بخشی از مقاله
مقدمه
در دهه های اخیر یکی از مهمترین موضوعات مورد بحث در جهان ، مطالعه روی سوخت های جای گزین بوده است. پس از ورود شوک های نفتی در دهه 1970، کارشناسان استفاده از گاز طبیعی را به عنوان سوخت جانشین در خودروها توصیه نمودند. پس از آن هنگامی که گرم شدن زمین و اثر ات زیانبار پدیده ی گلخانه ای در اثر انتشار گاز های حاصل از احتراق سوخت های فسیلی مایع مطرح شد ، اهمیت استفاده از سوخت های پاک نظیر گاز طبیعی بیشتر نمایان شد.
گازهای سمی و آلاینده خارج شده از اگزوز موتورهای درون سوز نظیر اکسیدهای نیتروژن ، منو اکسید کربن ، هیدروکربن های نسوخته ، ذرات جامد معلق نقش اساسی در پایین آوردن میزان سلامتی جوامع دارند. لذا فن آوری هایی که بتوانند روی میزان کاهش آلاینده ها تاثیر داشته باشند قابل توجه خواهند بود و هدف اصلی از به کارگیری گاز طبیعی در حمل و نقل نیز کاهش آلاینده های خروجی از خودرو می باشد. برای رسیدن به چنین هدفی بایستی با دقت و ظرافت ویژه ای سیستم تغذیه گاز طبیعی به موتور خودرو را انتخاب و بر روی آن نصب نمود. از آن جایی که موتورهای ساخته شده در داخل کشور پایه بنزین سوز هستند بایستی با ایجاد کمترین تغییرات روی موتور بتوان از گاز طبیعی استفاده نمود، و توسعه موتور Z24I به حالت دو گانه سوز در همین راستا صورت گرفته است.
چکیده
در راستای اهداف استراتژیک برای تولید محصولات سبز و اجرای قوانین جاری کشور جهت کاهش مصرف سوخت های فسیلی مایع و کاهش آلاینده های اگزوزی و استفاده از سوخت ارزان و در دسترس CNG و جهت رسیدن به توسعه پایدار شرکت زامیاد دو گانه سوز نمودن خودرو وانت نیسان را در دستور کار خود قرار داد، که طراحی و اعمال تغییرات بر روی موتور ، طراحی و نمونه سازی خودرو و انجام تست های لازم توسط واحد تحقیق و توسعه انجام گرفته و سپس خودرو مذکور به صورت انبوه تولید گردیده است.
دو گانه سوز نمودن وانت نیسان با حالت پاشش چند نقطه ای ترتیبی می باشد، که تنظیم نسبت هوا به سوخت با کنترل میزان ورود سوخت به موتور صورت می گیرد تا در حالتCNG نسبت هوا به سوخت در حد استوکیومتری باقی بماند. با توجه به اختلاف عدد اکتان گاز طبیعی و بنزین جهت عملکرد بهینه در حالت بنزین و گاز آوانس زاویه جرقه ضروری بوده که عملکرد موتور را در هر دو حالت - استفاده از گاز یا بنزین - به شرایط ایده آل آن نزدیک نماید که این عمل توسط واحد کنترل الکترونیکی - ECU - صورت می گیرد. میزان افت توان ، گشتاور و کاهش آلایندگی های اگزوزی برای موتور پایه بنزینی Z24I جهت استفاده از گاز CNG در حالت بهینه تنظیم شده و این حالت بهینه از نظر آلایندگی و توان و گشتاور ، زمانی است که به طور متوسط میزان %12 افت توان و گشتاور نسبت به سوخت بنزینی وجود داشته و مقدار آلاینده های اگزوزی در محدوده استاندارد ECE R83-03 یا EURO II قرار می گیرد.
