Nghiên cứu sử dụng lPG như một nhiên liệu thay thế cho động cơ đốt trong-khả năng sử dụng ở Việt Nam

 CÔNG NGHỆ 
 Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ ● Số 51.2019 72
KHOA HỌC
NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG LPG NHƯ MỘT NHIÊN LIỆU 
THAY THẾ CHO ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG - KHẢ NĂNG SỬ DỤNG 
Ở VIỆT NAM 
USING LPG AS AN ALTERNATIVE FUEL FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINE - USABILITY IN VIETNAM 
Đinh Xuân Thành*, Phạm Hòa Bình, 
Chu Đức Hùng, Nguyễn Ngô Long, Nguyễn Huy Chiến 
TÓM TẮT 
Bài báo này tổng hợp các nghiên cứu trên thế giới và trong nước về tình hình 
sử dụng khí dầu mỏ hóa lỏng làm nhiên liệu thay thế trên các động cơ đốt trong. 
Ưu nhược điểm về đặc tính làm việc, phát thải và độ bền của động cơ diesel khi 
chuyển sang sử dụng nhiên liệu LPG hoặc lưỡng nhiên liệu LPG/diesel đã được đề 
cập đến trong nghiên cứu này. Thêm vào đó các vấn đề về kỹ thuật chuyển đổi 
động cơ diesel thành động cơ sử dụng hoàn toàn nhiên liệu LPG cũng được tổng 
hợp và trao đổi nhằm định hướng áp dụng trong điều kiện Việt Nam. 
Từ khóa: Hiệu suất động cơ, khí thải, động cơ LPG chuyển đổi, lưỡng nhiên liệu 
LPG/Diesel, khí dầu mỏ hóa lỏng. 
ABSTRACT 
This paper was classified accordding to domestic and international researchs 
on using Liquified Petroteum Gas (LPG) as the alternative fuel of internal 
combustion engines. Herein, the advantage and disadvantage of converted 
engine using LPG or LPG/Diesel dual fuel which was concerned with engine 
performance, emission and endural. In addition, the technical questions of LPG 
converted engine also synthetize and analyze to orient usability in Vietnam. 
Keyword: Engine performance, emission, LPG converted engine, LPG/Diesel 
dual fuel, Liquified Petroteum Gas. 
Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội 
*Email: thanhdx1969@gmail.com 
Ngày nhận bài: 22/02/2019 
Ngày nhận bài sửa sau phản biện: 25/3/2019 
Ngày chấp nhận đăng: 25/4/2019 
1. GIỚI THIỆU CHUNG 
Khí dầu mỏ hóa lỏng (Liquified Petroteum Gas - LPG) 
được biết đến như là một nhiên liệu thay thế cho xăng và 
diesel, thành phần hóa học chủ yếu của LPG là Propane 
(C3H8) và Butane (C4H10). LPG dễ dàng chuyển từ trạng thái 
lỏng sang trạng thái khí khi ở điều kiện nhiệt độ và áp suất 
môi trường [1]. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng bên trong 
bình chứa nhiên liệu LPG có hai trạng thái pha tồn tại đồng 
thời, pha lỏng nằm ở phía đáy của bình và pha khí ở phía 
trên của bình. Nhiên liệu LPG có tỷ số giãn nở khoảng 15 
đến 20 lần so với nước và 1 đơn vị thể tích LPG có thể tạo ra 
khoảng 250 đơn vị thể tích khí. Kết quả nghiên cứu này đã 
đưa đến quy phạm an toàn về lưu trữ nhiên liệu LPG trong 
thùng nhiên liệu tối đa không được vượt quá 80% thể tích 
với áp suất của bình không được vượt quá 20 bar. Quy 
phạm an toàn này có thể được hiểu rằng, khoảng 20% thể 
tích còn lại dùng để cho phần nhiên liệu lỏng chuyển pha 
và giãn nở nhiệt ở điều kiện môi trường [2]. Để tăng hệ số 
an toàn và dễ dàng phát hiện khi bị rò rỉ, các nhà sản xuất 
đưa thêm một lượng không đáng kể khí tạo mùi vào trong 
LPG thương phẩm [3]. Cũng giống như các nhiên liệu 
truyền thống (xăng và diesel), nhiên liệu LPG có tỷ trọng 
nhẹ hơn nước (khoảng 0,53 ÷ 0,58 kg/lít) và nặng gấp 2 lần 
tỷ trọng của không khí. Vì vậy, trong quá trình sử dụng khi 
bị rò rỉ nhiên liệu LPG sẽ tích tụ lại và có khả năng gây cháy 
nếu thỏa mãn đồng thời hai điều kiện: nhiệt độ của hỗn 
hợp đạt 481oC với tỷ lệ LPG/không khí (2% ÷ 9,5%) [4]. So 
với nhiên liệu xăng và diesel, nhiên liệu LPG còn có các ưu 
điểm như: nhiệt trị thấp QH = 46MJ/kg, tỉ số không khí 
nhiên liệu (A/F) khoảng 15,5, trị số Ốctan đến 112, nhiệt độ 
ngọn lửa khi đốt cháy LPG trong không khí đo được lớn 
hơn 1900oC và lớn hơn 2740oC khi đốt cháy trong môi 
trường chỉ có Ôxi (O2) nguyên chất [5]. 
