پروژه انواع سوختها و خودروهای گاز سوز CNG

مقدمه

وجود منابع محدود سوختهای فسیلی و همچنین تصویب استانداردهای سختگیرانه آلایندگی توسط سازمانها و نهادهای زیست محیطی، باعث شد تا سازندگان و طراحان خودرو در کشورهای مختلف جهان به سمت استفاده از سوختها و مولدهای قدرت جایگزین روی بیاورند.

طراحی و تولید خودروهای الکتریکی و خورشیدی و همچنین استفاده از سوختهای جایگزین فسیلی از جمله اقداماتی بود که در این زمینه صورت گرفت.

به دلیل وجود مشکلاتی، چون محدودیت پیمایش، کم بودن عمر باتریها و سرعت حرکت، خودروهای الکتریکی و خورشیدی توسعه چندانی پیدا نکردند و تحقیقات بیشتر روی تولید سوختهای جایگزین متمرکز شد.

در این راستا کیفیت بنزینها بهبود یافت و سوختهای پاک تری چون بیودیزل، الکل، LPG، گاز طبیعی و هیدروژن تولید و به صورت آزمایشی و محدود مورد استفاده قرار گرفتند.

در این میان، مزایایی چون دسترسی آسانتر، فراوانی منابع،ارزانتر بودن و همچنین آلایندگی کمتر گاز طبیعی، باعث شد تا این سوخت نسبت به سایر سوختها، بیشتر مورد توجه متخصصان امر قرار گیرد و کاربرد آن در خودرو به عنوان سوخت مصرفی گسترس پیدا کند. بطوریکه در سالهای اخیر بسیاری از کشورها چون ایتالیا،آرژانتین و برزیل استفاده از گاز طبیعی را توسعه داده و سعی نموده اند یک استراتژی مشخص جهت توسعه اهداف CNG تدوین نمایند.

در ایران نیز، متخصصان وکارشناسان به علت آلودگی بسیار بالای محیط زیست خصوصاً در شهرهای بزرگ و مصرف و تولید بالای خودرو و نتیجتاً مصرف بالای سوخت، به دنبال سوختی ارزان و پاک برای کاربرد در کنار بنزین بودند، که در مجموع CNG مورد توجه قرار گرفت.

در این پروژه، ابتدا با بررسی انواع سوختها و مقایسه آنها با یکدیگر از جهات مختلف، بهترین سوخت برای مصرف در خودرو را معرفی می کنیم. سپس در ادامه با بیان تاریخچه مختصری از صنعت CNG در جهان و ایران، مزایا و معایب آن نسبت به سوختهای مایع نظیر بنزین و گازوئیل به تفسیر مورد بررسی قرار می گیرد. همچنین انواع ایستگاههای سوختگیری گاز طبیعی فشرده و خودروهای گازسوز به همراه کیت گازسوز آنها نیز مورد بررسی قرار گرفته اند. در پایان هم تجارب بعضی از کشورها در زمینه استفاده از خودروهای گازسوز بیان شده است.

فهرست مطالب

مقدمه

سوختها و ویژگیهای آنها

انتخاب بهترین سوخت برای مصرف در خودرو

تاریخچه استفاده از گاز طبیعی در جهان و ایران

ترکیبات گاز طبیعی

کیفیت گاز فشرده طبیعی به عنوان سوخت خودرو

استاندارد NFPA 52

استاندارد ملی ایران به شماره 6570

عملکرد احتراقی گاز طبیعی

ارزش حرارتی

خواص ضد کوبش

شاخص wobbe

احتراق گاز طبیعی

مزایای گاز طبیعی

مزایای اقتصادی

قیمت گاز طبیعی

آلایندگی خودروهای گازسوز (Pollutant)

انواع آلاینده های منتشره از خودرو

2) اکسیدهای نیتروژن(NOx )

3) دی اکسید گوگرد(SO2 )

NO2+ Solar Radiation → NO +O

6) هیدروکربن های نسوخته ( (HC

7) گازهای گلخانه ای

اثرات آلاینده ها بر سلامتی بشر

بررسی خودروهای گازسوز از نظر میزان تولید آلایندگی

راهی برای کاهش بیشتر آلایندگی CNG

ایمنی در خودروهای گازسوز (SAFETY)

معایب و مشکلات خودروهای گازسوز

انواع ایستگاه های سوخت رسانی CNG

ایستگاه سوخت رسانی کُند (Slow Fill)

ایستگاه سوخت رسانی سریع (Fast Fill)

ایستگاه سوخت رسانی مادر- دختر (Mother Daughter)

تجهیزات ایستگاه های سوخت رسانی CNG

کمپرسور (Compressor)

نکات طراحی

آلودگی مربوط به روغن روانساز در کمپرسور

لوله کشی(Piping)

1) مخازن ترتیبی (آبشاری)

2) استفاده از مخازن بافر

خشک کن (Dryer)

محل نصب خشک کن

دمای نقطه شبنم

انواع خشک کن ها

خشک کن تک برجکی (Single Tower Dryer)

خشک کن دو برجکی (Twin Tower Dryer)

فیلترها(Filter)

ساختمان فیلتر

توزیع کننده (Dispenser)

اجزای توزیع کننده

اتصالات قطع کننده

شلنگ

نازل سوخت رسانی

شیر و تنظیم کننده ها

سیستم کنترل ایستگاه

طبقه بندی خودروهای گازسوز

موتورهای دوگانه سوز معمولی

موتورهای دوگانه سوز با پاشش مستقیم

کاربرد و مزایای موتورهای دوگانه سوز

موتورهای دیزل اختصاصا گازسوز

کیتهای نسل اول

کیتهای نسل دوم

کیتهای نسل سوم

کیتهای نسل چهارم

موتورهای OEM و موتورهای تبدیل یافته

اجزای کیتهای گازسوز

این قسمت ها عبارتند از

مخازن ذخیره

استانداردهای ساخت مخازن CNG

آزمونهای مخازن CNG

لوله ها(pipe)

