از آنجایی که متان از درجه انفجار بالایی برخوردار است ، گاز طبیعی برای موتورهای پیستونی ، سوختی مناسب محسوب می شود . سوخت های گاز به آسانی با هوا ترکیب شده ، مخلوط همگنی را بوجود می آورند .
این امر و سادگی مولکول های این نوع سوخت ، باعث شده است که گاز طبیعی در احتراق کامل و عاری از دوده ، بر سایر سوختها برتری یابد . بطور کلی ، در کاهش آلاینده های خودروهای سبک و سنگین ، به کارگیری فن آوری لازم برای تصفیه گازهای خارج شده از موتور و اگزوز خودروها ، عامل اصلی است .
از سوی دیگر ، از لحاظ شیمی سوخت خودروها – که با میزان سمی بودن گازهای خروجی از اگزوز سروکار دارد – گاز متان به دلیل سادگی ساختار شیمیایی آن بر سایر سوخت ها برتری دارد . سازمان های تحقیقاتی نظیرTNO و VTT ، گاز خروجی از چند نوع سوخت متفاوت را مورد بررسی قرار داده اند .
بطورکلی ، سه عاملی که میزان آلاینده های موتورهای گازسوز را تعیین می کنند ،عبارتند از : سیستم احتراق ، سیستم سوخت رسانی و فن آوری استفاده از کاتالزورها ، موتورهای احتراقی با سوخت گاز را میتوان بر اساس نسبت سوخت به هوا ، به سه دسته تقسیم کرد :
موتورهای استوگیومتری
موتورهای کم مصرف
موتورهایی که مصرف سوخت آنها بهینه سازی شده است ؛ اما میزان آلاینده های آنها هنوز بالاست .
در گذشته ، بیشتر موتورهای گازسوز طوری تنظیم می شدند تا با حداقل مصرف سوخت کارکنند که این امر بنابراین در کشورهایی که قوانین مربوط به گازهای آلاینده حاصل از خودروها بسیار مشکل می باشد ، دیگر نمی توان از چنین روش هایی سود جست .
اساساً دو روش برای کنترل آلاینده های تولید شده توسط خودروها وجود دارد . روش نخست ، استفاده از کاتالیزورهای سه گانه است؛ به این ترتیب که یک موتور استوگیومتری – که به سیستم سوخت رسانی حلقه بسته و سیستم TWC مجهز است – آلاینده های کمتری تولید می کند . از این سیستم در بیشتر خودروهای سبک امروزی و هم چنین بعضی از خودروهای سنگین استفاده میشود . راه دوم استفاده از احتراق با مصرف کم سوخت است . در این روش ، تولید اکسیدهای نیتروژن ، توسط روند احتراق کنترل میشود . منواکسیدکربن و هیدروکربورها ، بیش تر توسط کاتالیزور اکسیداکسیون کنترل می شوند . روش احتراق با مصرف کم سوخت ، روشی مناسب و متداول در موتور خودروهای سنگین است .
آنچه در موتورهای استوگیومتری و موتورهای کم مصرف اهمیت دارد ، کنترل دقیق سوخت به منظور حصول اطمینان از عملکرد صحیح موتور و میزان تولید آلاینده هاست . از طرح های آینده برای موتورهای گازسوز ، استفاده از سیستم تزریق سوخت چند مرحله ای است که در آن ، برای هر یک از موتورهای استوگیومتری و کم مصرف ، یک سیستم کنترل حلقه بسته در نظر گرفته شده است .
در ایالات متحده ، نصب سیستم های عیب یابی بر روی خودروها – که به تشخیص عیوب و عملکرد موتور و سیستم کنترل گازهای خروجی از اگزوز قادر باشد – الزامی است و این کار بزودی در اروپا نیز رایج و الزامی خواهد شد . تنها مشکل گسترش سیستم های عیب یاب این است که اساساً برای موتورهای بنزینی طراحی شده اند و با موتورهایی که از سایر سوخت ها استفاده می کنند ، به درستی کار نخواهد کرد.
قوانین موجود در ایالات متحده ، خودروهایی را که با سوخت های جای گزین کار می کنند ، به تبعیت از قوانین OBD II ملزوم کرده است . به این ترتیب که به هنگام استفاده از سوخت های جای گزین ، همواره عیب یاب موتور باید روشن باشد .