Từ những ưu và nhược điểm trên có thể nhận thấy tiềm 
năng to lớn của LPG nếu được sử dụng làm nhiên liệu trên 
các phương tiện giao thông vận tải. Ngày này có rất nhiều 
quốc gia đã sử dụng LPG như là một nhiên liệu thay thế 
cho xăng và diessel cho động cơ đốt trong lắp trên các 
phương tiện vận tải và ngay cả các trang bị động lực cỡ lớn 
(bảng 1) [6]. 
Bảng 1. 10 quốc gia sử dụng LPG lớn nhất thế giới [11] 
STT Tên quốc 
gia 
Mức tiêu thụ 
LPG 
 (Nghìn tấn) 
Số lượng 
phương tiện 
(nghìn chiếc) 
Trạm tiếp 
nhiên liệu 
1 Hàn Quốc 3987 2410 1994 
2 Nga 2850 3000 4400 
3 Thổ Nhĩ Kỳ 2727 3935 10089 
SCIENCE TECHNOLOGY 
Số 51.2019 ● Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 73
4 Thái Lan 1775 1020 1090 
5 Ba Lan 1575 2750 5520 
6 Italia 1520 1930 3250 
7 Nhật Bản 980 234 1517 
8 Ukraina 821 1500 2750 
9 Úc 813 490 3703 
10 Trung Quốc 730 141 310 
2. NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG LPG LÀM NHIÊN LIỆU CHO 
ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 
2.1. Các nghiên cứu nước ngoài 
M.Gumus tiến hành nghiên cứu trên cùng một động cơ 
với các điều kiện thí nghiệm như: tốc độ động cơ được giữ 
ở n = 3800 vòng/phút, tỷ lệ LPG thay đổi ở các giá trị 25%, 
50%, 75% và 100%, tải thay đổi tại 5%, 30%, 60% và 90%. 
Các thông số như hệ số nạp, hiệu suất nhiệt, tỉ lệ A/F, suất 
tiêu hao nhiên liệu, khả năng tiêu thụ năng lượng cũng như 
khí thải được xem xét. Kết quả thí nghiệm đã chỉ ra hệ số 
nạp (v) giảm khi tăng tỉ lệ LPG, tuy nhiên khí thải giảm 
đáng kể so với khi động cơ sử dụng hoàn toàn nhiên liệu 
xăng và lượng khí thải giảm mạnh nhất khi động cơ sử 
dụng hoàn toàn LPG. Các thông số được thể hiện rõ hơn ở 
các biểu đồình 1 ÷ 4 [7]. 
Hình 1. Hệ số nạp thay đổi theo BMEP 
Hình 2. Hiệu suất nhiệt thay đổi theo BMEP 
Hình 3. CO2 thay đổi theo BMEP 
Hình 4. HC thay đổi theo BMEP 
M. I. Sulaiman, Ayob M.R và Meran I phân tích đặc tính 
của động cơ một xilanh cháy cưỡng bức sử dụng nhiên liệu 
LPG. Nhiên liệu đi qua bộ trộn trước khi đến bộ chế hòa khí 
và đưa vào buồng cháy. Kết quả chỉ ra công suất đầu ra thu 
được bởi LPG giảm 4% so với xăng không chì và suất tiêu 
hao nhiên liệu giảm 28,38% khi động cơ được cải tiến để 
chạy LPG [8]. 
Baris Erkus, Ali Surmen và M.Ihsari Karmangil đã nghiên 
cứu về ảnh hưởng của hệ thống phun điện tử hỗn hợp LPG 
với đặc tính động cơ cháy cưỡng bức. Thực nghiệm được 
thực hiện ở 2000 - 4000 vòng/phút và điều chỉnh bướm ga 
mở 25% và 45%. Thí nghiệm được thực hiện trong phòng 
thử với hệ số dư lượng không khí được duy trì ở 0,95 - 1,05. 
Kết quả thu được từ phun LPG được so sánh với kết quả từ 
xăng và LPG chế hòa khí. Kết quả cuối cùng chỉ ra rằng ở vị 
trí bướm ga mở 25% với phun LPG, sự cải tiến lớn nhất ở 
công suất có ích thu được là 99,52% và 84,84% so với xăng 
và LPG chế hòa khí ở 3500 vòng/phút. Khi bướm ga mở 
50% công suất động cơ phun LPG luôn cao hơn khi so với 
LPG chế hóa khí ở 3000 vòng/phút và lớn hơn. Hệ số nạp 
cũng chỉ sự cải tiến của phun LPG khi so với LPG chế hòa 
khí khi mở 25% và 50% bướm ga. Suất tiêu hao nhiên liệu 
tìm ra của phun LPG thấp hơn ở cả hai vị trí bướm ga trừ 
2500 vòng/phút, mở 25% bướm ga [9]. 
 CÔNG NGHỆ 
 Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ ● Số 51.2019 74
KHOA HỌC
Shankar K. S, Mohanan P đã nghiên cứu ảnh hưởng của 
sự thay đổi thời điểm đánh lửa với đặc tính của một động 
cơ xăng 4 kì phun đa điểm được cải tiến để cho phép phun 
nhiên liệu LPG. Thực nghiệm được thực hiện ở nhiều tốc độ 
ở 5 độ trước ĐCT sau đó được tăng lên 6 độ và tiếp tục ở 4 
và 3 độ trước điển chết trên (ĐCT). Kết quả chỉ ra rằng ở 5 
độ trước ĐCT BTE của LPG thấp hơn so với xăng ở tốc độ 
thấp nhưng lại cao hơn khi động cơ chạy ở tốc độ lớn hơn 
3500 vòng/phút. Do nhiệt độ đánh lửa của LPG cao hơn 
nên thời gian đánh lửa là nhiều hơn, điều này làm giảm tỉ lệ 
cháy trung bình. Để thích ứng với điều này, động cơ tiêu 
tốn nhiều nhiên liệu hơn do đó giảm hiệu quả thu được. 
