độ HC đôi lúc gần với giá trị cho phép bởi luật môi
Sinh viên: Vũ Đức Việt Lớp: Động cơ - Khóa 52
12
12
Bộ môn: Động cơ Đốt trong Đồ án tốt nghiệp
trường, nhưng chỉ chứa phần lớn methane (khoảng 90%), còn lại các thành
phần khác rất thấp.
Còn về mức độ phát sinh NO
X
khí xả động cơ CNG có nồng độ NO
X

rất thấp nếu động cơ làm việc với α = 1 và có lắp bộ xúc tác 3 chức năng.
Nồng độ này cao hơn một chút nhưng vẫn nằm trong giới hạn cho phép nếu
dựng hỗn hợp nghèo.
Những phiền phức đặc biệt của động cơ diesel (ồn, hơi, khói đen …) sẽ
được giảm đi rất nhiềuđối với động cơ CNG. Mức độ ồn giảm được khoảng
3 db khi động cơ hoạt động không tải với ô tô bus thành phố.
Về mùi hôi, chất phụ gia chứa lưu huỳnh để phát hiện sự dò rỉ được thêm
vào nhiên liệu với thành phần rất thấp (20 hay 25mg/m
3
) nên bị đốt cháy
hoàn toàn. Vì vậy nên khí xả động cơ CNG rất ít hơi so với khí xả động cơ
diesel.
Về sự ảnh hưởng của khí thải động cơ sử dụng CNG đến hiệu ứng
nhà kính, Methane cũng như CO
2
và N
2
O là khí gây hiệu ứng nhà kính một
cách trực tiếp vì vậy ta rất quan tâm đến việc nghiên cứu ảnh hưởng của
việc động cơ CNG đến việc nóng lên của bầu khí quyển.
Bảng 1.5 So sánh mức độ phát sinh khí gây hiệu ứng nhà kính đối với động cơ
dựng xăng, diesel, và CNG (gCO
2
/Km), theo chu trình ECE.

xăng Diesel CNG
Trước bộ xúc tác 356 281 267
Sau bộ xúc tác 310 251 231
Trong thực tế động cơ CNG phát sinh ít CO
2

so với động cơ nhiên liệu
lỏng. Vì vậy, lượng chất khí gây hiệu ứng nhà kính trong khí xả động cơ
CNG thấp hơn khoảng 25% so với động cơ xăng và 5% so với động cơ
Diesel. Do đó việc sử dụng CNG sẽ làm giảm đi đáng kể lượng khí gây
hiệu ứng nhà kính trên phạm vi toàn cầu.
1.3 Tình hình sử dụng CNG cho động cơ trên thế giới
Nhìn chung động cơ CNG có rất nhiều hứa hẹn đối với oto hoạt động trong
thành phố hay vùng ven đô, những khu vực mà tình trạng ô nhiễm môi
trường do phương tiện vận hành gây ra ngày càng trở nên trầm trọng. Ở
một số khu vực trên thế giới, người ta đã bắt đầu sử dụng CNG cho ô tô
chạy trong thành phố. Các quốc gia như Mỹ, Ý, Canada, Hà lan …đã xây
dựng những cơ sở hạ tầng phục vụ cho việc phát triển ô tô dựng nhiên liệu
khí.
Bảng 1.6 Top ten countries with most CNG vehicles -2011(millions)
Iran 2.86
Sinh viên: Vũ Đức Việt Lớp: Động cơ - Khóa 52
13
13
Bộ môn: Động cơ Đốt trong Đồ án tốt nghiệp
Pakistan 2.85
Argentina 2.07
Brazil 1.7
India 1.1
Italy 0.78
China 0.61
Colombia 0.36
Uzbekistan 0.31
Thailand 0.3
Trên thế giới có 14.8 triệu xe khí đốt tự nhiên vào năm 2011.dẫn đầu là
Iran với 2.86 triệu xe,Pakistan 2.85 triệu xe…

