تاثیر گاز فشرده سی ان جی بر موتور خودرو

اثرات گاز CNG بر موتور خودرو

شما چه مقدار درباره این سوخت اطلاعات دارید. آیا از معایب و مزایای این سوخت هیچ گونه اطلاعی دارید؟

آیا باورهای مردمی درباره تاثیرات منفی این سوخت بر روی موتور خودرو سندیت دارد یا تنها ساخته ذهن افرادیست که بدون هیچ گونه اطلاعات علمی و فنی این مبحث را سر زبان ها انداخته اند.

واقعیت ماجرا از چه قرار است؟ گاز طبیعی بهتر است یا بنزین؟ کدامیک راندمان بالاتری دارد و کدامیک آسیب کمتری به موتور اتومبیل می‌رساند؟

گاز طبیعی چیست ؟

گاز طبیعی یا متان، سبک ترین هیدروکربن موجود در زمین است.

فرمول شیمیایی این گاز CH۴ است بدین معنا که هر ملکول متان از ۱ اتم کربن و چهار اتم هیدروژن تشکیل شده‌ است

گاز CNG چیست ؟

گاز طبیعی فشرده است که در درجه حرارت معمولی و در فشار ۲۰۰ تا ۲۵۰ بار نگهداری میشود.

گاز طبیعی به سه حالت فوق می تواند در خودروها مورد استفاده قرار گیرد:

• الف) فشرده CNG : COMPRESSED NATURAL GAS
• ب) مایع LPG : LIQUID PETROLEUM GAS
• ج) جذب شده ANG : ABSORBED NATURAL GAS

انواع خودروهای گاز سوز

DEDICATED : به خودرو هایی اطلاق میشود که فقط از یک سوخت استفاده میکنند.

BI_FUEL : به خودرو هایی که امکان استفاده از دو سوخت بنزین و گاز را دارا میباشند اطلاق میشود.

DUAL_FUEL : به خودرو هایی اطلاق میشود که از دو سوخت گازوئیل و گاز طبیعی به طور ترکیبی استفاده میکنند.

اثرات عمده تبدیل سوخت به CNG

گاز CNG، گازی به مراتب تمیزتر نسبت به سوخت بنزین از نظر آلاینده های خروجی اگزوز بوده است.

مقایسه سالمتر بودن گاز CNG نسبت به بنزین از این دیدگاه حائز اهمیت است که به واسطه حوادث مرگبار به وجود آمده ناشی از آلودگی، جان انسان های زیادی گرفته شده که میتوان به عنوان نمونه از حادثه دره میور بلژیک در سال ۱۹۳۰ نام برد.

که در یک روز ۴۰ نفر بواسطه آلودگی ناشی از مه شدید که این شهر را در بر گرفته بود جان خود را از دست داده و یا در سال ۱۹۵۲ در شهر لندن تجمع آلودگی های واقع شده بر روی شهر لندن باعث از دست رفتن جان ۴۰۰۰ نفر گردید اشاره نمود.

از این قبیل نمونه ها بارها در کشور خودمان و به خصوص در کلان شهر تهران اتفاق افتاده. شاید در این وصعت اعداد و ارقامی نبوده ولی باز قابل تأمل هست.

همین عوامل باعث شد تا توجه جهانی نسبت به سمت حفاظت محیط زیست و مسائل ناشی از آن جلب شود.

مقایسه بنزین و سوخت CNG از نظر اقتصادی

کشور ما در آینده نزدیک دیگر یک کشور نفت خیز نبوده، اما میزان ذخایر گاز طبیعی در کشور حدود ۳۳٫۶ تریلیون متر مکعب بوده که برای مصرف حدود ۳۱۰ ساله جمعیت کنونیه کشور کافی است.

و از این نظر مقام اول ذخایر گازی دنیا را دارا بوده و چون این گاز به راحتی قابل پمپاژ کردن است، خیلی سریع در اختیار مصرف کننده قرار می گیرد و احتیاج به هزینه حمل و نقل بالایی ندارد.

