Luận án Nghiên cứu sử dụng LPG làm nhiên liệu thay thế trên động cơ diesel hiện hành

-1- 
LỜI CAM ĐOAN 
Tôi xin cam đoan đây là đề tài nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu kết 
quả nêu trong luận án là trung thực và chưa từng được ai công bố trong 
các công trình nào khác! 
 Hà Nội, tháng năm 2014 
 Nghiên cứu sinh 
 Nguyễn Tƣờng Vi 
-2- 
LỜI CẢM ƠN 
Tôi xin chân thành cảm ơn Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, Viện Sau đại học, 
Viện Cơ khí Động lực và Bộ môn Động cơ đốt trong đã cho phép tôi thực hiện luận án tại 
Trường Đại học Bách khoa Hà Nội. Xin cảm ơn Viện Đào tạo Sau đại học và Viện Cơ khí 
Động lực về sự hỗ trợ và giúp đỡ trong suốt quá trình tôi làm luận án. 
Tôi xin chân thành cảm ơn PGS.TS Hoàng Đình Long và PGS.TS Lê Anh Tuấn đã 
hướng dẫn tôi hết sức tận tình và chu đáo về mặt chuyên môn để tôi có thể thực hiện và 
hoàn thành luận án. 
Tôi xin chân thành biết ơn Quý thầy, cô Bộ môn và Phòng thí nghiệm Động cơ đốt 
trong - Trường Đại học Bách khoa Hà Nội luôn giúp đỡ và dành cho tôi những điều kiện 
hết sức thuận lợi để hoàn thành luận án này. 
Tôi xin cảm ơn Ban Giám hiệu trường Cao đẳng nghề Công nghiệp Hà Nội, Ban chủ 
nhiệm Khoa Công nghệ Ôtô và các thầy cô trong Khoa đã hậu thuẫn và động viên tôi trong 
suốt quá trình nghiên cứu học tập. 
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến các thầy phản biện, các thầy trong hội đồng 
chấm luận án đã đồng ý đọc duyệt và góp các ý kiến quý báu để tôi có thể hoàn chỉnh luận 
án này và định hướng nghiên cứu trong tương lai. 
Cuối cùng tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới gia đình và bạn bè, những người đã 
động viên khuyến khích tôi trong suốt thời gian tôi tham gia nghiên cứu và thực hiện công 
trình này. 
 Nghiên cứu sinh 
 Nguyễn Tƣờng Vi 
-3- 
MỤC LỤC 
LỜI CAM ĐOAN ............................................................................................................................................ 1 
LỜI CẢM ƠN .................................................................................................................................................. 2 
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU .................................................................................................................... 6 
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ ................................................................................................... 7 
MỞ ĐẦU ........................................................................................................................................................ 12 
i. Mục đích nghiên cứu của đề tài ........................................................................................................ 13 
ii. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu ..................................................................................................... 13 
iii. Nội dung nghiên cứu .......................................................................................................................... 13 
iv. Phƣơng pháp nghiên cứu ................................................................................................................... 13 
v. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn ............................................................................................. 14 
vi. Các nội dung chính của đề tài ........................................................................................................... 14 
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU LPG CHO ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG ....... 15 
1.1 Đặc điểm của LPG ............................................................................................................................. 15 
1.1.1 Tính chất lý hóa của LPG ............................................................................................................ 15 
1.1.2 Ưu điểm của LPG so với các loại nhiên liệu truyền thống .......................................................... 16 
1.1.3 Tình hình sản xuất LPG ............................................................................................................... 17 
1.2 Tình hình nghiên cứu sử dụng LPG cho động cơ đốt trong ........................................................... 18 
1.2.1 Các nghiên cứu sử dụng LPG cho động cơ đốt cháy cưỡng bức ................................................. 20 
