Nghiên cứu chuyển đổi động cơ xăng sang sử dụng nhiên liệu LPG trên động cơ 1NZ FE

z

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU CHUYỂN ĐỔI ĐỘNG CƠ XĂNG SANG
SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU LPG TRÊN ĐỘNG CƠ 1NZ-FE
GVHD: GVC.TS. NGUYỄN VĂN LONG GIANG

SVTH: HUỲNH NHẬT HÒA

15145240

NGUYỄN BÁ ĐẠT

15145213

ĐỖ THIỆN ĐẠO

15145210

TP. Hồ Chí Minh, ngày 26 tháng 07 năm 2019


z
z

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU CHUYỂN ĐỔI ĐỘNG CƠ XĂNG SANG
SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU LPG TRÊN ĐỘNG CƠ 1NZ-FE
GVHD: GVC.TS. NGUYỄN VĂN LONG GIANG

SVTH: HUỲNH NHẬT HÒA

15145240

NGUYỄN BÁ ĐẠT

15145213

ĐỖ THIỆN ĐẠO

15145210

TP. Hồ Chí Minh, ngày 26 tháng 07 năm 2019


TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

TP. HỒ CHÍ MINH

Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc

KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

TP. Hồ Chí Minh, ngày 26 tháng 07 năm 2019

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ tên sinh viên:

1. HUỲNH NHẬT HÒA

MSSV: 15145240

(E-mail: - Điện thoại: 0937716667)
2. NGUYỄN BÁ ĐẠT

MSSV: 15145213

(E-mail: - Điện thoại: 0375357589)
3.ĐỖ THIỆN ĐẠO

MSSV: 15145210

(E-mail: – Điện thoại: 0868151905)
Ngành: Cơng nghệ Kỹ thuật ơ tơ.
Khóa: 2015-2019
1. Tên đề tài: Nghiên cứu chuyển đổi động cơ xăng sang sử dụng nhiên liệu LPG trên động
cơ 1NZ-FE.

2. Nhiệm vụ đề tài:

- Nghiên cứu tổng quan về sử dụng nhiên liệu khí thay thế LPG và CNG.
- Nghiên cứu hệ thống điện điều khiển của động cơ 1NZ-FE.
- Nghiên cứu chuyể đổi động cơ 1NZ-FE sang sử dụng nhiên liệu thay thế LPG với hệ
thống của BRC.
3. Sản phẩm của đề tài:
- Mơ hình hệ thống động cơ 1NZ-FE với hệ thống chuyển đổi nhiên liệu thay thế BRC.
- Thuyết minh đề tài.
4. Ngày giao nhiệm vụ đề tài: 30/03/2019
5. Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 26/07/2019
TRƯỞNG BỘ MÔN

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

Độc lập - Tự do – Hạnh phúc

BỘ MÔN ĐỘNG CƠ
PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
(Dành cho giảng viên hướng dẫn)
Họ và tên sinh viên: HUỲNH NHẬT HÒA

MSSV: 15145240

Hội đồng:

Họ và tên sinh viên: NGUYỄN BÁ ĐẠT

MSSV: 15145213

Hội đồng:

Họ và tên sinh viên: ĐỖ THIỆN ĐẠO

MSSV: 15145210

Hội đồng:

Tên đề tài: Nghiên cứu chuyển đổi động cơ xăng sang sử dụng nhiên liệu LPG trên động
cơ 1NZ-FE.
Ngành đào tạo: Công nghệ Kỹ thuật ô tô.
Họ và tên GV hướng dẫn: TS. NGUYỄN VĂN LONG GIANG
Ý KIẾN NHẬN XÉT
1. Nhận xét về tinh thần, thái độ làm việc của sinh viên (không đánh máy):
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
2. Nhận xét về kết quả thực hiện của ĐATN (khơng đánh máy):
2.1. Kết cấu, cách thức trình bày ĐATN:
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
2.2. Nội dung đồ án: (Cơ sở lý luận, tính thực tiễn và khả năng ứng dụng của đồ án, các
hướng nghiên cứu có thể tiếp tục phát triển)
...........................................................................................................................................

...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
2.3. Kết quả đạt được:
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................


2.4. Những tồn tại (nếu có):
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
3. Đánh giá:
Mục đánh giá

TT
1.

Hình thức và kết cấu ĐATN

Điểm

Điểm đạt

tối đa

được

30

Đúng format với đầ y đủ cả hình thức và nô ̣i dung của các

10

mu ̣c

2.

Mục tiêu, nhiệm vụ, tổng quan của đề tài

10

Tính cấp thiết của đề tài

10

Nội dung ĐATN

50

Khả năng ứng dụng kiến thức toán học, khoa học và kỹ

5

thuật, khoa ho ̣c xã hơ ̣i…
Khả năng thực hiện/phân tích/tổng hợp/đánh giá

10

Khả năng thiết kế chế tạo một hệ thống, thành phần, hoặc

15

quy trình đáp ứng yêu cầu đưa ra với những ràng buộc
thực tế.
Khả năng cải tiến và phát triển

15

Khả năng sử dụng công cụ kỹ thuật, phần mềm chuyên

5

ngành…
3.

Đánh giá về khả năng ứng dụng của đề tài

10

4.

Sản phẩm cụ thể của ĐATN

10

Tổng điểm

100

4. Kết luận:
 Được phép bảo vệ

 Không được phép bảo vệ
TP.HCM, ngày 26 tháng 07 năm 2019
Giảng viên hướng dẫn
(Ký, ghi rõ họ tên)


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

Độc lập - Tự do – Hạnh phúc

BỘ MÔN ĐỘNG CƠ
PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
(Dành cho giảng viên phản biện)
Họ và tên sinh viên: HUỲNH NHẬT HÒA

MSSV: 15145240

Hội đồng:

Họ và tên sinh viên: NGUYỄN BÁ ĐẠT

MSSV: 15145213

Hội đồng:

Họ và tên sinh viên: ĐỖ THIỆN ĐẠO

MSSV: 15145210

Hội đồng:

Tên đề tài: Nghiên cứu chuyển đổi động cơ xăng sang sử dụng nhiên liệu LPG trên động
cơ 1NZ-FE.
Ngành đào tạo: Công nghệ Kỹ thuật ô tô.
Họ và tên GV phản biện: (Mã GV)......................................................................................
Ý KIẾN NHẬN XÉT
1. Kết cấu, cách thức trình bày ĐATN:
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
2. Nội dung đồ án: (Cơ sở lý luận, tính thực tiễn và khả năng ứng dụng của đồ án, các
hướng nghiên cứu có thể tiếp tục phát triển)
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
3. Kết quả đạt được:
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
4. Những thiếu sót và tồn tại của ĐATN:
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................