• Tại khu vực Nam Mỹ:
Xe CNG được sử dụng phổ biến ở khu vực Nam Mỹ ,chủ yếu là những
chiếc xe Taxi tại các thành phố chính của Argentina và Braxin.Đây là hai
nước có đội xe CNG lớn nhất ,với tổng cộng hơn 3,4 triệu xe vào năm
2009. Tính đến năm 2009 Argentina có 1.807.186 CNG và 1.851 trạm
tiếp nhiên liệu trên toàn quốc và Braxin có 1.632.101 xe và 1.704 trạm tiếp
nhiên liệu.Colombia có 300.000 xe và 460 trạm tiếp nhiên liệu năm
2009.Bolivia đã tăng từ 10.000 xe trong năm 2003 đến 121.908 xe trong
năm 2009. Peru có 81.024 xe và 94 trạm tiếp nhiên liệu trong năm
2009,nhưng dự đoán sẽ tăng vọt khi Peru nằm trên trữ lượng khí lớn nhất
Nam Mỹ.
• Nam và Đông Á
Tại Singapore,CNG ngày càng được sử dụng rộng rãi ,với các phương tiện
công cộng như xe buyt,taxi,cũng như xe vận chuyển hàng hóa.Hiện nay
các xe tư nhân cũng được chuyển đổi sang sử dụng CNG do giá xăng dầu
cao.
Tại Trung Quốc ,trong năm 2010 hơn 60 nhà sản xuất xe khí đốt tự
nhiên,và khoảng 20 nhà sản xuất động cơ có khả năng sản xuất1 triệu động
cơ khí đốt hằng năm.Trong đó xe khách và taxi là mục tiêu cho các động
cơ khí đốt vì khả năng tiết kiệm chi phí hoạt động.Tổng khối lượng taxi
trên toàn Trung Quốc là hơn 1,1 triệu xe,có khoảng hơn 50% động cơ
CNG.Trung Quốc là một trong bảy thị trường xe khí hàng đầu trên thế
giới,với các quy định phát thải chặt chẽ cung cấp các loại xe sạch.Theo kế
hoạch ,năm 2012 sẽ có 1 triệu xe CNG,1,5 triệu xe năm 2015 và năm 2020
có 3 triệu xe.
• Trung Đông và Châu Phi
Sinh viên: Vũ Đức Việt Lớp: Động cơ - Khóa 52
14
14
Bộ môn: Động cơ Đốt trong Đồ án tốt nghiệp

Iran có số xe sử dụng CNG rất lớn khoảng 2,6 triệu và có mạng lưới phân
phối CNG trên toàn thế giới,và khoảng 1800 trạm tiếp nhiên liệu.
AiCập là một trong mười nước hàng đầu trong việc áp dụng CNG với
128.754 xe sử dụng CNG và 124 trạm tiếp nhiên liệu.
• Châu Âu
Việc sử dụng CNG cho xe ở Ý bắt đầu năm 1930 và vẫn tiếp tục cho đến
ngày hôm nay.Kể từ năm 2008 thị trường xe sử dụng khí đốt được mở
rộng bởi sự gia tăng của giá xăng dầu và sự cần thiết giảm ô nhiễm môi
trường.
Ở Ý có hơn 800 trạm tiếp nhiên liệu CNG.Tại Đức xe CNG dự kiến sẽ
tăng lên 2 triệu đơn vị vận tải vào năm 2020.Chi phí cho nhiên liệu CNG
là từ 1/3-1/2 so với nhiên liệu hóa thạch khác ở Châu Âu.Trong năm 2008
có khoảng 800 trạm tiếp nhiên liệu CNG ở Đức.
Tại Bulgaria có 96 trạm tiếp nhiên liệu đến tháng 7/2011được phân bố ở
hầu hết các thành phố lớn.
Tại các nước khác như Bồ Đào Nha ,Serbia ,Thụy Điển…CNG ngày càng
được dựng phổ biến.
• Bắc Mĩ
Ở Canada khí thiên nhiên cung cấp gần 1/3 năng lượng được sử dụng cho
người dân.Canada có nguồn cung cấp dồi dào và là nhà sản xuất lớn thứ 3
trên thế giới của khí đốt tự nhiên. Canada có một hệ thống đường ống mở
rộng vận chuyển khí tự nhiên từ khu vực sản xuất sang các thị trường của
Canada và ở Mỹ có hơn 480.000 km đường ống dẫn khí an toàn và tin cậy
di chuyển tự nhiên trên khắp Bắc Mỹ. Trong năm 2008, Canada xuất khẩu
trị giá hơn $ 33 tỷ đô khí đốt tự nhiên. Canada là nhà cung cấp khí đốt tự
nhiên hàng đầu của Hoa Kỳ.
Tại Hoa Kì ,khí CNG được sử dụng rộng rãi do có hệ thống các đường ống
từ các giếng tới người tiêu dùng.Kết quả Mỹ có 1300 trạm tiếp nhiên liệu
trong 46 tiêu bang và con số này sẽ tiếp tục phát triển.Ngoài ra Chính Phủ
hỗ trợ 50% vốn chuyển đổi xe sang nhiên liệu CNG.