Tuy nhiên ở tốc độ cao, tốc độ lan truyền ngọn lửa của LPG 
tăng làm giảm thời gian của mỗi chu kì và yêu cầu nhiều 
tốc độ cháy hơn và tăng hiệu quả. Khí thải CO giảm trung 
bình 5 đến 1.5% khi sử dụng LPG. Thực nghiệm chỉ ra rằng 
HC giảm khá nhiều khi sử dụng LPG ở toàn bộ các vị trí 
bướm ga trong khi lượng NOX tìm được gần như gấp đôi ở 
4500 vòng/phút. Khi chạy ở 6 độ trước ĐCT, thời gian cháy 
tăng làm tăng công suất ở ra ở tốc độ thấp do đó hiệu suất 
là cao hơn ở 6 độ TĐCT. Tuy nhiên khi giảm thời điểm đánh 
lửa xuống 4 và 3 độ trước ĐCT gây ra cháy không hoàn toàn 
nhiên liệu khiến suất tiêu hao nhiên liệu là nhiều hơn. Ở 6 
độ trước ĐCT, CO và HC tìm được thấp hơn do kết quả của 
cháy hoàn toàn ở tốc độ cao của LPG. Giảm thời điểm đánh 
lửa làm nhiên liệu không được cháy hết nên lượng CO cao 
hơn ở 3 và 4 độ trước ĐCT. Nồng độ NOX tìm được là 
1400mg/l ở 6 độ trước ĐCT trong khi ở 3 độ trước ĐCT là 
500mg/l. Sự giảm bớt này là do nhiệt độ cháy thấp bởi cháy 
không hoàn thành trong khi ở 6 độ trước ĐCT nhiên liệu 
cháy hết và tốc độ cháy cao nên nồng độ NOx tăng [10]. 
Javier Ariztegui và các cộng sự đã tiến hành thực 
nghiệm phun trực tiếp LPG. Một động cơ xăng tăng áp 1.4L 
phun trực tiếp được chuyển đổi sang vận hành với LPG. 
Thực nghiệm chỉ ra những ưu điểm tiềm năng khi phun 
trực tiếp LPG để ứng dụng trên các phương tiện. Nhiên liệu 
này không chỉ dễ dàng đạt được mục tiêu về CO2 mà còn 
đạt các tiêu chuẩn khí thải với công nghệ sử lý sau xả. 
Lượng CO2 giảm 15% khi so với xăng, lượng muội than gần 
như bằng 0. Suất tiêu hao nhiên liệu tìm được giảm 15%, 
liên quan tới NEDC được đo trên phương tiện [11]. 
Hossam E. Salleh, Ramadan MH. Elsanousi đã thực 
nghiệm tìm hiểu ảnh hưởng của hỗn hợp LPG/Diesel với 
khí thải và đặc tính trên một động cơ lưỡng nhiên liệu để 
thu được tỉ trọng thay thế tốt nhất của động cơ lưỡng 
nhiên liệu khi duy trì hiệu suất nhiệt cao có thể sánh với 
động cơ thông thường. Một động cơ diesel phun trực tiếp 
được chuyển đổi thành động cơ phun dẫn hướng lưỡng 
nhiên liệu LPG/Diesel cho một vùng tải thay đổi. Kết quả 
thu được chỉ ra rằng động cơ có thể chạy thuận lợi và đạt 
yêu cầu lên đến 90% diesel được thay thế và tỉ lệ khối lượng 
LPG trên tổng khối lượng hỗn hợp ở 40% là tốt nhất cho 
duy trì hiệu suất nhiệt. Ở chế độ một phần tải, động cơ sử 
dụng phương pháp luân hồi khí thải để cải tiến đặc tính 
động cơ và khí xả ô nhiễm. Sự cân bằng tốt hơn giữa CO và 
NOX thu được với giới hạn hệ số luân hồi khí thải từ 5% đến 
15% ở một phần tải [12]. 
Sanjay Dbisen và Yogesh R.Suple đã nghiên cứu ảnh 
hưởng của phun trực tiếp LPG vào buồng cháy với một 
động cơ một xilanh 4 kỳ với sự trợ giúp của một vòi phun. 
Thực nghiệm được thực hiện ở 400 vòng/phút và tải biến 
thiên. Kết quả cuối cùng chỉ ra rằng suất tiêu hao nhiên liệu 
giảm khi tăng công suất so với xăng. Khi sử dụng LPG giá trị 
BTE cao hơn khi sử dụng xăng và hiệu suất nạp của LPG 
thấp hơn [13]. 
Hình 5. CO2 thay đổi theo công suất 
Hình 6. HC thay đổi theo công suất 
Hakan Bayraktar và Orhan Durgun đã phát triển một mô 
hình quasi dimensional để dự đoán đặc tính của động cơ 
khi sử dụng nhiên liệu LPG, trên mô hình này buồng cháy 
được chia ra làm hai vùng, vùng 1 chứa hỗn hợp không 
cháy và vùng 2 chứa hỗn hợp cháy. Mô hình này giải quyết 
các phương trình điều chỉnh chênh lệch cơ bản cho động 
cơ 4 kỳ. Kết quả thu được từ mô hình được so sánh với dữ 
liệu thực nghiệm và được kết luận rằng LPG làm giảm hiệu 
suất nạp và công suất đầu ra và LPG gây ra ảnh hưởng bất 
SCIENCE TECHNOLOGY 
Số 51.2019 ● Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 75
lợi đến các bộ phận của động cơ bởi sự tăng lên của nhiệt 
độ và áp suất do thời gian cháy giảm cũng như tốc độ cháy 
của LPG cao. Mặt khác, lượng giảm CO tìm được là 4 - 5,3% 
trong khi đó của NO là 1 - 50% thay đổi theo tốc độ động 
cơ. Do đó từ kết quả thu được có thể kết luận rằng LPG có 
ảnh hưởng xấu đến đặc tính của động cơ và tính kinh tế 
của nhiên liệu [14]. 
