مهندسي مكانيك خودرو
مهندسي مكانيك خودرو



 

گازسوز کردن خودرو

 قسمت اول

سوخت رسانی گازی

مقدمه:

گاز طبيعي اولين بار در سال ۱۷۷۶ ميلادي توسطAlessandro Voltaكشف شد، اما استفاده از اين گاز به عنوان سوخت در خودروها به سالهاي بعد از آن بر ميگردد.

ايتاليا به عنوان اولين كشور استفاده كننده از گاز طبيعي شناخته م يشود، اين اقدام در اوايل سال ۱۹۱۰رخ داد از سال ۱۹۳۰ ميلادي استفاده از گاز طبيعي به طور چشمگيري گسترش يافت. از جمله كشورهاي پيشرو در اين حوزه مي توان به كشورهاي فرانسه، ايتاليا، آمريكا، برزيل، آرژانتين و نيوزلنداشاره نمود.

در ايران اولين بار در سال ۱۳۵۶ طرح گاز سوز كردن خودروها به صورت آزمايشي در شهر شيرازبا تبديل ۱۲۰۰ دستگاه سواري به مرحله اجرا درآمد. مشابه اين طرح در مشهد نيز در سال ۱۳۶۶اجرا شد. شركت اتوبوسهاي تهران و حومه نيز در سال ۱۳۷۱ ، تحقيقاتي را در زمينه گاز سوز كردناتوبوسهاي درون شهري آغاز نمود كه در سال ۱۳۷۵ ، به بهره برداري رسيد

از سال ۱۳۸۳ شركت سايپا با هدف همراستا نمودن فعاليت ها و توليد محصولات مطابق با خط مشي هاي كل سازمان، شروع به توليد خودروهاي گازسوز نيسان وانت و پرايد نمود و اين روند با گذر زمان، رشدفزاينده داشته است.

اطلاعات عمومي:
هدف گذاري

۱ دستيابي به خودروهايي با ميزان توليد آلايند ههاي كمتر

۲ ايجاد محصولاتي با هزينه سوخت كمتر براي مشتريان و حضور در بازارهاي خودرو سالم

خودروها:

از نقطه نظر اينكه خودرو تك سوخت بوده و يا دوگانه سوز است و اينكه فرآيند دوگانه سوز كردن خودرودر كارخانه انجام شده است يا نه، نامهاي زير استفاده ميشود:

DEDICATED (OEM):

اين گونه خودروها توانايي استفاده از يك سوختCNGرا داشته و به دليل عملكرد بهتر موتور و نيز فضاي در دسترس بيشتر به علت تغييرات بنيادي در ساختار خودرو، مورد توجه بيشتري قرار دارند. موتور اين گونه خودروها داراي طراحي خاص بوده و از نسبت تراكم بالاتري سود م يبرند، كه خود موجب كاهش مصرف سوخت و افزايش راندمان موتور ميگردد

اصطلاحOEMاز اين جهت به كار برده م يشود كه فضاي لازم جهت نصب مجموعه سيستم گاز سوز وهمچنين ديگر پارامترهاي نصب از ابتدا توسط سازنده در طراحي خودرو در نظر گرفته شده است.

BI-FUEL:

اين گونه خودروها از دو نوع سوخت استفاده م يكنند، به طور مثال، گاز و بنزين. اين گروه نيز از اين منظركه از ابتدا براي استفاده از دو سوخت طراحي شده باشند يا نه، خود به دو زير گروه تقسيم ميشوند

:BI-Fuel /OEM

اين گونه خودروها با هدف استفاده از دو نوع سوخت طراحي و در كارخانه توليد م يشوند (از جمله تغييرات انجام شده بر روي خودرو م يتوان به تقويت مكانهاي نصب مخزن گاز در روي شاسي خودرو و انجام آزمايشات ايمني اشاره كرد).

