بخشی از مقاله
چکیده
راهبرد گسترش انبوه خودروهاي گازسوز در بازار ایران به ویژه در شرایطی که در بازارهاي کشورهاي توسعه یافته این نوع خودروها با اقبال چندانی روبرو نشده اند، نیازمند بررسی مجدد جهت اطمینان از امکان دست یابی به اهداف تعیین شده و در غیر اینصورت تجدید نظر در آن می باشد.در این مقاله سعی شده مجموعه عوامل موثر در پیش برد راهبرد فوق و همچنین موانع اصلی پیش روي آن در دو بخش توسعه زیر ساختارهاي تامین سوخت و توسعه و تولید خودرو شناسایی شود. گرچه در بخش توسعه خودرو عوامل فنی اعم از عوامل پیش برنده و بازدارنده این راهبرد، با جزییات زیادي تشریح شده اند، به دلیل عدم دسترسی به منابع اطلاعاتی قابل اعتماد در بخش زیرساختارهاي تامین گاز صرفا به طرح سوالات اساسی در این بخش بسنده شده است.
واژه هاي کلیدي:خودروي گازسوز، موتور گازسوز، شبکه انتقال سوخت، جایگاه سوخت و کیفیت سوخت
-1 مقدمه
از یک دهه قبل سیاستگذاران و برنامه ریزان عرصه نفت و انرژي به استفاده وسیع از سوخت گاز طبیعی در بخشهاي مختلف، از جمله ناوگان حمل و نقل، تمایل زیادي پیدا کردند. گزارشهاي فنی-اقتصادي انتشار یافته در آن مقطع حاکی از مزیت نسبی سوخت CNG در مقایسه بابنزین بوده لذا استفاده از سوخت CNG در خودروها به عنوان یک سیاست کلان راهبردي از سوي وزارتخانه هاي نفت و صنایع مد نظر قرار گرفت. وزارت نفت جهت اطمینان از موفقیت در اجراي این سیاست، با واگذاري امکانات و منابع فراوانی به یکی از سازمانهاي تابعه خود یعنی سازمان بهینه سازي مصرف سوخت ماموریت داد که نه تنها توسعه زیر ساختارهاي تامین سوخت بلکه توسعه و تولید خودروهاي گازسوز را نیز هدایت نماید.اکنون پس از گذشت یک دهه از شروع این رویکرد، تردیدهاي بسیاري در مورد صحت برآوردهاي اولیه و اصل مزیت سوخت CNG بر سوختهاي فسیلی دیگر، ایجاد شده است.
عدم توسعه زیر ساختارهاي پالایش و انتقال سوخت، ایجاد جایگاههاي توزیع سوخت فشرده و به ویژه توزیع خودروهاي گازسوز تبدیل یافته که از مشکلات عدیده فنی رنج می برند، تصویر نامناسبی از خودروي گازسوز در اذهان مشتریان ایجاد کرده است. علاوه بر این عدم گسترش خودروهاي گازسوز در هیچ کدام از بازارهاي کشورهاي توسعه یافته، بسیاري از مدیران و متخصصین را بر آن داشته تا بر اشتباه بودن سیاست توسعه خودروهاي گازسوز تاکید کرده و به توقف هر چه سریعتر آن اصرار نمایند.در راستاي بررسی دقیقتر معایب و مزایاي راهبرد گسترش خودروهاي گازسوز ضروري است در دو بخش تامین سوخت و تولید خودروي گازسوز کنکاش بیشتري صورت گیرد وبه ویژه با استفاده از تجربیات کسب شده در چندین سال اخیر موانع و عوامل بازدارنده این راهبرد شناسایی، هزینه هاي رفع موانع برآورد شود و در صورت لزوم راهبرد تصحیح و یا تجدید نظر کامل اعمال شود.
-2 صنعت خودرو و سوخت گاز
-1-2 موتور گازسوز
-1-1-2 دوام موتور
با توجه به عدد اکتان بالاي گاز ، امکان استفاده از زاویه پیش رسی جرقه بزرگتر، فراهم می شود که منجر به همزمانی آزاد شدن بخش قابل توجهی از انرژي مخلوط محترق شده در حوالی نقطه TDC ودر نتیجه زیاد بودن فشار حداکثر استوانه درمقایسه با احتراق سوخت بنزین می شود . همچنین لزوم اعمال نسبت تراکم بالاتر در موتور گازسوز که در راستاي افزایش سرعت شعله و بهبود راندمان احتراق صورت می گیرد ، افزایش فشار حداکثر استوانه را تشدید می کند . فشار بالاي محفظه احتراق افزایش شدید دماي گازهاي محترق شده را به همراه دارد که در پی آن انتقال حرارت از گازهاي محترق شده به دیوارهاي محفظه احتراق در مقایسه با موتور بنزینی افزایش می یابد و در نتیجه ضربه هاي حرارتی وارد شده به قطعات موتور گازسوز به ویژه بستار بحرانی تر از موتورهاي بنزینی است.