Hình 7. NOx thay đổi theo công suất 
Hình 8. CO thay đổi theo công suất 
Thirumal Mamidi và J.G.Suryannshi thực nghiệm để tính 
toán đặc tính của một động cơ đơn 4 kỳ cháy cưỡng bức sử 
dụng nhiên liệu là LPG với tải biến thiên và ở nhiều tỉ số 
nén (4,67:1 và 5,49:1). Kết quả thu được chỉ ra rằng, LPG sử 
dụng nhiều nhiên liệu hơn ở cả hai tỉ số nén so với xăng. 
Khả năng tiêu thụ năng lượng của LPG có giá trị cao hơn 
một chút so với xăng do nhiệt trị cao BTE của xăng cao hơn 
so với LPG ở cả hai tỉ số nén. Trong khi đó mức độ CO, CO2 
và HC không cháy tìm được thấp hơn so với xăng [15]. 
Hakan Ozcan và Jehad A.A. Yamin đã nghiên cứu hiệu 
quả của sự thay đổi chiều dài hành trình piston đồng thời 
thay đổi tỉ số nén của động cơ. Một máy tính mô phỏng sự 
thay đổi hành trình piston trên động cơ cháy cưỡng bức sử 
dụng LPG được thực hiện và kết quả thu được được so sánh 
với kết quả thực nghiệm ở cả hành trình piston không đổi 
và biến thiên. Kết đã chỉ ra rằng công suất tăng 7 - 54% ở 
tốc độ thấp và 7 - 57% ở tốc độ cao khi hành trình piston 
thay đổi, nhưng suất tiêu hao nhiên liệu giảm khoảng 6% 
đến tăng 3% ở tốc độ thấp và giảm khoảng 6% đến tăng 
8% ở tốc độ cao ở tất cả các chiều dài hành trình. Mức độ ô 
nhiễm tăng từ 0,65% đến 2% ở tốc độ thấp trong khi ở tốc 
độ cao hành trình piston lớn cho kết quả giảm độ ô nhiễm 
5% còn ở hành trình nhỏ là tăng khoảng 2% [16]. 
2.2. Nghiên cứu LPG ở Việt Nam 
Để đáp ứng các yêu cầu về tiết kiệm năng lượng và bảo 
vệ môi trường thì việc sử dụng nhiên liệu “sạch” thay thế 
nhiên liệu diesel truyền thống ở Việt Nam là hướng đi cần 
quan tâm đầu tư nghiên cứu và phát triển. Tuy nhiên, các 
nghiên cứu bước đầu chủ yếu là thử nghiệm chuyển đổi 
cho các động cơ xăng, việc sử dụng nhiên liệu LPG cho 
động cơ diesel thì vẫn chưa được nghiên cứu đầy đủ. 
Bùi Văn Ga và các cộng sự đã nghiên cứu thực nghiệm 
quá trình cháy của nhiên liệu khí dầu mỏ hóa lỏng LPG, cung 
cấp nhiên liệu LPG bằng cách phun trực tiếp được thực hiện 
trên một động cơ đặc biệt. Kết quả cho thấy: Tốc độ cháy của 
hỗn hợp LPG - không khí lớn hơn tốc độ cháy của hỗn hợp 
xăng-không khí và phụ thuộc vào tốc độ động cơ. Do đó cần 
điều chỉnh lại góc đánh lửa khi chuyển động cơ xăng sang sử 
dụng LPG. Hỗn hợp LPG-không khí có thể cháy ổn định ở 
giới hạn dưới của độ đậm đặc. Vì vậy có thể thiết kế động cơ 
LPG làm việc với hỗn hợp loãng (λ > 1) để nâng cao tính kinh 
tế và giảm ô nhiễm môi trường [17]. Tốc độ cháy cơ bản là 
thông số quan trọng trong mô hình hóa quá trình cháy của 
động cơ đánh lửa cưỡng bức vì nó quyết định đến tốc độ tỏa 
nhiệt và do đó ảnh hưởng đến dạng đường cong áp suất. 