1.2.2 Các nghiên cứu sử dụng LPG cho động cơ diesel ....................................................................... 29 
1.3 Kết luận chƣơng 1 .............................................................................................................................. 35 
CHƢƠNG 2. NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT QUÁ TRÌNH CHÁY VÀ HÌNH THÀNH PHÁT THẢI 
TRONG ĐỘNG CƠ LPG/DIESEL.............................................................................................................. 38 
2.1 Mở đầu ................................................................................................................................................ 38 
2.2 Đặc điểm quá trình tạo hỗn hợp và cháy trong động cơ LPG/diesel ............................................. 40 
2.2.1 Quá trình cung cấp nhiên liệu và tạo hỗn hợp trong xilanh ......................................................... 40 
2.2.2 Quá trình cháy ............................................................................................................................. 41 
2.3 Các giả thiết để nghiên cứu quá trình trình tạo hỗn hợp và cháy .................................................. 43 
2.4 Các mô hình toán ............................................................................................................................... 44 
2.4.1 Mô hình phun nhiên liệu và tạo hỗn hợp ..................................................................................... 44 
2.4.2 Mô hình cháy và tỏa nhiệt ........................................................................................................... 46 
2.4.3 Mô hình nhiệt động ...................................................................................................................... 52 
2.4.4 Mô hình truyền nhiệt ................................................................................................................... 53 
2.4.5 Mô hình hình thành phát thải độc hại .......................................................................................... 53 
2.5 Kết quả tính toán mô phỏng .............................................................................................................. 62 
2.5.1 Đánh giá độ tin cậy của mô hình mô phỏng ................................................................................ 64 
2.5.2 Ảnh hưởng của tỷ lệ LPG đến chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của động cơ........................................... 67 
2.5.3 Ảnh hưởng của góc phun sớm ..................................................................................................... 73 
2.6 Kết luận chƣơng 2 .............................................................................................................................. 76 
CHƢƠNG 3. NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CUNG CẤP LPG TRONG 
ĐỘNG CƠ LPG/DIESEL ............................................................................................................................. 78 
3.1 Giới thiệu chung ................................................................................................................................. 78 
3.2 Nghiên cứu chế tạo hệ thống cung cấp LPG trên động cơ AVL 5402 ........................................... 82 
-4- 
3.2.1 Nghiên cứu thiết kế, chế tạo bộ điều khiển phun LPG ................................................................ 82 
3.2.2 Thuật toán đọc và tính các giá trị cảm biến trong hệ thống LPG ................................................. 89 
3.2.3 Thuật toán điều khiển kết nối máy tính ....................................................................................... 92 
3.2.4 Chương trình điều khiển hệ thống cung cấp nhiên liệu LPG ....................................................... 92 
3.2.5 Xây dựng giao diện điều khiển hệ thống cung cấp nhiên liệu LPG ............................................. 97 
3.3 Kết luận chƣơng 3 .............................................................................................................................. 98 
CHƢƠNG 4. NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM ......................................................................................... 99 
4.1 Mục đích, đối tƣợng và trang thiết bị thử nghiệm .......................................................................... 99 
4.1.1 Mục đích thử nghiệm ................................................................................................................... 99 