5. Câu hỏi:

..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
6. Đánh giá:
TT

Mục đánh giá

Hình thức và kết cấu ĐATN
Đúng format với đầ y đủ cả hình thức và nô ̣i dung của các
mu ̣c
Mục tiêu, nhiệm vụ, tổng quan của đề tài
Tính cấp thiết của đề tài
2. Nội dung ĐATN
Khả năng ứng dụng kiến thức toán học, khoa học và kỹ
thuật, khoa ho ̣c xã hô ̣i…
Khả năng thực hiện/phân tích/tổng hợp/đánh giá
Khả năng thiết kế, chế tạo một hệ thống, thành phần, hoặc
quy trình đáp ứng yêu cầu đưa ra với những ràng buộc
thực tế.
Khả năng cải tiến và phát triển
Khả năng sử dụng công cụ kỹ thuật, phần mềm chuyên
ngành…
3. Đánh giá về khả năng ứng dụng của đề tài
4. Sản phẩm cụ thể của ĐATN
Tổng điểm
7. Kết luận:
1.

Điểm
tối đa
30
10

Điểm đạt
được

10
10
50
5
10
15

15
5
10
10
100

 Được phép bảo vệ
 Không được phép bảo vệ
TP.HCM, ngày 26 tháng 07 năm 2019
Giảng viên phản biện
(Ký, ghi rõ họ tên)


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM

KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
BỘ MƠN ĐỘNG CƠ

XÁC NHẬN HỒN THÀNH ĐỒ ÁN
Tên đề tài: Nghiên cứu chuyển đổi động cơ xăng sang sử dụng nhiên liệu LPG trên động
cơ 1NZ-FE.
Họ và tên sinh viên: HUỲNH NHẬT HÒA

MSSV: 15145240

NGUYỄN BÁ ĐẠT

MSSV: 15145213

ĐỖ THIỆN ĐẠO

MSSV: 15145210

Ngành: Công nghệ Kỹ thuật ô tô.
Sau khi tiếp thu và điều chỉnh theo góp ý của Giảng viên hướng dẫn, Giảng viên phản
biện và các thành viên trong Hội đồng bảo về. Đồ án tốt nghiệp đã được hoàn chỉnh đúng
theo yêu cầu về nội dung và hình thức.

Chủ tịch Hội đồng: ____________________________________

Giảng viên hướng dẫn: _________________________________

Giảng viên phản biện: _________________________________

Tp. Hồ Chí Minh, ngày 26 tháng 07 năm 2019

MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU ....................................................................................................................1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU .............................................4
1.1.

Giới thiệu về khí LPG: ..............................................................................................4

1.1.1. Nguồn gốc của LPG: .................................................................................................4
1.1.2. Tính chất lý hóa của LPG: ........................................................................................4
1.1.3. Các tính chất của LPG: .............................................................................................7
1.1.4. Các ứng dụng của LPG: ............................................................................................8
1.1.5. Các ưu điểm của LPG: ..............................................................................................9
1.1.6. So sánh LPG và xăng: ...............................................................................................9
1.2.

Tổng quan các nghiên cứu trong và ngồi nước về đề tài: .....................................10

1.2.1. Momen, cơng suất động cơ: ....................................................................................10
1.2.2. Suất tiêu hao nhiên liệu:..........................................................................................11
1.2.3. Mức độ phát ơ nhiễm: .............................................................................................11
1.2.4. Tính an tồn và tuổi thọ động cơ: ...........................................................................12
1.2.5. LPG không được sử dụng rộng rãi ? .......................................................................12
1.2.6. Các nghiên cứu: ......................................................................................................13
1.2.7. Tình hình sản xuất và sử dụng LPG ở Việt Nam và thế giới:.................................20
CHƯƠNG 2: ĐỘNG CƠ 1NZ-FE ..................................................................................27
2.1.

Giới thiệu về động cơ 1NZ-FE: ..............................................................................27

2.2.

Các cảm biến trên động cơ:.....................................................................................32

2.2.1. Cảm biến lưu lượng khí nạp: ..................................................................................32
2.2.2. Cảm biến nhiệt độ khí nạp: .....................................................................................32
2.2.3. Cảm biến nhiệt độ nước làm mát: ...........................................................................33
2.2.4. Cảm biến vị trí bướm ga: ........................................................................................33


2.2.5. Cảm biến tiếng gõ: ..................................................................................................34
2.2.6. Cảm biến vị trí trục khuỷu - trục cam: ....................................................................35
2.2.7. Cảm biến oxy: .........................................................................................................36
2.3.

Hệ thống điều khiển động cơ: .................................................................................38

2.3.1. Hệ thống đánh lửa: ..................................................................................................38
2.3.2. Hệ thống điều khiển thời điểm phối khí (VVT-i): ..................................................42
2.3.3. Sơ đồ mạch điện: .....................................................................................................44
CHƯƠNG 3: HỆ THỐNG CUNG CẤP LPG ...............................................................46
3.1.

Phương pháp cung cấp nhiên liệu LPG: .................................................................46

3.1.1. Cung cấp nhiên liệu LPG: .......................................................................................46
3.1.2. Tín hiệu điều khiển: ................................................................................................50
3.2.

Hệ thống chuyển đổi BRC: .....................................................................................51

3.2.1. Giới thiệu: ...............................................................................................................51
3.2.2. Những điểm khác biệt chính với những hệ thống trước: ........................................52
3.2.3. Tìm hiểu về phần cứng hệ thống SEQUENT 24: ...................................................53
3.2.4. Tìm hiểu về phần mềm hệ thống SEQUENT 24: ...................................................63
3.2.5. Vấn đề và giải pháp: ...............................................................................................70
CHƯƠNG 4: THỰC NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ ..........................................................73
4.1.

Mục đích, đối tượng và trang thiết bị thực nghiệm: ...............................................73

4.1.1. Mục đích và đối tượng thực nghiệm: ......................................................................73
4.1.2. Điều kiện thực nghiệm: ...........................................................................................73
4.2.

Kết quả thực nghiệm: ..............................................................................................77

4.3.

