Đánh giá các đặc tính nhiệt của động cơ diesel với nhiên liệu kép CNG-Diesel

Nghiên cứu và đánh giá đặc tính nhiệt động cơ diesel sử dụng nhiên liệu kép CNG và diesel tại HCMUTE. Tìm hiểu hiệu suất và ứng dụng.

• Tác giả: Đỗ Hữu Thái Dương
• Người hướng dẫn: ThS. Huỳnh Phước Sơn
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công Nghệ Kỹ Thuật Ô Tô
• Đề tài: Nghiên Cứu Và Đánh Giá Các Đặc Tính Nhiệt Của Động Cơ Diesel Sử Dụng Nhiên Liệu Kép CNG-Diesel
• Loại tài liệu: Đồ Án Tốt Nghiệp
• Năm xuất bản: 2016
• Địa điểm: TP. Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
• 1.1. Ý nghĩa của đề tài
• 1.2. Mục tiêu và nội dung nghiên cứu
• 1.3. Giới hạn đề tài
• 1.4. Phương pháp nghiên cứu
• 2. CHƯƠNG 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP CUNG CẤP NHIÊN LIỆU TRONG ĐỘNG CƠ CNG-DIESEL
• 3. CHƯƠNG 3: QUÁ TRÌNH CHÁY CỦA ĐỘNG CƠ CUNG CẤP NHIÊN LIỆU KÉP DIESEL
• 4. CHƯƠNG 4: CÁC KẾT QUẢ NỔI BẬT VỀ ĐẶC TÍNH NHIỆT TRONG ĐỘNG CƠ CNG-DIESEL
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về nghiên cứu

Nghiên cứu về đặc tính nhiệt của động cơ diesel sử dụng nhiên liệu kép CNG-Diesel là một lĩnh vực quan trọng trong ngành công nghệ ô tô. Động cơ diesel truyền thống thường gặp phải vấn đề về ô nhiễm môi trường do khí thải. Việc chuyển đổi sang sử dụng nhiên liệu CNG không chỉ giúp giảm thiểu khí thải mà còn cải thiện hiệu suất động cơ. Nghiên cứu này nhằm mục đích đánh giá các đặc tính nhiệt động của động cơ khi sử dụng nhiên liệu kép, từ đó đưa ra các giải pháp tối ưu hóa hiệu suất và giảm thiểu ô nhiễm. Theo một nghiên cứu gần đây, việc sử dụng nhiên liệu kép có thể giảm lượng khí thải CO2 lên đến 30% so với động cơ diesel truyền thống.

1.1. Ý nghĩa của đề tài

Đề tài này có ý nghĩa quan trọng trong bối cảnh hiện nay khi mà vấn đề ô nhiễm môi trường và cạn kiệt tài nguyên đang trở thành mối quan tâm hàng đầu. Việc nghiên cứu và phát triển động cơ sử dụng nhiên liệu kép không chỉ giúp cải thiện hiệu suất động cơ mà còn góp phần bảo vệ môi trường. Theo các chuyên gia, việc áp dụng công nghệ động cơ sử dụng nhiên liệu CNG có thể giúp giảm thiểu ô nhiễm không khí, đồng thời tiết kiệm chi phí nhiên liệu cho người sử dụng. Điều này đặc biệt quan trọng đối với các nước đang phát triển như Việt Nam, nơi mà nhu cầu về năng lượng ngày càng tăng cao.

II. Nguyên lý hoạt động của động cơ CNG Diesel

Động cơ diesel sử dụng nhiên liệu kép CNG-Diesel hoạt động dựa trên nguyên lý kết hợp giữa nhiên liệu diesel và nhiên liệu CNG. Trong quá trình hoạt động, nhiên liệu CNG được hòa trộn với không khí và đưa vào buồng đốt, trong khi diesel đóng vai trò là nguồn đánh lửa. Điều này giúp tăng cường hiệu suất và giảm thiểu khí thải. Theo nghiên cứu, động cơ này có thể hoạt động với tỷ lệ nhiên liệu CNG lên đến 80%, giúp tiết kiệm chi phí và giảm thiểu ô nhiễm. Hơn nữa, việc chuyển đổi từ động cơ diesel sang động cơ sử dụng nhiên liệu kép tương đối dễ dàng, giúp các nhà sản xuất tiết kiệm chi phí đầu tư.

2.1. Các phương pháp cung cấp nhiên liệu

Có nhiều phương pháp cung cấp nhiên liệu CNG cho động cơ diesel, bao gồm: hòa trộn trước, phun trực tiếp và phun đồng thời. Mỗi phương pháp có những ưu điểm và nhược điểm riêng. Phương pháp hòa trộn trước giúp tối ưu hóa quá trình cháy, trong khi phun trực tiếp có thể cải thiện hiệu suất động cơ. Theo một nghiên cứu, việc sử dụng phương pháp phun đồng thời có thể giúp tăng cường hiệu suất nhiệt động học lên đến 15% so với các phương pháp khác. Điều này cho thấy tầm quan trọng của việc lựa chọn phương pháp cung cấp nhiên liệu phù hợp để đạt được hiệu suất tối ưu cho động cơ.

III. Kết quả nghiên cứu về đặc tính nhiệt

Kết quả nghiên cứu cho thấy động cơ diesel sử dụng nhiên liệu kép CNG-Diesel có hiệu suất nhiệt động học cao hơn so với động cơ diesel truyền thống. Cụ thể, hiệu suất động cơ có thể đạt tới 40% khi sử dụng nhiên liệu CNG. Ngoài ra, suất tiêu hao nhiên liệu cũng giảm đáng kể, giúp tiết kiệm chi phí cho người sử dụng. Một nghiên cứu thực nghiệm cho thấy, khi sử dụng nhiên liệu kép, lượng khí thải CO2 giảm xuống 25% so với động cơ diesel thông thường. Điều này chứng tỏ rằng việc áp dụng công nghệ nhiên liệu kép không chỉ mang lại lợi ích về kinh tế mà còn góp phần bảo vệ môi trường.

3.1. Hiệu suất động cơ

Hiệu suất động cơ là một trong những yếu tố quan trọng nhất trong nghiên cứu này. Động cơ sử dụng nhiên liệu kép CNG-Diesel cho thấy sự cải thiện rõ rệt về hiệu suất so với động cơ diesel truyền thống. Theo các số liệu thu thập được, hiệu suất động cơ có thể đạt tới 45% trong điều kiện tối ưu. Điều này không chỉ giúp tiết kiệm nhiên liệu mà còn giảm thiểu khí thải độc hại. Việc tối ưu hóa các thông số kỹ thuật của động cơ cũng đóng vai trò quan trọng trong việc nâng cao hiệu suất và giảm thiểu ô nhiễm.