4.1.2 Đối tượng và nhiên liệu thử nghiệm ............................................................................................ 99 
4.1.3 Trang thiết bị thử nghiệm ............................................................................................................ 99 
4.2 Thử nghiệm trên động cơ AVL 5402 .............................................................................................. 103 
4.2.1 Nội dung thử nghiệm ................................................................................................................. 103 
4.2.2 Kết quả thử nghiệm và thảo luận ............................................................................................... 104 
4.3 Thử nghiệm trên động cơ D1146TI ................................................................................................ 119 
4.3.1 Nội dung thử nghiệm ................................................................................................................. 119 
4.3.2 Kết quả thử nghiệm và thảo luận ............................................................................................... 120 
4.4 Ứng dụng giải pháp nghiên cứu trên xe khách .............................................................................. 136 
4.4.1 Thiết kế vị trí lắp đặt hệ thống cung cấp LPG lên xe ................................................................. 137 
4.4.2 Hiệu chỉnh lượng nhiên liệu, góc phun sớm và kiểm tra sau khi lắp đặt. .................................. 142 
4.4.3 Vận hành và đánh giá ................................................................................................................ 143 
4.5 Kết luận chƣơng 4 ............................................................................................................................ 144 
KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN .................................................................................................. 145 
Kết luận ..................................................................................................................................................... 145 
Hƣớng phát triển ...................................................................................................................................... 146 
TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................................................... 147 
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN ..................................................... 152 
PHỤ LỤC 1. CÁC SỐ LIỆU PHỤC VỤ NGHIÊN CỨU......................................................................... 153 
PHỤ LỤC 2. MỘT SỐ HÌNH ẢNH VỀ TRANG THIẾT BỊ VÀ QUÁ TRÌNH NGHIÊN CỨU THỰC 
NGHIỆM ...................................................................................................................................................... 167 
PHỤ LỤC 3. BẢNG SỐ LIỆU KẾT QUẢ THỬ NGHIỆM ..................................................................... 170 
-5- 
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT 
Ký hiệu Diễn giải 
LPG Khí dầu mỏ hóa lỏng 
HC Hydrocacbon 
PM Phát thải hạt 
NOx Ôxít nitơ 
Soot Bồ hóng 
Smoke Độ khói 
 Hệ số dư lượng không khí 
GTVT Giao thông vận tải 
RON Trị số Octan nghiên cứu 
CN Trị số Cetan 
Autogas Phương tiện giao thông dùng nhiên liệu là khí LPG 
GDI Hệ thống phun xăng trực tiếp 
Common Rail Hệ thống nhiên liệu phun dầu điện tử kiểu tích áp 
AVL-Boost Phần mềm mô phỏng một chiều của hãng AVL (Áo) 
ELC Bộ điều khiển phun LPG 
MP Mô phỏng 
TN Thực nghiệm 
ECE R49 
Chu trình thử châu Âu ở chế độ tĩnh đối với động cơ xe tải hạng 
nặng và xe khách 
USB Cổng giao tiếp máy tính 
COM Cổng giao giao tiếp máy tính dạng nối tiếp 
ECU Bộ điều khiển điện tử 
CEB-II Combustion Emission Bench – II / Tủ thiết bị phân tích khí 
Mạng CAN Controller Area Network / mạng vùng tốc độ thấp 
RS232 Cổng giao tiếp nối tiếp 
0
TK Độ góc quay trục khuỷu 
∆KAcc Biên độ độ rung động của động cơ 
Dual Lưỡng nhiên liệu LPG/diesel 
P/B Tỷ lệ thành phần propan/butan 
-6- 
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU 
Bảng 1.1 Tính chất của các thành phần trong LPG 16 
Bảng 2.1 Chuỗi phản ứng hình thành NOx 60 
Bảng 3.1 Đặc tính của cảm biến nhiệt độ 91 
Bảng 4.1 Mức độ thay đổi phát thải trung bình khi thay đổi tỷ lệ LPG 112 
Bảng 4.2 So sánh phát thải khi thay đổi góc phun sớm ở tốc độ 2000v/ph 117 
Bảng 4.3 Độ chênh áp suất trước và sau vòi phun LPG 120 
Bảng 4.4 Chế độ đo trong chu trình thử ECE R49 129 
Bảng 4.5 Kết quả đo phát thải theo chu trình Châu Âu ECE R49 129 
Bảng 4.6 Kết quả đo phát thải theo chu trình Châu Âu ECE R49 với góc phun 