Qua đó ta thấy nhiên liệu khí nén CNG đã đang được dùng phổ biến trên
toàn thế giới và sẽ tiếp tục phát triển trong tương lai.
1.4 Thực trạng và tiềm năng sử dụng CNG tại Việt Nam
Việt Nam tự hào có 2000 tỷ trữ lượng khí đốt tự nhiên,vì vậy mà đây sẽ là
nguồn nguyên liệu sạch dồi dào cho phát triển kinh tế quốc dân,trong đó
có giao thông vận tải.
Hiện nay tổng công ty dầu khí Việt Nam (PV Gas) là đơn vị duy nhất cung
cấp CNg cho thị trường trong nước ,chiếm 100% thị trường CNG toàn
quốc.Đối với CNG ứng dụng trong giao thông vận tải thì CNG được vận
Sinh viên: Vũ Đức Việt Lớp: Động cơ - Khóa 52
15
15
Bộ môn: Động cơ Đốt trong Đồ án tốt nghiệp
chuyển bằng xe bồn tới các trạm nạp CNG cho xe buýt ,taxi…PV Gas hiện
có 2 thành viên đang đầu tư, kinh doanh, sản xuất CNG phục vụ cho công
nghiệp ,giao thông vận tải.Công ty cổ phần CNG Việt Nam (CNG VN) đã
đi vào hoạt động năm 2008 có công suất giai đoạn I là 30 triệu khí/1 năm
chu yếu phục vụ công nghiệp.Trong giai đoạn II CNGVN sẽ tăng lên công
suất 250 triệu khí/năm.CNGVN đã làm việc với PV Trans-CGT trong việc
cung cấp CNG để CGT phục vụ trong giao thông vận tải.Ngoài ra công ty
Cổ Phần Khí hóa lỏng miền Nam (PV GAS South) đang đầu tư nhà máy
nén khí CNG tại KCN Mỹ Xuân A,tỉnh Bà Rịa-Vũng Tàu với công suất
ban đầu là 10 triệu /năm.
Ngày 24/12/2006 UBND TP.HCM và Tập đoàn Dầu Khí Việt Nam đã kí
thỏa thuận hợp tác phát triển kinh tế - xã hội và thực hiện đầu tư tại
TP.HCM trong đó có nội dung đầu tư và phát triển hạ tầng đô thị và bảo vệ
môi trường.Trên tinh thần đó, Sở giao thông vận tải TP.HCM và công ty
Cổ Phần Khì hóa lỏng miền Nam đã triển khai kế hoạch nghiên cứu ứng
dụng khí nén CNG cho xe buyt ở TP.HCM.Chương trình này còn có sự
phối hợp Tập Đoàn Sunjin (Hàn Quốc), một trong những doanh nghiệp lớn