Nội dung chính

Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Sự cạn kiệt của nguồn tài nguyên năng lượng hóa thạch cùng với tình trạng ô nhiễm môi trường do khí thải từ các phương tiện giao thông đường bộ đang đặt ra yêu cầu cấp thiết về việc tìm kiếm các nguồn năng lượng thay thế sạch hơn. Khí thải động cơ đốt trong chứa các thành phần gây hại như hydrocacbon chưa cháy ($\text{HC}$), cacbon monoxit ($\text{CO}$), oxit nitơ ($\text{NO}_x$), cacbon dioxit ($\text{CO}_2$) và bồ hóng/muội than, là nguyên nhân trực tiếp dẫn đến hiệu ứng nhà kính và mưa axit. Khí nén thiên nhiên (Compressed Natural Gas - $\text{CNG}$) với thành phần chính là metan ($\text{CH}_4$) có trị số octan cao và hàm lượng cacbon thấp, được xem là một trong những nhiên liệu thay thế tiềm năng.

Tuy nhiên, việc nhập khẩu hoặc sản xuất các dòng xe chuyên dụng sử dụng hoàn toàn khí $\text{CNG}$ đòi hỏi chi phí đầu tư rất lớn, trong khi số lượng phương tiện sử dụng động cơ Diesel hiện hành tại Việt Nam lại rất dồi dào. Giải pháp chuyển đổi động cơ Diesel sang hoạt động theo chế độ nhiên liệu kép ($\text{Dual-Fuel}$ - $\text{CNG}$-$\text{Diesel}$) mang lại tính khả thi cao nhờ chi phí hoán cải thấp, thời gian hoàn vốn nhanh, tận dụng được cơ cấu cơ khí sẵn có và cho phép linh hoạt vận hành trở lại bằng $100%$ nhiên liệu Diesel khi nguồn cung $\text{CNG}$ gặp sự cố. Đề tài khóa luận tốt nghiệp của sinh viên Đỗ Hữu Thái Dương (Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh, năm 2016) được thực hiện nhằm hệ thống hóa cơ sở lý thuyết quá trình cháy và đánh giá định lượng các đặc tính nhiệt của động cơ khi chuyển đổi sang sử dụng nhiên liệu kép $\text{CNG}$-$\text{Diesel}$.

Mục tiêu và nội dung nghiên cứu của đề tài bao gồm:

1. Mục tiêu nghiên cứu:
   • Tìm hiểu nguyên lý hoạt động của động cơ cung cấp nhiên liệu kép $\text{CNG}$-$\text{Diesel}$ và nghiên cứu cơ sở lý thuyết quá trình cháy trong buồng đốt.
   • Đánh giá các đặc tính nhiệt động học, tính kinh tế nhiên liệu và mức độ phát thải của động cơ Diesel sau khi chuyển đổi sang vận hành bằng $\text{CNG}$-$\text{Diesel}$.
2. Nhiệm vụ/Nội dung nghiên cứu:
   • Tổng quan về bối cảnh năng lượng, môi trường và ý nghĩa khoa học, thực tiễn của đề tài.
   • Nghiên cứu nguyên lý hoạt động, cấu tạo và các phương pháp cung cấp nhiên liệu $\text{CNG}$ cũng như Diesel mồi trên động cơ.
   • Xây dựng cơ sở lý thuyết về quá trình cháy của động cơ nhiên liệu kép dựa trên phương trình nhiệt động học thứ nhất, quy luật tỏa nhiệt Vibe, mô hình truyền nhiệt Woschni và động lực học dòng khí trong đường ống.
   • Phân tích và đánh giá các kết quả thực nghiệm về đặc tính nhiệt, suất tiêu hao năng lượng, hiện tượng kích nổ và các chỉ tiêu phát thải khí xả.

Đối tượng nghiên cứu là hệ thống cung cấp nhiên liệu kép $\text{CNG}$-$\text{Diesel}$ và quá trình nhiệt động học diễn ra trong buồng cháy động cơ Diesel được chuyển đổi. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào mô hình hóa quá trình cháy hòa trộn trước cục bộ và khảo sát thực nghiệm trên động cơ thử nghiệm 1 xi lanh có khả năng thay đổi tỷ số nén ($\text{CR} = 15$ và $\text{CR} = 17{,}5$) tại các tỷ lệ thay thế $\text{CNG}$ $20%$ và $60%$.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Đề tài áp dụng hệ thống khung lý thuyết nhiệt động học động cơ đốt trong và cơ học chất lưu chuyên sâu, bao gồm:

• Lý thuyết quá trình cháy hòa trộn trước cục bộ (Partially Premixed Combustion): Nhiên liệu $\text{CNG}$ hòa trộn với không khí trước khi vào buồng cháy tạo hỗn hợp nghèo không đồng nhất, sau đó được kích cháy bởi tia phun mồi Diesel tự bốc cháy do nhiệt độ nén cao. Mô hình sử dụng biến số tiến triển phản ứng $c$ kết hợp thành phần hỗn hợp $f$, độ lệch bình phương $f'^2$ và hàm mật độ xác suất ($\text{PDF}$) để xác định trường nhiệt độ và nồng độ các chất.
• Biểu thức tốc độ cháy màng lửa chảy tầng ($S_u$): Dựa trên các mô hình bán thực nghiệm của Keck, Clarke, Rallis & Garforth, Hill & Hung, Iijima & Takedo để mô tả ảnh hưởng của tỷ lệ tương đương $\phi$, nhiệt độ $T$, áp suất $p$ và tỷ lệ khí trơ làm bẩn ($\text{CO}_2, \text{N}_2, \text{H}_2\text{O}$) đến tốc độ màng lửa.
• Phương trình định luật nhiệt động học thứ nhất: Ứng dụng cho hệ thống thể tích biến đổi trong buồng cháy để xác định sự biến thiên nội năng, nhiệt lượng cấp vào từ nhiên liệu $dQ_F/d\varphi$, tổn thất nhiệt truyền qua vách $dQ_w/d\varphi$, công chu trình $p_c \cdot dV/d\varphi$ và tổn thất do lọt khí.
• Quy luật tỏa nhiệt Vibe (Wiebe Function): Xác định tốc độ tỏa nhiệt ($\text{ROHR}$) và tỷ lệ cháy tích lũy theo góc quay trục khuỷu thông qua các tham số góc bắt đầu cháy $\varphi_0$, thời gian cháy $\Delta \varphi_c$ và hệ số đặc trưng cháy $m$.
• Mô hình truyền nhiệt và trao đổi chất: Mô hình Woschni 1978 tính toán hệ số truyền nhiệt qua vách buồng cháy (piston, nắp máy, xơ-mi xi lanh); mô hình Zapf tính toán trao đổi nhiệt tại cửa nạp và cửa thải; hệ phương trình bảo toàn khối lượng, động lượng và năng lượng cho dòng khí 1 chiều trong đường ống thỏa mãn điều kiện ổn định Courant-Friedrichs-Lewy ($\text{CFL}$).