البته تا سال 2004 میلادی ، سازندگان سیستم های سوخت با سوخت های جایگزین می توانند از نصب این گونه عسب یاب ها معاف شوند . بر این اساس ، باید عسب یاب ها به گونه ای تنظیم شوند که به هنگام استفاده از این گونه سوخت ها از فعالیت باز بمانند .
در اروپا نیز قوانین مشابهی در ارتباط با سیستم های EOBD در حال وضع شدن است و احتمال دارد که سازندگان اروپایی نیز از نصب سیستم های عیب یاب EOBD معاف شوند ؛ چرا که این گونه سیستم ها به هنگام استفاده از سوخت های جایگزین مطمئن عمل نمی کنند .
بنظر می رسد در آیند ه سیستم های EOBD تنگاتنگ با OEM هستند ،می توانند به کلیه توانایی های OBD دست یابند . این امر به معنای پایان گازسوز کردن خودروهای گازوییلی و بنزینی در بازارهایی است که قوانین و مقررات سختی درباره آلاینده های گازی اعمال می کنند .
اخیراً قوانین جدیدی درباره مقابله آلاینده های گازی تولید شده توسط خودروهای سنگین و سبک در اروپا تعیین شده است . طبق این قوانین ، در خودروهای سنگین هیچ تفاوتی میان سوخت های هیدروکربوری و سوخت های هیدروکربوری فاقد متان در نظر گرفته نشده است . این امر برای خودروهای گازسوط مشکل ساز خواهد بود .
امروزه موتورهای با سوخت LPG و گاز طبیعی ، هر دو در قوانین آلاینده های گازی پیش بینی شده و آزمایش هایی نیز برای آلاینده های تولید شده توسط این خودروها در نظر گرفته شده است . موتورهای دیزل بدون سیستم تصفیه دود اگزوز می توانند با قوانین اروپا – که از سال 2000 قابل اجراست – مطابقت داشته باشند ؛ اما قوانین اروپا – که از سال 2005 به اجرا درخواهد آمد – نصب سیستم تصفیه دود اگزوز را برای خودروهای دیزل ضروری می داند و در این راستا ، میزان تولید آلاینده ها توسط این خودروها ، 02/0 در هر کیلو وات ساعت در نظر گرفته شده است که بسیار کم است . وضع این قوانین جدید می تواند به نفع موتورهای گازسوز باشد ؛ چرا که این موتورها می توانند با قوانین سالهای 2005 و 2008 مطابقت کامل داشته باشند .
قوانین مربوط به آلاینده ها در ایالات متحده ، مجموعه ای عظیم از انواع مختلف خودروها و سوخت ها را در نظر گرفته است . قوانین ایالت کالیفرنیا ، برای خودروهای متوسط ، الگوی جدیدی در نظر گرفته است ؛ طبق این الگو، آلایندگی این گونه خودروها باید بسیار پایین باشد . طبق مقررات در نظر گرفته شده برای خودروهای سنگین ، در سال 2004 میزان و تولید شده توسط این خودروها ، باید 4/2 -5/2 گرم در ساعت اسب بخار باشد .
امروزه خودروهای گازسوز به تکامل نسبی خود رسیده اند . سازندگان عمده تجهیزات ( OEM ) تأمین کننده قطعات مورد نیاز خودروهای سبک و سنگین گازسوز هستند . در سال 1998 در سراسر جهان مشغول ساخت تجهیزات برای خودروهای گازسوز بودند که 11 عدد از آنها در حال ساخت موتورهای گازسوز برای خودروهای سنگین و تعدادی نیز موتورهای زمینی می ساختند .
کارخانه هایی چون بی ام و ، دایملر – کرایسلر ، فیات ، فورد ، هوندا ، میتسوبیشی ، نیسان ، تویوتا و ولو در فهرست سازندگانی هستند که قطعات لازم را برای خودروهای سبک گازسوز تإمین می کنند . عملکرد موتوری که با سوخت گاز طبیعی کار می کند ، تا حد زیادی به پیچیدگی موتور و نیز به این مسأله بستگی دارد که آیا موتور از ابتدا برای سوخت گاز طراحی شده است یا خیر . به هنگام گازسوز کردن خودروهای سبک ، به دلیل کاههش غلظت ترکسب سوخت ، فات قدرتی معادل 10% قابل پیش بینی است . البته در بیشتر موارد ، به هنگام کارکرد موتور با سوخت گاز طبیعی ، قدرت کافی برای عملکرد رضایت بخش موتور وجود دارد .
