مروری بر سیستم سوخت رسانی گاز فشرده

تكامل و بهره گیری از موتورهای احتراق داخلی با چنان سرعتی صورت پذیرفته است كه 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 كره 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.

یكی از سوخت های شناخته شده و جایگزین در این زمینه، گازطبیعی ( natural gas) است كه به علت وجود منابع زیاد، می تواند پاسخی بر نگرانی های موجود باشد.

گازسوز كردن موتورهای درون سوز از همان بدو اختراع این موتورها مدنظر مخترعان آنها بوده است، به طوری كه هم دیزل و هم اتو از سوخت گازی به عنوان سوخت اصلی موتورهای خود نیز استفاده نموده اند. امروزه مسأله گازسوز كردن موتورها ی احتراق داخلی، با روند فزاینده ای دنبال می شود.

در حال حاضر 30 درصد سازندگان موتورهای احتراق داخلی، موتورهای گازسوز نیز تولید می كنند و بیش از پنج درصد خودروهای جهان نیز از سوخت گاز استفاده می نمایند.

هر چند كه گازسوز كردن موتورهای احتراق داخلی امروزه در بعضی از كشورهای دنیا با موفقیت به انجام رسیده است، اما كار نظری و تحقیقاتی در این زمینه هم چنان ادامه دارد.

انواع سوخت های گازی متداول

یكی از بهترین سوخت های جایگزین، سوخت گازی می باشد. این نوع سوخت ها در بعضی از مناطق جهان به میزان كافی در دسترس هستند و استفاده از آنها اقتصادی می باشد و نیز این سوخت ها مزایای جانبی دیگری نیز هم چون كاهش آلودگی محیط زیست به همراه دارند. سوخت های گازی متداول عبارتند از:

1- گازطبیعی صنعتی Synthetic Natural Gas

2- گازطبیعی مایع Liquid Natural Gas

3- گازطبیعی متراكمCompressed Natural Gas

4- گازنفتی مایع Liquified Petroleum Gas

5- بیوگاز Bio Gas

علت اشاره به بیوگاز این است كه آزمایش هاو تحقیقات موفقیت آمیزی برای به دست آوردنCNG از بیوگاز صورت گرفته است..

گازطبیعی فشرده

عناصر اصلی تشكیل دهندهCNG متان و تا حدی اتان است و همیشه به صورت گازی می باشد. از آن جا كه در فشار اتمسفر انرژی موجود در گاز نسبت به حجم آن پایین است، بنابراین به منظور استفاده از این سوخت در قوای محركه باید متراكم گردد تا انرژی كافی برای به حركت درآوردن در آن ذخیره شود. بنابراین برای بهره گیری از گازطبیعی باید انرژی آن در واحد حجم به حدی برسد كه مخزن موجود در خودرو بتواند برای طی مسافت معقولی كفایت نماید. لذا با متراكم نمودن گازطبیعی، گاز CNG حاصل می شودكه حتی در فشارهای بالا نیز به صورت گاز باقی می ماند.

مزایا ومعایب استفاده از سوخت های گازی

در بیان برتری سوخت های گازی می توان به مزایای زیر اشاره نمود:

1- سوخت های گازی ارزان هستند و هم چنین ذخایر كشف شده آنها برای سال های متمادی پاسخگوی احتیاجات خواهند بود.

2- به لحاظ بالا بودن عدد اكتان سوخت های گازی، این سوخت ها از خاصیت ضدكوبش بهتری برخوردارند و احتراق كامل به وسیله آنها امكان پذیر است.

3- از آنجا كه سوخت های گازی فاقد خاكستر ومواد زائد هستند واحتراق آنها كاملتر است، انتظار می رودكه آلودگی هوا كمتر شود.

4- در هنگام استارت موتور در حالت سرد، سوخت های گازی بهتر عمل می كنند (درموتورهایی كه صرفا گازسوز می باشند)، زیرا برخلاف سوخت های مایع نیازی به تبخیر آنها نیست.