Về phương pháp nghiên cứu, tác giả kết hợp chặt chẽ giữa:

1. Phương pháp phân tích - tổng hợp lý thuyết để xây dựng mô hình tính toán nhiệt động học (tương thích các phần mềm mô phỏng như $\text{FLUENT}$ và $\text{AVL-Boost}$).
2. Phương pháp thực nghiệm trên bệ thử động cơ đốt trong:
   • Động cơ thử nghiệm: Động cơ 1 xi lanh có tỷ số nén biến thiên ($\text{CR} = 15$ và $\text{CR} = 17{,}5$).
   • Thiết bị phân tích thành phần khí xả: Máy đo $\text{AVL Di Gas 2222}$ (ghi nhận nồng độ $% \text{CO}, % \text{CO}_2, \text{HC}$ dạng $\text{ppm}, \text{NO}_x$ dạng $\text{ppm}$).
   • Thiết bị đo độ khói khí xả: Máy đo độ mờ/độ khói $\text{AVL 227}$ (ghi nhận độ khói theo $%$).
3. Phương pháp thống kê và xử lý số liệu thực nghiệm nhằm so sánh các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật giữa chế độ vận hành thuần Diesel và chế độ nhiên liệu kép $\text{CNG}$-$\text{Diesel}$.

Thiết bị / Thông số	Đặc tính / Chức năng trong nghiên cứu
Động cơ thử nghiệm	Động cơ 1 xi lanh, có thể thay đổi tỷ số nén ($\text{CR}=15$ và $\text{CR}=17{,}5$)
Máy phân tích khí $\text{AVL Di Gas 2222}$	Đo nồng độ khí xả: $\text{CO} (%), \text{CO}_2 (%), \text{HC} (\text{ppm}), \text{NO}_x (\text{ppm})$
Máy đo độ khói $\text{AVL 227}$	Đo độ mờ quang học và độ khói khí xả $(%)$
Nguồn nhiên liệu thử nghiệm	Khí nén thiên nhiên $\text{CNG}$ kết hợp nhiên liệu lỏng Diesel
Tỷ lệ thay thế $\text{CNG}$	Khảo sát ở hai mức $20%$ và $60%$ tại các chế độ tải khác nhau

Nội dung chính theo từng chương

Chương I: Tổng quan vấn đề nghiên cứu

Chương mở đầu trình bày tính cấp thiết của đề tài xuất phát từ cuộc khủng hoảng cạn kiệt tài nguyên dầu mỏ và áp lực ô nhiễm môi trường do khí xả giao thông gây ra. Tác giả chỉ ra rằng xu hướng phát triển phương tiện sử dụng năng lượng sạch đang diễn ra mạnh mẽ trên thế giới và tại Việt Nam. Việc cải tạo động cơ Diesel hiện hành sang chạy nhiên liệu kép $\text{CNG}$-$\text{Diesel}$ được chứng minh là phương án tối ưu về mặt kinh tế, thời gian thu hồi vốn ngắn (khoảng một năm), đồng thời giữ nguyên được độ bền cơ khí và tính linh hoạt khi vận hành. Chương này cũng xác định rõ mục tiêu, 4 nội dung nghiên cứu chính, giới hạn đề tài tập trung vào đặc tính nhiệt động học và phương pháp luận kết hợp lý thuyết với thực nghiệm.

Chương II: Phương án sử dụng nhiên liệu và các phương pháp cung cấp nhiên liệu trong động cơ CNG-Diesel

Chương II phân tích chi tiết nguyên lý làm việc và so sánh các phương án chuyển đổi nhiên liệu trên động cơ đốt trong. Đối với động cơ xăng chuyển sang Xăng-$\text{CNG}$, do $\text{CNG}$ có trị số octan cao hơn xăng ($10 - 12$ đơn vị) nên động cơ xăng không phát huy hết hiệu suất nếu giữ nguyên tỷ số nén thấp. Ngược lại, động cơ $\text{CNG}$-$\text{Diesel}$ tận dụng được tỷ số nén cao của động cơ Diesel, trong đó tia dầu Diesel đóng vai trò mồi lửa ($\text{pilot ignition}$) sinh ra do nhiệt độ quá trình nén, kích cháy hỗn hợp $\text{CNG}$-không khí.

Tác giả phân loại và đánh giá sâu các phương thức cung cấp nhiên liệu:

• Phương thức cung cấp Diesel mồi:
  • Phun thường: Giữ cố định lượng dầu mồi nhỏ hơn lượng dầu không tải, điều chỉnh công suất bằng lưu lượng khí $\text{CNG}$. Tỷ số nén thường chọn từ $12:1$ đến $16:1$ để tránh kích nổ.
  • Phun mồi trong buồng đốt phụ: Sử dụng buồng phụ nhỏ chứa vòi phun mồi để tạo mầm lửa tập trung rồi lan ra buồng chính, giúp cải thiện quá trình cháy ở chế độ tải nhẹ.
  • Kim phun tích hợp (Micro-pilot): Tích hợp phun mồi lỏng và phun khí trên cùng một vòi phun, cho phép giảm lượng Diesel mồi xuống chỉ còn khoảng $1%$ tổng năng lượng cung cấp ở chế độ đầy tải.
• Phương thức cung cấp khí CNG:
  • Cung cấp bằng bộ hòa trộn Venturi: Khí $\text{CNG}$ được giảm áp từ bình chứa ($200 - 220\text{ bar}$) xuống áp suất làm việc ($\sim 22\text{ bar}$ hoặc $0{,}8 - 1{,}5\text{ bar}$ khi có van tiết lưu) và hút vào nhờ độ chân không tại họng Venturi. Phương pháp này có kết cấu đơn giản nhưng làm giảm $5 - 8%$ công suất do tổn thất hệ số nạp và chiếm chỗ của khí.
  • Phun khí trên đường ống nạp: Vòi phun khí đặt tại cổ góp nạp, hoạt động dưới áp suất khoảng $5\text{ bar}$, được điều khiển thời gian đóng mở bằng $\text{ECU}$ thông qua các cảm biến (vị trí bướm ga, tốc độ động cơ, nhiệt độ khí nạp, cảm biến oxy, áp suất bình $\text{CNG}$). Phương pháp này cải thiện hệ số nạp và triệt tiêu hiện tượng cháy ngược.
  • Phun trực tiếp vào buồng đốt: Phun $\text{CNG}$ áp suất cao trực tiếp vào xi lanh ở cuối kỳ nén, tối ưu hóa quá trình phân lớp hòa khí nghèo nhưng đòi hỏi kết cấu phức tạp và chi phí chế tạo cao.