علاوه بر این، دماي بالاي بستار شرایط را براي واکنشهاي شیمیائی بین بستار و مایع خنک کن آن سهلتر و در نتیجه خوردگی بستار را تشدید می نماید. همچنین فشار بالاي محفظه احتراق به همراه حالت گازي سوخت و عدم نیاز به جذب گرماي تبخیر ، عدم وجود قطرات و ذرات مایع درگذر مخلوط از دریچه هواي ورودي که امکان هر گونه روانکاري دریچه و نشیمنگاه ورودي را از بین می برد و نیز عدم تشکیل ذرات جامد ناشی از احتراق - ناقص - هیدروکربنهاي سنگین که امکان روانکاري دریچه و نشیمنگاه خروجی را صلب می کند، باعث تشدید نرخ سایش دریچه و نشیمنگاه هاي ورودي و خروجی بستار می شود. همچنین تغییر شکل زیاد بستار در اثر حرارت به ویژه در محل نشمینگاه، تماس دریچه و نشیمنگاه را از وضعیت عادي خارج کرده و شرایط را براي سایش شدید فراهم میکند.
بنابر این تغییر شکلهاي پلاستیک بستار ، خوردگی بستار و سایش دریچه و نشیمنگاه ، عمده مشکلات موتورهایی هستند که براي سوخت بنزین طراحی شده اند ولی در آنها از سوخت گاز استفاده می شود.چنانچه در ابتداي مراحل طراحی ، شرایط مرزي واقعی ناشی از احتراق سوخت گاز در موتور، در محاسبات مهندسی و شبیهسازیهاي رایانهاي در نظر گرفته شود، میتوان وضعیت خنککاري بستار و نیز جنس بستار را به گونه اي در نظر گرفت که به هیچ وجه تغییر شکلهاي پلاستیک رخ ندهد و استفاده از ضد یخهاي با پایه مواد عالی مشکل خوردگی بستار را به کلی مرتفع میکند.طراحی مناسب سامانه خنک کاري بستار که مانع تغییر شکلهاي زیاد آن به ویژه در محل نشیمنگاه شود، خنک کاري صحیح نشیمنگاه دریچه ، استفاده از مواد مقاوم در برابر سایش و به ویژه استفاده از سازوکار هیدرولیکی جابجائی دریچه ها ، مشکل نشتیگاز از محل دریچه و نشیمنگاه را حتی در کارکردهاي بسیار طولانی مدت موتور مرتفع میکند.
-2-1-2 توان و گشتاور موتور
حالت گازي سوخت و پاشش آن در مسیر هواي ورودي منجر به افت راندمان حجمی و همچنین سرعت شعله کمتر که باعث کاهش راندمان چرخه می شود، درنهایت کاهش توان و گشتاور موتور را به همراه دارند . از طرف دیگر نسبت جرمی سوخت به هواي مورد نیاز جهت تشکیل مخلوط استوکیومتري هوا و متان کمتر از نسبت سوخت به هواي استوکیومتري بنزین می باشد که کاهش توان و گشتاور خروجی موتور را باعث میشود.طراحی بهینه سامانه تبادل گاز ، موقعیت مناسب پاشش سوخت، استفاده از سامانه هاي افزاینده راندمان حجمی همچون سامانه زمانبندي متغیر ، نسبت تراکم بالاي موتور و طراحی بهینه محفظه احتراق، افت گشتاور یک موتور % 100 گاز سوز را در مقایسه با یک موتور بنزینی هم ردیف حداکثر در حد %5 تا% 8 محدود خواهد کرد.
-3-1-2 انطباق با شرایط محیطی سرد
در هواي سرد ممکن است روشن شدن خودرو با سوخت گاز با مشکل مواجه شود و یا آنکه در هنگام روشن کردن یا در حین حرکت خودرو به واسطه وجود بخار آب در سوخت ، در مسیرتغذیه سوخت پدیده یخ زدگی رخ دهد و موتور بد عمل کند یا خاموش شود. طراحی بهینه محفظه احتراق ، بکارگیري سامانه مدیریت موتور توانمند ، استفاده از افشانه هاي گاز مناسب هواي سرد و استفاده از سوخت استاندارد، قابلیت روشن شدن و حرکت خودرو در هواي سرد را حتی مطلوبتر از سوخت بنزین خواهد کرد.
