Đồ án tốt nghiệp thiết kế hệ thống cung cấp nhiên liệu biogas cho động cơ honda GX120

ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP:
THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP NHIÊN LIỆU BIOGAS CHO ĐỘNG CƠ HONDA GX120

MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU.......................................................................................................................4
1. TỔNG QUAN VỀ BIOGAS..............................................................................................5
1.1. VẤN ĐỀ NĂNG LƯỢNG HIỆN NAY......................................................................5
1.2. TÌNH HÌNH PHÁT TRIỂN CỦA BIOGAS...............................................................5
1.2.1. Ngồi nước...........................................................................................................5
1.2.2. Trong nước...........................................................................................................6
1.2.3. Kết luận................................................................................................................7
1.3. CƠNG NGHỆ XỬ LÝ BIOGAS................................................................................8
1.3.1. Tính chất của Biogas sử dụng làm nhiên liệu cho động cơ đốt trong..................8
1.3.2. Yêu cầu của Biogas sử dụng làm nhiên liệu cho động cơ đốt trong....................9
1.3.3. Công nghệ xử lý Biogas.....................................................................................10
1.4. ỨNG DỤNG CỦA BIOGAS....................................................................................12
2. NGHIÊN CỨU CHUYỂN ÐỔI ÐỘNG CƠ CỠ NHỎ SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU XĂNG
SANG SỬ DỤNG BIOGAS................................................................................................13
2.1. ĐẶC ĐIỂM HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU ĐỘNG CƠ XĂNG...................................13
2.1.1. Nhiệm vụ và yêu cầu của hệ thống nhiên liệu động cơ xăng.............................13
2.1.2. Phân loại hệ thống nhiên liệu động cơ xăng dùng chế hịa khí..........................13
2.1.3. Phân loại bộ chế hịa khí....................................................................................14
2.1.4. Các hệ thống trong bộ chế hịa khí điều khiển cơ khí........................................15
2.2. LỰA CHỌN ĐỘNG CƠ CHUYỂN ĐỔI.................................................................17
2.2.1. Yêu cầu của động cơ khi sử dụng nhiên liệu Biogas.........................................17
2.2.2. Lựa chọn động cơ chuyển đổi:...........................................................................17
2.3 GIỚI THIỆU ÐẶC TÍNH KỸ THUẬT ÐỘNG CƠ HONDA GX120......................18
2.3.1. Các thông số của động cơ..................................................................................19
2.3.2. Ðặc điểm hệ thống nhiên liệu của động cơ........................................................20
3. TÍNH TỐN CHU TRÌNH NHIỆT CỦA ÐỘNG CƠ.....................................................23
3.1. TÍNH TỐN CHU TRÌNH NHIỆT CHO ĐỘNG CƠ DÙNG XĂNG....................23

3.1.1.Cơ sở tính tốn....................................................................................................23

SVTH: NGUYỄN VĂN TRIỀU – LỚP 02C4

Trang 1


ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP:
THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP NHIÊN LIỆU BIOGAS CHO ĐỘNG CƠ HONDA GX120

3.1.2. Kết quả tính tốn................................................................................................30
3.2. TÍNH TỐN CHU TRÌNH NHIỆT CHO ĐỘNG CƠ DÙNG BIOGAS.................32
3.2.1.Cơ sở tính tốn....................................................................................................32
3.2.2. Kết quả tính tốn................................................................................................34
3.3 SO SÁNH KẾT QUẢ TÍNH TỐN..........................................................................37
4. TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP NHIÊN LIỆU BIOGAS................41
4.1. GIỚI THIỆU CÁC PHƯƠNG ÁN CUNG CẤP NHIÊN LIỆU...............................41
4.2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT ĐIỀU CHỈNH THÀNH PHẦN HỖN HỢP..........................41
4.3. ĐẶC TÍNH CỦA BỘ CHẾ HỊA KHÍ......................................................................42
4.3.1. Xác định Gk qua bộ chế hịa khí đơn giản..........................................................43
4.3.2. Xác định Gnl qua bộ chế hịa khí đơn giản.........................................................44
4.3.3. Đặc tính bộ chế hịa khí đơn giản.......................................................................46
4.4. LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ BỘ HỖN HỢP..........................................48
4.4.1. Yêu cầu của bộ hỗn hợp.....................................................................................48
4.4.2. Kết cấu của một số bộ hỗn hợp..........................................................................48
4.4.3. Lựa chọn bộ hỗn hợp.........................................................................................54
4.4.4. Tính tốn thiết kế bộ hỗn hợp............................................................................54
4.5. SƠ ĐỒ HỆ THỐNG LƯỠNG NHIÊN LIỆU XĂNG – BIOGAS............................58
5. THIẾT KẾ - CHẾ TẠO....................................................................................................60
5.1. CÁC CHI TIẾT CHẾ TẠO.......................................................................................60

5.1.1. Vịi phun chính...................................................................................................60
5.1.2. Vịi phun khơng tải.............................................................................................60
5.1.3. Gíclơ khơng tải...................................................................................................60
5.1.4. Đồ gá lắp các van...............................................................................................61
5.2. CÁC CHI TIẾT CẢI TẠO........................................................................................62
5.2.1. Họng bộ chế hịa khí..........................................................................................62
5.2.2. Van cấp Biogas chính.........................................................................................62
5.2.3. Tấm cách nhiệt giữa bộ chế hịa khí và động cơ................................................63
6. LẮP ĐẶT – CHẠY THỬ.................................................................................................64
6.1. MỤC ĐÍCH - U CẦU..........................................................................................64
6.1.1. Mục đích.............................................................................................................64
6.1.2. u cầu...............................................................................................................64

SVTH: NGUYỄN VĂN TRIỀU – LỚP 02C4

Trang 2


ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP:
THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP NHIÊN LIỆU BIOGAS CHO ĐỘNG CƠ HONDA GX120

6.2. CÁC THÔNG SỐ CẦN ĐO.....................................................................................64
6.2.1. Công suất động cơ: P[KW]................................................................................64
6.2.2. Đo tiêu hao nhiên liệu: Ve[m3/h]........................................................................66
6.2.3. Đo mức độ phát thải ô nhiễm.............................................................................66
6.3. XÂY DỰNG CÁC ĐƯỜNG ĐẶC TÍNH.................................................................71
6.3.1. Cơ sở lý thuyết...................................................................................................71
6.3.2. Trình tự đo..........................................................................................................72
6.4. KẾT QUẢ THỬ........................................................................................................73
6.4.1. Nhiên liệu Biogas...............................................................................................73

6.4.2. Nhiên liệu Xăng.................................................................................................75
6.5. ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ.............................................................................................78
7. KẾT LUẬN......................................................................................................................79
TÀI LIỆU THAM KHẢO....................................................................................................80
CÁC BẢN VẼ:

- Bản vẽ mặt cắt động cơ HONDA GX120 (A3)
- Bản vẽ bộ chế hịa khí động cơ HONDA GX120 (A3)
- Bản vẽ đồ thị công (A3)
- Bản vẽ các phương án cung cấp Biogas (A3)
- Bản vẽ sơ đồ hệ thống cung cấp nhiên liệu Biogas (A3)
- Bản vẽ bộ hỗn hợp dùng lưỡng nhiên liệu Xăng – Biogas (A3)
- Bản vẽ chế tạo các chi tiết trong bộ hỗn hợp (A3)
- Bảng kết quả thử nghiệm (A3).