:BI-Fuel/Retrofit

اين گونه خودروها ذاتاً تك سوخت بوده (سوختي به جز گاز) و بعداً با ايجاد تغييرات ممكن به يك خودروي دوگانه سوز تبديل مي شوند، كه البته كاهش فضاي مفيد و در دسترس و نيز كاهش بازده موتور از مشكلات اي نگونه خودروهاست. قطعات موتور و بدنه خودرو در مواردي تحمل حرارت و بار ايجاد شده را نداشته و احتمال آسيب به خودرو و سرنشينان را بالا ميبرد

: Dual-Fuel

اين خودروها كه با نام خودروهاي دو سوخته همزمان نيز ناميده ميشوند، مخلوطی از گازوئيل و گاز طبيعي را به كار م يبرند.

 

گازسوز كردن خودرو

 

انواع سوختهاي گازي:

1.گاز طبيعي مايع شده: LNG:LIQUEFIED NATURAL GAS         

در اين روش گاز طبيعي در دمايي پايي نتر از ۱۶۲ درجه زير صفر و در فشار اتمسفر مايع م يشود. اين سوخت در مخزنهايي عايق بندي شده ذخيره و به نقاط مختلف حمل ميشود. اين روش نگهداري در حال حاضر تنها در موارد حمل و نقل مقادير بالاي گاز طبيعي بين نقاط مختلف مورد استفاده قرار گرفته و در خودروها استفاده نميشود

2.گاز طبيعي جذب شده:ANG: ABSORBED NATURAL GAS         

در اين روش گاز طبيعي در مخازني حاوي مواد جامد جاذب گاز ذخيره م يشود. اين مواد جامد متخلخل بوده و منفذهاي ميكروني با قطر كمتر از ۲ نانومتر دارند. حسن اين روش استفاده از مخازن ذخيره با اشكال چهار ضلعي و بجز مخزن استوان هاي است كه با توجه به فضاي محدود موجود در خودرو سيار مناسب خواهند بود. اين مخازن هنوز به طور عملي مورد استفاده قرار نگرفته و فشارهاي ذخيره نمونه هاي موجود اين مخازن در حدود ۴۰ بار ميباشد، كه با اين تفسير حجم گاز اندكي را در خود نگه ميدارند.

گاز طبيعي:CNG: COMPRESSED NATURAL GAS

مقبول ترين تئوري براي تشكيل گاز طبيعي تئوري منشاء آلي است كه تشكيل آن را ناشي از مدفون شدن بقاياي موجودات زنده در زير زمين و تبديلات شيميايي آنها م يداند. متان قسمت اصلي گاز طبيعي را تشكيل ميدهد.

 

مزايايCNGدر مقايسه با بنزين:

       CNGداراي چگالي كمتري نسبت به بنزين ميباشد، مصرف  CNG به طور تئوري ۱۵ درصد بيشتر ميباشد. اگرچه با در نظر گرفتن بعضي از مزاياي CNG نسبت به سوخت بنزين، مصرف CNG به طور ميانگين تنها ۵ تا ۱۰ درصد بيشتر از بنزين خواهد بود 

       مقدار كالريCNGكمتر از بنزين ميباشد. 

       همگن سازي و ايجاد مخلوط آسانتر ميباشد، كه اين امر احتراق كاملتر و سريعتر را به ويژه در استارت سرد ممكن ميسازد.

       به دليل پايين بودن مقدار اينرسي گاز، چگالش مجدد رخ نخواهد داد

       روغن موتور رقيق خواهد شد. (افزيش طول عمر روغن موتور و كاهش فرسودگي موتور) 

       CNGهيچ ماده افزودن ياي ندارد، احتراق صحيح باعث كاهش درصد هيدروكربن ها و مونوكسيد كربن خواهد شد و بسيار براي كنترل آلايند هها مناسب م يباشد. اگرچه، براي جبران كسري مواد افزودني ميبايست مقاومت سوپاپها و نشيمنگاه آنها تصحيح گردند

 

ساختار گازهاي تشكيل دهنده پايه:

متان 4CH

اتان 6H2C

پروپان 8H3C

بوتان 10H4C

ويژگيهاي احتراق:
يك احتراق كاملCNGباعث توليد گاز كربنيك و بخار آب ميشود.