Kết luận: ..................................................................................................................80

TÀI LIỆU THAM KHẢO ...............................................................................................82
A. Tiếng Anh .....................................................................................................................82


B. Tiếng Việt ......................................................................................................................84

DANH MỤC CÁC HÌNH
HÌNH 1. 1: PROPANE .......................................................................................................5

HÌNH 1. 2: BUTANE .........................................................................................................6
HÌNH 1. 3: SO SÁNH KHÍ THẢI NOX ..........................................................................15
HÌNH 1. 4: SO SÁNH KHÍ THẢI CO2 ............................................................................15
HÌNH 1. 5: LƯỢNG KHÍ THẢI CỦA XE KHÁCH LPG VÀ XĂNG (GRAM/KM) ....16
HÌNH 1. 6: LƯỢNG KHÍ THẢI CỦA XE TRƯỚC VÀ SAU KHI CHUYỂN ĐỔI
(GRAM/KM) .....................................................................................................................17
HÌNH 1. 7: SO SÁNH KHÍ THẢI CÁC XE CHẠY BẰNG XĂNG, DIESEL, LPG .....19
HÌNH 1. 8: SO SÁNH KHÍ THẢI CÁC XE CHẠY BẰNG XĂNG, DIESEL, LPG .....20
HÌNH 1. 9: BIỂU ĐỒ TIÊU THỤ LPG TRÊN TỒN CẦU ...........................................23
HÌNH 1. 10: BIỂU ĐỒ SẢN XUẤT LPG TRÊN TỒN CẦU.......................................23
HÌNH 2. 1: ECU ĐỘNG CƠ ............................................................................................31
HÌNH 2. 2: SƠ ĐỒ MẠCH ĐIỆN CẢM BIẾN MAF ......................................................32
HÌNH 2. 3: SƠ ĐỒ MẠCH ĐIỆN CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ KHÍ NẠP...........................32
HÌNH 2. 4: SƠ ĐỒ MẠCH ĐIỆN CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ NƯỚC LÀM MÁT ...........33
HÌNH 2. 5: SƠ ĐỒ MẠCH ĐIỆN CẢM BIẾN VỊ TRÍ BƯỚM GA ...............................34
HÌNH 2. 6: CẤU TẠO CẢM BIẾN VỊ TRÍ BƯỚM GA VÀ ĐỒ THỊ QUAN HỆ GÓC
MỞ BƯỚM GA-ĐIỆN ÁP. ...............................................................................................34
HÌNH 2. 7: SƠ ĐỒ MẠCH CẢM BIẾN TIẾNG GÕ ......................................................35
HÌNH 2. 8: SƠ ĐỒ MẠCH ĐIỆN CẢM BIẾN VỊ TRÍ TRỤC CAM- TRỤC KHUỶU 35
HÌNH 2. 9: VỊ TRÍ CỦA CẢM BIẾN VỊ TRÍ TRỤC KHUỶU VÀ TÍN HIỆU NE.......35
HÌNH 2. 10: BỐ TRÍ CẢM BIẾN VỊ TRÍ TRỤC CAM TRÊN ĐỘNG CƠ VÀ TÍN
HIỆU G ..............................................................................................................................36
HÌNH 2. 11: CẤU TẠO CẢM BIẾN Ô XY VÀ CÁC CHÂN CỦA CẢM BIẾN ..........37
HÌNH 2. 12: MẠCH ĐIỀU KHIỂN CẢM BIẾN OXY ...................................................37
HÌNH 2. 13: SƠ ĐỒ MẠCH ĐIỆN HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA.......................................39
HÌNH 2. 14: MẠCH ĐÁNH LỬA ...................................................................................40


HÌNH 2. 15: TÍN HIỆU IGT VÀ THỜI ĐIỂM ĐÁNH LỬA SỚM ................................41
HÌNH 2. 16: QUAN HỆ TÍN HIỆU IGF VÀ HÀM TÍN HIỆU IGT, DỊNG SƠ CẤP ..42

HÌNH 2. 17: SƠ ĐỒ ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG VVT-I ................................................42
HÌNH 2. 18: SƠ ĐỒ CẤU TRÚC CỦA HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN THAY ĐỔI THỜI
ĐIỂM PHỐI KHÍ ...............................................................................................................43
HÌNH 2. 19: SƠ ĐỒ MẠCH ĐIỆN VAN ĐIỀU KHIỂN DẦU PHỐI KHÍ TRỤC CAM
............................................................................................................................................44
HÌNH 2. 20: MẠCH DẦU ĐIỀU KHIỂN VAN VVT-I ..................................................45
HÌNH 3. 1: SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ CUNG CẤP NHIÊN LIỆU LPG THEO SỞ LÝ
THUYẾT............................................................................................................................46
HÌNH 3. 2: SƠ ĐỒ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CUNG CẤP NHIÊN LIỆU LPG CHO
ĐỘNG CƠ .........................................................................................................................47
HÌNH 3. 3: SƠ ĐỒ MẠCH ĐIỀU KHIỂN PHUN LPG BRC CHO ĐỘNG CƠ XĂNG 48
HÌNH 3. 4: TÍN HIỆU ĐIỀU KHIỂN ..............................................................................50
HÌNH 3. 5: ĐẦU RA VÀ ĐẦU VÀO ECU ĐỘNG CƠ VÀ ECU BRC .........................51
HÌNH 3. 6: ECU SEQUENT 24 .......................................................................................54
HÌNH 3. 7: CƠNG TẮC CHUYỂN ĐỔI CHẾ ĐỘ NHIÊN LIỆU XĂNG-LPG ............55
HÌNH 3. 8: CƠNG TẮC Ở VỊ TRÍ XĂNG ......................................................................55
HÌNH 3. 9: CƠNG TẮC Ở VỊ TRÍ GAS..........................................................................56
HÌNH 3. 10: BỘ HĨA HƠI VÀ GIẢM ÁP......................................................................56
HÌNH 3. 11: KẾT CẤU BỘ HĨA HƠI GIẢM ÁP ..........................................................57
HÌNH 3. 12: KIM PHUN NHIÊN LIỆU ..........................................................................58
HÌNH 3. 13: CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ KHÍ BRC .............................................................59
HÌNH 3. 14: VỊI PHUN BRC IN03 ................................................................................59
HÌNH 3. 15: CẢM BIẾN MAP ........................................................................................60
HÌNH 3. 16: CẢM BIẾN MAP ........................................................................................60
HÌNH 3. 17: BÌNH CHỨA LPG VÀ KẾT CẤU VAN ĐIỆN TỪ ...................................61
HÌNH 3. 18: BỘ LỌC PHA KHÍ BRC FJ1 HE ................................................................62
HÌNH 3. 19: LƯU ĐỒ CÁC BƯỚC .................................................................................63
HÌNH 3. 20: GIAO DIỆN NGƯỜI DÙNG ......................................................................64