وجود شبکه عظیم خط لوله گاز طبیعی در اقصی نقاط ایران. این گاز را در همه جای کشور در دسترس قرار داده.

همچنین مقایسه قیمت های میانگین CNG و بنزین در بازارهای جهانی نشان می دهد که قیمت جهانی گاز یک پنجم قیمت جهانی بنزین با ارزش حجمیه مساوی میباشد و این موضوع به وضوح نشان دهنده ارزانی سوخت CNG نسبت به سوخت بنزین میباشد.

البته باید به این نکته توجه داشت که استفاده از سوخت CNG به جای بنزین نیاز به سرمایه گذاری اولیه بیشتری داشته و هزینه ساخت یک ایستگاه سوختگیری CNG حدود ۸ برابر هزینه ایجاد یک جایگاه سوختگیری بنزین بوده.

ولی در حال حاضر با بهره برداری از ۸ جایگاه جدید، عرضه سوخت CNG در ۲۰۱۱ جایگاه و با استفاده از ۱۱۶۳۲ نازل سوخت صورت می گیرد.

هم اکنون ظرفیت نصب شده سوخت رسانی CNG به خودروهای دوگانه سوز ۲ میلیون و ۱۸۲ هزار و ۶۵۲ مترمکعب استاندارد در هر ساعت است.

مطابق با برنامه های سازمان بهینه سازی مصرف سوخت کشور قرار بر این است که در تا پایان سال جاری (۱۳۹۲) تعداد جایگاه های عرضه CNG به ۲۵۰۰ باب برسد.

لازم به ذکر است که انجمن جهانی خودروهای گازسوز در گزارش خود ایران را به عنوان دارنده بزرگ‌ترین ناوگان خودروهای گازسوز در جهان در سال ۲۰۱۱ معرفی کرد.

مقایسه بنزین و سوخت CNG از نظر فنی و موتوری

سوخت CNG نسبت به سایر سوختهای هیدروکربنی دارای پائین ترین نسبت کربن به هیدروژن (۱ اتم کربن در مقابل ۴ اتم هیدروژن) است.

لذا سوختن آن کربن کمتری بر جای گذاشته و در خودروهای گازسوز بعلت کاهش قابل ملاحظه این رسوبات (کربن)، در منطقه احتراق، ورودی سوپاپ ها، سرپیستون ها و شیارهای رینگ ها، امکان گریپاژ کردن قطعات به مراتب کاهش یافته و همچنین به علت کاهش قابل ملاحظه رسوبات کربن و آلاینده های خروجی، روغن موتور و فیلتر آن نسبت به سوخت بنزین تمیزتر باقی مانده و زمان تعویض آنها و در نتیجه هزینه عملیاتی موتور گاز سوز نیز کاهش می یابد.

که تمامیه موارد ذکر شده نشان دهنده افزایش عمر مفید خودرو در هنگام استفاده از سوخت CNG نسبت به سوخت بنزین و همچنین LPG میباشد.

در این بین شاید هنوز افرادی باشند که با وجود شواهد بالا، باز هم مهر خشک کار کردن را بر پیشانیه موتورهای گاز سوز بزنند.

ما برای رد این حرف دلیلی واضح تر و قابل لمس تر می آوریم.

زمانی که موتور اتومبیل شما سرد است، بنزین بر روی دیواره سیلندرها تقطیر می‌شود و به پایین یعنی به سمت کارتل روغن سرازیر می‌شود.

این مقدار اگر چه بسیار ناچیز و غیر قابل اندازه گیری است ولی در دراز مدت باعث خراب شدن روغن و از بین رفتن خاصیت روانکاری روغن می‌شود در حالی که گاز طبیعی حتی در دمای ۱۰ درجه زیر صفر هم تقطیر نمی‌شود و حتی اگر در مجاورت روغن قرار گیرد باعث خراب شدن آن نخواهد شد.