لوله های گاز فشاربالا

لوله های گاز فشارپایین

رگولاتور

رگولاتور سهمرحله ای

رگولاتور دومرحلهای

دو رگولاتور به صورت جداگانه

فرایند ساخت رگلاتور

سوئیچ تبدیل

کارکردن در حالت بنزین

کارکردن در حالت بنزین و گاز

کارکردن در حالت گاز

میکسر

(Mixer)

عیب استفاده از میکسر

اجزای سیستم مدار بسته

واحد کنترل الکترونیکی

پیکربندی ECU های گاز و بنزین

پیکربندی اصلی- فرعی

پیکربندی مستقل

سیستم کنترل لامبدا

پیشانداز جرقه

شبیه ساز الکترونیکی (Emulator)

حسگرها Sensor))

حسگر دمای هوای ورودی

حسگر موقعیت دریچه گاز

سنسور فشار

شیرهای CNG

ضریب جریان مورد نیاز

محرک

اندازه شیر

سرعت

شیر های سولونوئیدی

(Solenoid Valve )

شیر سولونوئیدی CNG

شیر سولونوئیدی بنزین

شیر سوختگیری

شیر مخزن

موتور پله ای

نیوزلند

آمریکا

میزان تولید آلایندهای زیست محیطی

نتیجه گیری

دلایل انتخابCNG به عنوان بهترین گزینه ممکن در ایران

منابع و مواخذ

------------------------

طبقه بندی خودروهای گازسوز

به صورت اجمالی خودروهای گاز طبیعی، بسته به این که به چه صورت از گاز طبیعی استفاده می کنند، به سه دسته تقسیم می شوند. این تقسیم بندی عبارت است از:

1) صد در صد گازسوز (Dedicated):

این خودروها از ابتدا برای کار با سوخت گاز طراحی شده اند. از آنجا که طراحی این خودورها برمبنای گاز بوده، تمام مسائل و مشکلات سوخت گاز در طراحی آنها مد نظر قرار گرفته است. بنابراین این خودروها از کیفیت و راندمان بهتری نسبت به خودروهای بنزینی مشابه برخوردار می باشند.

2) دوگانه سوز (Dual Fuel)

این موتورها، موتورهایی هستند که اغلب از تبدیل یک موتور دیزل به گازسوز به دست می آید. اساس کار موتورهای دوگانه سوز، سیکل دیزل است و سوخت اصلی این موتورها گاز طبیعی می باشد. ولی طراحی آنها به گونه ای است که از سوخت دیزل به عنوان سوخت کمکی برای شروع احتراق گاز استفاده می نماید.

در این گونه موتورها، ابتدا گاز با نسبت 90 تا 95% از کل انرژی وارد محفظۀ احتراق می شود. هنگامی که مخلوط هوا و سوخت داخل محفظۀ احتراق تا حد مناسب فشرده و آمادۀ احتراق شد، مقدار کمی گازوئیل توسط انژکتور پاشیده می شود. این فرایند باعث می شود تا احتراق، آغاز شده و موتور فعال شود. گازوئیل در اینجا به جای شمع عمل می کند و لذا به آن سوخت پیلوت و یا سوخت آتش زنه می گویند.

تجربه گاز سوز کردن خودروها

با توجه به مزایای گاز طبیعی که در بخشهای قبل به تفسیر مورد بررسی قرار گرفت، می توان به این نتیجه رسید که، استفاده از این سوخت در وحله اول در ناوگان های با مصرف سوخت بالا مانند اتوبوسهای شرکت واحد و ترانزیت، تاکسی های خطی و فرودگاهی و کامیونهای جاده ای و در نهایت توسعه آن درخودروهای شخصی، بسیار ایده آل و مقرون به صرفه است.

برای اثبات گفته های بالا در این قسمت به معرفی دو تجربه عملی، در زمینه استفاده از خودروهای گازسوز که در کشورهای آمریکا و نیوزلند انجام گرفت، می پردازیم و نتایج مثبت حاصل از این تجربیات را بیان می کنیم .

نیوزلند

شورای محلی اوکلند، بزرگترین ناوگان اتوبوس شهری در نیوزلند با 520 اتوبوس شهری سنگین کار مرسدس بنز و مان و 24 اتوبوس مفصل دار مان در حال کار را، اداره می کند وسالیانه حدود 45 میلیون مسافر، 30 میلیون کیلومتر با این اتوبوسها سفر می کنند.

مقامات شهری تحقیقاتی برای عملی بودن استفاده از سوختهای جایگزین شامل cng و متانول را انجام دادند.

تحقیقات نشان داد که متانول جایگزینی قابل اجرا است، اما از لحاظ اقتصادی در نیوزلند مقرون به صرفه نیست. بررسی های اولیه در مورد CNG نیز مشخص کرد که این سوخت قابلیت اجرا به دلیل سنگین بودن مخازن را ندارد، ولی با توسعه سیلندرهای سبک این مشکل حل شد، تا اینکه در سال 1987 دو اتوبوس موتور دیزلی به CNG تبدیل شدند. مزایای بسیار این تبدیل باعث شد، این طرح فراگیر شده و تعداد زیادی از اتوبوسها، CNG سوز شوند.

...