ضمنا استفاده از سوخت های گازی، محدودیت ها و معایبی را نیز به همراه دارد كه از آن جمله عبارتند از:

1- مخزن گاز جای اضافی اشغال می كند و بر وزن كل خودرو می افزاید.

2- محدوده عملكرد خودروها را محدود می سازد، ولی با توجه به این كه در خودروهای بنزینی، گازسوز كردن 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 كاهش داد.

3- قدرت خروجی موتور و راندمان حرارتی آن كاهش می یابد.

4- این نوع موتورها (دوگانه سوز) كه با كیت های مربوط همراه هستند، هزینه اول تقبل شده توسط خریدار را افزایش می دهند.

5- در حال حاضر به لحاظ این كه مراكز سوخت رسانی، كم می باشند، مشتری در استفاده از این نوع خودروها دچار مشكل می شود.

معرفی اجزای مكانیكی سیستم سوخت رسانی گاز فشرده

اجزای سیستم سوخت رسانی گازفشرده به شرح زیر خلاصه می شوند:

مجموعه پركن از بیرون و متعلقات - Rehueling Valve and related Part

پركن یاشیر سوخت گیری وسیله ای است كه از طریق آن سوخت به داخل لوله ها و مخازن گاز وارد می گردد.این قطعه همانند یك شیر یك طرفه عمل می كند 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 كه در این صورت به آن پركن از بیرون گفته می شود. محل نصب پركن نباید در نزدیكی باطری باشد و باید به خوبی به بدنه محكم شود. ضمنا پركن باید دارای درپوشی مناسب برای جلوگیری از ورود گردو غبار و ذرات خارجی باشد.

مجموعه مخزن گازطبیعی - CNG Cylinder

در حال حاضر با توجه به محدودیت حجم خودروها و لزوم كاهش فضای مورد نیاز، جایگاه های سوخت گیری گازطبیعی، سه روش برای ذخیره گازطبیعی موجود می باشد. بهترین این روش ها، روشی است كه با صرف حداقل هزینه، فضا و وزن ممكن، مقادیر بیشتری از این گاز را با ایمنی بیشتر ذخیره نماید. فشرده كردن گازطبیعی و ذخیره ی آن در دمای محیط و فشار بین207بار الی250بار در مخازن تحت فشار یكی از رایج ترین روش ها می باشد. این مخازن اغلب به شكل استوانه ای می باشند و باید در محل مناسبی در خودرو و به دور از ضربات احتمالی نصب گردند كه به طور معمول در خودروهای سواری مخازن در صندوق عقب خودرو یا در زیرخودر نصب می گردند.

شیریكطرفه - Non- Return Valve

این شیر در مسیر بین لوله های پركن تا مخازن و در نزدیكی مخازن نصب می گردد تا در صورت بروز مشكلی در این مسیر یا شكستن لوله بین پركن 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 كه در سیستم وجود دارد، لوله و اتصالات به كار رفته در این سیستم همگی از نوع فولادی هستند و برای آب بندی مناسب از اتصالاتی كه مجهز به ممگیهای تكی یا دوبل هستند استفاده شده است كه 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 كردن 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 كرد كه به طور معمول بین صفر تا دویست و پنجاه بار درجه بندی شده است.

رگولاتور Regulator

رگولاتور در سیستم كیت گاز وظیفه كاهش فشار گاز را برعهده دارد واین كاهش فشار به طورمعمول دو یا سه مرحله داخل رگولاتور با استفاده از دیافراگم هایی، خنثی می شود. با توجه به كاهش فشار گاز در مراحل مختلف رگولاتور به همراه آن كاهش 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 انژكتور Gas Distributor

انژكتورها به طور معمول برروی یك بلوكه نصب می گردند و از طریق این بلوكه گاز ورودی آنها تأمین می شود. ریل انژكتور باید در نزدیكترین مكان ممكن نسبت به محل ورود سوخت موتور نصب گردد و طول تمامی لوله های خروجی از ریل انژكتور كه به نازل ها متصل می گردند باید یكسان باشند.

