تکامل و بهره گیری از موتورهای احتراق داخلی با چنان سرعتی صورت پذیرفته است که امروزه مهمترین ابزارهای تولید قدرت محسوب می شوند. اما عواملی مانند آلودگی محیط زیست به وسیله آلاینده های خروجی این موتورها و نیز به پایان رسیدن منابع نفت کره زمین در آینده نه چندان دور، ابهاماتی را فراروی استفاده از موتورها پدید آورده است. در راستای تأمین منابع جدید انرژی و توجه به مسائل آلودگی محیط زیست و استفاده بهینه از منابع سوخت موجود، موضوع استفاده از سوخت های جایگزین در موتورهای احتراق داخلی هر روز پراهمیت تر می شود.
یکی از سوخت های شناخته شده و جایگزین در اینزمینه، گازطبیعی ( natural gas) است که به علت وجود منابع زیاد، می تواندپاسخی بر نگرانی های موجود باشد.
گازسوز کردن موتورهای درون سوزاز همان بدو اختراع این موتورها مدنظر مخترعان آنها بوده است، به طوری کههم دیزل و هم اتو از سوخت گازی به عنوان سوخت اصلی موتورهای خود نیزاستفاده نموده اند. امروزه مسأله گازسوز کردن موتورها ی احتراق داخلی، باروند فزاینده ای دنبال می شود. در حال حاضر ۳۰ درصد سازندگان موتورهایاحتراق داخلی، موتورهای گازسوز نیز تولید می کنند و بیش از پنج درصدخودروهای جهان نیز از سوخت گاز استفاده می نمایند. هر چند که گازسوزکردن موتورهای احتراق داخلی امروزه در بعضی از کشورهای دنیا با موفقیت بهانجام رسیده است، اما کار نظری و تحقیقاتی در این زمینه هم چنان ادامهدارد
• انواع سوخت های گازی متداول یکی از بهترین سوخت های جایگزین، سوخت گازی می باشد. این نوع سوخت ها در بعضی از مناطق جهان به میزان کافی در دسترس هستند و استفاده از آنها اقتصادی می باشد و نیز این سوخت ها مزایای جانبی دیگری نیز هم چون کاهش آلودگی محیط زیست به همراه دارند. سوخت های گازی متداول عبارتند از:
۱-گازطبیعی صنعتی Synthetic Natural Gas
۲- گازطبیعی مایع Liquid Natural Gas
۳- گازطبیعی متراکمCompressed Natural Gas
۴- گازنفتی مایع Liquified Petroleum Gas
۵- بیوگاز Bio Gas
علت اشاره به بیوگاز این است که آزمایش هاو تحقیقات موفقیت آمیزی برای به دست آوردنCNG از بیوگاز صورت گرفته است..
• گازطبیعی فشرده
عناصر اصلی تشکیل دهندهCNG متان و تا حدی اتان است و همیشه به صورت گازیمی باشد. از آن جا که در فشار اتمسفر انرژی موجود در گاز نسبت به حجم آنپایین است، بنابراین به منظور استفاده از این سوخت در قوای محرکه بایدمتراکم گردد تا انرژی کافی برای به حرکت درآوردن در آن ذخیره شود. بنابراینبرای بهره گیری از گازطبیعی باید انرژی آن در واحد حجم به حدی برسد کهمخزن موجود در خودرو بتواند برای طی مسافت معقولی کفایت نماید. لذا بامتراکم نمودن گازطبیعی، گاز CNG حاصل می شودکه حتی در فشارهای بالا نیز بهصورت گاز باقی می ماند.
مزایا ومعایباستفاده از سوخت های گازی
در بیان برتری سوخت های گازی می توان به مزایای زیر اشاره نمود:
۱-سوخت های گازی ارزان هستند و هم چنین ذخایر کشف شده آنها برای سال های متمادی پاسخگوی احتیاجات خواهند بود.
۲- به لحاظ بالا بودن عدد اکتان سوخت های گازی، این سوخت ها از خاصیت ضدکوبش بهتری برخوردارند و احتراق کامل به وسیله آنها امکان پذیر است.