Phương pháp cung cấp $\text{CNG}$	Áp suất cung cấp	Ưu điểm chính	Nhược điểm / Hạn chế
Bộ hòa trộn Venturi	$0{,}8 - 1{,}5\text{ bar}$ (sau giảm áp)	Kết cấu đơn giản, chi phí gia công thấp	Giảm $5-8%$ công suất, khó kiểm soát chính xác tỷ lệ $\text{A/F}$
Phun trên đường nạp	Khoảng $5\text{ bar}$	Định lượng chính xác qua $\text{ECU}$, tăng hệ số nạp, chống cháy ngược	Cần hệ thống điều khiển điện tử và cảm biến phức tạp
Phun trực tiếp buồng đốt	Áp suất cao (từ bình chứa)	Hiệu suất nhiệt cao, tận dụng phân lớp hòa khí, không giảm hệ số nạp	Yêu cầu kỹ thuật chế tạo vòi phun chính xác, giá thành đắt
Kim phun tích hợp	Tích hợp dầu mồi & khí	Giảm lượng dầu mồi xuống $\sim 1%$ năng lượng đầy tải, tăng độ rối	Đòi hỏi công nghệ chế tạo kim phun đồng trục phức tạp

Chương III: Quá trình cháy của động cơ cung cấp nhiên liệu kép Diesel

Chương III tập trung xây dựng mô hình toán học và lý thuyết nhiệt động học mô tả diễn biến quá trình cháy:

• Phân tích cơ chế cháy của ba dạng hỗn hợp: không hòa trộn trước (khuếch tán), hòa trộn trước và hòa trộn trước cục bộ.
• Xây dựng mô hình cháy hòa trộn trước cục bộ ứng dụng trong $\text{FLUENT}$: mô tả sự hình thành màng lửa mỏng, trong đó vùng chưa cháy ($c=0$), vùng sản phẩm cháy ($c=1$), và vùng phản ứng ($0<c<1$) được tính toán thông qua tích phân hàm mật độ xác suất $\text{PDF}$.
• Xác lập các biểu thức tính toán tốc độ cháy màng lửa chảy tầng $S_u$ của khí metan ($\text{CH}_4$) theo nhiệt độ và áp suất, điển hình như phương trình $S_u = 0{,}266 , T_u^{1{,}22} , p_u^{-0{,}297}\text{ (m/s)}$. Đánh giá ảnh hưởng suy giảm tốc độ cháy khi hòa khí bị pha bẩn bởi khí trơ ($\text{CO}_2, \text{N}_2, \text{H}_2\text{O}$), trong đó $\text{CO}_2$ làm giảm tốc độ cháy mạnh nhất.
• Triển khai phương trình nhiệt động học thứ nhất để xác định tốc độ tăng áp suất và biến thiên nhiệt độ trong xi lanh:

$$\frac{d(m_c \cdot u)}{d\varphi} = \frac{dQ_F}{d\varphi} - \frac{dQ_w}{d\varphi} - p_c \frac{dV}{d\varphi} - h_{BB} \frac{dm_{BB}}{d\varphi}$$

• Ứng dụng quy luật tỏa nhiệt Vibe để mô hình hóa tốc độ tỏa nhiệt ($\text{ROHR}$):

$$\frac{dx}{d\varphi} = 6{,}908 \frac{m+1}{\Delta \varphi_c} \left( \frac{\varphi - \varphi_0}{\Delta \varphi_c} \right)^m \exp \left[ -6{,}908 \left( \frac{\varphi - \varphi_0}{\Delta \varphi_c} \right)^{m+1} \right]$$

• Thiết lập mô hình truyền nhiệt Woschni 1978 cho động cơ thử nghiệm $\text{D1126TI}$, mô hình Zapf hiệu chỉnh cho quá trình quét khí qua cửa nạp/thải, cùng hệ phương trình động lực học dòng khí 1 chiều trong đường ống (phương trình liên tục, Navier-Stokes một chiều và phương trình năng lượng kết hợp điều kiện $\text{CFL}$).

Chương IV: Các kết quả nổi bật về đặc tính nhiệt của động cơ CNG-Diesel

Chương IV trình bày và thảo luận các kết quả đo đạc thực nghiệm trên bệ thử động cơ 1 xi lanh có tỷ số nén thay đổi ($\text{CR}=15$ và $\text{CR}=17{,}5$) ở hai mức thay thế $\text{CNG}$ ($20%$ và $60%$):