Tốc độ cháy cơ bản của hỗn hợp LPG- không khí phụ thuộc 
mạnh vào vận động rối của dòng khí trong buồng cháy do 
đó giá trị của nó thay đổi theo góc quay trục khuỷu của động 
cơ. Dạng đường cong Sn() (tốc độ cháy cơ bản theo góc 
quay trục khuỷu) không thay đổi nhiều ứng với các chế độ 
làm việc khác nhau của động cơ, giá trị Sn cực đại gấp đôi giá 
trị Sn ổn định. Cùng thành phần hỗn hợp như nhau, tốc độ 
cháy cơ bản trong buồng động cơ có giá trị gấp 3 lần tốc độ 
cháy cơ bản trong buồng cháy đẳng tích [18]. Tia phun LPG 
bốc hơi nhanh hơn so với tia phun xăng truyền thống và rất 
nhạy cảm đối với tốc độ vận động của không khí trong 
buồng cháy. Khi tăng áp suất phun, góc mở của tia phun 
xăng tăng trong khi góc mở của tia LPG giảm [19, ... HOA HỌC
LPG khi sử dụng cánh hướng dòng đặt trước xupap nạp quá 
trình phun diễn ra vào cuối kỳ nạp, Có thể phối hợp giữa 
điều chỉnh cánh hướng dòng và hình dạng piston để tạo hỗn 
hợp có thành phần tối ưu quanh nến đánh lửa trong động cơ 
đánh lửa cưỡng bức phun trục tiếp LPG [22]. Mô hình ba khu 
vực và diễn biến áp suất trong buồng cháy đã được thiết lập 
sử dụng để tính toán quá trình cháy phân lớp của động cơ 
đánh lửa cưỡng bức phun trực tiếp LPG dự báo ảnh hưởng 
các yếu tố chính (độ đậm đặc của hỗn hợp và góc đánh lửa 
sớm) đến đường cong áp suất của động cơ LPG [23, 24]. 
Các nghiên cứu trên thực tế khi chuyển từ động cơ xăng 
sang LPG mà không thay đổi tỉ số nén của động cơ, công 
suất động cơ giảm khoảng 10%. Tuy nhiên mô men của 
động cơ LPG tăng nhanh hơn so với nhiên liệu xăng, suất 
tiêu hao nhiên liệu của động cơ LPG chỉ bằng 50% so với 
xăng khi tốc độ động cơ trong khoảng 5000 vòng/phút đến 
7000 vòng/phút [25]. Mức độ phát thải CO của xe gắn máy 
sử dụng nhiên liệu LPG giảm hơn 80% so với xăng ở mọi 
chế độ tốc độ của động cơ. Phát thải HC thay đổi rất ít theo 
tốc độ động cơ và chỉ bằng 5% so với mức độ phát thải HC 
của động cơ xăng ở vùng tốc độ trung bình. Biến thiên mức 
độ phát thải NOx theo tốc độ động cơ đạt giá trị cực tiểu ở 
2000 vòng/phút và tăng dần ở tốc độ cao hơn [26]. 
Lê Anh Tuấn và Phạm Minh Tuấn cùng các cộng sự đã 
nghiên cứu sử dụng nhiên liệu khí hóa lỏng LPG trên động 
cơ diesel truyền thống Mazda WL. Các kết quả nghiên cứu 
bước đầu đã chỉ ra rằng thành phần PM có trong khí thải đã 
giảm rõ rệt khi sử dụng động cơ lưỡng nhiên liệu. Tỷ lệ 
thành phần nhiên liệu trong hỗn hợp và tốc độ của động 
cơ có ảnh hưởng đến hiện tượng kích nổ, để tăng khả năng 
sử dụng LPG mà không sảy ra hiện tượng kích nổ có thể sử 
dụng một trong số các giải pháp kỹ thuật sau: giảm tỉ số 
nén của động cơ và giảm góc phun sớm diesel hoặc cải tạo 
hệ thống cấp nhiện liệu phù hợp với qui luật cung cấp 
diesel mồi, để đơn giản hơn có thể thực hiện phương án 
luân hồi khí thải EGR. Khi giảm góc phun sớm có thể tăng tỉ 
lệ LPG lên mà không xảy ra hiện tượng kích nổ [27]. 
Phạm Hữu Tuyến và các cộng sự đã thực hiện nghiên 
cứu trên động cơ diesel D1146TI với LPG được cấp trên 
đường ống nạp, nhiên liệu diesel vẫn được phun vào xy 
lanh ở cuối kỳ nén. Kết quả cho thấy, LPG thay thế được 
một phần nhiên liệu diesel trong khi động cơ vẫn đạt được 
mô men và công suất cực đại. Động cơ hoạt động với 
LPG/diesel có hàm lượng phát thải CO, HC và PM cao hơn 
nhưng hàm lượng NOx và muội ít hơn [28]. Cũng với lưỡng 
nhiên liệu LPG/Diesel, Trần Thanh Hải Tùng cùng các cộng 
sự đã tiến hành nghiên cứu trên đối tượng khác là động cơ 
diesel Toyota 3C-TE. Kết quả thực nghiệm cho thấy mức 
LPG thay thế có thể đạt tới 40%, độ khói giảm ở tất cả các 
chế độ, trong khi đó CO và HC tăng nhưng vẫn đạt tiêu 
chuẩn EURO II, lượng giảm NOx là 6,7% [29]. 
Qua các nghiên cứu trên cho thấy rằng hầu hết các kết 
quả nghiên cứu đều tập trung vào các kết quả về công 
suất, mô men và khí thải mà chưa đề cập đến các giải pháp 
chuyển đổi động cơ. Để hướng đến sự thành công khi 
chuyển đổi động cơ diesel một xylanh thành động cơ LPG 
và động cơ LPG chuyển đổi này sẽ được làm đối tượng thí 
nghiệm phục vụ nghiên chuyển đổi động cơ một xylanh 
kiểu tự bốc cháy thành động cơ LPG công suất nhỏ hình 
thành hỗn hợp bên ngoài, bước tiếp theo của nghiên cứu 
sẽ tập trung vào giải pháp kỹ thuật chuyển đổi động cơ 
diesel thành động cơ sử dụng LPG. 