نيتروژن + بخار آب + گاز كربنيك =هوا+CNG

طي احتراق كامل، مقدار گازكربنيك گاز خروجي از واكنش تقريبا ۱۴ ٪ ميباشد

طي احتراق ناقص (اختلاط ضعيف)، گازكربنيك ، مونواكسيد كربن و هيدروكربنهاي نسوخته توليد خواهند شد

 

اجزا سيستم گازسوز:

مخزن گاز:
مخزن CNGمحفظ هاي است كه گاز طبيعي تحت فشارهاي زياد (بيش از ۲۰۰ بار) در آن ذخيره ميشود.

تحت فشار قرار دادن گاز طبيعي در مخزن، به منظور ذخيره سازي سوخت گاز بيشتر براي پيمايش بيشتر خودرو م يباشد. تعداد مخازن در يك خودرو و محل قرارگيري اين مخازن، بسته به نوع طراحي شكل بدنه خودرو م يتواند در صندوق عقب و يا كنار با ك بنزين قرار گيرد.

 

انواع مخزنهاي نگهداري گاز فشرده :

مخزنها را باتوجه به جنس مخزن و نيز درجه مقاومت آن در برابر فشار و عوامل محيطي به چهار گروه تقسيم مي كنند (مطابق با: الزامات استاندارد ملي ايران به شماره ۶۳۰۳ جهت مخازن CNG-انواع مخازن):

 

۱ مخزن تمام فلزي:

مخزن فلزي از جنس فولاد و يا آلياژ آلومينيوم ميباشد سطوح داخلي و بيروني اين مخازن براي جلوگيري از پوسيدگي سخت كاري ميشوند.

مخزن تمام فلزي

 

۲ مخزن كمر پيچ:

مخزن فولادي و يا آلومينيومي با پوشش خارجي از پيچيدن محيطي رشته تقويت كننده بر روي قسمت استوانه اي لايه داخلي توليد شده است و رشته تقويت كننده ميتواند از جنس الياف شيشه، آراميد و يا كربن بوده كه همراه با رزين استفاده شده باشد.  

اين ساختاركامپوزيتي كه به مخزن داده شده، اين امكان را به وجود مي آورد كه بتوان ضخامت قسمت فلزي را كاهش داده و مخزني سبكتر را ساخت.

 

مخزن كمر پيج

 

3. مخزن تمام پيچ:

مخزن فولادي و يا آلومينيومي توسط رشته هاي تقويت كننده در دو جهت محيطي و محوري پوشيده شده است و رشته تقويت كننده ميتواند از جنس الياف شيشه ، آراميد و يا كربن بوده كه همراه با رزين استفاده شده باشد.

 

۴ مخزن مركب:

مخزن تماما از رشت ههايي با جنسي الياف شيشه، آراميد و يا كربن، همراه با رزين ساخته شده است. اين مخزن داراي يك لايه از جنس پليمر بدون درز است كه اين ساختار تمام كامپوزيت از سبكترين انواع در مخازن CNG ميباشد.

گازسوز کردن خودرو

قسمت دوم

 

سير تكاملي سيستم هاي گاز سوز:

رشد تكاملي سيسمتهاي گاز سوز را در چهار گروه (يا نسل) طبقه بندي ميكنند

نسل اول:

اين گروه از سيستم هاي گاز سوز از رگلاتورهاي فشار صفر (خروجي رگلاتور فشاري معدل فشار اتمسفر دارد.) استفاده ميكنند. هيچ گونه تجهيزات الكترونيكي و عيب يابي نداشته و بسيار ارزان هستند. اين سيستم هاي مدار باز بوده و سنسور اكسيژن جهت كنترل گازهاي خروجي موتور ندارند. از اين سيستم در خودروهاي كاربراتوري استفاده ميشود و ميزان آلودگي كمتري در مقايسه خودروهاي كاربراتوري توليد ميكنند. تنها آيتم قابل تنظيم در اين سيستم يك پيچ تنظيم موجود بر روي رگلاتور است.