sớm 60 
136 
-7- 
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ 
Hình 1.1 Cấu trúc hóa học của các thành phần trong nhiên liệu LPG 16 
Hình 1.2 Sản lượng (triệu tấn) LPG trên toàn cầu 17 
Hình 1.3 Bộ trộn Venturi với lỗ khoan bố trí xung quanh họng 22 
Hình 1.4 Họng Venturi với một đường LPG vào loại cùng chiều 23 
Hình 1.5 Họng Venturi với một đường LPG vào loại trực giao 23 
Hình 1.6 Kết cấu bộ chế hòa khí dạng Modul hóa 23 
Hình 1.7 Sơ đồ cung cấp LPG trên động cơ dùng bộ trộn và điều khiển điện tử 24 
Hình 1.8 Sơ đồ hệ thống phun LPG vào cửa nạp điều khiển điện tử 25 
Hình 1.9 Sơ đồ hệ thống phun trực tiếp LPG vào trong xilanh động cơ 25 
Hình 1.10 Hệ thống cung cấp LPG trên động cơ của hãng Magis 2 26 
Hình 2.1 Động cơ diesel AVL 5402 39 
Hình 2.2 Sơ đồ phân vùng hỗn hợp trên một tia phun khi phun 41 
Hình 2.3 Sơ đồ phân vùng xilanh ứng với một tia phun trong quá trình cháy 42 
Hình 2.4 Sơ đồ phân bố nhiên liệu diesel trong tia phun 45 
Hình 2.5 Sơ đồ các vùng của lớp dầu bôi trơn 57 
Hình 2.6 Mô men và suất tiêu hao nhiên liệu của động cơ giữa thực nghiệm và mô 
phỏng trên đường đặc tính ngoài khi chạy đơn nhiên liệu 65 
Hình 2.7 Mô men của động cơ giữa thực nghiệm và mô phỏng trên đường đặc tính 
ngoài khi chạy lưỡng nhiên liệu LPG/diesel 66 
Hình 2.8 Diễn biến áp suất trong xilanh động cơ mô phỏng và thực nghiệm ở 
100% tải, tỷ lệ LPG thay thế diesel 20%, tốc độ 2000v/ph 66 
Hình 2.9 Kết quả mô phỏng ảnh hưởng của tỷ lệ LPG thay thế đến tổng lượng 
diesel + LPG tiêu thụ ở 100% tải 67 
Hình 2.10 Kết quả mô phỏng ảnh hưởng của tỷ lệ LPG thay thế đến suất tiêu hao 
năng lượng ở 100% tải 68 
Hình 2.11 Kết quả mô phỏng phát thải HC ở các chế độ tải và tỷ ... )/thetab 
 x =dabs(1.-exp(-a*eta**(m+1))) 
 dx =dabs(a*(m+1)*eta**m*exp(-a*eta**(m+1))/thetab*180./pi) 
 endif 
 if ((theta-0.1) .lt. thetai .or. (theta-0.1) .gt. thetav) then 
 em=1.d0 
 else 
 em = exp(-c*(rad+pi*129/180.)/omega) 
 endif 
 return 
 end 
 BLOCK DATA 
 implicit double precision (a-h,m,o-z) 
 common /engine/ r,b,s,hsr,rpm,c,thetab,thetas,phi,f,p1,t1,tw, 
 & emnot,omega,unot,ufinal,cm,ts,emprev,emw1,emw2,dtheta,mexh,texh, 
 & thetae,ta,zn,xx 
 data r/17.3/,b/8.0/,s/9.5/,hsr/.32/,rpm/3000./,c/0.6875/,f/0.085/, 
 & t1/300./,tw/300./,ts/300./,thetae/-359./,ta/300./,zn/2./, 
 & phi/0.35/,thetas/-15./,thetab/50./,p1/0.95/ 
 end 
Phụ lục 1.3. Mô hình mô phỏng động cơ AVL 5402 trên AVL Boost 
-158- 
Phụ lục 1.4. Số lượng các phần tử để hoàn thiện mô hình 
TT Tên phần tử Số lƣợng TT Tên phần tử Số lƣợng 
1 Xylanh 1 5 Phần tử ổn áp 2 
2 Lọc khí 1 6 Đường ống 7 
3 Điểm đo 4 7 Phần tử nối 2 
4 Điều kiện biên 2 8 Vòi phun 1 
Phụ lục 1.5. Các thông số điều khiển chung 
TT Thông số Giá trị Đơn vị 
1 Mô hình nhiên liệu Đa nhiên liệu 
2 Tốc độ động cơ 1000 đến 3000 vòng/phút 
3 Hình thành hỗn hợp Bên trong và bên ngoài 
4 Áp suất môi trường 1 bar 
5 Nhiệt độ môi trường 24,85 0C 
6 Nhiên liệu 
Diesel 
LPG: Propan/Butan: 0,5/0,5 
7 Số kỳ 4 kỳ 
8 Số chu trình lặp 80 [-] 
9 Hệ số ma sát Theo mô hình xác định tổn thất 
cơ giới 
bar 
Phụ lục 1.6. Phẩm chất của LPG 
Thông số đặc trƣng Đơn vị Giá trị 
Tỷ trọng tại 150C - 0,55 
Áp suất hơi ở 37,80C Kpa 460 
Thành phần: Propane/Butane % thể tích 50/50 
Nước tự do % khối lượng 0 
Sulphur sau khi tạo mùi ppm 25 
Cặn còn lại sau khi hoá hơi % khối lượng 0 
H2S % khối lượng 0 
Nhiệt trị thấp MJ/kg 46 
Nhiệt độ cháy trong không khí 0C 1900 
Tỉ lệ hoá hơi : Lỏng thành hơi Lần 250 
Giới hạn cháy trong không khí % thể tích 2-10 
-159- 
Phụ lục 1.7. Phẩm chất của diesel 
Thông số đặc trƣng Đơn vị Giá trị 
Trọng lượng phân tử kg/kmol 170 - 200 
Chỉ số Cetan 50 
Khối lượng riêng ở 15 oC Kg/l 0,84 
Nhiệt trị thấp tính theo khối lượng ở 15oC MJ/kg 42,7 
Nhiệt trị thấp tính theo thể tích lỏng ở 
15
o
C 
MJ/l 35,7 
Tỉ lệ không khí/ nhiên liệu kg / kg 14,4 
Nhiệt độ tự cháy oC 250 
Hàm lượng tro lớn nhất % khối lượng 0,01 
Độ nhớt động học ở 40oC cSt 2-4,5 
Mòn mảnh đồng ở 50oC trong 3 giờ Loại 1 
Phụ lục 1.8. Kết quả thực nghiệm và mô phỏng động cơ AVL -5402 ở đường đặc tính 
ngoài 
Tốc độ 
(v/ph) 
Me thực nghiệm (N.m) Me mô phỏng (N.m) 
Sai lệch 
(%) 
1000 27.37 27.85 1.75% 
1200 28.35 29.03 2.40% 
1400 29.07 30.20 3.89% 
1600 30.10 31.36 4.19% 
1800 30.77 31.92 3.74% 
2000 31.40 32.27 2.77% 
2400 29.63 30.20 1.92% 
2800 27.37 28.68 4.79% 
3000 27.03 28.08 3.88% 
TB 3% 
-160- 
Phụ lục 1.9. Bảng so sánh mô men động cơ AVL -5402 mô phỏng và thực nghiệm khi 
sử dụng lưỡng nhiên liệu LPG/diesel ở các tỷ lệ LPG khác nhau. 