3. CÁC GIẢI PHÁP CHUYỂN ĐỔI 
Giải pháp kỹ thuật để chuyển đổi động cơ diesel thành 
động cơ sử dụng nhiên liệu LPG đã được nghiên cứu và sử 
dụng rất nhiều trên thế giới. Có hai giải pháp ông nghệ này 
chủ yếu theo hai hướng đó là: Động cơ diesel lưỡng nhiên 
liệu (LPG/Diesel) và động cơ chỉ sử dụng LPG. Sự khác biệt 
của hai giải pháp kỹ thuật này là ở hệ thống cấp nhiên liệu 
và giải pháp đốt cháy nhiên liệu ở bên trong động cơ (hệ 
thống đánh lửa) [30]. 
Động cơ lưỡng nhiên liệu (LPG/Diesel) được trang bị 
đồng thời hai hệ thống cung cấp nhiên liệu là LPG và Diesel 
mà không có sự can thiệp gì đến các thông số kết cấu của 
động cơ nguyên bản. Nhiên liệu LPG được cấp trên đường 
ống nạp và nhiên liệu Diesel vẫn được phun trực tiếp vào 
trong xylanh động cơ, vai trò chủ yếu của nhiên liệu Diesel 
là tạo ra nguồn lửa đốt cháy phần nhiên liệu LPG khó cháy 
hơn còn lại trong buồng cháy. Tuy nhiên với động cơ 
LPG/Diesel này sẽ phải tồn tại đồng thời hai hệ thống cấp 
nhiên liệu và việc điều khiển nhiên liệu LPG/Diesel là tương 
đối phức tạp, thêm vào đó lượng nhiên liệu LPG thay thế 
chưa cao và vẫn phải phụ thuộc vào nhiên liệu Diesel [31]. 
Trong khi đó, động cơ Diesel chuyển đổi thành động cơ 
đơn nhiên liệu LPG sẽ không phụ thuộc vào nhiên liệu 
Diesel, hệ thống nhiên liệu cũ được thay thế hoàn toàn 
bằng hệ thống cung cấp LPG cùng với một số thay đổi khác 
đảm bảo cho việc đốt cháy LPG. Hệ thống chuyển đổi và 
pha trộn kiểu chế hòa khí là kiểu cổ nhất, đã được ứng 
dụng vài thập kỉ và vẫn được sử dụng rộng rãi. Nhiên liệu 
LPG được chuyển đổi thành hơi sau đó trộn với không khí 
trước khi đi vào ống dẫn hút. Các hệ thống phun hơi (VPI) 
cũng sử dụng hệ thống chuyển đổi và pha trộn nhưng khí 
đốt rời bộ chuyển đổi dưới áp suất cao và được phun vào 
ống nạp. Vòi phun điện tử cải tiến định lượng nhiên liệu 
cho động cơ, tính kinh tế của nhiên liệu và công suất, cũng 
như giảm lượng khí thải ô nhiễm. Hai hệ thống tân tiến hơn 
và được sử dụng phổ biến nhất trong những năm gần đây 
là hệ thống phun pha lỏng (LPI) và hệ thống phun trực tiếp 
pha lỏng (LPDI). Hệ thống phun pha lỏng (LPI) phun trực 
tiếp chất lỏng vào ống dẫn hút nơi nó bay hơi mà không sử 
dụng đến bộ chuyển đổi. Sự bốc hơi nhiên liệu trong ống 
dẫn hút làm mát và tăng mật độ không khí nạp làm tăng 
đáng kể công suất đầu ra, giải quyết tính kinh tế của nhiên 
liệu và ít ô nhiễm hơn hệ thống phun hơi. Hệ thống phun 
trực tiếp pha lỏng (LPDI) là hệ thống tối ưu nhất nhiên nay, 
phun trực tiếp LPG lỏng vào trong buồng cháy. LPG ngay 
lập tức bốc hơi, làm mát hỗn hợp nhiên liệu không khí 
trong buồng cháy ở kì nén với các đặc tính và khí thải được 
cải tiến hơn [32]. 
SCIENCE TECHNOLOGY 
Số 51.2019 ● Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 77
4. KẾT LUẬN 
Từ các phân tích trên có thể nhận thấy rằng có nhiều 
nghiên cứu về việc sử dụng nhiên liệu LPG cho động cơ 
đốt trong nhưng các nghiên cứu này đều tập trung vào 
những đối tượng như động cơ xăng (cháy cưỡng bức) 
hoặc động cơ diesel (tự bốc cháy) với nhiên liệu LPG kết 
hợp với Diesel mà chưa tận dụng được các ưu điểm của 
nhiên liệu LPG như: 
+ Giảm đáng kể được các chất ô nhiễm: CO2, CO, NOx và 
đặc biệt là PM. 
+ Dễ dàng điều chỉnh đúng tỉ lệ hỗn hợp nhiên liệu và 
không khí để quá trình cháy xảy ra hoàn toàn. 
+ Dễ dàng khuếch tán và hòa trộn với không khí thành 
hỗn hợp cháy nhờ tốc độ hóa hơi rất nhanh. 
+ Chi phí sản xuất nhiên liệu LPG thấp hơn so với xăng 
và diesel, thêm vào đó là tiềm năng của LPG ở trong nước là 
tương đối lớn. 
Tuy nhiên việc chuyển đổi từ động cơ Diesel sang thành 
động cơ đơn nhiên liệu cần phải giải quyết những nhược 
điểm như: 
+ Mở rộng vùng tốc độ hoạt động của động cơ và nâng 
cao hiệu suất nhiệt cho động cơ chuyển đổi. 