vận chuyển hành khách bằng xe buýt công cộng với 90% số lượng xe buýt
sử dụng CNG.
Theo sở GTVT TP.HCM ,việc chuyển đổi các xe buýt chạy xăng sang
chạy CNG sẽ được thực hiện bằng 3 phương pháp đó là: Lắp thêm bộ
chuyển đổi,thay thế động cơ CNG ,đầu tư mua xe buýt mới sử dụng CNG.
Quá trình được thực hiện trước mắt bằng cách chuyển đổi dần dần xe buýt
loại lớn (B80) và loại trung (B50) sang sử dụng CNG.Hiện tại 2 chiếc xe
buýt sử dụng CNG đã được nhập khẩu về từ Hàn Quốc và giao cho công ty
xe khách Sài Gòn và Liên Hiệp HTX vận tải TP quản lý.Ông Dương Hồng
Thanh-Phó Giám Đốc Sở Giao Thông vận tải cho biết :qua tính toán các
thông số kĩ thuật ,kinh tế cho thấy xe buýt sử dụng CNG tiết kiệm 50%-
60% giá thành vận chuyển ,chi phí nhiên liệu và ô nhiễm môi
trường.Chính kết quả này Thường Trực UBND TPHCM vựa chấp thuận
cho chạy thử xe buýt chạy bằng CNG thay cho Diesel.Kết quả thực tế
cũng đã chứng minh :việc sử dụng xe buýt CNG đã tiết kiệm được 30%-
40% nhiên liệu so với xe buýt sử dụng dầu diesel ,và giảm 100% khói
đen,không có mùi hơi.Mức độ ồn giảm được khoảng 3dB so với nhiên liệu
lỏng.Lượng phát thải khí C,N giảm 57%,CO giảm 63%.Theo kế hoạch,
trong giai đoạn 2009-2010 ,Sở GTVT sẽ tiến hành đưa vào hoạt động 38
chuyến xe buýt trên 2 tuyến số 30( Chợ Tân Hương-Suối Tiên) và số
91( Bến xe miền Tây-chợ nông sản Thủ Đức) Cũng trong năm 2009,Tập
đoàn oto Thành Công đã tổ chức lễ kí kết và giao lô hàng 50 xe đầu tiên
trong hợp đồng cung cấp 500 chiếc xe buýt hiệu Daewoo chạy bằng khí
thiên nhiên cho công ty Sonadezi ở Đồng Nai.Số xe buýt này sẽ được sử
dụng trong việc đưa đón công nhân ở các khi công nghiệp cũng như vận
Sinh viên: Vũ Đức Việt Lớp: Động cơ - Khóa 52
16
16
Bộ môn: Động cơ Đốt trong Đồ án tốt nghiệp
chuyển hành khách công cộng tại các tính Đồng Nai.Ở Hà Nội hãng taxi

dầu khí cũng đã và đang sử dụng loại nhiên liệu này.
Như vậy có thể thấy rằng tiềm năng của khí CNG trong giao thông vận tải
cũng như công nghiệp tại Việt Nam là rất lớn.Xu hướng sử dụng nhiên liệu
tiết kiệm ,thân thiện với môi trường tại Việt Nam sẽ tăng mạnh trong
tương lai gần.PV GAS đang chuẩn bị các kế hoạch đảm bảo nguồn cung
CNG để kịp thời đáp ứng nhu cầu thị trường và xu hướng của thế giới.Tuy
nhiên giá xe buýt nhập khẩu về còn khá đắt (trên 2,4 tỷ đồng/ xe cao hơn
khoảng từ 25-30% so với xe buýt chạy bằng dầu diesel).Chính vì vậy việc
nghiên cứu chuyển đổi động cơ sang sử dụng nhiên liệu khí CNG có ý
nghĩa thực tế cao vài các lí do:
- Chi phí chế tạo bộ chuyển đổi( hệ thống cung cấp CNG) thấp
- Tận dụng động cơ sẵn có
Cuối cùng như nhiên liệu khác sự thâm nhập CNG đòi hỏi:
- Chính sách thuế khuyến khích người sử dụng
- Cơ sở hạ tầng phục vụ việc cung cấp CNG cho động cơ
Hình 1.1 Trạm dịch vụ công cộng cung cấp CNG cho động cơ
Hình 1.2 Máy nén cá nhân cung cấp CNG cho động cơ
Sinh viên: Vũ Đức Việt Lớp: Động cơ - Khóa 52
17
17
Bộ môn: Động cơ Đốt trong Đồ án tốt nghiệp
CHƯƠNG II:
Sinh viên: Vũ Đức Việt Lớp: Động cơ - Khóa 52
18
18
Bộ môn: Động cơ Đốt trong Đồ án tốt nghiệp
THIẾT KẾ LẮP ĐẶT HỆ THỐNG CUNG CẤP CNG
2.1:Các phương pháp cung cấp CNG cho động cơ.
CNG được cung cấp vào động cơ ở dạng khí. Hệ thống phun nhiên
liệu khí vào đường nạp nhờ độ chân không tại họng Venturi của bộ hòa