بسته به نوع خودرو ، خودروهای با سوخت سی ان جی ، از صفر تا 10% بیشتر از خودروهای بنزینی مصرف دارند ؛ ولی میزان گازهای گلخانه ای تولید شده توسط خودروهای گاز سوز به مراتب کمتر است . در موتورهای ساده تر ، تبدیل سوخت از بنزین به گاز طبیعی ، باعث کاهش نسبی و مطلق گازهای گلخانه ای میشود .
با بهره گیری از فن آوری موجود ، خودروهای شخصی و نیز کامیون های سبک و متوسط می توانند با استفاده از سوخت ، براحتی با استانداردهای ایالت کالیفرنیا منطبق شوند . از آنجایی که 90% هیدروکربن های موجود در دود اگزوز ، ناشی از سوخت متان است ، این ماده می تواند در کاهش تولید و موجود در دود اگزوز ، نقش مؤثری داشته باشد . در موتورهای بنزینی ، به علت وجود مکمل های سوخت – که برای استارت در هوای سرد موتور ضروری اند – هیدروکربورهای موجود در دود اگزوز زیاد بوده و به همین دلیل ، اینگونه موتورها به سختی می توانند خود را با محدودیت های تطبیق دهند ( البته این امر غیر ممکن نیست ) .
برای استارت موتور در هوای سرد ، سوخت های گازی بر بنزین برتری دارند . بیشتر موتورهای گازسوز ، در دماهای نسبتاً پایین بخوبی کار می کنند . بعضی از خودروهای دو سوخته طوری طراحی شده اند که همیشه با بنزین استارت می زنند ؛ این امر باعث افزایش تولید گازهای آلاینده توسط این خودروها در دمای متعارف میشود . در حالیکه خودروهای دوسوخته پیشرفته – که به سیستم های رایانه ای منسجم مجهزند – بخوبی با سوخت استارت می زنند و مانند خودروهای با سوخت ، گازهای آلاینده کمی تولید می کنند و در عین حال ، می توانند در کشورهایی که هنوز بعنوان سوخت رواج پیدا نکرده است ، کارایی داشته باشند . به غیر از آمریکاری شمالی ، در سایر بازارهای جهان ، عرضه قطعات مورد نیاز برای تبدیل موتور خودروهای بنزینی با محدودیت های بسیاری مواجه است . به همین دلیل ، برای تأمین موتورهای گازسوز خودروهای سنگین باید تا حد زیادی بر تبدیل این گونه موتورها تکیه کرد . بزرگترین مشکل موتورهای گازسوز شده دیزلی ، کنترل درجه حرارت موتور و کنترل گازهای خروجی است . از لحاظ مقاومت و دوام موتور نیز ، موتورهای کم مصرف عموماً برتر از بقیه هستند ؛ در حالیکه ترکیبی از موتورهای احتراقی استوگیومتری و ، از آلایندگی کمتر و قدرت بیشتری برخوردار است . با تبدیل سوخت موتورها از گازوئیل به گاز ، حداقل با فن آوری فعلی می توان انتظار داشت که میزان قابل توجهی از حجم آلاینده های تولید شده کاسته شود . احتراق مخلوط همگن و رقیق سوخت در موتورهای گاز سوز سبب میشود که این موتورها کمتر از موتورهای دیزلی ، گازی تولید کنند . در موتورهای استوگیومتری این امکان وجود دارد که با استفاده از فن آوری ، این میزان به حداقل برسد .
+ نوشته شده در دوشنبه هفتم دی 1388ساعت 16:51 توسط مسعود شاعف
|
سلام
خوش آمدید.
من لیسانس مهندسی مکانیک ( حرارت و سیالات )هستم.
در این وبلاگ قصد دارم مطالب مورد نیاز از درس ریاضی دانش آموزان دبیرستانی و پیش دانشگاهی رادر اختیار آنها بگذارم .و علاوه بر آن مقالات رشته مکانیک را هم در این وبلاگ برای دانشجویان قرار می دهم.
تدریس خصوصی ریاضیات هم پذیرفته میشود.
طراحی ، محاسبات و ارائه نقشه مربوط به سیستم های تاسیساتی در انواع ساختمان (هتل ،بیمارستان ، مسكونی ،اداری تجاری و... ) در اسرع وقت و با بالاترین دقت و كیفیت و همراه با ارائه جزئیات كامل اجرائی ؛ انجام میشود.
;void('');)