HÌNH 3. 21: BẢNG THƠNG TIN ĐỘNG .......................................................................64
HÌNH 3. 22: ĐỘNG CƠ CHẠY XĂNG Ở TỐC ĐỘ CẦM CHỪNG .............................65
HÌNH 3. 23: ĐỘNG CƠ CHẠY GAS Ở TỐC ĐỘ CẦM CHỪNG .................................65
HÌNH 3. 24: ĐIỀU CHỈNH THAM SỐ CHUYỂN ĐỔI .................................................66
HÌNH 3. 25: ĐIỀU CHỈNH THAM SỐ CHUYỂN ĐỔI XĂNG-LPG ............................67
HÌNH 3. 26: THỜI GIAN PHUN CỦA XĂNG VÀ LPG Ở CHẾ ĐỘ GAS ...................69
HÌNH 3. 27: ĐIỀU CHỈNH TIP-IN ..................................................................................69
HÌNH 4. 1: PHỊNG THÍ NGHIỆM ĐỘNG CƠ ..............................................................74
HÌNH 4. 2: BĂNG THỬ AVL VÀ ĐỘNG CƠ 1NZ-FE .................................................74
HÌNH 4.3: SƠ ĐỒ BỐ TRÍ THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM TẠI TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM
KỸ THUẬT TPHCM ........................................................................................................75
HÌNH 4. 4: PHỊNG ĐIỀU KHIỂN ..................................................................................76
HÌNH 4. 5: BỘ ĐIỀU KHIỂN BƯỚM GA TỰ ĐỘNG, TỦ ĐIỀU KHIỂN VÀ BẢNG
ĐIỀU KHIỂN PUMA ........................................................................................................77
HÌNH 4. 6: ĐỒ THỊ MOMENT VÀ CÔNG SUẤT Ở CHẾ ĐỘ 20% ĐỘ MỞ BƯỚM
GA CỦA ĐỘNG CƠ KHI CHẠY BẰNG NHIÊN LIỆU XĂNG VÀ LPG .....................78
HÌNH 4. 7: ĐỒ THỊ MOMENT VÀ CƠNG SUẤT Ở CHẾ ĐỘ 50% VỊ TRÍ BƯỚM GA
CỦA ĐỘNG CƠ KHI CHẠY BẰNG NHIÊN LIỆU XĂNG VÀ LPG............................79
HÌNH 4. 8: ĐỒ THỊ ĐẶC TÍNH NGỒI CỦA ĐỘNG CƠ 1NZ-FE. ............................80


DANH MỤC CÁC BẢNG
BẢNG 1. 1: TỈ LỆ % THÀNH PHẦN LPG (PROPAN &BUTAN) Ở CÁC NƯỚC: .......5
BẢNG 1. 2: THÔNG SỐ CỦA PROPANE: .......................................................................6
BẢNG 1. 3: THÔNG SỐ CỦA BUTANE: .........................................................................6
BẢNG 1. 4: BẢNG CHỈ SỐ OCTAN CỦA MỘT SỐ CHẤT: ..........................................8
BẢNG 1. 5: CÁC TÍNH LÝ TÍNH CƠ BẢN CHẤT CỦA LPG: ......................................8
BẢNG 1. 6: TÍNH CHẤT CỦA LPG SO SÁNH VỚI XĂNG VÀ DIESEL: ....................8
BẢNG 1. 7: BẢNG SO SÁNH ĐẶC TÍNH CỦA LPG VÀ CÁC NHIÊN LIỆU KHÁC:
............................................................................................................................................10

BẢNG 1. 8: MỨC ĐỘ PHÁT THẢI Ô NHIỄM CỦA Ô TÔ CHẠY NHIÊN LIỆU LPG
SO VỚI TIÊU CHUẨN Ô NHIỄM HIỆN NAY: .............................................................11
BẢNG 1. 9: BẢNG SO SÁNH KHÍ THẢI LPG VÀ XĂNG TRÊN MỘT SỐ ĐỘNG
CƠ: .....................................................................................................................................16
BẢNG 1. 10: BẢNG SO SÁNH KHÍ THẢI LPG VÀ XĂNG TRÊN MỘT SỐ ĐỘNG
CƠ: .....................................................................................................................................17
BẢNG 1. 11: SỐ LƯỢNG Ô TÔ SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU LPG CỦA CÁC QUỐC GIA
TRÊN THẾ GIỚI: ..............................................................................................................24
BẢNG 1. 12: SỐ LƯỢNG VÀ CÁC LOẠI XE SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU LPG CHỦ
YẾU: ..................................................................................................................................24
BẢNG 2. 1: THÔNG SỐ KỸ THUẬT ĐỘNG CƠ 1NZ-FE: ..........................................27
BẢNG 2. 2: KÝ HIỆU CÁC CHÂN VÀ TÍN HIỆU CỦA ECU: ....................................27

BẢNG 3. 1: CÁC CHÂN ECU 24MY07: ........................................................................49
BẢNG 3. 2: SO SÁNH SEQUENT 24 VỚI SEQUENT FAST: ......................................52
BẢNG 3. 3: CÁC LOẠI KIM PHUN BRC: .....................................................................60
BẢNG 3. 4: VẤN ĐỀ VÀ GIẢI PHÁP: ...........................................................................70


LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay, nền kinh tế nước ta đang phát triển, đời sống nhân dân ngày càng được
nâng cao, nhu cầu sử dụng ô tô tăng không ngừng. Tuy nhiên vấn đề ô nhiễm môi trường
và cạn kiệt nguồn năng lượng hóa thạch đang đặt ra thách thức với các nhà khoa học để
nghiên cứu tìm nhiên liệu nhiên liệu thay thế, đặc biệt là vấn đề ô nhiễm mơi trường.
Để giải quyết tình trạng ơ nhiễm mơi trường do động cơ đốt trong gây ra hiện nay
có nhiều giải pháp công nghệ như: xe hybrid, ô tô điện, hay các cải tiến về động cơ trong
thời gian gần đây như ECOBOST của FORD hay động cơ siêu nạp cũng đang dần được
sử dụng trong động cơ đốt trong, các cải tiến đó nhằm mục đích đem lại lượng tiêu hao
nhiên liệu tối ưu mà vẫn đạt được công suất, hiệu suất cao nhất. Ngoài các cải tiến về
động cơ thì hiện nay trên thế giời cịn có giải pháp sử dụng nhiên liệu mới để giảm thiểu