SVTH: NGUYỄN VĂN TRIỀU – LỚP 02C4

Trang 3


ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP:
THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP NHIÊN LIỆU BIOGAS CHO ĐỘNG CƠ HONDA GX120

LỜI NÓI ĐẦU
Trong chương trình đào tạo của các trường Đại học Kỹ thuật hiện nay, một
số môn học chuyên ngành sau khi học xong phần lý thuyết sinh viên sẽ phải làm đồ
án môn học. Thông qua việc làm đồ án giúp sinh viên củng cố lại kiến thức đã học
và vận dụng để giải quyết một vấn đề cụ thể nào đó.Vào kỳ cuối, những sinh viên
nào đủ điều kiện sẽ được nhận đồ án tốt nghiệp. Đề tài tốt nghiệp có ý nghĩa quan
trọng trong việc đánh giá học lực của sinh viên và quyết định sinh viên có đủ điều

kiện tốt nghiệp hay không.
Là một sinh viên năm cuối Khoa Cơ Khí Giao Thơng – Trường Đại học Bách
khoa, cũng như các bạn sinh viên khác trong trường em đã được các thầy cô giáo
cung cấp những kiến thức hết sức quan trọng về đại cương cũng như chuyên ngành
để làm hành trang cho mình sau này sẽ vận dụng vào cuộc sống. Sau khi được xét
đủ điều kiện nhận tốt nghiệp cùng với sự định hướng của Thầy giáo Chủ nhiệm TS.
Trần Thanh Hải Tùng - người đã hướng dẫn em tận tình và xuyên suốt đề tài này em đã chọn cho mình đề tài “Thiết kế hệ thống cung cấp nhiên liệu Biogas cho
động cơ Honda GX120”. Trong thời gian thực hiện đề tài em đã luôn luôn cố gắng
vận dụng những kiến thức chuyên môn, sưu tầm tài liệu và cộng tác với Phân Viện
bảo hộ lao động & Bảo vệ môi trường khu vực Miền Trung – Tây Nguyên, cùng với
sự giúp đỡ của Thầy giáo Phùng Minh Nguyên trong quá trình chế tạo, lắp đặt,
chạy thử động cơ cuối cùng em cũng đã hoàn thành đề tài của mình. Mặc dù đề tài
đã hồn thành nhưng sẽ còn một số vấn đề chưa được giải quyết triệt để. Vì vậy em
rất mong được sự chỉ bảo của các thầy cô để đề tài của em có thể hồn thành tốt hơn
nữa !
Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn và gửi lời chúc sức khỏe đến các thầy
cô giáo!
Đà Nẵng, ngày 2 tháng 6 năm 2007

Sinh viên thực hiện

NGUYỄN VĂN TRIỀU

SVTH: NGUYỄN VĂN TRIỀU – LỚP 02C4

Trang 4


ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP:
THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP NHIÊN LIỆU BIOGAS CHO ĐỘNG CƠ HONDA GX120

1. TỔNG QUAN VỀ BIOGAS
1.1. VẤN ĐỀ NĂNG LƯỢNG HIỆN NAY
Trong thời đại khoa học kỹ thuật phát triển như vũ bão như ngày nay thì nhu
cầu về năng lượng là rất cần thiết, trong khi các nguồn năng lượng dự trữ như than
đá, dầu mỏ, khí đốt thiên nhiên và ngay cả thủy điện là có hạn khiến cho nhân loại
có nguy cơ đứng trước việc thiếu năng lượng. Việc tìm kiếm và khai thác các nguồn
năng lượng mới như năng lượng hạt nhân, năng lượng địa nhiệt, năng lượng gío,
năng lượng mặt trời … là một trong những hướng quan trọng trong kế hoạch phát
triển năng lượng. Khắp nơi trên thế giới, dân số ngày càng tăng khiến cho nhu cầu
tiêu thụ năng lượng phục vụ sinh hoạt cũng tăng lên, bên cạnh việc nghiên cứu sử
dụng các nguồn năng lượng mới nói trên thì lĩnh vực về khí sinh học (Biogas) đã
được triển khai và đạt được một số thành tựu đáng kể ở nhiều nước nhất là các nước
đang phát triển Châu Á.
1.2. TÌNH HÌNH PHÁT TRIỂN CỦA BIOGAS
1.2.1. Ngồi nước
Hiện nay ở quy mơ tồn cầu, Biogas là nguồn năng lượng lớn. Tổng sản
lượng ứng dụng chiếm 9 đến 10 % tổng năng lượng trên thế giới.
Theo tính tốn, nếu tận dụng xử lý được hết nguồn phế thải tồn cầu thì
hàng năm người ta có thể tạo 200 tỷ m 3 khí sinh học, tương đương 150 đến 200
triệu tấn nhiên liệu và kèm theo nó là khoảng 20 triệu tấn phân bón hữu cơ chất
lượng cao.
Có thể nói rằng, Ấn Độ và Trung Quốc là hai quốc gia có sự phát triển nhanh
chóng về cơng nghệ xây dựng các bể lên men mêtan.
* Ấn Độ
Cơng nghệ khí sinh học bắt đầu ở Ấn Độ bắt đầu từ năm 1897. Ban đầu, các
trạm Biogas chỉ có quy mơ hộ gia đình. Hàng năm có khoảng 200.000 hộ gia đình
Ấn Độ chuyển từ sử dụng năng lượng củi đốt sang sử dụng Biogas. Năm 1985, Ấn
Độ có khoảng 1 triệu bể với chi phí xây dựng khoảng 55 triệu đơ la. Tính tới năm
1999 đã có tới 2,9 triệu cơng trình hầm khí sinh học gia đình và 2700 cơng trình