STT 
Tốc 
độ 
Diesel LPG 20% LPG 30% LPG 40% 
Me(Nm) Me Me Me so sánh Me Me so sánh Me Me so sánh 
vg/ph MP TN MP TN % MP TN % MP TN % 
1 1000 27.85 27.37 27.75 27.33 1.54 27.52 26.90 2.30 27.32 27.40 -0.29 
2 1200 29.03 28.35 28.89 28.50 1.37 28.62 28.30 1.13 28.52 28.20 1.13 
3 1400 30.20 29.07 30.16 29.17 3.39 30.36 28.97 4.80 29.65 29.00 2.24 
4 1600 31.36 30.10 31.28 30.07 4.02 31.34 29.93 4.71 31.08 29.57 5.11 
5 1800 31.92 30.77 31.26 31.2 0.19 32.21 30.97 4.00 31.62 30.9 2.33 
6 2000 32.27 31.40 31.34 31.37 -0.10 32.09 31.93 0.50 31.81 31.6 0.66 
7 2400 30.20 29.63 29.63 29.90 -0.90 30.47 29.97 1.67 29.75 29.27 1.64 
8 2800 28.68 27.37 28.56 27.33 4.50 28.88 27.53 4.90 29.03 26.97 7.64 
9 3000 28.08 27.03 28.10 26.90 4.46 28.24 27.93 1.11 27.68 26.8 3.28 
Trung bình 2.05 2.79 2.64 
Phụ lục 1.10 So sánh lượng nhiên liệu tiêu thụ khi sử dụng lưỡng nhiên liệu ở các tỷ lệ 
LPG khác nhau 
S
T
T 
Tốc 
độ 
BH 
Diesel 
LPG 10% LPG 20% LPG 30% LPG 40% LPG 50% 
BH 
Dual 
So 
sánh 
BH 
Dual 
So 
sánh 
BH 
Dual 
So 
sánh 
BH 
Dual 
So 
sánh 
BH 
Dual 
So 
sánh 
(vg/ph) (Kg/h) (Kg/h) (%) (Kg/h) (%) (Kg/h) (%) (Kg/h) (%) (Kg/h) (%) 
1 1000 0.757 0.825 9.02 0.894 18.04 0.962 27.07 1.030 36.09 1.153 52.25 
2 1200 0.935 1.000 6.94 1.061 13.50 1.112 18.90 1.173 25.45 1.260 34.71 
3 1400 1.200 1.206 0.50 1.212 1.00 1.279 6.60 1.296 8.00 1.392 16.00 
4 1600 1.377 1.391 0.98 1.408 2.22 1.450 5.29 1.474 7.06 1.553 12.75 
5 1800 1.540 1.548 0.52 1.545 0.34 1.618 5.06 1.608 4.42 1.634 6.10 
6 2000 1.727 1.716 -0.62 1.688 -2.28 1.731 0.23 1.720 -0.39 1.728 0.03 
7 2400 1.927 1.900 -1.41 1.855 -3.75 1.871 -2.91 1.804 -6.37 1.792 -7.03 
8 2800 2.160 2.102 -2.67 2.034 -5.83 1.994 -7.67 1.944 -10.00 1.890 -12.50 
9 3000 2.273 2.197 -3.35 2.124 -6.54 2.059 -9.41 1.958 -13.87 1.929 -15.16 
Trung bình 1.10 1.86 4.80 5.60 9.68 
-161- 
Phụ lục 1.11. Chương trình nội suy 
float noi_suy(float X1, float X2, float Y1, float Y2, float X) 
{ if (Y2> Y1) return Y2-(((Y2-Y1)*(X2-X))/(X2-X1)); 
 else return Y2+(((Y1-Y2)*(X2-X))/(X2-X1)); 
} 
Trong đó: 
 X1, X2: điểm thứ nhất và điểm thứ 2 của trục X 
 Y1, Y2: điển thứ nhất và điểm thứ 2 của trục Y 
 X: giá trị đưa vào để xác định Y 
 X1 tương ứng với giá trị Y1, X2 tương ứng với giá trị Y2 
 X2 luôn luôn lớn hơn X1, và X1 < X < X2 
Phụ lục 1.12. Chương trình tra bảng 
float tra_bang_2D(flash WORD *pMap, float buoc_X, float gia_tri_X, float dau_X, 
float cuoi_X) 
{ WORD X1, X2, Y1, Y2, nhap; 
nhap= (gia_tri_X-dau_X)/buoc_X; 
X1=(nhap*buoc_X)+dau_X; 
X2=X1+buoc_X; Y1=pMap[nhap]; Y2=pMap[nhap+1]; 
 if (cuoi_X > gia_tri_X && gia_tri_X > dau_X) 
 return noi_suy(X1, X2, Y1, Y2, gia_tri_X); 
 else return 0; } 
Trong đó: 
pMAP: tên bảng 
 buoc_X: khoảng cách hai điểm trên trục X 
 gia_tri_X: giá trị nội suy X 