پس این نیز دلیل دیگری است که نشان میدهد کارکرد خشک موتورهای گاز سوز بیشتر یک ذهنیت اشتباه است چرا که تایید میکند روغن موتور اتومبیل‌های گاز سوز دیرتر خراب می‌شود.

مقایسه سوخت CNG و بنزین از نظر پیمایش خودرو

برای به کارگیری گاز طبیعی به عنوان سوخت خودرو باید آن را در جایگاه های سوختگیری با فشار ۲۰۰ تا ۲۲۰ بار متراکم نموده که در چنین فشاری دانسیته انرژی حجمی گاز طبیعی یک سوم بنزین بوده.

و در نتیجه یک خودرو تجهیز شده به سوخت گاز طبیعی فشرده با حجم مخزن گاز معادل با حجم مخزن بنزین ، سه برابر یک خودرو بنزینی برای همان مسافت نیاز به مراجعه به جایگاه سوختگیری دارد.

و میتوان نتیجه گرفت که برد عملیاتی خودروها با سوخت بنزین به مراتب بیشتر از خودروی با سوخت گاز طبیعی فشرده شده می باشد.

1. گاز طبیعی سوختی با احتراق بهینه، پاکیزه و تمیز است که این امر سبب افزایش عمر موتور و کاهش تعمیرات آن می گردد. برای مثال تعویض شمع در موتورهای بنزینی تا ۳۲،۰۰۰ کیلومتر انجام میشود که در خودرو های گاز سوز تا ۱۲۰،۰۰۰ کیلومتر دوام دارد.
2. این سوخت قابل انتقال و مکش از مخزن اتومبیل نمی باشد واحتمال سرقت سوخت کاهش می یابد. کما اینکه در صورت بالا رفتن قیمت سوخت معضل سرقت سوخت نیز اضافه می گردد.
3. زمان سوخت گیری سریع بین ۴ تا ۵ دقیقه و با احتساب زمان قبل از اتصال نازل، میانگین فعلی کشور ۳۰ دقیقه بوده که این عدد نمیتواند رسمیت داشته باشد. زیرا این زمان به عوال زیادی بستگی دارد که کمترین زمان ۵ دقیقه و بیشترین آن میتواند حدود ۲ ساعت وقت بگیرد.
4. در صورت احتراق گاز طبیعی (CNG) ،گاز منو اکسید کربن در حدود ۷۰درصد و مواد آلاینده گازی غیر متانی ۸۹ درصد واکسید نیتروژن ۸۷ درصد کمتر می شود.
5. از نظر ایمنی، گاز طبیعی ایمن تر است. زیرا گاز طبیعی برخلاف بنزین در زمان وقوع حوادث و تصادفات در هوا نشر و پراکنده می گردد. اما حوضچه های بنزین بر روی زمین ایجاد خطر آتش سوزی می کنند.
6. از طرفی کپسول های ذخیره گاز مورد استفاده بسیار مستحکم تراز باک های سوخت بنزینی می باشند.
7. طراحی این کپسول ها منوط به اجرای شدیدترین آزمون های ایمنی نظیر حرارت وفشارهای بسیار زیاد، تیر اندازی و برخوردهای شدید است.

رانندگی در ارتفاعات بلند با سوخت CNG

در ارتفاعات ،هوا رقیق تر شده وموتور با ترکیب سوخت غنی تری (نسبت بیشتری از سوخت به هوا) کار می کند.

از این رو قدرت موتور به دلیل کاهش تنفس موتور و تأمین اکسیژن کمتر و نیز جریان غنی تر و شدیدتر سوخت افت می کند.

در این حالت، چون موتور گاز سوز به علت اینکه گاز در حدود ۱۲ درصد حجم ورودی را تشکیل داده و با کاهش چگالی هوا براثر رقیق تر شدن آن، حجم سوخت نیز پایین می آید و توان موتور نیز ۱۲ تا۱۴ درصد افت می کند.

لذا در صورت دوگانه سوز بودن وسیله نقلیه بهتر است در ارتفاعات از سوخت بنزین استفاده گردد.