SVTH: NGUYỄN VĂN TRIỀU – LỚP 02C4

Trang 5


ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP:
THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP NHIÊN LIỆU BIOGAS CHO ĐỘNG CƠ HONDA GX120

hầm khí tập thể xử lý phân người được xây dựng. Ước tính số cơng trình này hàng
năm tiết kiệm 3 triệu tấn củi và 0,7 triệu tấn Urê. Tháng 3 năm 2000, Ấn Độ có 3
triệu cơng trình hầm khí sinh học.
* Trung Quốc
Lịch sử phát triển khí sinh học ở Trung Quốc bắt đầu từ cuối thế kỷ XIX.
Năm 1978 đã xây dựng 7,5 triệu bể với hàng năm tạo ra khoảng 2,5 tỷ m 3 khí
mêtan, tương đương 1,5 triệu tấn dầu mỏ. Cho đến năm 1979, trên lãnh thổ Trung
Quốc đã có 301 trạm phát điện nhỏ sử dụng khí Biogas. Riêng ở tỉnh Sichuan các
trạm này có tổng cơng suất là 1.500kW. Đến 1985, Trung Quốc đã xây dựng được
70 triệu bể khí mêtan. Từ những năm cuối thập kỷ 80 của thế kỷ trước, người ta đã
tính tốn đến việc sử dụng năng lượng sinh học để thay thế các dạng năng lượng sử
dụng nhiên liệu hoá thạch và Biogas đã trở thành đối tượng cho chương trình
nghiên cứu năng lượng phục vụ nông thôn của Trung tâm Nghiên cứu Ứng dụng
Năng lượng và Công nghệ mới - Bộ Nông nghiệp Trung Quốc (1994). Cuối năm
2003, Trung Quốc có hơn 9,7 triệu hầm cho các hộ gia đình trên toàn quốc. Trên
90% hầm đang hoạt động tốt, sản xuất ra khoảng 2.980.000 m 3/năm. Biogas chủ yếu
được sử dụng vào mục đích đun nấu, thắp sáng và chạy các động cơ phát điện.
1.2.2. Trong nước
Cơng nghệ khí sinh học đã được nghiên cứu và ứng dụng ở Việt Nam từ
những năm 1960. Lịch sử phát triển công nghệ khí sinh học ở Việt Nam chia thành
4 thời kỳ chính.

* Thời kỳ 1960 – 1975:
Đã tiến hành thí nghiệm biện pháp sản xuất khí Mêtan từ phân động vật
nhưng cuối cùng cũng không thành công. Nguyên nhân là do nhập cảnh ồ ạt các loại
khí đốt Butan, Propan và phân hóa học.
* Thời kỳ 1976 – 1980:
Chế tạo thiết bị sản xuất khí sinh học loại nắp nổi bằng tơn, bể phân hủy xây
bằng gạch và cổ bể có gioăng nước để giữ kín khí được tích trong nắp chứa khí. Tuy
nhiên, việc thử nghiệm trên bị thất bại do kỹ thuật và quản lý.

SVTH: NGUYỄN VĂN TRIỀU – LỚP 02C4

Trang 6


ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP:
THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP NHIÊN LIỆU BIOGAS CHO ĐỘNG CƠ HONDA GX120

* Thời kỳ 1981 – 1990:
Trong hai kế hoạch 5 năm (1981-1985 và 1986-1990), cơng nghệ khí sinh
học đã trở thành một trong những lĩnh vực ưu tiên trong chương trình.
Năm 1990, TP Hồ Chí Minh có trên 700 cơng trình, Đồng Nai có 468 cơng
trình, Hậu Giang có 240 cơng trình, Hà Bắc có 50, Lai Châu có 40, Quảng Ngãi có
43 cơng trình …
Nói chung tồn quốc có khoảng 2000 cơng trình. Đa số các cơng trình đều
hoạt động tốt, với thể tích khoảng 2200 m3.
* Thời kỳ 1991 tới nay:
Những năm 1999 trở lại đây nhiều nhà khoa học trong nước đã nghiên cứu,
triển khai nhiều cơng trình xử lý chất thải bằng hệ thống khí sinh học Biogas (mơ
hình hình cầu của Viện năng lượng với thể tích 5m 3, 7m3, 8m3, 10m3, 15m3, mơ hình
NL-6…) đã tạo ra một nguồn phân bón đáng kể, khả năng giải quyết nguồn năng

lượng sạch tại chỗ và giảm thiểu ô nhiễm môi trường. Ở miền Trung, Tây Ngun,
hàng loạt các mơ hình bể Biogas cũng được áp dụng cho các hộ chăn nuôi gia súc,
các nông trường chăn nuôi trên địa bàn như mơ hình của Trung tâm Năng lượng
mới (Sở KHCN TP Đà Nẵng, mơ hình bể Biogas phá váng tự động của Phân Viện
BHLĐ và Bảo vệ Môi trường miền Trung, Tây nguyên (Đề tài 203-02/VBH). Nhiều
tổ chức quốc tế đang quan tâm phát triển công nghệ ở Việt Nam: họ tổ chức nhiều
hội thảo, tài trợ nhiều dự án phát triển năng lượng sinh khối ở nước ta. Các dự án
NLSK có cơ hội tận dụng cơ chế phát triển sạch (CDM) để thu hút vốn đầu tư.
Nhiều công nghệ đã được hoàn thiện, ứng dụng thương mại nên Việt Nam có thể
nhập và ứng dụng, tránh được rủi ro về cơng nghệ.
1.2.3. Kết luận
Chất thải của q trình sản xuất như một nguồn năng lượng, đó là một mơ
hình lý tưởng cho xã hội. Việc sử dụng nguồn năng lượng này ở những dạng khác
nhau phải hết sức cẩn thận, phụ thuộc vào điều kiện khí hậu từng địa phương, mật
độ dân số, nguồn đất sẵn có, điều kiện thổ nhưỡng, thời tiết và nhiều nhân tố khác.
Nguồn năng lượng sinh khối từ nhiên liệu tái tạo chiếm một vị trí quan trọng

SVTH: NGUYỄN VĂN TRIỀU – LỚP 02C4

Trang 7


ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP:
THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP NHIÊN LIỆU BIOGAS CHO ĐỘNG CƠ HONDA GX120

trong nguồn năng lượng tổng số nhưng chỉ mới được tận dụng một phần. Nhiều cơ
hội cịn tiềm ẩn, nhiều chương trình đã được triển khai, nhiều dự án đã được lên kế
hoạch nhằm sử dụng triệt để nguồn năng lượng này.
Trong xu thế này, chúng ta là những người trong lĩnh vực khoa học kỹ thuật
nói chung, ngành Động Lực nói riêng cần phải phát huy vai trị của mình nghiên

cứu cặn kẽ hơn nữa về nguồn năng lượng này để ứng dụng nó làm nguồn năng
lượng cho động cơ đốt trong. Điều này không những giải quyết được về vấn đề
năng lượng đang có nguy cơ thiếu hụt hiện nay mà cịn góp phần giải quyết vấn đề
mơi trường. Mặt khác cũng mở rộng hơn nữa phạm vi ứng dụng của động cơ đốt
trong đối với thực tiễn.
1.3. CÔNG NGHỆ XỬ LÝ BIOGAS
1.3.1. Tính chất của Biogas sử dụng làm nhiên liệu cho động cơ đốt trong
Tính chất vật lý và hố học của Biogas có ảnh hưởng lớn đến việc lựa chọn
công nghệ sử dụng cho việc xử lý và đốt cháy Biogas. Thành phần chính của
Biogas là CH4 và CO2. Các tính chất vật lý liên quan đến chúng và sẽ được liệt kê
sau đây:
Bảng 1.1 Một số tính chất của Biogas
Các tính chất vật lý
Trọng lượng phân tử
Tỷ trọng
Điểm sôi (1at)
Điểm đông (1at)
Khối lượng riêng
Nhiệt độ nguy hiểm
Áp suất nguy hiểm
Nhiệt dung Cp (1at)
Tỷ lệ Cp/Cv
Nhiệt cháy
Giới hạn cháy
Tỷ lệ cháy hồn tồn
trong khơng khí