+ Điều chỉnh thời điểm đánh lửa và lambda ổn định để 
tăng tính ổn định của động cơ khi làm việc ở điều kiện hỗn 
hợp nghèo. 
LỜI CẢM ƠN 
Nhóm tác giả xin chân thành cảm ơn Trường Đại học 
Công nghiệp Hà Nội đã cấp kinh phí để thực hiện nghiên 
cứu này trong khuôn khổ đề tài “Nghiên cứu chuyển đổi 
động cơ một xylanh kiểu tự bốc cháy thành động cơ LPG 
công suất nhỏ hình thành hỗn hợp bên ngoài”. 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
[1]. Priotr Bielaczyc, Andrzej Szczotka and Henryk Brodzinski, 2001. Analysis 
of the exhaust emissions from vehicles fuelled with petrol or LPG and CNG 
alternatively. Journal of Kones. Combustion Engines, VoI 8, No 1-2, pp: 363 - 369. 
[2]. George E. Totten, 2003. Fuels and lubricants handbook: technology, 
properties, performance, and testing (2nd printing. ed.). West Conshohocken, Pa.: 
ASTM International. ISBN 9780803120969. Archived from the original on 4 June 
2016. 
[3]. K.F. Mustafa, H.W. Gitano-Briggs, 2009. Liquefied Petroleum Gas (LPG) as 
an Alternative Fuel in Spark Ignition Engine: Performance and emission 
characteristics. in International Conference on Energy and Environment, Malacca. 
[4]. Venera Brizea, Maria Mitu, Codina Movileanu, Adina Musuc and 
Domnina Razus. Expansion coefficients and normal burning velocities of propane-
air mixtures by the closed vessel technique. Analele UniversităŃii din Bucureşti - 
Chimie (serie nouă), vol 19 no. 2, pp. 31 – 37, pISSN: 1220-871X eISSN: 1844-
0401. 
[5]. Lê Anh Tuấn (Chủ biên), 2017. Nhiên liệu thay thế dùng cho động cơ đốt 
trong. Nhà xuất bản Bách Khoa Hà Nội. 
[6]. Muji Setiyo, Budi Waluyo, Willyanto Anggono và Mohammad Husni, 
2016. Performance of gasoline/LPG bi-fuel engine of manifold absolute pressure 
sensor (maps) variations feedback. ARPN Journal of Engineering and Applied 
Sciences, Vol. 11, No. 7. 
[7]. M. Gumus, 2011. Effects of volumetric efficiency on the performance and 
emissions characteristics of a dual fueled (gasoline and LPG) spark ignition 
engine. Fuel Processing Technology 92, pp: 1862–1867, 
https://doi.org/10.1016/j.fuproc.2011.05.001. 
[8]. M. I. Sulaiman, Ayob M.R, Meran I, 2013. Performance of Single Cylinder 
Spark Ignition Engine Fueled by LPG. Procedia Engineering, vol. 53, pp. 579 - 585. 
[9]. Baris Erkus, Ali Surmen, M. Ihsan Karamangil, 2013. A comparative study 
of carburation and injection fuel supply methods in an LPG-fuelled SI engine. Fuel, 
vol. 107, p. 511–517. 
[10]. Shankar K. S, Mohanan P, 2011. MPFI gasoline engine combustion, 
performance and emission characteristics with LPG injection. Energy and 
Environment, vol. 2, no. 4, pp. 761-770. 
[11]. Javier Ariztegui, Jaime Gutierrez, Alois Fürhapter, Hubert Friedl, 2015. 
LPG Fuel Direct Injection for Turbocharged Gasoline Engines. MTZ worldwide, 
Volume 76, Issue 10, pp 10–15. 
[12]. Hossam E. SALEH, Ramadan MH. Elsanousi, 2014. Performance and 
Exhaust Analysis of Direct Injection Diesel Engine Running on Dual Fuel. 
International Journal of Engineering Trends and Technology (IJETT), Volume 15 
Number 2. 
[13]. Sanjay D Bisen, Yogesh R. Suple, 2013. Performance evaluation of four 
stroke SI engine by direct injection of LPG. International Journal for Engineering 
Applications and Technology, Vol. 1, No. 2, ISSN: 2321-8134. 
[14]. Hakan Bayraktar, Orhan Durgun, 2005. Investigating the effects of LPG 
on spark ignition engine combustion and performance. Energy Conversion and 
Management, vol. 46, pp. 2317–2333. 
[15]. Thirumal mamidi, J.G. Suryawnshi, 2012. Investigations on S.I. Engine 
Using Liquefied Petroleum Gas (LPG) As an Alternative Fuel. International journal 
of engineering research and applications, Vol. 2, No. 1, pp. 362-367, ISSN: 2248-
9622. 
[16]. Hakan Ozcan, Jehad A.A. Yamin, 2008. Performance and emission 
characteristics of LPG powered fourstroke SI engine under variable stroke length 
and compression ratio. Energy Conversion and Management, Vol. 49, pp. 1193–
1201. 
[17]. Bùi Văn Ga, Lê Văn Tụy, 2000. Ảnh hưởng của các thông số vận hành đến 
tính năng của động cơ sử dụng nhiên liệu khí dầu mỏ hóa lỏng LPG. Tạp chí Giao 
thông vận tải số 10/2000, pp. 27-29. 
[18]. Bùi Văn Ga, Phùng Xuân Thọ, Nguyễn Hữu Hường, 2003. Xác định tốc độ 
cháy của hỗn hợp LPG-không khí trong buồng cháy động cơ đánh lửa cưỡng bức 
phun trực tiếp, Tạp chí Khoa học và Công nghệ, số 42-43, pp. 63-68. 