در این مقاله ضمن بیان تغییرات اعمال شده بر روی موتور ، تجهیزات الحاقی بر روی آن ، منحنی های مشخصه موتور دو گانه سوز ، به تشریح طراحی مدار گاز ، جانمایی کیت گاز ، نتایج تست ها و منحنی های عملکردی - منحنی های نیروی کششی - پیش رانش - سر چرخ و دور موتور بر حسب سرعت خودرو در دنده های مختلف ، مسافت، سرعت بر حسب زمان .... - خودرو های مذکور پرداخته خواهد شد. : موتور درون سوز ، پاشش جند نقطه ای ، منحنی های مشخصه موتور دو گانه سوز، منحنی های عملکردی خودرو، کنترل الکترونیکی - ECU -
گاز طبیعی متراکم CNG
این گاز عمدتا از متان و کمی هم اتان و دیگر هیدرو کربن ها تشکیل یافته است. میزان درصد متان در گاز طبیعی بسیار متفاوت بوده و ارتباط مستقیم با حوزه استخراج آن دارد و بیشتر در مناطق شهری از طریق شبکه انتقال مورد مصرف قرار می گیرد. برای کاربرد در خودروها ضروری است گاز طبیعی تا فشار 200 بار فشرده شده و سپس در مخزنی بزرگ و سنگین با همان فشار ذخیره گردد. ارزش حرارتی گاز طبیعی متراکم CNG حدود 8800 ژول بر لیتر است که در مقایسه با بنزین که حدود 32000 ژول بر لیتر می باشد کمتر بوده و مسافتی که خودرو می پیماید محدود خواهد بود.
مزایا:
- 1 داشتن عدد اکتان بالا
- 2 داشتن امکان نسبت تراکم بالای موتور و در نتیجه افزایش راندمان آن
- 3 برای استفاده در خودرو نیازبه فرآوری جدیدی ندارد
-4 میزان مصرف انرژی آن در فرآیند چاه تا چرخ کمتر از بنزین و گازوئیل است.
- 5 انتشار آلاینده ها در فرآیند چاه تا چرخ برای این سوخت کم است
- 6 این سوخت از هوا سبکتر بوده و دمای اشتعال آن بالا است. - 7 نسبت به LPG ایمن تر است.
محدودیت ها:
-1 نیاز به افزودن تجهیزات جانبی روی موتور دارد
-2 نیاز به احداث جایگاه های سوخت گیری تحت فشار بالا - 240-200 بار - دارد
-3 نیاز به ایجاد و احداث مراکز تولید تجهیزات جانبی دارد
-4 جهت استفاده در خودرو نیاز به رطوبت گیری دارد
-5 فشرده کردن گاز انرژی بر بوده و ذخیره سازی آن در خودرو نیاز به مخزن تحت فشار دارد
-6 مخزن فضای زیادی از خودرو را اشغال میکند
اهمیت کار برد سوخت CNG
یکی از روش های موفق در دنیای امروز برای جلوگیری و کاهش موثر تولید آلاینده ها ، جایگزینی سوخت های میان تقطیر با سالم ترین سوخت ، یعنی گاز طبیعی متراکم CNG می باشد که با احتراق کامل و میزان آلودگی ناچیز می تواند نقش بر جسته ای را در زندگی شهر وندان ایفا نماید. برای این منظور مقدار آلایندگی های حاصله در چرخه چاه تا چرخ برای چند سوخت مختلف در نمودار های 1و 2 بیان گردیده اند تا مبنایی برای مقایسه گردند . [1]با توجه به نمودارها ملاحظه می شود که مقدار Nox وCo2 برای سوخت CNG کمتر از بنزین و مقدار Co در حالت CNG خیلی کمتر از بن زین بوده ولی مقدار HC خیلی بیشتر از حالت بنزین می باشد.
گاز سوز کردن موتور بنزینی وانت نیسان انژکتوری
-1تغییرات اعمال شده بر روی موتور برای نصب کیت گاز روی موتور کمترین تغییرات اعمال شده و عبارتند از:
ایجاد محل نصب پایه انژکتورهای گاز روی کاور سوپاپ ها وایجاد محل اتصال نازل های سر شیلنگ های انژکتورهای گاز به منیفولد ورودی، که در شکل - - 1 مشاهده می شوند.