Methane (CH4)
16,04
0,554

144 0C
-164,8 0C
0,66 kg/m3
64,44 0C
45,8 at
6,962.10-4 J/ kg-0C
1,307
55,432 J/kg
5-15% Thể tích
0,0947 Thể tích
0,0581 Khối lượng

Carbon Dioxide (CO2)
44,01
1,52
60,8 0C
-38,83 0C
1,82 kg/m3
48,89 0C
72,97at
2,643.10-4 J/ kg-0C
1,303

* Nhiệt trị của nhiên liệu:

SVTH: NGUYỄN VĂN TRIỀU – LỚP 02C4

Trang 8

ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP:
THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP NHIÊN LIỆU BIOGAS CHO ĐỘNG CƠ HONDA GX120

Giá trị nhiệt cao của methane, chất cháy cơ bản trong Biogas, là 1012 Btu/ft 3
(37,71.103KJ/m3). Giá trị nhiệt thấp được định nghĩa bằng giá trị nhiệt cao trừ đi
năng lượng cần thiết để làm bay hơi nước trong nhiên liệu và sản phẩm cháy. Đối
với methane giá trị nhiệt thấp là 912 Btu/ft3(33,98.103KJ).
* Các chất cơ bản trong Biogas:
Ngồi hai thành phần chính là CH4 và CO2 cịn có các tạp chất cơ bản dạng
khí có mặt trong Biogas được liệt kê dưới đây:
- Hydrogen sulfide H2S
- Hơi nước H2O
- Sulfur dioxide SO2
- Nitrogen oxides NO2
- Hỗn hợp fluorine bay hơi (ví dụ: HF, SiF4)
- Hợp chất nitrogen
- Carbon monoxide CO
1.3.2. Yêu cầu của Biogas sử dụng làm nhiên liệu cho động cơ đốt trong
Vấn đề đáng quan tâm và cần được nghiên cứu tiếp là làm sao có thể nâng
cao hiệu suất động cơ và giảm thiểu ô nhiễm môi trường do khí thải động gây ra. Ta
biết rằng trong Biogas có một lượng đáng kể hydrogen sulfide H 2S (khoảng
10.000ppm thậm chí sau khi qua các thiết bị xử lý vẫn cịn khoảng 200-400ppm
H2S) là một khí rất độc tạo nên hỗn hợp nổ với khơng khí. Khi Biogas được sử dụng
làm nhiên liệu, khí H2S có thể ăn mịn các chi tiết của động cơ, sản phẩm của nó là
SOx cũng là một khí rất độc cho con người (TCVN cho phép là 0,3mg/m 3). Vì thế,
hồn thiện q trình cháy trong động cơ sử dụng nhiên liệu Biogas là vấn đề đặt ra
để có thể vừa kéo dài tuổi thọ động cơ vừa giảm thiểu ơ nhiễm trong khí thải động
cơ. Hàm lượng của các chất này không được vượt quá mức cho phép.
Mặc dù không phải là chất chiếm nhiều trong Biogas như carbon dioxide,
nhưng hơi nước có thể có ảnh hưởng đáng kể đến các đặc trưng của quá trình cháy

Biogas. Dù hàm lượng nhỏ nhưng hơi nước đã ảnh hưởng đáng kể đến nhiệt độ
ngọn lửa, giới hạn cháy, nhiệt trị thấp và tỷ lệ không khí/nhiên liệu của Biogas.

SVTH: NGUYỄN VĂN TRIỀU – LỚP 02C4

Trang 9


ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP:
THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP NHIÊN LIỆU BIOGAS CHO ĐỘNG CƠ HONDA GX120

Ngồi ra nó làm tăng nguy cơ ăn mịn thiết bị, do đó cần thiết phải giảm lượng hơi
nước có trong Biogas. Phụ thuộc vào nhiệt độ thông thường Biogas lấy ngay từ hầm
phân huỷ có hàm lượng ẩm khoảng 50 mg/l, gần với nồng độ bão hồ.
1.3.3. Cơng nghệ xử lý Biogas
Khử acide là q trình tách các khí acide (CO 2 và H2S) ra khỏi thành phần
khí Biogas. Thơng thường loại bỏ H2S yêu cầu triệt để hơn vì vấn đề sức khỏe con
người, môi trường và yêu cầu của việc vận chuyển.
1.3.3.1. Các phương pháp truyền thống:
Nói chung q trình xử lý khí Biogas thường bao gồm phương thức chủ yếu
sau: Hấp thụ trong lỏng; Hấp phụ trong rắn; Thấm qua màng; Biến đổi hố học
thành hợp chất khác và cơ đặc.
a) Hấp thụ trong lỏng
Hấp thụ là quá trình hút khí bằng chất lỏng, khí được hút là chất hấp thụ,
chất lỏng dùng để hút là dung mơi (cịn gọi là chất hấp thụ), khí khơng bị hấp thụ
gọi là khí trơ. Q trình hấp thụ đóng vai trị quan trọng trong sản xuất hóa học.
Bao gồm hai phương pháp: Hấp thụ hóa học và hấp thụ vật lý.
b) Hấp phụ trong rắn
Hấp phụ là q trình hút khí bằng chất rắn.
Bao gồm hai phương pháp: Hấp phụ hóa học và phương pháp hấp phụ vật lý.

Quá trình hấp phụ triệt để hơn, nó được ứng dụng trong những trường hợp
không thể dùng hấp thụ được. Cụ thể là khi hỗn hợp khí lỗng q nếu dùng hấp thụ
thì hiệu suất rất thấp và không kinh tế, hay là khi tính chất các cấu tử gần giống
nhau cũng khơng thể hấp thụ được. Trong những trường hợp này nếu dùng hấp phụ
thì kinh tế hơn.
1.3.3.2. Các phương pháp xử lý thay thế:
a) Xử lý H2S tại chỗ (ngay trong hầm phân hủy)
Phương pháp: Cho ngay các Ion clorides, phosphates và các oxide vào trong
hầm nhằm kết hợp với H2S để hình thành kết tủa Sulfides sắt.
Ưu điểm: Có thể tách khí H2S có nồng độ cao.