 dau_X: giá trị đầu của trục X 
 cuoi_X: giá trị cuối của trục X 
-162- 
Phụ lục 1.13. Sơ đồ băng thử động cơ nghiên cứu AVL 5402 một xilanh SCTB 
BµN §IÒU KHIÓN K57
IN
OUT
IN
OUT
TÝN HIÖU 
ALPHA
TÝN HIÖU 
TèC §é
TÝN HIÖU 
M¤MEN
C¶M BIÕN 
NHIÖT §é
C¶M BIÕN 
¸P SUÊT 
NHIÖT §é
CABIN C¤NG 
SUÊT §IÒU KHIÓN 
M¤MEN C¶N CñA 
DYNO 
HéP KÕT NèI
OPACIMETER
FUEL 
BALANCE
ECU
THA 100
§IÒU KHIÓN 
ALPHA
THIÕT BÞ §IÒU HOµ NHIÖT §é N¦íC 
LµM M¸T Vµ DÇU B¤I TR¥N D577
DYNO - AMK§éNG C¥ 1 
XYLANH
FEM
EMCON 300
PC - PHÇN MÒM
INCA
PC HIÓN THÞ
INDICATE
PC PUMA
PHÇN MÒM PUMA
-163- 
Phụ lục 1.14. Sơ đồ băng thử động cơ nhiều xilanh D1146TI 
Phụ lục 1.15. Sơ đồ nguyên lý đo của AVL Fuel balance 733s 
Phụ lục 1.16. Mô hình tủ CEBII 
-164- 
Phụ lục 1.17 Sơ đồ cấu tạo của bộ phân tích CO 
1.Buồng phát tia hồng ngoại; 2.Màn chắn; 3.Đĩa khoét các rãnh; 4.Buồng chứa khí mẫu; 5.Buồng 
chứa khí CO được ngăn bằng một màng chắn cao su; 6.Thiết bị đo độ võng của màng; 7.Buồng 
chứa khí CO được ngăn bằng một tấm màng cao su; 8.Buồng chứa khí mẫu 
1. Máy tính 
2. Khối SCU 
2a. khối làm nóng 
2b. khối làm lạnh 
2c. khối điều khiển SCU 
2d. vùng dành cho ERG 
3. Vùng đặt các bộ phân tích 
4. Bảng đồng hồ khí 
5. Công tắc hệ thống 
6. Khối chẩn đoán 
7. Các đường khí và nguồn điện 
-165- 
Phụ lục 1.18 Sơ đồ cấu tạo của bộ phân tích NO và NOx 
1.Bộ phận tạo khí ôzôn;2.Bộ phận chuyển đổi NO2 thành NO; 3.Buồng phản ứng đo 
NOx có các đường dẫn khí ôzôn và khí mẫu; 4.Buồng phản ứng đo NO có các đường 
dẫn khí ôzôn và khí mẫu; 5.Bộ phận hủy ôzôn trước khi đưa ra ngoài môi trường;
 6.Bộ phận đo cường độ sáng 
Phụ lục 1.19 Sơ đồ cấu tạo hệ thống đo CH 
-166- 
Phụ lục 1.20 Sơ đồ nguyên lý cảm biến đo gia tốc và rung 
1. Khối rung 2. Vỏ hộp 3.Lò xo 4. Giảm chấn 
Phụ lục 1.21 Thông số cơ bản của động cơ D1146TI 
TT Thông số Ký hiệu Giá trị Đơn vị 
1 Hành trình piston S 139 mm 
2 Đường kính xylanh D 111 mm 
3 Số xylanh i 6 - 
4 Chiều dài thanh truyền L 230 mm 
5 Công suất định mức ở tốc độ n = 2200 v/ph Ne 151 kW 
6 Mô men cực đại ở n = 1400 v/ph Me max 735 Nm 
7 Số vòng quay định mức nđm 2200 v/ph 
8 Suất tiêu hao nhiên liệu nhỏ nhất ge 195 g/kW.h 
9 Tỷ số nén  16,7 - 
10 Góc mở sớm xupáp nạp 1 16 độ 
11 Góc đóng muộn xupáp nạp 2 36 độ 
12 Góc đóng sớm xupáp thải 3 46 độ 
13 Góc đóng muộn xupáp thải 4 14 độ 
14 Góc phun sớm s 9 độ 
15 Đường kính nấm xupáp nạp Dn 50 mm 
16 Đường kính nấm xupáp thải Dt 46 mm 
17 Thứ tự nổ 1 - 5 - 3 - 6 - 2 - 4 
-167- 
PHỤ LỤC 2. MỘT SỐ HÌNH ẢNH VỀ TRANG THIẾT BỊ 
VÀ QUÁ TRÌNH NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM 
Phụ lục 2.1 Hệ thống cung cấp LPG trên động cơ AVL – 5402 và quá trình điều chỉnh 
áp suất phun LPG 
-168- 
Phụ lục 2.2 Bàn điều khiển, giao diện điều khiển của băng thử SCTB và giao diện hiển 
thị kết quả áp suất và độ rung động cơ. 