۳- از آنجا که سوخت های گازی فاقد خاکستر ومواد زائد هستند واحتراق آنها کاملتر است، انتظار می رودکه آلودگی هوا کمتر شود.
۴- در هنگام استارت موتور در حالت سرد، سوخت های گازی بهتر عمل می کنند (درموتورهایی که صرفا گازسوز می باشند)، زیرا برخلاف سوخت های مایع نیازیبه تبخیر آنها نیست.
ضمنا استفاده از سوخت های گازی، محدودیت ها و معایبی را نیز به همراه دارد که از آن جمله عبارتند از:
۱-مخزن گاز جای اضافی اشغال می کند و بر وزن کل خودرو می افزاید.
۲- محدوده عملکرد خودروها را محدود می سازد، ولی با توجه به این که در خودروهای بنزینی، گازسوز کردن خودور بدون هیچ گونه تغییری روی موتور صورت می پذیرد، می توان با استفاده از هر دو نوع سوخت به صورت بهینه، محدودیت ها را کاهش داد.
۳- قدرت خروجی موتور و راندمان حرارتی آن کاهش می یابد.
۴- این نوع موتورها (دوگانه سوز) که با کیت های مربوط همراه هستند، هزینه اول تقبل شده توسط خریدار را افزایش می دهند.
۵- در حال حاضر به لحاظ این که مراکز سوخت رسانی، کم می باشند، مشتری در استفاده از این نوع خودروها دچار مشکل می شود.
معرفی اجزای مکانیکی سیستم سوخت رسانی گاز فشرده
اجزای سیستم سوخت رسانی گازفشرده به شرح زیر خلاصه می شوند:
مجموعه پرکن از بیرون و متعلقات – Rehueling Valve and related Part
پرکن یاشیر سوخت گیری وسیله ای است که از طریق آن سوخت به داخل لوله ها و مخازن گاز وارد می گردد.این قطعه همانند یک شیر یک طرفه عمل می کند و از برگشت گاز به سمت نازل سوخت گیری جلوگیری می نماید. این شیر می تواند در محفظه موتور یا به روی بدنه خودرو نصب گردد که در این صورت به آن پرکن از بیرون گفته می شود. محل نصب پرکن نباید در نزدیکی باطری باشد و باید به خوبی به بدنه محکم شود. ضمنا پرکن باید دارای درپوشی مناسب برای جلوگیری از ورود گردو غبار و ذرات خارجی باشد.
مجموعهمخزن گازطبیعی – CNG Cylinder
در حال حاضر با توجه به محدودیت حجم خودروها و لزوم کاهش فضای مورد نیاز، جایگاه های سوخت گیری گازطبیعی، سه روش برای ذخیره گازطبیعی موجود می باشد. بهترین این روش ها، روشی است که با صرف حداقل هزینه، فضا و وزن ممکن، مقادیر بیشتری از این گاز را با ایمنی بیشتر ذخیره نماید. فشرده کردن گازطبیعی و ذخیره ی آن در دمای محیط و فشار بین۲۰۷بار الی۲۵۰بار در مخازن تحت فشار یکی از رایج ترین روش ها می باشد. این مخازن اغلب به شکل استوانه ای می باشند و باید در محل مناسبی در خودرو و به دور از ضربات احتمالی نصب گردند که به طور معمول در خودروهای سواری مخازن در صندوق عقب خودرو یا در زیرخودر نصب می گردند.
شیریکطرفه – Non- Return Valve
این شیر در مسیر بین لوله های پرکن تا مخازن و در نزدیکی مخازن نصب می گردد تا در صورت بروز مشکلی در این مسیر یا شکستن لوله بین پرکن تا مخازن از برگشت گاز از مخازن جلوگیری نماید.