SVTH: NGUYỄN VĂN TRIỀU – LỚP 02C4

Trang 10


ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP:
THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP NHIÊN LIỆU BIOGAS CHO ĐỘNG CƠ HONDA GX120

Nhược điểm: Thường phải kết hợp với công nghệ xử lý khác để giảm hàm
lượng H2S xuống còn dưới 10 ppm. Các vấn đề nảy sinh là sự tích lũy sulfide sắt kết
tủa cũng có thể gây đầy hầm phân hủy.
b) Điều chỉnh thức ăn
Sharson và cộng sự đã giảm nồng độ H 2S trong hầm sinh khí của bị sữa
xuống 30% thơng qua việc điều chỉnh khẩu phần thức ăn cho bò.
c) Aeralion (thơng khí)
Phương pháp: Thổi một lượng khơng khí hoặc oxygene vào Biogas. Khơng
khí sẽ được đưa một cách cẩn thận vào hầm hoặc bình chứa Biogas với tỉ lệ đạt từ
2- 6% khơng khí trong Biogas.
Ưu điểm: Ở quy mơ lớn, hiệu quả xử lý có thể loại được 80-95%. Hàm lượng

H2S giảm xuống đến 20-100 ppm, khi bơm khoảng 5% khơng khí vào hầm.
Nhược điểm: Sẽ xuất hiện một lớp váng lưu huỳnh đóng trên bề mặt thống
có khả năng ăn mịn thiết bị. Ngồi ra, cần chú ý tránh tạo thành hỗn hợp khí nổ khi
sử dụng phương pháp này.
1.3.3.3. Loại bỏ H2S bằng phương pháp sinh học:
Đây là phương pháp được lựa chọn. Chất hấp phụ là phân bị, loại ngun
liệu sẵn có và rẻ tiền.
Ngun lý: Khí Biogas từ hầm sau khi lọc bụi, điều áp, điều nhiệt và gia ẩm
được đưa qua cột hấp phụ từ phía đáy cột. Bên trong cột hấp phụ có một lớp đệm
sinh học, tại đây các vi khuẩn sẽ phân hủy các hợp chất hóa học. Khí ra khỏi cột từ
phía đỉnh cột là khí đã được xử lý.

Nước, chất
dinh dưỡng,
điều chỉnh pH

Lấy mẫu
Khí sau xử lý
Khí từ hầm
Bổ sung nước, chất
dinh dưỡng, điều
chỉnh pH

Lọc bụi

Lớp đệm sinh học
Vi khuẩn hoạt động phân
huỷ các hợp chất hố học

Điều áp

Khí
Tuần hoàn

Điều nhiệt

Gia ẩm

Lấy4 mẫu
SVTH: NGUYỄN VĂN TRIỀU – LỚP 02C

Hệ thống phân
phối khí

Hình 1.1 Sơ đồ hệ thống xử lý sinh học

Trang 11


ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP:
THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP NHIÊN LIỆU BIOGAS CHO ĐỘNG CƠ HONDA GX120

1.4. ỨNG DỤNG CỦA BIOGAS
Nguồn Biogas

Động cơ

Công suất
trên trục
Quạt

Bơm
Máy nén

Đốt trực tiếp

Tạo năng
lượng

Bán cho nhà cung cấp

Vận tải

Phát nhiệt Xe tải
Máy kéo
Điện

Điều hòa
Hay đun nước

Sấy

Cấp nhiệt,
làm lạnh

Turbin lỏng

Turbin khí

Máy phát thuỷ
lực

Phát điện

Hình 1.2 Các ứng dụng nhiên liệu Biogas

SVTH: NGUYỄN VĂN TRIỀU – LỚP 02C4

Trang 12


ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP:
THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP NHIÊN LIỆU BIOGAS CHO ĐỘNG CƠ HONDA GX120

2. NGHIÊN CỨU CHUYỂN ÐỔI ÐỘNG CƠ CỠ NHỎ SỬ DỤNG NHIÊN
LIỆU XĂNG SANG SỬ DỤNG BIOGAS
2.1. ĐẶC ĐIỂM HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU ĐỘNG CƠ XĂNG
2.1.1. Nhiệm vụ và yêu cầu của hệ thống nhiên liệu động cơ xăng
2.1.1.1. Nhiệm vụ:
Chuẩn bị và cung cấp hỗn hợp hơi xăng và khơng khí cho động cơ, đảm bảo
về chất và lượng phù hợp với các chế độ làm việc của động cơ.
2.1.1.2. Yêu cầu:
- Cung cấp hỗn hợp liên tục đúng với từng chế độ làm việc của động cơ (hệ
số dư lượng khơng khí  = 0,6 - 1,2).
- Đảm bảo thành phần hỗn hợp sao cho hỗn hợp cháy tốt, hiệu suất cao, suất
tiêu hao nhiên liệu thấp.
- Thiết bị đảm bảo kín, tránh rò rỉ, bay hơi.
- Dễ dàng điều chỉnh, bảo dưỡng.
2.1.2. Phân loại hệ thống nhiên liệu động cơ xăng dùng chế hịa khí
Hiện nay đối với hệ thống nhiên liệu động cơ xăng có hai loại chính.
2.1.2.1. Hệ thống tự chảy:

Khơng có bơm chuyển, thùng nhiên liệu đặt cao hơn động cơ 300÷400 mm.
2.1.2.1. Hệ thống cưỡng bức:
Có bơm chuyển nhiên liệu. Loại này có hai dạng:
+ Dùng bộ chế hồ khí điều khiển cơ khí.
+ Dùng bộ chế hồ khí điều khiển điện tử.
Sơ đồ hệ thống cưỡng bức dùng trên động cơ ôtô được thể hiện trên hình 2.1.
Nguyên lý làm việc:
Xăng chứa trong bình (1) và được bơm chuyển (4) đưa vào bộ chế hịa khí
(5). Nhờ bầu phao và van kim trong bộ chế hòa khí nên mức xăng ln ln được
giữ ở mức nhất định. Khơng khí được hút vào qua lọc khơng khí (6), họng bộ chế
hịa khí có tiết diện thu hẹp dần nên tốc độ khơng khí tại họng rất lớn tạo ra độ chân
không để hút xăng vào họng qua vòi phun. Tại đây nhiên liệu được hòa trộn với

SVTH: NGUYỄN VĂN TRIỀU – LỚP 02C4

Trang 13


ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP:
THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP NHIÊN LIỆU BIOGAS CHO ĐỘNG CƠ HONDA GX120

khơng khí tạo thành hỗn hợp khơng khí – nhiên liệu để đi vào đường nạp (7) của
động cơ và cung cấp cho động cơ trong kỳ nạp.

Hình 2.1 Sơ đồ hệ thống nhiên liệu động cơ có chế hịa khí dùng trên ơtơ.
1 - Bình xăng; 2 - Ống dẫn xăng; 3 - Lọc xăng; 4 - Bơm xăng; 5 - Bộ chế hịa khí;
6 - Lọc khơng khí; 7 - Đường ống nạp; 8 - Đường ống thải; 9 - Ống tiêu âm.

2.1.3. Phân loại bộ chế hịa khí
2.1.3.1. Phân loại theo nguyên tắc cung cấp xăng vào hệ thống phun chính:

+ Bộ chế hịa khí khơng có buồng phao: Có hai loại: loại phun và loại hút.
+ Bộ chế hịa khí có buồng phao: Là bộ chế hịa khí kiểu hút. Bộ chế hịa khí
kiểu hút chia làm 3 loại:
- Lọai hút xuống.
- Loại hút lên.
- Loại hút ngang.
2.1.3.1. Phân loại theo số họng trên buồng hỗn hợp:
+ Bộ chế hòa khí một họng.
+ Bộ chế hịa khí hai họng.
2.1.3.1. Phân loại theo số buồng hỗn hợp:
+ Loại một buồng.

