مرکز دانلود خلاصه کتاب و جزوات دانشگاهی

پروژه گاز سوز کردن خودروها به روش LPG و CNG - رشته مهندسی فناوری مکانیک خودرو- (فایل ورد 160 صفحه)

 

چکیده

در فصل اول به تاريخچه ي گازي كردن خودروها در ايران و جهان و پيشرفت و دلايل عمده گرايش صنعت خودروها به گازسوز كردن مي پردازيم.

در فصل دوم به سوخت هاي جانشين خودروها اعم از گاز LNG, CNG, LPG و ويژگي هاي آن مي پردازيم. و در فصل چهارم به مشخصات گاز مي پردازيم و تمام قطعات سيستم سوخت گاز را بررسي مي كنيم.

کلمات کلیدی: تاریخچه گازنمودن خودروهادرایران وجهان،سوختهای جانشین خودروها،

مشخصات سوختLPG،ویژگی سوختهای CNG

 

 

 

 

 

مقدمه. 1

تاریخچه گازسوز نمودن خودرو ها در ایران.. 4

تاریخچه گازسوز نمودن خودرو ها در جهان.. 4

پيشرفت‌هاي فني مهم.. 5

رقابتي كردن سوخت‌ها5

دلايل عمده گرايش صنعت خودرو به گاز سوز‌كردن.. 6

سو ختهای جانشین خودروها13

1) گاز طبيعي صنعتي:14

2)گاز طبيعيمتراكم: CNG.. 14

3)گاز طبيعي :LNG.. 15

4)گاز مايع LPG:15

4) الکلها ( متانول- اتانول)16

5) هیدروژن.. 16

6)بيو ديزل.. 16

7)بيوگاز16

تحليل:17

مقايسه دو گاز CNG و بنزين:18

مزيت‌هاي استفاده از LNG بجاي CNG به عنوان سوخت... 19

LNG به‌عنوان سوخت داراي ويژگي‌هاي متعددي است كه عبارتند از:20

عوامل عدم پذيرش LNG به عنوان سوخت خودرو‌ها21

جمع‌بندي.. 21

مقدمه. 23

مشخصات سوخت LPG.. 26

تولید گاز مایع.. 26

ویژگی های گاز مایع.. 26

حرارت حاصل از احتراق.. 27

گرمای حاصل از احتراق برای یک گالن یا 78/3 لیتر. 28

ارزش حرارتی.. 28

كيت تبديل خودرو به خودروى دوگانه سوز29

1-2- حجم مجاز گاز مايع.. 33

2-2- ويژگي ها34

1-2-2- ساختار مخزن.. 34

2-2-2-نحوه ساخت مخزن.. 35

3-2-2- ضخامت ورق مورد استفاده در ساخت مخزن اثر روش ديگر. 39

4-2-2- جوشكار مخزن.. 40

5-2-2- عمليات حرارتى.. 42

6-2-2- رنگ آميزى سطح مخزن.. 42

1-3- شير اطمينان (Safety Valve)48

1-1-3- عمل باز شدن سوپاپ اطمينان.. 49

2-1-3 حداكثر فشار سوپاپ اطمينان.. 50

2-3- شيرهاى يكطرفه. 50

3-3- شير جريان اضافى.. 51

4-3 شير دستي قطع جريان گاز مايع.. 51

1-4-3- شيرهاى كشوئى.. 51

3-4-3- شيرهاى ديافراگمى (DIAFRAGM valves)53

4-4-3- شيرهاى تويى Ball Valves54

5-4-3- شيرهاي سوزنى (NEDLE VALVES)55

1-9- طرزكار شير برقى گاز مايع.. 65

1-10 طرزكار شير برقى.. 67

1-11- اصول كار رگلاتور70

2-11-رگلاتور دو مرحله اي.. 71

3-11- مزاياى رگلاتور دو مرحله اى نسبت به تك مرحله اى.. 71

4-11 - قطعات اصلى رگلاتور72

5-11- طرزكار رگلاتور در مرحله اى خودرو هاى گاز سوز73

6-11- تبخيركننده74

1-12- ميكسرهاى صفحه اى (Top-Set)82

1-1-12- ميكسر صفحه اى تاپ- ست (Top-Set) دو دهانه. 82

2-1-12-ميكسر صفحه اى تاپ- ست Top-Set يك دهانه. 82

2-12-ميكسرهاى صفحه اى تحتانى (Under-Plate)83

3-12- سيستم مختلط... 83

4-12- سيستم انشعابى.. 84

5-12-ميكسر نصب شده ميان فيلتر و كاربراتور (شكل 59) براي سيستمهاي تزريق سوخت... 85