-169- 
Phụ lục 2.3. Bàn điều khiển và giao diện hiển thị kết quả của băng thử ETB với động cơ 
diesel D1146TI khi thử nghiệm 
-170- 
PHỤ LỤC 3. BẢNG SỐ LIỆU KẾT QUẢ THỬ NGHIỆM 
Phụ lục 3.1 Mômen động cơ ở tốc độ 2000vg/ph khi động cơ AVL 5402 sử dụng diesel 
và sử dụng lưỡng nhiên liệu LPG/diesel ở các giá trị áp suất và tỷ lệ LPG khác nhau 
Tỷ lệ LPG 
Diesel LPG - 1bar LPG - 1,5bar LPG - 2bar 
Me 
(Nm) 
Me (Nm) 
So sánh 
(%) 
Me (Nm) 
So sánh 
(%) 
Me (Nm) 
So sánh 
(%) 
0% 
10% 29,57 -0,45 29,70 0,00 29,63 -0,22 
16% 29,60 -0,34 29,73 0,11 29,70 0,00 
24% 29,60 -0,34 29,63 -0,22 29,63 -0,22 
30% 29,63 -0,22 29,60 -0,34 
Phụ lục 3.2 Phát thải CO, Smoke, HC, NOx động cơ AVL 5402 theo tỷ lệ LPG và áp 
suất khác nhau ở 2000vg/ph, 100% tải 
Tỷ lệ LPG 
Thành phần CO(ppm) Thành phần Smoke(FSN) 
1 bar 1,5 bar 2 bar 1 bar 1,5 bar 2 bar 
0% 2955 2955 2955 5,69 5,69 5,69 
10% 2568 2342 2607 4,38 4,55 4,45 
16% 1747 1748 1920 3,53 3,56 3,41 
24% 1884 1809 1957 2,98 3,02 3,09 
30% 1962 2096 2,65 2,74 
Tỷ lệ LPG 
Thành phần HC(ppm) Thành phần NOx(ppm) 
1 bar 1,5 bar 2 bar 1 bar 1,5 bar 2 bar 
0% 293 293 293 869 869 869 
10% 833 652 590 989 891 1010 
16% 1315 1258 1256 1078 1073 1120 
24% 1570 1552 1568 1170 1134 1165 
30% 1892 1824 1270 1197 
-171- 
Phụ lục 3.3 Phát thải CO, Smoke, HC, NOx động cơ AVL 5402 theo các tỷ lệ LPG và 
tốc độ khác nhau 
Tốc độ 
(v/ph) 
NOx (ppm) 
0% 10% 20% 30% 40% 54% 
1000 406 661 770 893 1077 1251 
1200 666 769 818 834 1042 1535 
1400 609 660 710 827 1012 1423 
1600 742 823 930 1052 1286 1822 
1800 810 847 1026 1112 1422 1947 
2000 758 862 977 1143 1328 1820 
2400 911 950 1145 1304 1601 
2800 853 908 1080 1178 1558 
3000 923 1007 1153 1340 1584 
Tốc độ 
(v/ph) 
Smoke (FSN) 
0% 10% 20% 30% 40% 54% 
1000 7,72 4,61 2,12 2,09 0,74 0,89 
1200 7,52 5,34 4,74 3,14 1,77 0,48 
1400 8,76 8,71 8,3 5,82 4,26 1,36 
1600 8,8 7,28 6,73 4,56 3,46 0,92 
1800 8,37 7,73 6,37 4,47 3,04 0,95 
2000 8,59 7,93 6,37 4,51 3,05 1,35 
2400 7,61 5,42 4,88 3,13 1,94 
2800 8,59 7,51 5,81 4,03 2,07 
3000 8,84 8,34 5,71 4,3 1,85 
Tốc độ 
(v/ph) 
CO (ppm) 
0% 10% 20% 30% 40% 54% 
1000 5889 3286 1820 1901 2030 2251 
1200 4265 4020 3440 1990 2011 2196 
1400 12039 9071 7396 4727 4431 3096 
1600 10456 5051 5466 3587 3290 2563 
1800 7890 6801 5919 3942 3322 2569 
2000 8905 5737 4711 3633 2736 2328 
2400 4884 3598 3408 2401 2209 
2800 7454 4950 4928 4066 2930 
3000 7757 5903 5189 3757 2748 
Tốc độ 
(v/ph) 
HC (ppm) 
0% 10% 20% 30% 40% 54% 
1000 350 1063 1708 1905 2431 2502 
1200 188 1042 1327 1443 2181 2531 
1400 340 570 934 1278 1983 2323 
1600 320 354 978 1243 1910 2368 
1800 167 515 1065 1342 2087 2083 
2000 134 464 683 1559 1980 2075 
2400 88 228 938 1298 1785 
2800 173 478 934 1290 1766 
3000 348 583 1140 1477 1879 
-172- 
Phụ lục 3.4 Mômen và công suất động cơ AVL 5402 khi thay đổi góc phun sớm ở tốc độ 
2000vg/ph, 100% tải 
Góc phun 
sớm 
Công suất Mô men 
(Độ TK) (kW) (Nm) 
14 6,15 29,37 
16 6,26 29,90 
18 6,30 30,07 
20 6,35 30,30 
22 6,25 29,83 
24 6,23 29,73 
Phụ lục 3.5 Phát thải CO, HC, NOx , Smoke động cơ AVL 5402 khi thay đổi góc phun 