trộn được dựng phổ biến nhất. Tuy nhiên, những hệ thống phun nhiên
liệu mới đang được nghiên cứu áp dụng thể hiện nhiều ưu điểm hơn
như phun khí trên đường nạp và đặc biệt là phun khí trực tiếp vào buồng
đốt.
2.1.1: Cung cấp CNG cho động cơ sử dụng bộ hòa trộn
a) Sử dụng bộ hòa trộn cơ khí
Hệ thống cung cấp nhiên liệu khí sử dụng bộ hòa trộn có nhiều dạng khác
nhau ,nhưng đối với CNG sử dụng dạng sơ đồ sau:
Hình 2.1 Cung cấp CNG sử dụng bộ hòa trộn
Nguyên lý làm việc:
Nhiên liệu CNG được nén trong bình chứa với áp suất 200 bar, khi
khởi động động cơ van bình sẽ mở ra cho nhiên liệu CNG đi vào bộ giảm
áp. Tại bộ giảm áp, áp suất nhiên liệu được giảm xuống giá trị làm việc,
nhờ độ chân không ở họng venturi thấp hơn áp suất khí trời nên CNG được
hút vào đường nạp, lưu lượng CNG cung cấp được khống chế bởi bộ giảm
Sinh viên: Vũ Đức Việt Lớp: Động cơ - Khóa 52
19
19
Bộ môn: Động cơ Đốt trong Đồ án tốt nghiệp
áp, độ chân không ở họng ống venturi, và van công suất điều khiển bằng
tay.
Nhiên liệu được cấp vào không gian xung quanh bộ hòa trộn qua một
đường gas chính ,trên họng bộ hòa trộn có các lỗ phun nhỏ phân bố đều
theo chu vi họng để dẫn gas vào bên trọng họng. Nhiên liệu CNG đi vào bộ
hỗn hợp hồ trộn với không khí tạo thành hỗn hợp nhiên liệu đi vào buồng
cháy.
Bộ hòa trộn kiểu họng Venturi được sử dụng phổ biến cho tất cả
những loại nhiên liệu khí (LPG, LNG, CNG,…) vì việc hòa trộn đơn
giản, phù hợp đối với nhiên liệu khí. Vì vậy kết cấu của hệ thống
cung cấp sử dụng bộ hòa trộn sẽ đơn giản làm cho giá thành rẻ.

Sự cung cấp CNG liên tục làm hạn chế khả năng khống chế tỷ lệ
không khí/ CNG.
Sinh viên: Vũ Đức Việt Lớp: Động cơ - Khóa 52
20
20
Bộ môn: Động cơ Đốt trong Đồ án tốt nghiệp
b: Cung cấp CNG cho động cơ sử dụng bộ hòa trộn điều khiển điện tử
Hình 2.2 Cung cấp CNG sử dụng bộ hòa trộn điều khiển điện tử
Bộ hòa trộn điều khiển điện tử thực chất là sử dụng bộ hòa trộn kết hợp van
tiết lưu điều khiển điện tử.Khi bật khoá điện, dòng điện qua cuộn dây sinh
ra một từ tính làm van điện từ mở ra cho khí CNG nén từ bình chứa áp suất
cao đến bộ giảm áp, tại bộ giảm áp áp suất nhiên liệu được giảm xuống giá
trị làm việc khoảng 0,8 ÷1,5 bar, sau đó nhiên liệu được qua bộ lọc áp suất
thấp trước khi đi vào van tiết lưu, van tiết lưu được điều khiển tự động bởi
bộ vi xử lý, lưu lượng CNG cung cấp được khống chế bởi bộ giảm áp, tiết
diện lưu thông của van tiết lưu và độ chân không ở ống venture. Tiết diện
lưu thông của van tiết lưu được điều khiển tương ứng với phần trăm vị trí
bướm ga thông qua cảm biến vị trí bướm ga và tốc độ đông cơ. Nhiên liệu
đi vào bộ hỗn hợp hồ trộn với không khí tạo thành hỗn hợp nhiên liệu đi
vào buồng cháy.
Khí CNG không những chỉ định lượng bởi độ chân không trong ống
venturi mà còn bởi sự thay đổi độ tiết lưu trên đường cấp nhiên liệu, sự
điều chỉnh mức độ tiết lưu trên đường cấp nhiên liệu được thực hiện nhờ bộ
vi xử lí chuyên dụng nhận tín hiệu từ các cảm biến. Khi sử dụng bộ hòa
Sinh viên: Vũ Đức Việt Lớp: Động cơ - Khóa 52
21
21
Bộ môn: Động cơ Đốt trong Đồ án tốt nghiệp
trộn điều khiển điện tử công suất của động cơ giảm đi khoảng (5-8)% so
với xăng do tổn thất lượng không khí nạp tại họng và do CNG chiếm chỗ.