شیرسر مخزن – CNG Cylinder Valve
این شیر به صورت دستی است و روی مخزن نصب می گردد. توسط این شیر می توان جریان گاز به داخل مخزن یا از مخزن به خارج آنرا مسدود نمود. لوله های فشار قوی گاز و اتصالات مربوط Hp Pipe با توجه به فشار بالایی که در سیستم وجود دارد، لوله و اتصالات به کار رفته در این سیستم همگی از نوع فولادی هستند و برای آب بندی مناسب از اتصالاتی که مجهز به ممگیهای تکی یا دوبل هستند استفاده شده است که قادر به تحمل فشارهای بالا می باشند.
شیردستی سرویس Manual Valve این شیر در قسمت محفظه موتور و قبل از رگولاتور قرار می گیرد. وظیفه این شیر مقطع کردن جریان گاز به صورت دستی در هنگام تعمیر قطعات پایین دست است.
فشار سنج Gas Manometer
توسط این فشار سنج می توان فشار گاز داخل مخازن و سیستم را مشاهده کرد که به طور معمول بین صفر تا دویست و پنجاه بار درجه بندی شده است.
رگولاتور Regulator
رگولاتور در سیستم کیت گاز وظیفه کاهش فشار گاز را برعهده دارد واین کاهش فشار به طورمعمول دو یا سه مرحله داخل رگولاتور با استفاده از دیافراگم هایی، خنثی می شود. با توجه به کاهش فشار گاز در مراحل مختلف رگولاتور به همراه آن کاهش دما، این حلقه باید مجهز به سیستم جبران دما باشد تا از یخ زدگی آن جلوگیری شود. به همین دلیل از لوله های آب گرم رادیاتور برای گردش آب گرم استفاده می شود.
ریل انژکتور Gas Distributor
انژکتورها به طور معمول برروی یک بلوکه نصب می گردند و از طریق این بلوکه گاز ورودی آنها تأمین می شود. ریل انژکتور باید در نزدیکترین مکان ممکن نسبت به محل ورود سوخت موتور نصب گردد و طول تمامی لوله های خروجی از ریل انژکتور که به نازل ها متصل می گردند باید یکسان باشند.
نازل ها Gas Nazzles
نازل ها لوله هایی هستند که دارای قطر داخلی مشخصی می باشند و برروی منیفولد هوا یا سرسیلندر نصب می شوند. وظیفه آن رساندن سوخت به نزدیکترین محل در پشت سوپاپ ورودی هر سیلندر می باشد.
معرفی اجزای الکترونیکی سیستم سوخت رسانی گازفشرده
اجزاء الکترونیکی سیستم سوخت رسانی گازفشرده را می توان به شرح زیر خلاصه نمود:
جعبه کنترل الکترونیکی ECU این سیستم دارای یک جعبه کنترل الکترونیکی به صورت مجزا نسبت به حالت بنزینی می باشد.
ادوانسر Timing Advance Processor
به دلیل این که ماهیت سوخت به صورتی می باشد که نسبت به بنزین دارای احتراق کندتری است، بنابراین در خودروهای دوگانه سوز، زمانی که راننده سوخت گاز را انتخاب می نماید، باید سیستم جرقه ادوانس شود، لذا از چنین قطعه الکترونیکی استفاده می گردد که فرمان خود را از سنسور فلایویل دریافت مینماید.
امولاتور Emulator
درموتورهای دوگانه سوز، زمانی که راننده حالت گاز را انتخاب می کند، باید انژکتورهای بنزین از مدار خارج شوند تا سوخت بنزین به داخل موتور تزریقنگردد. این وظیفه برعهده ی امولاتور است که یک قطعه الکترونیکی می باشد.
سنسورها Sensors این سنسورها اطلاعات خاصی را ثبت می کنند و به عنوان ورودی های ECU ارسالمی نمایند.از جمله آنها می توان به سنسورهای فشار گاز ورودی رگولاتور، دمایگاز ورودی موتور، فشار گاز ورودی موتور و … اشاره کرد.
کلید تبدیل سوخت Fuel Change Over Switch این کلید به صورت یک مبدل برای تغییر نوع سوخت مصرفی استفاده می شود