نازل ها Gas Nazzles

نازل ها لوله هایی هستند كه دارای قطر داخلی مشخصی می باشند و برروی منیفولد هوا یا سرسیلندر نصب می شوند. وظیفه آن رساندن سوخت به نزدیكترین محل در پشت سوپاپ ورودی هر سیلندر می باشد.

معرفی اجزای الكترونیكی سیستم سوخت رسانی گازفشرده

اجزاء الكترونیكی سیستم سوخت رسانی گازفشرده را می توان به شرح زیر خلاصه نمود:

جعبه كنترل الكترونیكی ECU

این سیستم دارای یك جعبه كنترل الكترونیكی به صورت مجزا نسبت به حالت بنزینی می باشد.

ادوانسر Timing Advance Processor

به دلیل این كه ماهیت سوخت به صورتی می باشد كه نسبت به بنزین دارای احتراق كندتری است، بنابراین در خودروهای دوگانه سوز، زمانی كه راننده سوخت گاز را انتخاب می نماید، باید سیستم جرقه ادوانس شود، لذا از چنین قطعه الكترونیكی استفاده می گردد كه فرمان خود را از سنسور فلایویل دریافت می نماید.

امولاتور Emulator

درموتورهای دوگانه سوز، زمانی كه راننده حالت گاز را انتخاب می كند، باید انژكتورهای بنزین از مدار خارج شوند تا سوخت بنزین به داخل موتور تزریق نگردد. این وظیفه برعهده ی امولاتور است كه یك قطعه الكترونیكی می باشد.

سنسورها Sensors

این سنسورها اطلاعات خاصی را ثبت می كنند و به عنوان ورودی های ECU ارسال می نمایند.از جمله آنها می توان به سنسورهای فشار گاز ورودی رگولاتور، دمای گاز ورودی موتور، فشار گاز ورودی موتور و ... اشاره كرد.
كلید تبدیل سوخت Fuel Change Over Switch این كلید به صورت یك مبدل برای تغییر نوع سوخت مصرفی استفاده می شود.

دانشنامه مرجع مهندسی ایران
www.smsm.ir

مطالب تصادفی:

مقایسه سیستم های مایکروویو P-P و P-MP - جمعه بیست و دوم بهمن 1389
سونوگرافی (Ultrasound) چیست؟ - جمعه بیست و دوم بهمن 1389
مترور، متره و برآورد - تعریف متره و برآورد و انواع آن - جمعه بیست و دوم بهمن 1389
رشته ی مهندسی مکاترونیک چیست؟ - پنجشنبه بیست و یکم بهمن 1389
WiMAX چطور کار می‌کند؟ - دوشنبه هجدهم بهمن 1389
رزین ‌وینیل ‌استر - دوشنبه هجدهم بهمن 1389
مـعـمـاری در ایران باستان - دوشنبه هجدهم بهمن 1389
پركامبرین در ایران – بخش دوم - دوشنبه هجدهم بهمن 1389
پركامبرین در ایران – بخش اول - دوشنبه هجدهم بهمن 1389
Welding Stainless Steel - دوشنبه هجدهم بهمن 1389
نکات کاربردی در استفاده و نگهداری از لپ تاپ - دوشنبه هجدهم بهمن 1389
كاربرد بیوتكنولوژی در استحصال نیكل و كبالت - دوشنبه هجدهم بهمن 1389
كاربردهای نانوتكنولوژی - دوشنبه هجدهم بهمن 1389
نانوتكنولوژی و فراپزشكی - دوشنبه هجدهم بهمن 1389

نوع مطلب : مهندسی مکانيک - خودرو
نوشته شده در شنبه ۱۴ اسفند ۱۳۸۹ توسط SMSM |           |