عوامل مؤثر بر بازده سوخت CNG

مقادیر ارزش حرارتی خالص بنزین، گازوئیل، LPG و CNG به ترتیب ۴۴،۴۵،۴۳،۴۶ است.

بنابراین تفاوت زیادی وجود ندارد و لیکن مقادیر ارزش حرارتی نیز به میزان زیادی بستگی به ترکیب سوخت دارد مخصوص برای LPG و CNG.

راندمان موتور، تابعی از عوامل موتور است که مهم ترین آن ضریب تراکم موتور است.

سوخت دیزل (گازوئیل) در یک موتور احتراقی تراکمی دارای ضریب تراکم ۱۴ به ۱ است. و دارای بالاترین راندمان ۴۰ درصد به عنوان حد بالائی بازده است.

بالاترین بازده بعدی برای سوخت CNG است که با ضریب تراکم ۱۲ به ۱ دارای راندمان حدود ۳۵ درصد است.

موتورهای بنزینی وسوخت LPG دارای ضریب تراکم بیشینه ۹ به ۱ دارای راندمانی در حدود ۳۰ درصد هستند.

مقادیر راندمان های مذکور حدود بالائی آنها بوده در بار کامل می باشند.

در بسیاری از کشورها CNG دارای بهترین ارزش و آنگاه گازوئیل و بعد LNG و در نهایت بنزین است.

چنانچه یک موتور بنزینی به سوخت CNG تبدیل شده باشد به بالاترین بازده فوق الذکر دست نخواهد یافت.

زیرا ضریب تراکم در سطح مورد نیاز برای سوخت بنزین ثابت باقی می ماند.

بنابراین دستیابی به بالاترین راندمان فقط درخودروهای OEM (خودروهای با موتورهای اصلی سوخت CNG) امکان پذیر است.

مسائل ایمنی در خصوص سوخت های گازی

عموماً خطر آتش سوزی در شرایط عادی کارکرد در واقع بسیار کم است.

گاز CNG از هوا سبکتر است و در فضا پراکنده می شود.

بخار LPG از هوا سنگین تر است و به تشکیل حوضچه در نزدیکی زمین تمایل دارد.

آیا یک موتور گازسوز داغ تر از یک موتور بنزینی است ؟

موتورهای گاز سوز که از عملکرد بنزینی تبدیل به موتورگاز سوز شده اند دارای اگزوزهائی با درجه حرارت بیشتر می باشند. (موتور آنها داغ تر از موتورهای یگانه سوز بنزینی است).

دلایل :

در موتورهای بنزینی، تأخیر بنزین تأثیر خنک کننده ای در سیستم مکش سوخت و سیلندرها دارد.

این امر در مورد گاز اتفاق نمی افتد. از طرفی یک مخلوط گازی تمایل به احتراق آهسته تری نسبت به بنزین دارد و ممکن است به هنگام عبور و خروج از سوپاپ ها باز هم در حال سوختن باشد.

معایب گاز طبیعی فشرده شده(CNG) به عنوان سوخت خودرو

1. هزینه نصب ایستگاه­های توزیع سوخت گاز طبیعی نسبتا" گران است.

2. برای نصب مخازن ذخیره گاز طبیعی بر روی خودروهای موجود، محدودیت فضا وجود دارد.

3. گاز متان دارای اثر گلخانه ­ای است. اثر گلخانه­ ای متان حتی از اثر گلخانه ­ای دی ­اکسید کربن نیز بیشتر است.

4. پیمایش مسیر کمتر خودروهای گازسوز نسبت به نمونه ­های مشابه بنزین سوز.

5. نیاز به تقویت سایر قسمت­های خودرو مثل کفی (Chassis) و محور (Axle) نسبت به نمونه­ های مشابه بنزین­ سوز به دلیل افزایش وزن این خودروها.

6. در موتورهای دوسوخته افزایش مصرف سوخت خودرو درحالت مصرف بنزین نسبت به خودروهای بنزین­ سوز داریم.