SVTH: NGUYỄN VĂN TRIỀU – LỚP 02C4

Trang 14


ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP:
THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP NHIÊN LIỆU BIOGAS CHO ĐỘNG CƠ HONDA GX120

+ Loại hai buồng.
2.1.3.1. Phân loại theo phương pháp điều khiển:
+ Điều khiển cơ khí.
+ Điều khiển điện tử.
2.1.4. Các hệ thống trong bộ chế hịa khí điều khiển cơ khí
2.1.4.1 Hệ thống phun chính:
Hệ thống phun chính có nhiệm vụ cung cấp nhiên liệu chính cho mọi chế độ
làm việc của động cơ đảm bảo cho hỗn hợp được nhạt dần khi tăng độ mở bướm ga.
Gồm các loại:
- Hệ thống phun chính điều chỉnh độ chân khơng sau giclơ chính.

- Hệ thống phun chính có giclơ bổ sung.
- Hệ thống phun chính thay đổi độ chân không tại họng.
- Hệ thống phun chính điều chỉnh tiết diện giclơ chính kết hợp với hệ thống

khơng tải.
- Hệ thống chính điều khiển tiết diện gíclơ chính: theo phương pháp dẫn
động người ta chia làm 2 loại:
+ Dẫn động cơ khí.
+ Dẫn động chân khơng.
2.1.4.2 Hệ thống phụ:
* Hệ thống làm đậm:
Hệ thống làm đậm cung cấp thêm một lượng nhiện liệu làm đậm hỗn hợp tới
mức cần thiết ( = 0,8 ÷ 0,9), để động cơ phát ra công suất cực đại khi mở hồn
tồn bướm ga.
Theo phương pháp dẫn động có thể chia 2 loại: dẫn động bằng cơ khí và dẫn
động bằng chân khơng.
Phương án dẫn động cơ khí đơn giản nhưng thời điểm bắt đầu làm việc của
hệ thống làm đậm chỉ phụ thuộc vào vị trí bướm ga, khơng phụ thuộc vào số vòng
quay.

SVTH: NGUYỄN VĂN TRIỀU – LỚP 02C4

Trang 15


ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP:
THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP NHIÊN LIỆU BIOGAS CHO ĐỘNG CƠ HONDA GX120

* Hệ thống không tải:
Khi động cơ làm việc ở chế độ không tải Ne = 0, chỉ cần phát ra công suất đủ

thắng sức cản bản thân động cơ ở số vòng quay nhỏ (N i = Nm). Vì vậy chỉ cần lượng
hỗn hợp nhỏ nên bướm ga đóng nhỏ, khi đó tốc độ khơng khí qua họng và độ chân
khơng ở họng Δph nhỏ khơng đủ hút nhiên liệu ra khỏi vịi phun chính, mặt khác
hỗn hợp khí chạy khơng tải phải đậm (thường  = 0,6). Cần phải có một hệ thống
cung cấp hỗn hợp cho động cơ khi chạy không tải.

Hình 2.2 Hệ thống khơng tải.
1 – Gíclơ xăng khơng tải; 2 – Gíclơ khơng khí khơng tải; 3 – Vít chỉnh
khơng tải.

* Hệ thống tăng tốc:
Khi tăng tốc phải mở bướm ga đột ngột (để tăng nhanh lượng hỗn hợp) khi
đó lượng khơng khí và lượng hỗn hợp đều tăng nhưng lượng nhiên liệu tăng chậm
hơn (do quán tính lớn) làm cho hỗn hợp quá nhạt, mặt khác áp suất tăng, nhiệt độ
hỗn hợp giảm (do khơng khí vào nhiều) nên nhiên liệu khó bay hơi, dễ tạo thành
màng trên ống nạp. Vì thế khi tăng tốc hỗn hợp quá nhạt và do đó tốc độ tăng rất
chậm, có khi còn chết máy, rất nguy hiểm. Để đảm bảo động cơ tăng tốc tốt, cần
phải cung cấp thêm một lượng nhiên liệu kịp thời để hỗn hợp không quá nhạt.
* Hệ thống khởi động:
Khi khởi động, số vòng quay của động cơ rất nhỏ (thường n = 50 ÷ 100
v/ph), nên tốc độ khơng khí và do đó độ chân không ở họng rất nhỏ, nhiên liệu phun

SVTH: NGUYỄN VĂN TRIỀU – LỚP 02C4

Trang 16


ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP:
THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP NHIÊN LIỆU BIOGAS CHO ĐỘNG CƠ HONDA GX120

vào rất ít, chất lượng phun kém. Mặt khác khi khởi động lạnh nhiên liệu khó bay
hơi khiến hỗn hợp rất lỗng khơng thể khởi động được.
Để khởi động được dễ dàng cần phải cung cấp một lượng nhiên liệu để có
hỗn hợp đậm ( = 0,3 ÷ 0,4).
Hệ thống khởi động thường dùng bướm gió: Khi khởi động đóng bướm gió
(lúc đó bướm ga mở lớn), độ chân khơng ở tồn bộ khơng gian sau bướm gió rất lớn
nên cả hệ thống phun chính và hệ thống khơng tải đều hoạt động làm cho hỗn hợp
được đậm theo yêu cầu.
2.1.4.3. Các cơ cấu hiệu chỉnh:
* Hiệu chỉnh theo độ cao.
* Hiệu chỉnh theo nhiệt độ động cơ.
* Hiệu chỉnh không tải nhanh.
* Cơ cấu hạn chế số vòng quay.
2.2. LỰA CHỌN ĐỘNG CƠ CHUYỂN ĐỔI
2.2.1. Yêu cầu của động cơ khi sử dụng nhiên liệu Biogas
Để sử dụng được nhiên liệu Biogas thì động cơ phải thỏa mãn một số yêu
cầu sau đây:
- Tỷ số nén lớn để có thể hoạt động được với nhiên liệu khí.
- Có khả năng sử dụng lưỡng nhiên liệu để khi nhiên liệu thay thế không đủ
cung cấp thì có thể chuyển sang hoạt động với nhiên liệu truyền thống.
- Độ giảm công suất khi sử dụng nhiên liệu Biogas so với nhiên liệu xăng
không lớn quá.
- Lượng tiêu thụ Biogas phù hợp với năng suất sinh khí của hầm Biogas.
- Mức độ phát thải ơ nhiễm phải thấp hơn động cơ xăng.
- Tuổi thọ cao, giá thành phù hợp.
2.2.2. Lựa chọn động cơ chuyển đổi:
Câu hỏi đặt ra khi chọn một động cơ là nên dùng loại nào thì tốt hơn, phù
hợp hơn. Ở đây ta chọn loại động cơ chuyển đổi là động cơ xăng có cơng suất nhỏ
vì có những ưu điểm sau:

SVTH: NGUYỄN VĂN TRIỀU – LỚP 02C4

Trang 17


ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP:
THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP NHIÊN LIỆU BIOGAS CHO ĐỘNG CƠ HONDA GX120

- Có thể sử dụng lưỡng nhiên liệu xăng - Biogas. Điều này phù hợp với điều
kiện sản xuất Biogas ở nông thôn Việt Nam hiện nay là không liên tục đặc biệt là
khu vực Miền Trung - Tây Nguyên.
- Chi phí lắp đặt khơng cao nhưng có thể đáp ứng nhu cầu năng lượng của
người dân.
Tuy nhiên, bên cạnh đó cũng có nhược điểm là tốc độ, công suất và hiệu suất
sẽ giảm so với trường hợp sử dụng nhiên liệu nguyên thủy của động cơ hay động cơ
chế tạo riêng để sử dụng nhiên liệu Biogas. Điều này sẽ thấy rõ trong phần tính tốn
nhiệt động cơ.
Sau khi tìm hiểu ta chọn động cơ áp dụng là Honda GX120.
2.3 GIỚI THIỆU ÐẶC TÍNH KỸ THUẬT ÐỘNG CƠ HONDA GX120
Động cơ HONDA GX120 (OHV) ở đây được lắp cho máy phát điện
SH2000.
Thông số của máy phát:
- Điện áp: U=220V/50Hz
- Công suất định mức: Pđm=1,3 KV.A
- Công suất cực đại : Pmax=1,5 KV.A
Với những đặc điểm: Nhỏ gọn, dễ dàng khởi động bằng tay do được trang bị
bằng hệ thống nén dây, xylanh đặt nghiêng 250 so với phương nằm ngang làm giảm
trọng lực trung tâm, nhờ đó giảm độ rung và tiếng ồn, công suất cực đại 2,9kw nên
động cơ được ứng dụng nhiều trong công nghiệp, nông nghiệp, lâm nghiệp, ngư
nghiệp ...

SVTH: NGUYỄN VĂN TRIỀU – LỚP 02C4

Trang 18


ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP:
THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP NHIÊN LIỆU BIOGAS CHO ĐỘNG CƠ HONDA GX120

8
7
6

9

GX 120

5

HONDA
4.0
4

3

10

2
1

Hình 2.3 Động cơ HONDA GX120
1 - Bulông xả nhớt; 2 - Cần khởi động; 3 - Thân máy; 4 - Lọc xăng; 5 - Chén đựng
xăng; 6 - Lọc gió; 7 - Bình đựng xăng; 8 - Nắp bình đựng xăng; 9 - Công tắc điện;
10 - Đế máy.

2.3.1. Các thông số của động cơ
Bảng 2.1 Các thông số động cơ

Tên thông số
Kích thước lớn nhất của động cơ
Trọng lượng khơ
Loại động cơ
Thể tích cơng tác
Đường kính xi lanh
Hành trình của piston
Cơng suất cực đại của động cơ
Mơmen cực đại
Thể tích dầu bơi trơn động cơ
Thể tích bình chứa nhiên liệu
Suất tiêu hao nhiên liệu
Tỷ số nén
Số vòng quay định mức
Hệ thống làm mát
Hệ thống đánh lửa

Ký hiệu

Thứ nguyên
Giá trị
mm

305 x 341x 318
Kg
13
4 kỳ, xupáp treo, một xi lanh
Vh
cm3
118
D
mm
60
S
mm
42
Ne
kw
2,9 (3600 v/ph)
Memax
N.m
7,4 (2500 v/ph)
lít
0,6
lít
2,5
ge
g/kw.h
313

8,5:1
3600 vịng/phút
n

Khơng khí cưỡng bức
Transistorized magneto

SVTH: NGUYỄN VĂN TRIỀU – LỚP 02C4

Trang 19


ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP:
THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP NHIÊN LIỆU BIOGAS CHO ĐỘNG CƠ HONDA GX120

Chiều quay trục khuỷu
Khe hở bugi
Góc đánh lửa sớm
Góc mở sớm xupáp nạp
Góc đóng muộn xupáp nạp
Góc mở sớm xupáp thải
Góc đóng muộn xupáp thải

Cùng chiều kim đồng hồ
mm
0,7  0,8
s
1
2
3
4

250
150

530
440
220

2.3.2. Ðặc điểm hệ thống nhiên liệu của động cơ
2.3.2.1. Sơ đồ hệ thống nhiên liệu động cơ HONDA GX120:
Hệ thống nhiên liệu dùng trên động cơ HONDA GX120 thuộc loại tự chảy.
+ Không có bơm xăng
+ Bình chứa nhiên liệu được đặt cao hơn bộ chế hịa khí.
9
8

7
8

1

2

3

6
4
5

Hình 2.4 Sơ đồ hệ thống nhiên liệu động cơ HONDA GX120
1 - Bình đựng xăng; 2 - Lọc thấm; 3 - Ống dẫn xăng; 4 - Lọc lắng; 5 - Bộ chế hịa
khí; 6 - Đường ống thải; 7 - Ống tiêu âm; 8 - Đường ống nạp; 9 - Lọc khơng khí.

2.3.2.2. Các hệ thống trong bộ chế hịa khí động cơ HONDA GX120:

- Hệ thống phun chính kết hợp với hệ thống khơng tải.
- Hệ thống khởi động bằng bướm gió.
a) Hệ thống phun chính:

SVTH: NGUYỄN VĂN TRIỀU – LỚP 02C4

Trang 20


ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP:
THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP NHIÊN LIỆU BIOGAS CHO ĐỘNG CƠ HONDA GX120

Hệ thống phun chính làm việc khi có tải tức là khi kết thúc hệ thống khơng tải,
cung cấp nhiên liệu chính cho động cơ.
Khơng khí đi qua họng bộ chế hịa khí (5), do họng có tiết diện thu hẹp dần
nên tốc độ tăng lên và áp suất giảm tạo độ chân không tại họng. Mặt khác, khơng
khí theo đường (6) đi qua các lỗ khoan trên thân vòi phun vào bên trong vòi phun,
kết quả là hỗn hợp được tạo thành tại đây. Hỗn hợp sẽ được hút vào họng qua vòi
phun chính (4). Do tốc độ khơng khí lớn nên hỗn hợp sẽ được xé tơi ra thành sương
và tiếp tục đi vào đường nạp động cơ.