ô nhiễm khơng khí đó là điện phân nước để tạo nhiên liệu hydro sử dụng trong động cơ
hay sử dụng nguồn năng lượng mặt trời cho xe ô tô...vv.
Tuy nhiên các nguồn năng lượng đó cịn khá mới mẻ đối với nước ta. Hiện nay,
nguồn nhiên liệu mới được quan tâm nhất ở nước ta là xăng pha cồn, khí Biogas, khí
LPG, khí CNG. Vì nó là nhiên liệu sạch, được sử dụng rộng rãi trong đời sống sinh hoạt
hằng ngày. Nếu ứng dụng nguồn nhiên liệu này để sử dụng cho động cơ đốt trong thì nó
khơng địi hỏi phải thay đổi toàn bộ kết cấu động cơ mà chỉ cần cải tạo lại hệ thống cung
cấp nhiên liệu của động cơ là có thể sử dụng được. Khi đó mức phát thải ô nhiễm của
động cơ sẽ thấp hơn so với động cơ sử dụng nhiên liệu truyền thống mà vẫn đảm bảo
được công suất cũng như hiệu suất.
Đây là lý do mà chúng em chọn đề tài “Nghiên cứu chuyển đổi động cơ xăng sang
sử dụng nhiên liệu LPG trên cơ sở động cơ 1NZ-FE” để phục vụ cho đồ án tốt nghiệp của
mình. Vì LPG là nguồn nhiên liệu ít gây ơ nhiễm mơi trường, việc chuyển đổi từ động cơ
sử dụng xăng sang sử dụng LPG cũng dễ dàng, khơng địi hỏi máy móc cơng nghệ cao.
I. Mục đích nghiên cứu của đề tài:
- Đưa ra giải pháp chuyển đổi và phương pháp điều khiển tỷ lệ cung cấp nhiên liệu

Xăng - LPG cho động cơ sử dụng nhiên liệu kép.
- Đánh giá khả năng sử dụng LPG làm nhiên liệu thay thế trên các động cơ Xăng

hiện hành, thông qua sự ảnh hưởng của tỷ lệ nhiên liệu LPG thay thế nhiên liệu Xăng và
các thơng số hiệu chỉnh sẽ ảnh hưởng đến tính năng kinh tế, kỹ thuật và phát thải của động
1


cơ chuyển đổi sang sử dụng nhiên liệu kép Xăng - LPG, từ đó lựa chọn được các giá trị
hợp lý đảm bảo sự hài hịa các tính năng động cơ.
II. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:
- Đối tượng nghiên cứu là động cơ Xăng TOYOTA 1NZ-FE thế hệ mới 4 xy lanh

thẳng hàng dung tích xy lanh 1497 cm3. Trục cam kép DOHC 16 valve được dẫn động
bằng xích với hệ thống valve nạp biến thiên thơng minh VVT-i.
- Nghiên cứu chế tạo hệ thống điều khiển cung cấp nhiên liệu LPG cho động cơ

Xăng TOYOTA 1NZ-FE.
- Nghiên cứu thực nghiệm và đánh giá các tính năng kỹ thuật của động cơ sử dụng

nhiên liệu kép (Xăng - LPG) với các trang thiết bị thực nghiệm (kiểm tra cơng suất, tiêu
hao nhiên liệu, khí xả, …) được trang bị ở Phịng thí nghiệm chun ngành Động cơ tại
Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh.
III. Nội dung nghiên cứu:
- Nghiên cứu phương pháp cung cấp nhiên liệu kép (Xăng-LPG) trong động cơ Xăng

và cơ sở hình thành hỗn hợp cháy trong động cơ.
- Nghiên cứu đặc điểm mơ hình hóa của động cơ sử dụng nhiên liệu kép (Xăng-

LPG).
- Nghiên cứu phương pháp cải tạo và phương thức điều khiển và kiểm soát việc cung

cấp tỷ lệ Xăng-LPG cho động cơ.
- Nghiên cứu ảnh hưởng của tỷ lệ cung cấp LPG thay thế cho động cơ Xăng đến tính

năng kinh tế kỹ thuật.
- Nghiên cứu ảnh hưởng các thông số liên quan đến động cơ khi sử dụng nhiên liệu

LPG.
IV. Phương pháp nghiên cứu:
Sử dụng phương pháp kết hợp nghiên cứu cơ sở lý thuyết, mô phỏng và thực nghiệm
với nhiệm vụ như sau:
- Xây dựng các mơ hình lý thuyết mơ tả các q trình cháy, q trình kích nổ và q

trình phát thải của động cơ 1NZ-FE.
- Sử dụng phần mềm mô phỏng AVL BOOST để tính tốn các thơng số q trình

cháy của động cơ khi sử dụng nhiên liệu kép (Xăng-LPG).
- Quá trình nghiên cứu thực nghiệm sẽ ảnh hưởng của các tỷ lệ nhiên liệu LPG thay
2


thế và các thông số hiệu chỉnh sẽ ảnh hưởng đến đặc tính kinh tế, kỹ thuật và phát thải của
động cơ thí nghiệm sử dụng nhiên liệu kép (Xăng-LPG). Từ đó đánh giá và đề xuất tỷ lệ
nhiên liệu LPG thay thế tốt nhất với các thông số điều chỉnh của động cơ là thích hợp.
V. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài:
- Có được cơ sở lý thuyết hợp lý trong việc xác định phương án và phương pháp

điều khiển hệ thống cung cấp nhiên liệu LPG thay thế cho các động cơ Xăng.
- Phân tích và mơ phỏng được q trình hình thành hỗn hợp, quá trình cháy và hình

thành phát thải trong động cơ sử dụng nhiên liệu kép (Xăng-LPG).
- Đánh giá được ảnh hưởng của tỷ lệ nhiên liệu LPG thay thế nhiên liệu Xăng và

các thông số hiệu chỉnh sẽ ảnh hưởng đến tính năng kinh tế, kỹ thuật và phát thải của
động cơ chuyển đổi sang sử dụng nhiên liệu kép Xăng-LPG, từ đó lựa chọn được các giá
trị hợp lý đảm bảo sự hài hịa các tính năng động cơ.
- Đưa ra giải pháp khả thi chuyển đổi động cơ Xăng hiện hành sang sử dụng nhiên

liệu kép.
- Góp phần giảm muội than và NOx là các thành phần phát thải quan trọng và khó

xử lý, giảm sự phụ thuộc vào nhiên liệu truyền thống, cũng như định hướng trong việc

nghiên cứu ứng dụng nhiên liệu thay thế trên các phương tiện giao thông sử dụng động
cơ đốt trong.
VI. Các nội dung chính của đề tài:
- Mở đầu.
- Chương 1: Tổng quan về đề tài nghiên cứu.
- Chương 2: Giới thiệu động cơ 1NZ-FE.
- Chương 3: Hệ thống cung cấp LPG.
- Chương 4: Một số kết quả thực nghiệm và đánh giá.