در خودروهای دو سوخته به علت افزایش وزن خودرو براثر اجزای اضافه شده سامانه سوخت ­رسانی گاز و همچنین افزایش وزن خودرو به دنبال تقویت کفی و محور، مصرف سوخت بنزین نسبت به نمونه­ های مشابه بنزین­ سوز بیشتر است.

7. خودروهای گازسوز تبدیلی برای رانندگی در ارتفاعات مناسب نمی­ باشند.

خودروهای دوسوخته در حالت استفاده از سوخت گاز، به دلیل اینکه گاز به جای هوا قسمتی از حجم ورودی به محفظه احتراق را اشغال می­کند، توان کمتری نسبت به نمونه ­های مشابه بنزین­ سوز دارند که این امر در ارتفاعات و با توجه به رقیق­ تر شدن هوا باعث ایجاد افت توانی در حدود 12 تا 14 درصد می­شود.

این مسئله باعث میل به استفاده از سامانه تزریق مستقیم گاز (GDI) در موتور خودروها شده است.

8. افت دما در اثر افت فشار در شیر تنظیم فشار باعث تقطیر و یخ زدن بخار آب موجود در گاز می شود.

9. سرعت احتراق متان نسبت به بنزین کندتر است

(سرعت پیشروی شعله گاز متان (در دمای 300 درجه کلوین و فشار 1 بار و نسبت سوخت به هوای برابر 1) نسبت به شعله بنزین برابر 0.813 است) و لذا میزان انتقال حرارت به دیواره ها در حین احتراق در محفظه استوانه در حالت استفاده از سوخت گاز، بیشتر است که این امر باعث کاهش بازده می­گردد.

البته با توجه به افزایش نسبت تراکم حجمی؛ در کل بازده موتورهای گازسوز بیشتر از موتورهای بنزین­ سوز است.

10. خوردگی بیشتر قطعات مسیر خروجی محصولات احتراق از موتور در موتورهای گازسوز

در موتورهای دوگانه سوز و در حالت استفاده از سوخت گاز، میعان بخار آب در دمای سرد و وجود مواد اسیدزا در دود حاصل از احتراق گاز طبیعی باعث افزایش خوردگی و زنگ­ زدگی قطعات موتور در مسیر خروج دود می شود.

11. نیاز به تقویت سامانه افروزش در موتورهای دوگانه سوز

با توجه به اینکه دمای اشتعال متان نسبت به بنزین گرم ­تر است، انرژی جرقه لازم برای احتراق متان بیشتر از بنزین می­ باشد. مقدار انرژی مورد نیاز برای تقویت جرقه برابر حدود 30 میلی­ژول است.

نکته‌ی مهم دیگر اینکه : فرایند تولید گاز نسبت به بنزین ساده‌ تر و به صرفه‌ تر است و در نتیجه می شود از بنزین تولید شده در جاهای مهم‌تر استفاده و یا آن را صادر کرد.

اما دوگانه سوز بودن خودرو ها معایب خاص خودش را هم دارد، مثلا خودرویی که فابریک کارخونه گازسوز باشد می تواند دوام بیشتری داشته باشد چرا که یعنی پیشرانه این خودروها طوری طراحی شده که پایه‌گاز سوز باشند و از هر نظر استاندارد هستند.

بیشتر بخوانید:

روش های تشخیص و تفاوت بنزین سوپر و بنزین معمولی چیست ؟

یافتن تمامی ایرادات خودرو + راههای تعمیر هر یک از این ایرادات

۹ ایراد کولر خودرو و راه های رفع این ایرادها

۱۲ راهکار اصولی برای نگهداری از خودرو در تابستان

داغ کردن ماشین : ۷ دلیل بالا رفتن دمای آب سیستم خنک کننده خودرو

گیربکس‌ اتوماتیک | 6 عامل تخریب کننده گیربکس‌ اتوماتیک خودرو

در هنگام خرید خودروی دست دوم به چه نکاتی باید توجه کرد ؟