-2سیستم تغذیه گاز موتور نیسان انژکتوری دو گانه سوز
سیستم تغذیه گاز از نوع پاشش چند نقطه ای بوده که در صنعت تبدیل موتورها به گاز سوز به عنوان یک فن آوری پیشرو عمل می کند.و در این روش تزریق سوخت به حسب ترتیب احتراق انجام می شود، حدود 170 درجه قبل از باز شدن هر سوپاپ انژکتور روی دریچه سوپاپ ، سوخت لازم را می پاشد.زاویه دقیق پاشش نسبت به دور موتور متغیر است.
-3اجزا کیت
استفاده از گاز CNG در موتور نیسان Z24I با نصب کیت گاز سوز صورت می گیرد. اجزا کیت گاز سوز به شرح زیر هستند:
-1 ا نژکتورهای گاز ،
-2 شیلنگ های انژکتورها ،
-3 رگلاتور ،
-4 شیلنگ-
های آب گرم رگلاتور ،
-5 چهار راهی آب ،
-6 شیر برقی ،
-7 کلید تبدیل وضعیت سوخت ،
-8 واحد کنترل الکترونیکی - ECU - ،
-9 دستگاه آوانس جرقه - Advancer - ،
-10 فیلتر
-1-3 انژکتورها
انژکتورهای به کار رفته در موتور نیسان دو گانه سوز از نوع KEIHIN ساخت ژاپن هستند
-2-3 رگلاتور مدل BRC ZENITH
رگلاتور به صورت دو مرحله ای بوده و فشار 200 بار را ابتدا به 12 بار و سپس به 3 بار کاهش می دهد. بر روی رگلاتور یک پیچ تنظیم وجود دارد که با آن می توان مقدار فشار را کم و زیاد کرد، هم چنین برای جلو گیری از یخ زدگی عبور آب گرم موتور از درون آن ضروری است.
-3-3 شیر برقی
این شیر بین باک بنزین و موتور قرار دارد و هنگامی که حالت CNG انتخاب می شود مسیر بنزین را کاملا بسته و اجازه عبور به آن نمی دهدو بر عکس.
-4-3 کلید انتخاب سوخت
این کلید جهت انتخاب نوع سوخت مصرفی موتور ، به کار می رود و بر روی داشبورد وانت نیسان نصب می گردد. این کلید به شیر برقی واقع در مدار فرمان می دهد و با باز و بسته کردن آن می توان خودرو را با بنزین یا گاز به حرکت در آورد.
-5-3 دستگاه کنترل الکترونیکی - ECU -
این دستگاه مدیریت کامل موتور را به عهده داشته و تمام اجزا فرمان پذیر، فرمان های لازم را از آن اخذ و عمل می نمایند. این دستگاه دارای الگوریتم خاصی است که برای هر خودرویی جداگانه طراحی می شود.
-4تجهیزات لازم برای تبدیل موتور نیسان Z24I به دوگانه سوز
-1-4 سیلندر CNG
سیلندر مورد استفاده از نوع فولادی - تیپ - 1 با گواهی تائیدیه استاندارد بوده که بر روی شاسی خودرو در امتداد عرضی در پشت کابین راننده و در زیر اتاق بار نصب می گردد. این مخزن دارای حجم 120 لیتر معادل آب می باشد و بر روی یک پالت فلزی قرار گرفته که با تسمه های فولادی محکم شده است.
-2-4 شیر سر سیلندر CNG
این شیر به صورت دستی و برقی - خودکار - می باشد و وظیفه آن قطع جریان گاز ، قطع جریان گاز، گاز بندی سیلندر در طی حرکت می باشد. این شیرها از برنج فشرده ساخته شده و دارای قسمت رزوه دار بوده که بر سر سیلندر متصل می شوند - شکل- . - 8
-3-4 شیر پر کن سیلندر
این شیر معمولا در کنار لوله ورودی باک بنزین قرار می گیرد و به صورت یک طرفه بوده تا سیلندر خالی نشود. یک شیر قطع و وصل دستی نیز در مسیر قرار می گیرد تا در صورت بروز حادثه بتوان سیلندر را ایزوله نمود - شکل-. - 9