3


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU
1.1. Giới thiệu về khí LPG:
1.1.1. Nguồn gốc của LPG:
LPG là chữ viết tắt của Liqueded Petroleum Gas có nghĩa là khí dầu mỏ hóa lỏng.
LPG là sản phẩm thu được từ q trình chưng cất dầu và tinh luyện khí thiên nhiên.
LPG có từ hai nguồn: từ các quặng dầu và các mỏ khí được tách ra từ các thành
phần khác trong q trình chiết xuất từ dầu hoặc khí thiên nhiên.
1.1.2. Tính chất lý hóa của LPG:
• Thành phần hóa học:
Thành phần chủ yếu là C3H8 (Propan) và C4H10 (Butan) được nén theo tỷ lệ phần
trăm Propan trên phần trăm Butan.
Ở nhiệt độ và áp suất khí quyển LPG ở dạng khí. Để thuận tiện về tồn chứa và vận
chuyển LPG được hóa lỏng. Trong thực tế thành phần hỗn hợp các chất có trong khí hóa
lỏng LPG khơng thống nhất. Tùy theo tiêu chuẩn của các nước, khu vực mà tỷ lệ thành
phần trong LPG khác nhau, có tỷ lệ giữa Propan và Butan là 50/50 hay 30/70. Ở Châu Á,
thành phần nhiên liệu khí hóa lỏng khá ổn định, chứa chủ yếu là Hydrocacbon C4, chẳng
hạn như ở Hàn Quốc chỉ có Butan là khí hóa lỏng được sử dụng phổ biến. Ngược lại ở
Mỹ thì chỉ có Hydrocacbon C3 được sử dụng.

Đặc biệt trong thành phần khí hóa lỏng LPG chứa rất ít lưu huỳnh, thường chỉ chứa
(40÷60) ppm, thấp hơn nhiều so với tiêu chuẩn, cho phép của cộng đồng Châu Âu
(200ppm) một tiêu chuẩn khắt khe nhất về các chất phụ gia có trong nhiên liệu. Do đó,
động cơ dùng LPG phát ra rất ít các chất ô nhiễm gốc lưu huỳnh và hiệu quả của bộ lọc
xúc tác được cải thiện.
Ngoài ra, tùy thuộc vào phương pháp chế biến mà trong thành phần của nó cịn có
thể có mặt một lượng nhỏ olefin nhu propylen, butylen. LPG được phát hiện và sử dụng
từ những năm đầu thế kỷ 19, đến những năm 50 của thế kỷ 20. Ngày nay, LPG được sử
dụng thay thế cho các loại nhiên liệu truyền thống như than, củi điện… Việc sử dụng sản
phẩm này mang đến nhiều ưu điểm thiết thực như chất lượng sản phẩm đồng đều, tiện lợi
và tiết kiệm. Do chi phí bảo trì thấp, giá thị trường kinh tế và môi trường thân thiện nên
LPG đang trở thành lựa chọn phổ biến cho xăng, dầu. LPG có những đặc điểm so với
xăng:
4


- Lượng nhiên liệu tiêu thụ của LPG là khoảng 90% so với xăng theo thể tích.
- LPG có số ốctan cao, do đó cho phép sử dụng động cơ có tỉ lệ nén cao hơn và
cung cấp hiệu suất nhiệt tốt hơn.
- Chi phí nhiên liệu ít hơn so với xăng và Diesel.
- LPG được lưu trữ dưới áp lực cao trong bồn chứa nên địi hỏi khơng gian lớn hơn
bình xăng.
- Cơng suất động cơ LPG cao hơn động cơ xăng.
- Hệ thống LPG địi hỏi an tồn hơn. Trong trường hợp rị rỉ LPG có xu hướng tích
lũy gần mặt đất vì nó nặng hơn khơng khí. Đây là nguy hiểm vì nó có thể bắt lửa.
- Khối lượng LPG nặng hơn xăng từ 15 đến 20%
- Nhiên liệu LPG làm tăng độ bền của động cơ và hệ thống ống xả.
- LPG thải ra hàm lượng CO2 thấp hơn so với xăng hoặc dầu diesel.
Do thành phần chủ yếu của LPG là Propane và Butane nên tính chất của LPG chính là
tính chất của Propane và Butane.

Bảng 1. 1: Tỉ lệ % thành phần LPG (Propan &Butan) ở các nước:

• Propane:
Propane là một alkane thể khí có thể thu được trong q trình tinh luyện dầu.
Propane thì khơng màu. Cơng thức hóa học của propane là CH3CH2CH3. Propane có thể
được hóa lỏng khi nén và làm lạnh. Propane có cơng thức cấu tạo như sau:

Hình 1. 1: Propane
5


Bảng 1. 2: Thơng số của Propane:
PROPANE
Cơng thức hóa học

C 3 H8

Khối lượng phân tử

44.09

Khối lượng riêng ở 15oC

0.51 kg/lít

Nhiệt độ sơi ở áp suất khí quyển

- 430C

Nhiệt trị thấp

46.1 MJ/kg

Nhiệt độ tự bốc cháy (ở áp suất khí quyển)

4605800C
2.37%  9.5%

Giới hạn cháy theo % thể tích
Vận tốc ngọn lửa ở ngồi khơng khí

4685 cm/s

• 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
ngun tử cacbon, chủ yếu là n- butane và iso-butane. Công thức hóa học của butane là
C4H10 và có cơng thức cấu tạo như sau:

Hình 1. 2: Butane
Bảng 1. 3: Thơng số của Butane:
BUTANE
Cơng thức hóa học
Khối lượng phân tử
Khối lượng riêng
Nhiệt độ sơi ở áp suất khí quyển
Nhiệt trị thấp
Nhiệt độ tự bốc cháy (ở áp suất khí quyển)
Giới hạn cháy theo % thể tích