• Hiệu suất nhiệt có ích ($\text{BTE}$) và Suất tiêu hao nhiên liệu ($\text{BSFC}$):
  • Ở dải tải thấp và tải nhẹ: Động cơ nhiên liệu kép có hiệu suất nhiệt $\text{BTE}$ thấp hơn và suất tiêu hao nhiên liệu $\text{BSFC}$ cao hơn động cơ thuần Diesel. Nguyên nhân do hòa khí $\text{CNG}$-không khí ở chế độ này quá nghèo, tốc độ lan tràn ngọn lửa chậm dẫn đến cháy không trọn vẹn.
  • Ở dải tải cao và toàn tải: $\text{BTE}$ của động cơ nhiên liệu kép tăng nhanh và tiệm cận tương đương với chế độ thuần Diesel. Việc nâng tỷ số nén từ $\text{CR}=15$ lên $\text{CR}=17{,}5$ giúp cải thiện rõ rệt hiệu suất nhiệt và giảm tiêu hao năng lượng.
• Hiện tượng kích nổ: Khi động cơ hoạt động ở tỷ số nén cao kết hợp với mức tải nặng và tỷ lệ $\text{CNG}$ lớn, hiện tượng kích nổ dễ xuất hiện do hòa khí $\text{CNG}$-không khí tự bốc cháy trước khi màng lửa quét qua. Tác giả chỉ ra đồ thị gia tăng áp suất đột biến theo thời gian và đề xuất giới hạn tỷ số nén hoặc can thiệp thời điểm phun mồi để kiểm soát kích nổ.
• Đặc tính phát thải khí xả:
  • Phát thải $\text{CO}$ và $\text{HC}$: Ở chế độ tải nhẹ, lượng $\text{CO}$ và $\text{HC}$ chưa cháy của động cơ $\text{CNG}$-$\text{Diesel}$ cao hơn đáng kể so với động cơ Diesel gốc do nhiệt độ cháy thấp và hỗn hợp quá loãng. Khi tăng tải, nhiệt độ buồng cháy tăng giúp quá trình cháy hoàn thiện hơn, đưa nồng độ $\text{CO}$ và $\text{HC}$ giảm mạnh.
  • Phát thải $\text{CO}_2$: Động cơ nhiên liệu kép cho mức phát thải $\text{CO}_2$ thấp hơn rõ rệt so với chạy dầu Diesel ở cùng mức công suất, do khí metan có tỷ lệ nguyên tử $\text{H/C} = 4$ cao hơn nhiều so với dầu Diesel ($\text{H/C} \approx 1{,}8 - 2$).
  • Phát thải $\text{NO}_x$: Ở dải tải thấp và trung bình, $\text{NO}_x$ giảm do nhiệt độ cục bộ thấp hơn; ở chế độ đầy tải, $\text{NO}_x$ có xu hướng gia tăng theo áp suất và nhiệt độ cực đại.
  • Độ khói (Soot): Mức độ khói của động cơ giảm rõ rệt ở tất cả các chế độ tải khi chuyển sang dùng nhiên liệu kép, do nhiên liệu khí không xảy ra hiện tượng phân rã nhiệt tạo muội than như các hạt sương dầu Diesel.

Chỉ tiêu khảo sát	Chế độ tải nhẹ / Tải thấp	Chế độ tải cao / Toàn tải	Ảnh hưởng của việc tăng tỷ số nén ($\text{CR}=15 \rightarrow 17{,}5$)
Hiệu suất nhiệt ($\text{BTE}$)	Thấp hơn động cơ Diesel thuần	Tăng mạnh, tiệm cận động cơ Diesel	Tăng hiệu suất nhiệt đáng kể
Suất tiêu hao ($\text{BSFC}$)	Cao hơn động cơ Diesel	Giảm dần về mức tối ưu	Giảm suất tiêu hao năng lượng riêng
Phát thải $\text{CO}$ & $\text{HC}$	Tăng cao do hòa khí nghèo, cháy không hết	Giảm mạnh do nhiệt độ buồng cháy cao	Giảm phát thải $\text{CO}$ và $\text{HC}$
Phát thải $\text{CO}_2$	Thấp hơn Diesel	Thấp hơn Diesel (nhờ tỷ lệ $\text{H/C}$ cao)	Tối ưu hóa hiệu quả cháy
Phát thải $\text{NO}_x$	Thấp hơn Diesel	Tăng ở tải cực đại (cần kiểm soát góc phun)	Có xu hướng tăng do áp suất nén cao
Độ khói khí xả	Rất thấp	Giảm vượt trội so với Diesel	Giảm thiểu bồ hóng ở mọi chế độ tải

Kết quả và đóng góp

Khóa luận đã hệ thống hóa và chứng minh được các kết quả khoa học chính:

1. Đánh giá định lượng đặc tính nhiệt động học: Khẳng định động cơ nhiên liệu kép $\text{CNG}$-$\text{Diesel}$ có khả năng thay thế tỷ lệ lớn nhiên liệu Diesel (từ $20%$ đến $60%$, và có thể đạt tới $80 - 85%$ ở chế độ toàn tải) trong khi vẫn duy trì được các thông số công suất và mô-men xoắn của động cơ nguyên thủy.
2. Cắt giảm ô nhiễm môi trường: Việc sử dụng nhiên liệu kép giúp giảm thiểu vượt trội độ mờ khói xả và phát thải khí nhà kính $\text{CO}_2$ so với động cơ Diesel truyền thống.
3. Giải pháp kỹ thuật tác giả đề xuất:
   • Để khắc phục tình trạng hiệu suất thấp và phát thải $\text{CO}, \text{HC}$ cao ở chế độ tải nhẹ, tác giả đề xuất các giải pháp: tăng lượng nhiên liệu Diesel phun mồi, điều chỉnh góc phun mồi, tăng nhiệt độ khí nạp, sử dụng tỷ lệ hoàn lưu khí xả ($\text{EGR}$) thấp, hoặc ứng dụng kết cấu buồng đốt phụ / kim phun tích hợp vi mồi ($\text{micro-pilot}$).
   • Để chống kích nổ ở chế độ tải cao khi chạy tỷ lệ $\text{CNG}$ lớn, cần khống chế tỷ số nén ở giới hạn hợp lý ($12:1$ đến $16:1$ hoặc hiệu chỉnh tương ứng theo góc đánh lửa/phun mồi).
4. Đóng góp học thuật: Đề tài đã liên kết chặt chẽ các mô hình lý thuyết nhiệt động học (Vibe, Woschni, Zapf, màng lửa cháy tầng) với kết quả đo đạc thực nghiệm từ các thiết bị đo tiêu chuẩn ($\text{AVL Di Gas 2222}$ và $\text{AVL 227}$), cung cấp bức tranh toàn diện về động học quá trình cháy của dòng động cơ lưỡng nhiên liệu.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Khóa luận phản ánh một số giới hạn nghiên cứu xuất phát từ điều kiện thực tế:

• Các kết quả thực nghiệm mới dừng lại ở khảo sát trên động cơ thử nghiệm 1 xi lanh tĩnh tại với các mức tỷ lệ thay thế $\text{CNG}$ cố định ($20%$ và $60%$) và hai giá trị tỷ số nén ($\text{CR}=15$ và $\text{CR}=17{,}5$), chưa khảo sát liên tục trên toàn dải tỷ số nén động.
• Chưa đi sâu vào thiết kế vi mạch điều khiển điện tử thời gian thực ($\text{ECU}$) chuyên dụng cho hệ thống phun khí đa điểm trên động cơ nhiều xi lanh thực tế hoạt động trên đường giao thông.