A-A
6

7

5
6

4

A

A

4

3

2

1

8

Hình 2.5 Hệ thống phun chính
: Đường khơng khí
: Đường xăng
: Hỗn hợp khơng khí – nhiên liệu
1 – Xăng trong bầu phao; 2 – Giclơ chính; 3 – Hỗn hợp khơng khí – nhiên liệu; 4 –
Vịi phun chính; 5 – Họng bộ chế hịa khí; 6 – Đường khơng khí định lượng chính;
7 – Bướm ga; 8 – Bướm gió.

b) Hệ thống khơng tải:

SVTH: NGUYỄN VĂN TRIỀU – LỚP 02C4

Trang 21

ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP:
THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP NHIÊN LIỆU BIOGAS CHO ĐỘNG CƠ HONDA GX120
A-A
5

6

4

A

7

A

3

2

8
1

9
10

11

Hình 2.6 Hệ thống khơng tải
: Đường khơng khí
: Đường xăng

: Hỗn hợp khơng khí – nhiên liệu
1 – Xăng trong bầu phao; 2 – Giclơ chính; 3 – Đường xăng; 4 – Lỗ khơng khí
khơng tải; 5 – Họng bộ chế hịa khí; 6 – Bướm ga; 7 – Giclơ khơng khí khơng tải;
8,9 – Các lỗ khơng tải; 10 – Vít chỉnh khơng tải.

Ngun lý làm việc:
Khi bướm ga mở nhỏ thì lượng khơng khí đi qua họng rất ít nên độ chân
không tại họng nhỏ không đủ hút nhiên liệu qua lỗ phun vào họng. Vì vậy, khơng
khí sẽ theo đường khơng khí khơng tải, qua giclơ khơng khí khơng tải (7). Xăng sẽ
được hút lên theo đường (3) và tạo thành hỗn hợp đi qua các lỗ không tải (8) và (9).
Vít (10) có tác dụng điều chỉnh lượng hỗn hợp không tải.

SVTH: NGUYỄN VĂN TRIỀU – LỚP 02C4

Trang 22


ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP:
THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP NHIÊN LIỆU BIOGAS CHO ĐỘNG CƠ HONDA GX120

3. TÍNH TỐN CHU TRÌNH NHIỆT CỦA ÐỘNG CƠ
Mục đích phần tính tốn nhiệt động cơ là:
- Tính tốn các q trình nhiệt trong động cơ (nạp, nén, cháy, giãn nở và
thải).
- Xác định được các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật và kiểm nghiệm các kích thước
cơ bản của động cơ.
- Xây dựng được đồ thị công lý thuyết của động cơ.
Kết quả tính tốn trong phần tính tốn nhiệt động cơ sẽ là nền tảng trong q
trình tính tốn thiết kế bộ hịa trộn.
Để thuận lợi và nhanh chóng ta sử dụng ngơn ngữ lập trình Visual Basic 6.0

để xây dựng chương trình tính tốn nhiệt. Như thế khối lượng cơng việc tính tốn sẽ
giảm đi rất nhiều. Vì vậy ở đây ta chỉ trình bày phương pháp tính tốn và kết quả.
3.1. TÍNH TỐN CHU TRÌNH NHIỆT CHO ĐỘNG CƠ DÙNG XĂNG
3.1.1.Cơ sở tính tốn
Bước 1: Xác định các thơng số cho trước của động cơ
Bảng 3.1 Các thông số động cơ

Tên thơng số
Cơng suất có ích
Tỷ số nén
Số vịng quay
Đường kính xi lanh
Hành trình piston
Số xi lanh
Số kỳ

Ký hiệu
Ne

n
D
S
i


Thứ ngun
Kw
Vịng/ phút
mm
mm

Giá trị
2,9
8,5
3600
60
42
1
4

Bước 2: Chọn các thông số cần thiết trong q trình tính tốn
Bảng 3.2 Các thơng số chọn

SVTH: NGUYỄN VĂN TRIỀU – LỚP 02C4

Trang 23


ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP:
THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP NHIÊN LIỆU BIOGAS CHO ĐỘNG CƠ HONDA GX120

Tên thông số
Áp suất khí nạp
Nhiệt độ khí nạp
Hệ số dư lượng khơng khí
Áp suất cuối kỳ nạp
Áp suất khí sót
Nhiệt độ khí sót
Độ sấy nóng khí nạp mới
Chỉ số đoạn nhiệt

Hệ số lợi dụng nhiệt tại z
Hệ số lợi dụng nhiệt tại b
Hệ số nạp thêm
Hệ số quét buồng cháy
Hệ số hiệu đính tỷ nhiệt
Hệ số điền đầy đồ thị

Ký hiệu
pk
Tk

pa
pr
Tr
T
M
z
b
1
2
t
đ

Thứ nguyên
MN/m2
K
MN/m2
MN/m2
K

Giá trị
0,1
298
0,92
0,0853
0,105
900
20
1,5
0,85
0,86
1,0395
1
1,15
0,96

Bước 3: Tính q trình nạp:
+ Tính hệ số khí sót r:
r 

2 (Tk  T ) p r
Tr
pa

1
p 
1  t .2  r 
 pa 

1

m

(3-1)

+ Tính hệ số nạp v:
1


 pr  m 
Tk
Pa. 
1
v 
1  t . 2  
(  1) (Tk  T ) Pk 
 p a  


(3-2)

+ Tính nhiệt độ cuối quá trình nạp Ta (K):
p 
TK  T  t .r .Tr  a 
 pr 
Ta 
(1  r )

m 1
m

(3-3)

+ Tính số mol khơng khí để đốt cháy một kg nhiên liệu M0 (kmolKK/kgnl):
M0 

1 C H Onl
(  
)
0,21 12 4 32

SVTH: NGUYỄN VĂN TRIỀU – LỚP 02C4

(3-4)

Trang 24


ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP:
THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP NHIÊN LIỆU BIOGAS CHO ĐỘNG CƠ HONDA GX120

+ Tính số mol khí nạp mới M1:
M1 .M0 

1
(động cơ xăng dùng bộ chế hồ khí)
 nl

(3-5)

Bước 4: Tính q trình nén:

+ Tỷ nhiệt của khơng khí mCvkk (kJ/kmol.K):
m Cvkk av 

bv
0,00419
T 19,806 
.T
2
2

(3-6)

+ Tỷ nhiệt mol của sản phẩm cháy mCv(kJ/kmol.K):
m Cv av 

Nếu 0,71 thì:

bv
T
2

(3-7)

a"v 17,997  3,504.
b"v  360,34  252,4. .10  5

Nếu 1 thì: a"v 19,867 

1,634


184,36   5

b"v  427,38 
.10
 


+ Tỷ nhiệt của hỗn hợp cháy mCv (kJ/kmol.K):
m C v  ri .mCvi
m Cv 

m C vkk  r .m C v
1  r

Có thể viết dưới dạng: m Cv av 

(3-8)
bv
T
2

Trong đó:
av 

av  r .av
bv  r .bv
; bv 
1  r
1  r

+ Tính chỉ số nén đa biến trung bình n1:
Chọn trước n1, thế vào phương trình sau, giải bằng phương pháp mò nghiệm.
n1 1 

8,314
b
av  v Ta ( n1  1  1)
2

SVTH: NGUYỄN VĂN TRIỀU – LỚP 02C4

(3-9)

Trang 25