C4H10
58.12
0.58 kg/lít
-0.50C
45.46 MJ/kg
4105500C
1.86%  8.41%

Vận tốc ngọn lửa ở ngồi khơng khí

4087 cm/s

6


1.1.3. Các tính chất của LPG:
Do thành phần chủ yếu của LPG là Propan và Butan nên tính chất của LPG là tính
chất của Propan và Butan. LPG có đặc tính sau:
- Là một chất lỏng khơng màu (trong suốt).
- Là một chất lỏng không mùi, không vị, tuy nhiên trong thực tế trong quá trình chế

biến được pha thêm Ethyt Mecaptan có mùi đặc trưng để dễ phát hiện rò rỉ. Nồng độ mùi
phải đủ để nhận ra trước khi chúng ta tạo thành hỗn hợp nổ.
- Bản thân LPG không độc, không gây ô nhiễm môi trường tuy nhiên khơng nên hít

vào số lượng lớn, vì có thể gây ngạt thở hay say do thiếu Oxy.
- LPG nặng hơn khơng khí (1,5÷2) lần, nhẹ hơn nước 0,5 lần vì vậy nếu thốt ra

ngồi hơi LPG sẽ lan truyền ở mặt đất và tập trung ở những phần thấp nhất, như rãnh, hố
ga,… tuy nhiên nó sẽ tản mất ngay khi có gió.

- LPG được tồn chứa trong các loại bể chịu áp lực khác nhau, chúng tồn tại ở trạng

thái bão hòa. Gas lỏng ở dưới, hơi Gas ở phía trên theo quy định an tồn các thể loại bể
chứa LPG chỉ được phép nhập (80÷85)% thể tích, phần cịn lại đảm bảo cho sự giãn nở
vì nhiệt của LPG.
- Đặc trưng lớn nhất của LPG khác với các loại khí khác là chúng tồn tại ở dạng bão

hịa nên với thành phần khơng đổi (70% Butan – 30% Propan). Áp suất bão hòa trong bể
chứa cũng như trong hệ thống không phụ thuộc vào nhiệt độ bên ngồi. Thơng thường
Gas Petrolimex có áp suất 4,5 kg/cm2 ÷ 7,8 kg/cm2 ở nhiệt độ (15 ÷ 30)0C.
- LPG có tỷ lệ giãn nở lớn: một đơn vị thể Gas lỏng hay hơi tạo ra 250 đơn vị thể

tích hơn, LPG thuận tiện và kinh tế khi vận chuyển và tồn tại chứa ở dạng lỏng.
- LPG còn là nhiên liệu sạch: hàm lượng lưu huỳnh thấp (<0,02%), khi cháy chỉ tạo

ra CO2 và hơi nước, khơng tạo khói, đặc biệt khơng sinh ra SO2, H2S, CO.
- LPG hóa lỏng có nhiệt trị riêng theo khối lượng cao, cao hơn xăng hay diesel. Tuy

nhiên do khối lượng riêng của nó thấp, nhiệt trị riêng thấp.
- Chỉ số Octan: Nhiên liệu khí hóa lỏng được đặc trưng bởi chỉ số octan nghiên cứu
(RON) cao, có thể đạt tới 98. Bảng 1.4 giới thiệu RON của các loại khí khác nhau. Chỉ số
octan động cơ (MON) của LPG cũng cao hơn xăng.

7


Bảng 1. 4: Bảng chỉ số octan của một số chất:
Chất

RON

MON

Propan
>100
Propen
102
n-Butan
95
Isobutan
>100
But-1-en
98
But-2-en
100
Bảng 1. 5: Các tính lý tính cơ bản chất của LPG:

100
85
92
99
80
83

Đặc tính
Propane
Khối lượng phân tử
40.09
0
Khối lượng riêng 15 C, Kg/lít

0.510
Nhiệt độ tự bốc cháy
460 5800C
Nhiệt độ đơng đặc
-187.8oC
Nhiệt trị thấp MJ/lít
25.5
Nhiệt trị thấp Kcal/kg
11070
Nhiệt trị thấp MJ/kg
46.1
Giới hạn cháy theo % thể tích
2.37%9.5%
Số lít trên mỗi tấn (lít/tấn)
1960
Số ốctan động cơ (MON)
101
Số ốctan thí nghiệm (RON)
111
Vận tốc ngọn lửa ở ngồi khơng khí
4685cm/s
Bảng 1. 6: Tính chất của LPG so sánh với xăng và Diesel:
Đặc tính
Tỉ trọng ở 150C (kg/lit)
Áp suất bay hơi ở 37,80C (bar)
Nhiệt độ sôi
RON
MON
Nhiệt trị thấp (MJ/Kg)
Nhiệt trị thấp (MJ/lít)

Tỉ số A/F

Propanes
0.508
12.1
-430 C
111

Butane
0.584
2.6
-0.50 C
103

Petrol
0.730.78
0.50.9
302250 C
9698

101
46.1
23.42
15.8

93
45.46
26.55
15.6

8587
44.03
32.24
14.7

Butane
58.12
0.580
4105500C
-138oC
28.7
10920
45.46
1.86%8.41%
1720
93
103
4087cm/s
Diesel
0.810.85
0.003
1505600C
42.4
35.2

1.1.4. Các ứng dụng của LPG:
LPG có hơn 1500 ứng dụng được chia thành 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, khách sạn.

8


- Công nghiệp và nông nghiệp: Sấy thực phẩm, nung gốm sứ, ấp trứng, hàn cắt,

thanh trùng dụng cụ y tế,…
- Ơ tơ: LPG được biết như loại nhiên liệu thay thế cho diesel và xăng. Vì thế, hiện

nay đã có nhiều xe sử dụng nhiên liệu LPG như là nguồn nhiên liệu cung cấp năng lượng
cho động cơ.
- Phát điện: Chạy máy phát điện, tuabin.
- Hóa dầu: Sản xuất ethetylen, propylene, butadien cho ngành nhựa và đặc biệt là

sản xuất MTBE là chất là tăng chỉ số Octan.
1.1.5. Các ưu điểm của LPG:
LPG có các ưu điểm sau:
- Các thành phần hóa học của LPG tương đối ít, dó đó dễ dàng thực hiện việc điều

chỉnh đúng tỷ lệ hỗn hợp nhiên liệu và khơng khí để q trình cháy xảy ra hoàn toàn. Ưu
điểm này đem lại đặc tính cháy sạch cho LPG.
- Cả hai Propan và Butan 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 cho xăng trong các động cơ xăng. Đặc tính cháy sạch của