Nhược điểm: chi phí tốn kém khi chế tạo,đắt tiền.
2.1.2:Cung cấp CNG bằng cách phun trên đường ống nạp


Hình 2.3 cung cấp CNG bằng phương pháp phun trên đường ống nạp
Nhiên liệu CNG được nén trong bình chứa với áp suất 200 bar. Khi bật
khoá điện khởi động động cơ, dòng điện qua cuộn dây sinh ra một từ tính
làm van điện từ mở ra cho CNG nén từ bình chứa đến bộ giảm áp. Tại bộ
giảm áp, áp suất nhiên liệu được giảm xuống giá trị làm việc, sau đó nhiên
liệu qua bộ lọc áp suất thấp trước khi dẫn đến vòi phun. Vòi phun được bộ
vi xử lý điều khiển một cách tự động, thời gian phun được điều khiển tương
ứng tỷ lệ với phần trăm vị trí tay ga thông qua cảm biến vị trí tay ga. Bộ xử
lý này nhận phần lớn các tín hiệu cần thiết từ hệ thống cung cấp nhiên liệu
CNG. Hệ thống phun CNG trên đường nạp bao gồm các hệ thống cơ bản
sau.
Sinh viên: Vũ Đức Việt Lớp: Động cơ - Khóa 52
22
22
Bộ môn: Động cơ Đốt trong Đồ án tốt nghiệp
Hệ thống cung cấp CNG: Gồm bình chứa , van điện từ , bộ điều hồ
áp suất, vòi phun CNG . Do đặc thù riêng của nhiên liệu CNG nên áp suất
cần thiết để cung cấp nhiên liệu đến vòi phun là 5 bar để tránh hiên tượng
hoá hơi trên đường ống nhiên liệu. Vì hoạt động của hệ thống nhiên liệu ở
áp suất cao nên vấn đề an toàn của hệ thống được đặt lên hàng đầu.
Hệ thống điều khiển gồm các cảm biến ghi nhận thông tin về chế độ
làm việc của động cơ, ECU xử lý các thông tin nhận được từ các cảm biến
và phát tín hiệu điều khiển đến các vòi phun CNG để điều khiển thời gian
mở vòi phun cung cấp CNG. Các tín hiệu điều khiển tới vòi phun là các
xung thời gian có độ dài tương ứng tỷ lệ với lượng CNG cần phun vào ống
góp nạp. Các loại cảm biến trong hệ thống gồm: Cảm biến vị trí tay ga,