6-12-ميكسر براى سيستمهاى تزريق سوخت MOTRONIC ، L-JETRONIC ، MONO-JETRONIC.. 85

7-12- ميكسر چگونه كار مى كند. 86

301 ا- سوئيچ وى.. 89

عملكرد سيستم سوخت رسانى L.P.G.. 90

ويژگي‌هاي سوختCNG.. 98

2-2 ويژگيهاي احتراق.. 99

راندمان انرژي و آلاينده‌هاي سوخت گاز:102

خودروهاي گاز طبيعي سوز104

رفتار موتورهاي گاز‌سوز اشتعال جرقه‌اي.. 106

سيستم‌هاي احترا`قي و جرقه در CNG.. 110

گستره و آهنگ احتراق.. 112

انفجار113

سيستم‌هاي احتراق موتورهاي CNG:113

موتورهاي گازسوز مجهز به سيستم جرقه، به سه دسته تقسيم مي‌شوند:114

سيستم عيب‌ياب( OBP)116

معرفي اجزاي سيستم گاز سوز (CNG)117

مخزن گاز CNG.. 118

تجزيه و تحليل مخازنCNG جهت استفاده درخودرو های سبک.... 122

مدل‌سازي به روش المان محدود. 123

تحليل نتايج.. 124

نتيجه گيري.. 124

شير مخزن گاز CNG.. 127

شير سوخت‌گيري گاز (Refueling Valve)129

لوله ها131

لوله های گاز فشار بالا. 131

لوله های گاز فشار پایین.. 133

شیرهای CNG.. 134

شیرهای سولونوئیدی.. 136

شیر سولونوئیدیCNG.. 137

شیر سولونوئیدی بنزین.. 137

شير برقي بنزين.. 138

رگولاتور ‌CNG.. 138

نتيجه گيري.. 142

ویژگی های سوخت CNG.. 143

مشخصات سوخت LPG.. 143

مخزن گاز مایع L.P.G :143

عملکرد سیستم سوخت رسانی L.P.G.. 144

تجزیه و تحلیل مخازن CNG جهت استفاده در خودروهای سبک.... 145

تولید گاز مایع:146

ویژگی های گاز مایع:146

مدل سازی به روش المان محدود. 146

تحلیل نتایج.. 147

نتیجه گیری.. 148

منابع و مآخذ. 149

 

فهرست جدول ها

عنوان صفحه

جدول1-1.درصدگازیCNG.. 14

جدول(1-3) ویژگی های فیزیکی گازمایع درمقایسه باسوختهای دیگر............................................................27

جدول(2-3):ویژگی های احتراقی گازمایع نسبت به سوختهای دیگر...............................................................29

جدول 1: حروف به کار رفته در شکل های 1 تا 4. 32

جدول2:مشخصات فولادبرای استفاده درساخت مخازن.......................................................................................35

جدول3:ضریب شکلی حرفCبرعدسیها...................................................................................................................44

جدول (1ـ2 ) نسبت به سوخت و چگالي انرژي در مخلوط استوگيومتري هوا و سوخت...........................101

جدول شماره (2-2) ضريب Wobbeبراي گازهاي مختلف................................................................................101

جدول ( 3-2) تركيبات گازهاي موجود در دود اگزوز يك موتور ايدآل(مخلوط استوكيومتري) و ميزان توليد گاز CO₂ حاصل از احتراق.. 103

جدول شماره (4-2) راندمان ـ سوخت از چاه تا مصرف در خودروها104

جدول (1ـ3) خواص گاز طبيعي و نتايج آن در موتور درونسوز. 106

(جدول 1ـ5)122

جدول2:نتایج حاصل ازتحلیل مخازن کامپوزیتی................................................................................................126

 

 

مقدمه

يكي از مهمترين و اساسي‌ترين مسائل آينده بشر مسئله تأمين انرژي مي‌باشد. در اين ميان سوخت مورد نياز خودروها بخش مهمي از نياز بشر به انرژي را تشكيل مي‌دهد. امروزه مسئله‌ي سوخت‌هاي جايگزين در خودروها به يكي از مهمترين شاخه‌هاي تحقيقاتي و صنعتي تبديل شده است. استفاده از اين منابع انرژي از دو ديدگاه كنترل آلودگي وتأمين منابع سوختي مورد توجه مي‌باشد، شامل: بنزين‌هاي تجديد ساختار شده، گاز، مايع نفتي، متانول، اتانول و هيدروژن مي‌باشد.