LPG trong một động cơ thích hợp đã làm giảm bớt khí thải, kéo dài tuổi thọ của dầu bơi
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 giảm các chất thải rắn 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 CFC, giúp hạn chế nguyên nhân phá hủy

tầng ozone của Trái Đất.
1.1.6. So sánh LPG và xăng:
Theo bảng 1.7 ta thấy nhiệt trị của LPG cao hơn xăng và hơn hẳn với các nhiên liệu
truyền thống khác. LPG có chỉ số Octan cao hơn nhưng lượng khơng khí lý thuyết cần
thiết để đốt cháy một đơn vị thể tích LPG cao hơn xăng. LPG dễ nổ hơn xăng nhưng tốc
độ cháy chậm hơn xăng. Do vậy khi động cơ làm việc ở tốc độ cao động cơ sẽ bị mất
công suất từ (5 ÷ 8)%. Điều này khắc phục bằng cách chỉnh lại thời điểm đánh lửa (3 ÷
9


5)%, và vì LPG có giá rẻ hơn nên thực tế người ta có thể chấp nhận được. Nhưng nó có
ưu việt là khơng gian tồn chứa nhỏ gọn, làm cho việc vận chuyển được thuận lợi và kinh
tế hơn. Chính vì những ưu điểm của LPG so với xăng nên LPG đã và sẽ là loại khí đốt
được ứng dụng rộng rãi trên thế giới. Nếu LPG lỏng bị rị rỉ ra ngồi thì tại chỗ rị có
nhiệt độ thấp và xuất hiện tuyết.
Bảng 1. 7: Bảng so sánh đặc tính của LPG và các nhiên liệu khác:
Đặc tính

Đơn vị

Màu

Xăng

Diesel

CNG

LPG

Có

Có

Khơng

Khơng

Tỉ trọng

Kg/m3

750

860

550

555

Nhiệt trị thấp

MJ/kg

42,9

42,6

50

46

Hệ số A/F

14,4

14,5

17,26

15,5

Chỉ số Octan

85 ÷ 98

115

110 ÷ 120

Ngoài ra, hàm lượng Propan trong thành phần của LPG cịn quyết định áp suất hơi
trong bình chứa LPG. Nếu hàm lượng Propan càng lớn thì nhiệt trị cao, áp suất hơi càng
cao, có thể sử dụng triệt để LPG trong bình chứa đặc biệt trong điều kiện nhiệt độ môi
trường thấp. Khi sử dụng một lưu lượng lớn thì bình sẽ hạ nhiệt độ nhanh, do đó nếu loại
LPG đang sử dụng có thành phần Propan thấp thì khi đó áp suất hơi giảm nhanh, lưu

lượng LPG cung cấp có thể khơng đáp ứng nhu cầu sử dụng.
Hiện nay, các hãng sản suất ô tô như Citroen, Daewoo, Fiat, Ford, Hyundai,
Opel/Vauxhall, Peugoet, Renault, Toyota và Volvo đã có những mẫu xe chạy hai nhiên
liệu LPG và xăng. Ở đó xăng và LPG có thể dùng thay phiên nhau.
1.2. Tổng quan các nghiên cứu trong và ngoài nước về đề tài:
1.2.1. Momen, công suất động cơ:
Momen và công suất của động cơ sử dụng LPG thấp hơn khoảng 10% so với động
cơ xăng cùng cỡ do các yếu tố sau:
- Nhiệt trị thể tích của hỗn hợp khơng khí/ xăng lớn hơn nhiệt trị thể tích của hỗn

hợp khơng khí/ LPG khoảng 3% ÷ 5%.
- Đặc tính của hệ thống cung cấp nhiên liệu LPG. Khi phun LPG dạng khí vào

đường nạp qua họng Venturi làm giảm hệ số nạp và gây xáo trộn động lực học trên
đường nạp do đó làm giảm momen và cơng suất động cơ. Khi phun LPG dạng lỏng sẽ
bốc hơi trên đường nạp làm giảm nhiệt độ khí nạp và tăng khối lượng riêng của hỗn hợp,
10


hệ số nạp được cải thiện hơn do đó khắc phục phần nào sự giảm moomen và công suất
động cơ.
1.2.2. Suất tiêu hao nhiên liệu:
Suất tiêu hao nhiên liệu tính theo thể tích và theo khối lượng nhiên liệu của động cơ
LPG so với động cơ xăng như sau: thực tế nếu so sánh năng lượng tiêu hao trên 100km
hành trình (J/100km) thì nhiên liệu LPG thấp hơn động cơ xăng khoảng vài phần trăm.
Điều này là do sự lắp đặt hệ thống cung cấp nhiên liệu LPG mới có khả năng phun nhiên
liệu với độ chính xác cao. Mặt khác, nếu LPG giàu Propan (C3H8) với chỉ số Octan của
nó rất cao do đó có thể tăng chỉ số nén động cơ nên suất tiêu hao nhiên liệu có thể giảm
1.2.3. Mức độ phát ô nhiễm:
Động cơ sử dụng LPG phát sinh ít ơ nhiễm. Đây là đặc điểm đáng chú ý trong bối

cảnh mà ảnh hưởng của giao thông vận tải đến môi trường sống ngày càng trở nên
nghiêm trọng.
Sự phát sinh ơ nhiễm trong khí xả động cơ LPG giảm đi rất đáng kể so với động cơ
xăng.
Bảng 1. 8: Mức độ phát thải ô nhiễm của ô tô chạy nhiên liệu LPG so với tiêu
chuẩn ô nhiễm hiện nay:
Chất

Giới hạn cho phép

Mức độ phát ơ nhiễm

Ơ

Europe 2000 California ULEV

Chu trình Europe

Chu trình FTP7

nhiễm

(g/km)

(g/km)

(g/km)

(g/mile)

CO

2,30

1,70

0,16

0,14

HC

0,20

0,04

0,031

0,032

NOx

0,15

0,20

0,02

0,065

Đồng thời nồng độ NOx giảm, đặc biệt khi động cơ hoạt động ở khu vực gần đầy
tải, điều này là do nhiệt độ màng lửa nhiên liệu LPG thấp hơn màng lửa xăng. Còn mức
độ phát sinh HC thấp chủ yếu do LPG bay hơi rất dễ dàng, lượng nhiên liệu bám trên
thành buồng cháy thấp và lượng nhiên liệu hấp thụ bởi dầu bơi trơn thấp, HC trong khí xả
động cơ LPG chủ yếu là Hydrocarbure nhẹ (C3 ÷ C4) ít độc hơn Hydrocarbure nặng trong
khí xả động cơ xăng và diesel.
Quá trình thử theo tiêu chuẩn khơng hồn tồn thích hợp với điều kiện vận hành
trong thực tế vì nhiệt độ mơi trường có thể gây ảnh hưởng đến mức độ phát sinh ô nhiễm
11