cảm biến tốc độ động cơ, nhiệt độ khí nạp, cảm biến nồng độ Oxy…Đồng
thời trong bộ vi xử lý có bổ sung thêm cảm biến đo áp suất bình chứa nhiên
liệu CNG, từ đó tín hiệu được ECU xử lý phát tín hiệu điều khiển tới vòi
phun.
Sơ đồ hệ thống nạp nhiên liệu trên động cơ phun gián tiếp
Hệ thống phun CNG trên đường nạp cho phép cải thiện được tính năng của
động cơ và mức độ phát ô nhiễm. Khác với bộ hòa trộn, hệ thống này phun
nhiên liệu dưới áp suất khoảng 5 bar. Điều này cho phép cung cấp một
lượng nhiên liệu chính xác theo chế độ làm việc của động cơ. Mặt khác do
không có họng venturi nên hệ số nạp được cải thiện đáng kể. Phun nhiên
liệu CNG được thực hiện theo phương án riêng rẽ nên giảm khả năng hồi
lưu ngọn lửa vào đường nạp, cải thiện được sự đồng đều nhiên liệu cung
cấp cho các xi lanh của động cơ. Việc khống chế lưu lượng CNG nạp vào
xi lanh được thực hiện nhờ bộ vi xử lí.
Sinh viên: Vũ Đức Việt Lớp: Động cơ - Khóa 52
23
23
Bộ môn: Động cơ Đốt trong Đồ án tốt nghiệp
2.1.3: Cung cấp CNG cho động cơ bằng phương pháp phun CNG trực tiếp
vào buồng cháy.
Hệ thống cung cấp nhiên liệu khí CNG bằng phương pháp phun trực
tiếp hoạt động tương tự như hệ thống phun gián tiếp chỉ có khác là nhiên
liệu được phun trực tiếp vào trong buồng cháy của động cơ.
9
3457
8
11
12
6
13

2
1
14
10 17 16 15
ECU
Hình 2.4 Cung cấp khí CNG bằng phương pháp phun trực tiếp
1: Bình chứa CNG; 2: Van nạp; 3: Máy đo áp suất; 4: Lọc CNG;
5: Van 1 chiều; 6: Vòi phun CNG; 7: Bugi đánh lửa ; 8: Cuộn dây cao áp;
9: Cảm biến ô xy; 10: Cảm biến tốc độ; 11: Cảm biến nước làm mát;
12: Cảm biến bướm ga; 13: Cảm biến áp suất khí nạp; 14: Bầu lọc khí;
15: Công tắc đánh lửa; 16: Công tắc CNG; 17: Ắc quy.
Phương pháp này có rất nhiều ưu điểm vì nó cho phép đồng thời làm giảm
mức độ gây ô nhiễm và làm tăng tính kinh tế của động cơ. Phun trực tiếp
CNG vào buồng cháy cho phép kết hợp các ưu điểm của khí thiên nhiên và
quá trình cháy của hỗn hợp nghèo phân lớp. Mặt khác, hệ thống phun CNG
còn thừa hưởng ưu thế của nhiên liệu nén ban đầu nên không cần bơm
nhiên liệu áp suất cao. Động cơ có thể hoạt động không có tổn thất hệ số
nạp và ở điều kiện hỗn hợp nghèo. Nhược điểm chính của hệ thống này là
đòi hỏi kĩ thuật chế tạo và điều chỉnh chính xác hệ thống phun vì vậy đắt
tiền.
Sinh viên: Vũ Đức Việt Lớp: Động cơ - Khóa 52
24
24
Bộ môn: Động cơ Đốt trong Đồ án tốt nghiệp
2.2 Thiết kế lắp đặt hệ thống CNG trên động cơ VIOS 1NZ-FE
2.2.1 Sơ đồ hệ thống nhiên liệu nguyên thủy

6
17
22

4
21
3
2
1
18
20
19
15
5
8
11
16
14
7
9
10
12
13
Hình 2.5:Sơ đồ hệ thống xăng động cơ 1NZ-FE
1: Bình Xăng; 2: Bơm xăng điện; 3: Cụm ống của đồng hồ đo xăng và bơm;
4: Lọc Xăng; 5: Bộ lọc than hoạt tính; 6: Lọc không khí;
7: Cảm biến lưu lượng khí nạp; 8: Van điện từ; 9: Môtơ bước; 10: Bướm ga;
11: Cảm biến vị trí bướm ga; 12: Ống góp nạp; 13: Cảm biến vị trí bàn đạp ga;
14: Bộ ổn định áp suất;15: Cảm biến vị trí trục cam;
16: Bộ giảm chấn áp suất nhiên liệu; 17: Ống phân phối nhiên liệu;
18: Vòi phun; 19: Cảm biến kích nổ; 20: Cảm biến nhiệt độ nước làm mát;
21: Cảm biến vị trí trục khuỷu; 22: Cảm biến ôxy
Sinh viên: Vũ Đức Việt Lớp: Động cơ - Khóa 52
25

25