[19]. Bùi Văn Ga, Dương Việt Dũng, Phan Minh Đức, Maurice BRUNTS, Jean 
Marc VIGNON, 2001. Nghiên cứu thực nghiệm tia phun khí dầu mỏ hóa lỏng LPG 
trong buồng cháy động cơ đánh lửa cưỡng bức. Tạp chí Giao thông Vận tải (Bộ 
Giao thông Vận tải), No. 29, pp. 39-43. 
[20]. Bùi Văn Ga, Dương Việt Dũng, Trần Văn Nam, 2001. Mô phỏng tia phun 
khí dầu mỏ hóa lỏng LPG trong buồng cháy động cơ đánh lửa cưỡng bức. Tạp chí 
Khoa học và Công nghệ, số 30-31, pp. 97-103. 
[21]. Bùi Văn Ga, Dương Việt Dũng, 2001. Quá trình bốc hơi của tia phun khí 
dầu mỏ hóa lỏng LPG trong buồng cháy động cơ. Tạp chí Giao thông Vận tải, No. 
12, pp. 32-34. 
 CÔNG NGHỆ 
 Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ ● Số 51.2019 78
KHOA HỌC
[22]. Bùi Văn Ga, Nguyễn Ngọc Linh, Nguyễn Hữu Hường, 2003. Tạo hỗn hợp 
phân lớp trong buồng cháy động cơ phun LPG trực tiếp bằng cánh hướng dòng đặt 
trước xú páp nạp. Tạp chí Giao thông vận tải, số 7/2003, pp. 55-58. 
[23]. Bùi Văn Ga, Nguyễn Ngọc Linh, Nguyễn Hữu Hường, Phạm Xuân Mai, 
2003. Động cơ cháy phân lớp sử dụng khí dầu mỏ hóa lỏng LPG. Hội nghị Nghiên 
cứu Khoa học, chuyển giao công nghệ môi trường phục vụ đào tạo và bảo vệ môi 
trường công nghiệp. 
[24]. Bùi Văn Ga, Dương Việt Dũng, Phan Minh Đức, Maurice BRUNTS, Jean 
Marc VIGNON, 2001. Mô hình hóa diễn biến áp suất trong buồng cháy động cơ 
đánh lửa cưỡng bức phun LPG trực tiếp. Tạp chí Giao thông Vận tải (Bộ Giao thông 
Vận tải), No. 11, pp. 43-46. 
[25]. Bùi Văn Ga, Trần Điện, 2006. So sánh đặc tính của động cơ 100cc khi 
chạy bằng xăng và bằng LPG với bộ phụ kiện DATECHCO-GA5. Tạp chí Giao Thông-
Vận Tải, số 7, pp. 15-17. 
[26]. Bùi Văn Ga, Trần Văn Nam, Lê Văn Tụy, Hồ Tấn Quyền, 2005. Phần mềm 
tính toán hệ thống cung cấp khí dầu mỏ hóa lỏng LPG cho động cơ đánh lửa cưỡng 
bức. Kỷ yếu Hội nghị Cơ học Thủy khí Toàn quốc năm 2005, pp. 87-98, Hạ Long, 
20-22/7/2005. 
[27]. Trần Thanh Hải Tùng, Lê Anh Tuấn, Phạm Minh Tuấn, 2010. Nghiên cứu 
sử dụng nhiên liệu thay thế trên động cơ Diesel. Tạp chí khoa học Công nhệ Hàng 
hải, số 21- 01/2010. 
[28]. Phạm Hữu Tuyến, Lê Anh Tuấn, Nguyễn Thế Trực, Vũ Khắc Thiện, Vũ 
An, 2011. Nghiên cứu sử dụng lưỡng nhiên liệu LPG/Diesel trên động cơ Diesel. Tạp 
chí Giao thông vận tải, 1+2/2011. 
[29]. Nguyễn Văn Long Giang, Đỗ Văn Dũng, Huỳnh Phước Sơn, Trần Thanh 
Hải Tùng, 2017. Nghiên cứu thực nghiệm hệ thống điều khiển nhiên liệu cho động 
cơ sử dụng nhiên liệu kép LPG/Diesel. Tuyển tập Công trình Hội nghị Khoa học Cơ 
học Thủy khí toàn quốc lần thứ 19 năm 2017. Số ISSN: 1859-4182, pp. 164-173. 
[30]. B Ashok, S. Denis Ashok, C. Ramesh Kumar, 2015. LPG diesel dual fuel 
engine - A critical review. Alexandria Engineering Journal, 54, pp. 105 126. 
[31]. Trần Văn Nam, Trần Thanh Hải Tùng, Nguyễn Văn Phụng, 2014. Nghiên 
cứu ứng dụng hồi lưu khí thải trên đường nạp của động cơ nén cháy sử dụng 
LPG/Diesel. Tuyển tập báo cáo Hội nghị Khoa học Cơ học Thủy khí toàn quốc năm 
2014. Số ISSN: 1859-4182 pp.415-423. 
[32]. Trương Văn Binh, 2018. Nghiên cứu chuyển đổi động cơ Diesel một 
xylanh thành động cơ sử dụng nhiên liệu khí hóa lỏng (LPG) cấp trên đường nạp. 
Luận văn thạc sĩ Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội. 
AUTHORS INFORMATION 
Dinh Xuan Thanh, Pham Hoa Binh, Chu Duc Hung, 
Nguyen Ngo Long, Nguyen Huy Chien 
Hanoi University of Industry