sớm 
Góc phun sớm CO HC NOx Smoke 
(Độ TK) (ppm) (ppm) (ppm) (FSN) 
14 6659,00 636,00 760,67 8,36 
16 6576,33 642,00 885,67 7,57 
18 6156,00 650,33 1012,33 6,43 
20 6049,33 683,00 1162,67 6,19 
22 5793,00 744,00 1374,00 5,85 
24 5651,33 877,67 1590,33 5,47 
Phụ lục 3.6. Độ chênh áp suất trước và sau vòi phun LPG động cơ D1146TI 
TT n Tải pnạp pLPG Chênh Tải pnạp pLPG Chênh 
 (vg/ph) (%) (Psi) (psi) (áp) (%) (Psi) (psi) áp 
1 1000 100% 3,4 15 11,6 75% 2,3 14 11,7 
2 1400 100% 5,3 18 12,7 75% 3,5 15 11,5 
3 1800 100% 7,8 21 13,2 75% 5,3 18 12,7 
4 2200 100% 9,6 24 14,4 75% 7 20 13 
Phụ lục 3.7 Kết quả công suất động cơ D1146TI ở 100% và 75% tải 
TT n Tải Ne Tải Ne 
 (vg/ph) (%) (kW) (%) (kW) 
1 1000 100% 71,74 75% 52,04 
2 1200 100% 89,67 75% 66,81 
3 1400 100% 103,93 75% 76,66 
4 1600 100% 118,92 75% 89,67 
5 1800 100% 130,68 75% 96,73 
6 2000 100% 140,53 75% 105,69 
7 2200 100% 144,80 75% 110,10 
-173- 
Phụ lục 3.8. Kết quả thử nghiệm phát thải động cơ D1146TI theo đường đặc tính ngoài 
(100% tải) khi sử dụng đơn nhiên liệu diesel và khi sử dụng lưỡng nhiên liệu 
LPG/diesel khi sử dụng giclơ số 5 
TT 
n Tải Me Ne CO CO2 HC NOx Smoke 
(vg/ph) (%) (Nm) (kW) (ppm) (ppm) (ppm) (ppm) (%) 
1 1000 100% 702 72,03 3004 166351 7950 1067 70,8 
2 1400 100% 725 104,15 922 99058 868 1001 24,6 
3 1800 100% 709 131,64 845 82042 570 887 9,4 
4 2200 100% 645 144,87 602 73034 298 679 7,8 
Phụ lục 3.9. Kết quả thử nghiệm phát thải động cơ D1146TI theo đường đặc tính bộ 
phận (75% tải) khi sử dụng đơn nhiên liệu diesel và khi sử dụng lưỡng nhiên liệu 
LPG/diesel khi sử dụng giclơ số 5 
TT 
n Tải Me Ne CO CO2 HC NOx Smoke 
(vg/ph) (%) (Nm) (kW) (ppm) (ppm) (ppm) (ppm) (%) 
1 1000 75% 516 52.77 1547 119035 4710 928 48.8 
2 1400 75% 542 77.47 674 81027 714 884 16.5 
3 1800 75% 533 98.49 642 69112 434 769 8.6 
4 2200 75% 484 108.78 532 59107 419 577 7.3 
Phụ lục 3.10. Chế độ đo trong chu trình thử ECE R49 và tỷ lệ LPG thay thế thực tế của 
động cơ D1146TI 
Chế độ Tốc độ Tải trọng, % Trọng số % LPG thay thế 
diesel 
1 Không tải 0 0,25/3 0,00 
2 Tốc độ tương ứng 
với mômen lớn 
nhất 
10 0,08 0,00 
3 25 0,08 0,00 
4 50 0,08 26,46 
5 75 0,08 22,66 
6 100 0,25 15,66 
7 Không tải 0 0,25/3 0,00 
8 Tốc độ tương ứng 
với công suất định 
mức 
100 0,10 11,21 
9 75 0,02 14,46 
10 50 0,02 17,03 
11 25 0,02 19,25 
12 10 0,02 22,63 
13 Không tải 0 0,25/3 0,00 
TB 11,49 
-174- 
Phụ lục 3.11. Kết quả đo phát thải theo chu trình Châu Âu ECE R49 của động cơ 
D1146TI 
Thành phần Đơn vị Diesel Diesel+LPG Thay đổi (%) 
HC g/kW.h 1,637 1,804 10,2 
CO g/kW.h 3,384 3,779 11,7 
NOx g/kW.h 5,877 5,703 -3,0 
PM g/kW.h 0,1754 0,1416 -19,3 
CO2 g/kW.h 459,966 433,064 -5,8 
Phụ lục 3.12. Kết quả đo phát thải theo chu trình Châu Âu ECE R49 của động cơ 
D1146TI với góc phun sớm 60TK 
Thành phần Đơn vị Diesel 
Diesel+LPG 
với góc phun 
sớm nguyên 
thủy 
Diesel+LPG 
với góc phun 
sớm 6
0 
Thay đổi so 
với diesel (%) 
HC g/kW.h 1,637 1,804 1,440 -12,0 
NOx g/kW.h 5,877 5,703 4,659 -20,7 
CO g/kW.h 3,384 3,779 3,301 -2,5 
PM g/kW.h 0,175 0,142 0,162 -7,7 
CO2 g/kW.h 459,966 433,064 427,1 -7,1