 

نسل دوم:

اين گروه نيز از رگلاتورهاي فشار صفر استفاده ميكنند. اين گروه داراي موتور پله اي بوده و به كمك يك سنسور اكسيژن (لامبدا سنسور) نسبت هوا و سوخت را كنترل ميكند.

اين مجموعه از يك واحد كنترل الكترونيكي استفاده كرده و در هر دو مدل خودروهاي كاربراتوري و انژكتوري كاربرد دارد. آلودگي آنها كمتر بوده و امكان عيب يابي آنها نيز موجود مي باشد. تنها مشكل استفاده از اين سيستم در خودروهاي داراي چند راهه (منيفولد) غيرفلزي است، چرا كه در صورت پس زدن شعله امكان تركيدن چند راهه ورودي وجود خواهد داشت

نسل سوم و چهارم:

اين نسلها دارای سيستم تزريق چند نقطه اي بوده و از تجهيزات الكترونيكي پيشرفته تري استفاده ميكنند. نسلهاي اول و دوم سيستم هايي با پاشش تك نقطه اي ميباشند و سوخت گاز مورد نياز موتور را در چند راهه ورودي تزريق ميكنند. اما سيستم هاي چند نقطه اي همانند سيستم هاي انژكتوري MPFI از چهار عدد انژكتور استفاده ميكنند

 

نسل اول:

اين سيستم در نيمه اول سال ۱۳۸۳ در خودروهاي نيسان وانت گاز سوز به كار گرفته شد

 

شير سوختگيري:

اين شير يك طرفه در ورودي مسير سيستم قرار دارد، كه نازل پمپ گاز به آن وصل گرديده و از طريق آن سوختگيري انجام ميشود

دقت نمائيد كه پس از انجام سوختگيري به جهت جلوگيري از ورود گرد و غبار به شير مذكور دهانه آن را با درپوش، بپوشانيد. در پوشهاي مختلفي از نوع پيچي يا پلاستيكي وجود دارد.

 

شير سوخت گيري

مخزن ذخيره:

مخزن گاز نيسان در قسمت بار در پشت اتاق قرار ميگيرد (تك مخزن مطابق شكل).  

گازسوز نيسان

 

شير مخزن گاز:
اين شير براي قطع و وصل مسير عبور گازCNG مخزن، بر روي آن بسته م يشود، به طوري كه در و مواقع اضطراري با بستن شير مذكور م يتوان جريان گاز را قطع نمود.

 

 

فيوز حساس به فشار:

در شرايطي كه فشار مخزن تحت هر شرايطي از حد مجاز تعريف شده افزايش يابد، اين فيوز عمل كرده و با تخليه گاز مخزن مانع انفجار مخزن ميشود.

فيوز حساس به فشار

لوله فشار قوي:

اين لوله در حد فاصل بين خروجي شير مخزن گاز و رگولاتور نصب م يگردد و ب�

 

گازسوز کردن خودرو

قسمت سوم

معرفی اجزای سيستم CNG:

۱ مخزن گاز

۲ شير مخزن گاز

۳ شير سوختگيري گاز

۴ لوله فشار قوي

۵ رگولاتور

۶ انداز هگير و سنسور فشار گاز

۷ECUانژكتوري بنزيني

۸ كليد سوخت

۹پيچ رجيستر يا موتور پل هاي

۱۰ ميكسر

11واحد كنترل الكترونيكي سيستم گازسوز (ECU)

۱۲  آدوانسر جرقه

۳ ۱ سنسور MAP

۴ ۱ سنسور اكسيژن

۵ ۱ سوخت پاش (انژكتور) بنزين سوخت پاش (انژكتور) بنزين

 

شير پر كن:

اين شير در حقيقت يك شير يك طرفه است كه , توسط خشنود دولت |