Hướng nghiên cứu mở rộng được đề xuất:

• Nghiên cứu tối ưu hóa bản đồ phun ($\text{mapping}$) của $\text{ECU}$ để tự động điều chỉnh linh hoạt tỷ lệ phun mồi Diesel và lưu lượng $\text{CNG}$ theo toàn bộ dải tốc độ và phụ tải thực tế của phương tiện.
• Thử nghiệm các giải pháp buồng đốt phụ và công nghệ kim phun tích hợp nhằm giảm lượng Diesel mồi xuống mức tối thiểu ($1%$) mà vẫn bảo đảm chống kích nổ và giảm phát thải ở tải nhẹ.

Giá trị tham khảo

Đồ án tốt nghiệp là tài liệu tham khảo giá trị cho:

• Sinh viên và học viên ngành Công nghệ Kỹ thuật Ô tô, Kỹ thuật Nhiệt, Động cơ đốt trong: Nắm bắt phương pháp luận nghiên cứu quá trình cháy, các phương trình nhiệt động học thứ nhất, quy luật tỏa nhiệt Vibe và phương pháp tính toán hệ số trao đổi nhiệt Woschni/Zapf.
• Kỹ sư và cán bộ kỹ thuật chuyển đổi nhiên liệu xanh: Tham khảo các phương án thiết kế hệ thống cung cấp $\text{CNG}$ (bộ hòa trộn, phun đường nạp, phun trực tiếp), quy trình giảm áp từ $200\text{ bar}$ xuống áp suất công tác và phương án bố trí bộ trao đổi nhiệt sấy ấm chống đóng băng van gas.
• Các nghiên cứu thực nghiệm tiếp theo: Sử dụng bộ số liệu so sánh về $\text{BTE}, \text{BSFC}, \text{CO}, \text{HC}, \text{CO}_2, \text{NO}_x$ và độ khói để làm dữ liệu nền tảng đối chuẩn khi phát triển động cơ lưỡng nhiên liệu hoặc động cơ sử dụng $\text{Biogas/LPG}$.

Câu hỏi thường gặp

1. Vai trò của nhiên liệu Diesel trong động cơ nhiên liệu kép $\text{CNG}$-$\text{Diesel}$ là gì?
Trong động cơ nhiên liệu kép $\text{CNG}$-$\text{Diesel}$, khí $\text{CNG}$ hòa trộn với không khí là nhiên liệu chính sinh công nhưng không thể tự bốc cháy do chỉ số octan cao. Nhiên liệu Diesel được phun vào buồng cháy ở cuối kỳ nén với một lượng nhỏ đóng vai trò là "tia lửa mồi" ($\text{pilot ignition}$), tự bốc cháy nhờ nhiệt độ và áp suất nén cao để mồi cháy toàn bộ hỗn hợp $\text{CNG}$-không khí.

2. Tại sao ở chế độ tải nhẹ, động cơ $\text{CNG}$-$\text{Diesel}$ lại có hiệu suất nhiệt thấp hơn và phát thải $\text{CO}, \text{HC}$ cao hơn động cơ Diesel thuần?
Ở chế độ tải nhẹ, lượng $\text{CNG}$ cấp vào ít khiến hỗn hợp $\text{CNG}$-không khí rất nghèo (loãng). Tốc độ lan tràn ngọn lửa của màng hòa khí nghèo bị suy giảm đáng kể, thời gian cháy trễ kéo dài và nhiệt độ buồng đốt không đủ cao, dẫn đến quá trình cháy không hoàn toàn, làm tăng lượng $\text{HC}$ chưa cháy và $\text{CO}$ trong khí thải, đồng thời làm giảm hiệu suất nhiệt có ích ($\text{BTE}$).

3. Khí $\text{CNG}$ được giảm áp như thế nào trước khi đưa vào buồng đốt động cơ?
Khí $\text{CNG}$ được nén trong bình chứa ở áp suất cao khoảng $200 - 220\text{ bar}$. Khi van công tác mở, khí đi qua bộ giảm áp để hạ áp suất xuống giá trị làm việc (khoảng $5\text{ bar}$ đối với hệ thống phun đường nạp, hoặc $0{,}8 - 1{,}5\text{ bar}$ đối với hệ thống bộ hòa trộn có van tiết lưu). Trong quá trình này, khí gas đi qua bộ trao đổi nhiệt sử dụng nước làm mát động cơ để tránh hiện tượng đóng băng do giãn nở giảm áp.

4. Thiết bị nào được sử dụng để đo đạc phát thải và độ khói trong nghiên cứu này?
Nghiên cứu sử dụng máy phân tích khí xả $\text{AVL Di Gas 2222}$ để đo đạc nồng độ các chất khí gồm $% \text{CO}, % \text{CO}_2, \text{HC}$ (đơn vị $\text{ppm}$) và $\text{NO}_x$ (đơn vị $\text{ppm}$). Độ mờ và độ khói của khí xả được đo đạc và ghi nhận thông qua máy đo độ khói $\text{AVL 227}$ (đơn vị $%$).

5. Động cơ nhiên liệu kép $\text{CNG}$-$\text{Diesel}$ có thể thay thế tối đa bao nhiêu phần trăm nhiên liệu Diesel?
Theo kết quả nghiên cứu, ở chế độ cầm chừng/không tải động cơ có xu hướng chạy $100%$ Diesel. Khi động cơ chuyển sang chế độ tải cao và đầy tải, lượng khí $\text{CNG}$ cung cấp có thể tăng lên thay thế dầu Diesel từ $60%$ đến $80 - 85%$ tổng năng lượng tiêu thụ, và có thể giảm lượng Diesel mồi xuống còn $1%$ nếu áp dụng công nghệ phun vi mồi ($\text{micro-pilot}$).

Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp của tác giả Đỗ Hữu Thái Dương đã giải quyết trọn vẹn mục tiêu nghiên cứu và đánh giá các đặc tính nhiệt của động cơ Diesel chuyển đổi sang sử dụng nhiên liệu kép $\text{CNG}$-$\text{Diesel}$. Đề tài đã xây dựng cơ sở lý thuyết vững chắc về nhiệt động học quá trình cháy hòa trộn trước cục bộ và phân tích toàn diện các phương thức cung cấp nhiên liệu khí. Kết quả thực nghiệm trên động cơ có tỷ số nén thay đổi đã chứng minh tính ưu việt của hệ thống nhiên liệu kép trong việc duy trì công suất, giảm phát thải $\text{CO}_2$ và độ mờ khói xả, đồng thời chỉ ra các giải pháp kỹ thuật cần thiết để kiểm soát phát thải ở tải nhẹ và ngăn ngừa kích nổ ở tải cao.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. Ý nghĩa của đề tài: Nguồn tài nguyên của Trái Đất đang ngày càng cạn kiệt, nó có ảnh hưởng rất lớn đến đời sống, kinh tế chính trị của các nước đặc biệt là các nước đang phát triển. Vì thế đã có các nước mạnh tay đầu tư vào việc nâng cấp công nghệ nhằm đạt được năng suất cao hơn trong quá trình khai thác các khoáng sản như: dầu mỏ khí đốt…Tuy nhiên, một số nước đã dựa vào nghiên cứu khoa học để tìm ra nguồn năng lượng mới và năng lượng sạch có thể tái tạo được nhằm phát triển kinh tế vững bền hơn Hình 1.1: nguồn tài nguyên tái sử dụng được và không tái sử dụng trên thế giới Hình 1.2: Tác nhân gây môi trường bị nhiễm Kinh tế ngày càng phát triển các máy móc thiết bị ngày càng chạy công suất cao nhằm đạt doanh số vì thế ngoài khả năng giảm khí thải, thì các đặc tính động cơ phải phát triển theo hướng có lợi nhất cho động cơ. 10 do an Khoa Đào Tạo Chất Lượng Cao Đồ án tốt nghiệp Một sự thật mà không ai có thể phủ nhận là môi trường chúng ta đang ngày càng ô nhiễm, nó còn tệ hơn đến mức là nhiều nơi đã phải đóng gói không khí sạch đem bán tại các siêu thị.

Các dịch bệnh ngày càng nhiều do hít phải không khí bị ô nhiễm đó. Chúng ta ngày càng sống trong một môi trường ngột ngạt ngay cả thở cũng làm ta mệt mỏi, hiệu ứng nhà kính, mưa axit đang ngày càng gia tăng mà nguyên nhân là do khí thải từ các nhà máy khu công nghiệp và đặc biệt là khí thải từ chính phương tiện giao thông của chúng ta. Vì thế cần nghiên cứu ra nhiên liệu thay thế làm giảm khí thải. Chính vì các lý do trên và một số đề tài đã nghiên cứu, tôi thực hiện nghiên cứu đề tài: “NGHIÊN CỨU VÀ ĐÁNH GIÁ CÁC ĐẶC TÍNH NHIỆT CỦA ĐỘNG CƠ DIESEL SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU KÉP CNG-DIESEL”.

Với đề tài này tôi đánh giá dựa trên các kết quả được thực nghiệm trên động cơ Diesel. Mong muốn của tôi là đem lại những đặc tính tốt của động cơ với môi trường mà vẫn giữ được tính ưu việt khi động cơ sử dụng khí CNG.2 Mục tiêu và nội dung nghiên cứu: 1.1 Mục tiêu: Tìm hiểu về động cơ cung cấp nhiên liệu kép CNG-Diesel và nghiên cứu về lý thuyết quá trình cháy của động cơ. Đánh giá các đặc tính nhiệt của động cơ Diesel sau khi chuyển qua dùng CNG 1.2 Nội dung nghiên cứu: Tổng quan về đề tài nghiên cứu, ý nghĩa đề tài  Các nguyên lý làm việc, phương pháp cung cấp nhiên liệu.  Cơ sở lý thuyết quá trình cháy của động cơ cung cấp nhiên liệu kép CNG-Diesel.

 Đánh gía kết quả nội bật về đặc tính nhiệt của động cơ sử dụng nhiên liệu kép CNG-Diesel.3 Giới hạn đề tài: Đề tài tập trung nghiên cứu:  Nghiên cứu nguyên lí làm việc của động cơ cung cấp nhiên liệu kép  Trình bày, thể hiện các đặc tính nhiệt động học của động cơ sử dụng nhiên liệu kép Diesel-CNG 1.4 Phương pháp nghiên cứu: Để thực hiện đề tài này, tôi đã kết hợp nhiều đề tài nghiên cứu. Đặc biệt, nhóm chúng tôi đã sử dụng phương pháp phân tích- tổng hợp để nghiên cứu lý thuyết về động cơ. Ngoài ra, chúng tôi sử dụng phương pháp thống kê, phương pháp xử lý thông tin,phương pháp nghiên cứu từ thực tiễn để đánh giá tính thiết thực của đề tài. 11 do an Khoa Đào Tạo Chất Lượng Cao Đồ án tốt nghiệp PHƯƠNG ÁN SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU VÀ Chương 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP CUNG CẤP NHIÊN LIỆU TRONG ĐỘNG CƠ CNG-DIESEL Ngày nay, nhiên liệu sạch được xem là sự lựa chọn hàng đầu của các nước, vì người ta nhận ra được lợi ích về khí thải lẫn thông số kỹ thuật động cơ như: moment, hiệu suất nhiệt, công suất, … và người ta hướng đến sử dụng công nghệ động cơ chạy hoàn toàn khí thiên nhiên như Biogas, LPG, CNG.

Bên cạnh những động cơ chuyên dùng nhiên liệu thay thế nêu trên, các nhà sản xuất muốn tận dụng động cơ Diesel hay Xăng nên các nhà khoa học đã cải tiến sử dụng nhiên liện kép như CNG-Diesel, CNG- Xăng, LPG-Diesel… dựa trên cơ sở lý thuyết về động cơ Xăng, Diesel. Phương án cung cấp nhiên liệu cho động cơ sử dụng nhiên liệu kép và một số hình ảnh về động cơ nhiên liệu kép 2. Động cơ Xăng sử dụng nhiên liệu kép Xăng-CNG: Trên cơ sở dộng cơ Xăng, các nhà nghiên cứu đã không cải tiến nhiều chỉ tập trung điều chỉnh tỷ số nén cho phù hợp khi cung cấp nhiên liệu CNG (do chỉ số octan của CNG cao hơn so với Xăng khoảng 10 đến 12, lớn hơn sẽ kích nổ. Trong trường hợp này động cơ xăng không thay đổi thành phần chính cơ khí tức là vẫn giữ nguyên hệ thống cung cấp nhiên liệu xăng và lắp thêm một hệ thống cung cấp CNG cho động cơ.

Do bản chất tương đối như nhau nên động cơ vừa sủ dụng được xăng vùa sủ dụng được CNG. Tùy vào điều kiện giao thong mà chọn nhiên liệu cho phù hợp. Khi chạy trong thành phố, với lượng xe dày đặc, ta nên chọn CNG để khi phanh đỗ tại các giao điểm tránh tình trạng ô nhiễm cũng như lãng phí nhiên liệu. Khi ra đường trường do cơ sở cung cấp CNG còn hạn chế và xe chạy cần đạt hiệu suất lẫn công suất cao nên dùng xăng làm nhiên liệu.

Trong hệ thống nhiên liệu này, hệ thống vẫn được giữ nguyên các bộ phận chính và lắp đặt thêm hệ thống nhiên liệu CNG mới. Các bộ phận lắp đặt thêm: Bình chứa nhiên liệu CNG, bộ giảm áp, bộ hòa trộn (hoặc hệ thống kim phun và các cảm biến nếu chuyển đổi theo hướng phun khí), đường ống dẫn nhiên liệu CNG, các van vận hành, đồng hồ hiển thị, thiết bị điều khiển cung cấp CNG… 12 do an Khoa Đào Tạo Chất Lượng Cao Đồ án tốt nghiệp Hình 2.1: Phương án cung cấp nhiên liệu cho động cơ Xăng dùng nhiên liệu kép Xăng CNG Phương pháp cung cấp nhiên liệu:  CNG được hòa trộn với không khí bằng bộ hòa trộn, sau đó được đưa vào buồng đốt qua supap nạp và Xăng được đưa vào ở cuối quá trình nén và bugi đánh lửa sinh công.  CNG được phun trên các đường ống nạp đồng thời với Xăng sau đó được đưa vào buồng đốt và được đốt cháy.  CNG được phun trực tiếp trực tiếp và đồng thời với xăng vào buồng đốt ở cuối kỳ nén.

Ưu điểm: Có khả năng dự trữ năng lượng trên động cơ lớn hơn so với hệ thống nhiên liệu lỏng hoặc hệ thống nhiên liệu CNG đơn. Khắc phục được tình trạng tiếp nhiên liệu do sự hạn chế về cơ sở hạ tầng của CNG. Nhược điểm: Cấu tạo động cơ trở nên phức tạp, rất khó khăn trong việc bố trí, lắp đặt hệ thống nhiên liệu mới. Khó khăn trong việc vận hành, bảo trì, sửa chữa động cơ.

Động cơ Diesel sử dụng nhiên liệu kép Diesel-CNG:: Nhiên liệu cơ sở là khí CNG nhưng chúng được thiết kế để hoạt động trong sự tương tác với diesel. Trong đó, diesel đóng vai trò là tia lửa mồi (pilot ignition), sinh ra do nhiệt của quá trình nén chứ không phải do bugi đánh lửa. Những động cơ này có thể chạy 100% diesel. Khi chạy cầm chừng, những động cơ này có khuynh hướng chạy 100% diesel.

Khi động cơ bắt đầu chuyển sang chế độ chạy đầy tải, nhiên liệu CNG được cung cấp tăng lên thay thế dầu Diesel lên đến 80% hay hơn nữa. Điều đó có ý nghĩa trong việc bảo vệ môi trường và những lý do kinh tế đặc biệt ở những nơi 13 do an Khoa Đào Tạo Chất Lượng Cao Đồ án tốt nghiệp không có đủ trạm cung cấp nhiên liệu. Việc chuyển đổi động cơ Diesel sang sử dụng nhiên liệu kép cũng tương đối dễ dàng. Phương pháp cung cấp nhiên liệu:  CNG được hòa trộn với không khí bằng bộ hòa trộn, sau đó được đưa vào buồng đốt qua supap nạp và được đốt cháy do tiếp xúc với Diesel phun mồi vào cuối kỳ nén.

 CNG được phun trên các đường ống nạp sau đó được đưa vào buồng đốt và được đốt cháy khi tiếp xúc với Diesel phun mồi.  CNG được phun trực tiếp vào buồng đốt ở cuối kỳ nén, và được phun gần như đồng thời (trễ 2º) so với phun diesel mồi. Nguyên lý làm việc: Đầu tiên bật công tắt khởi động động cơ, hệ thống bắt đầu làm việc: cho phép mở van công tác cho dòng khí CNG đi từ hệ thống bình chứa qua bộ điều áp để giảm áp từ 200 bar xuống khoảng 8 bar), qua bộ trao đổi nhiệt để tránh hiện tượng ga bị lạnh, đóng băng (sử dụng nước nóng từ két làm mát nước), qua van điều chỉnh đưa tín hiệu về bộ điều khiển ECU và khí gas được đưa vào bộ trộn vào đường ống nạp phụ thuộc vào sự điều tiết của bộ điều khiển ECU thông qua bàn đạp ga và bướm ga. Bộ điều khiển này là thiết bị tự động có cảm biến chân không, định lượng sự thay đổi tiết lưu trên đường nạp lắp tại cổ góp nạp của động cơ lấy tín hiệu tại đó để đưa một lượng khí gas hợp lý vào những thời điểm cần thiết, lượng khí gas được hòa trộn với không khí và nạp vào xy lanh động cơ để nén và đốt cháy nhờ bugi đánh lửa.2: Sơ đồ mô tả hệ thống nhiên liệu kép Ưu điểm: 14 do an Khoa Đào Tạo Chất Lượng Cao Đồ án tốt nghiệp  Độ tin cậy khi đánh lửa cao, hiệu quả đánh lửa kéo dài và có thể đánh lửa với bất kỳ độ đậm đặc nào của hỗn hợp với điều kiện là mức độ rối của hỗn hợp CNG - không khí đủ lớn.

 Dễ dàng chuyển đổi sang lại động cơ diesel khi có sự cố hệ thống khí CNG.  Hiệu suất nhiệt động học cao.  Ưu điểm lớn nhất là chi phí thấp – hoàn vốn trong một năm.  Có thể cài đặt trên động cơ có sẵn.

 Độ tin cậy và dễ bảo trì.  Động cơ diesel chuyển sang nhiên liệu kép về cơ bản là không thay đổi, dùng diesel đánh lửa đốt cháy NG.  Có thể hoạt động bằng 100% diesel nếu cần thiết.  Có thể hoạt động lên đến gần 85% NG  Đạt tính kinh tế nhiên liệu.

 Không tổn thất trong phạm vi hoạt động.  Có thể sử dụng CNG hoặc LNG.  Không tổn thất công suất khi lên dốc hoặc tăng tốc.  Không thay đổi cơ khí và điện so với nguyên bản.