گاز طبيعي يكي از مشتقات نفتي است كه قسمت عمده‌ي آن مخلوطي از گازهاي متان و اتان بوده و به صورت مستقيم يا همراه با نفت خام از زير‌زمين استخراج مي‌شود. از لحاظ منابع، بعد از زغال سنگ و نفت، گاز طبيعي فراوان‌ترين سوخت فسيلي مي‌باشد. پيش‌بيني‌هاي انجام شده نشان مي‌دهد كه بر خلاف نفت، مصرف گاز نه فقط در كشورهاي پيشرفته آسيائي بلكه در كشور‌هاي صنعتي بويژه اروپاي غربي و ژاپن در سالهاي آتي نيز افزايش خواهد يافت. زيرا سهم گاز طبيعي در تأمين مصرف انرژي جهان از4/18 درصد در سال 1973 به 24 درصد در سال 2000 افزايش يافته است. پيش‌بيني مي‌شود مصرف آن براي سال‌هاي آتي نيز با رشد سالانه‌اي معادل 2/3 درصد افزايش يابد. همچنين برآورد شده است كه مصرف گاز در اروپاي غربي تا سال 2020 ميلادي به حجمي بيش از 700 ميليارد مترمكعب خواهد رسيد كه نسبت به سال 1999 (كه حدود 360 ميليارد مترمكعب بود) صد در صد افزايش نشان مي‌دهد.

بايد اذعان داشت كه كشورهاي اروپايي معمولاً دورانديش بوده و در پي تأمين انرژي براي بلند‌مدت و حداقل به مدت صد سال هستند. به همين دليل بايد هزينه‌هاي آنرا نيز پذيرا باشند. چرا كه يكي از مشكلات عمده و اساسي صنعت گاز، قيمت بالاي تجهيزات آن مي‌باشد. كه مانع سرمايه‌گذاري درخصوص اجراي طرح‌هاي بزرگ كه در آينده لازم و ضروري‌اند، مي‌شود. به هرحال كشور ايران با دارا بودن 5/15 درصد از كل منابع گازي دنيا پس از روسيه نقش مهمي را در تأمين گاز مصرفي جهان خواهد داشت.

لذا با توسعه سرمايه‌گذاري‌ها در اين زمينه و احداث شبكه و خطوط لوله انتقال گاز سراسري در منطقه و استفاده از گاز طبيعي در خودروها مي‌توان ضمن به حداقل رساند آلودگي و تخريب محيط زيست، در بهبود اقتصاد كلان كشور، اشتغال‌زايي در منابع انرژي، توزيع و توسه بازار گاز و مصرف بهينه آن در داخل كشور بهره جُست.

تاكنون كشورهاي مختلفي اقدام به گازسوز كردن خودروهاي سبك و سنگين نموده‌اند. به عنوان مثال در كشور آرژانتين، تعداد خودروهاي گازسوز 000/385 عدد بوده كه به ازاء آنها 504 ايستگاه سوخت‌گيري احداث شده است. اين عدد در كشور ما يك ايستگاه براي 800 خودرو مي‌باشد از جمله فعاليت‌هايي كه قبلاً در اين مورد صورت گرفته، مي‌توان به مطالعات تجربي شركت نيسان موتور بر روي يك موتور 6 سيلندر اشتعال‌ ـ جرقه‌اي اشاره كرد. اين نتايج ميزان افت توان در حالت گازسوز نسبت به پايه بنزيني را براي موتورهاي سوخت آمايي (كاربراتوري) و افشانه‌اي به ترتيب برابر 24 و 15 درصد نشان مي‌دهد.

باتوجه به موارد فوق، نياز به گازسوز كردن خودروها در داخل كشور به خوبي احساس مي‌شود.

 

 

 

 

 

فصل اول

 تاریخچه گازسوز نمودن خودرو ها در ایران

از سال 1365، در شهر شيراز طرح گازسوز نمودن خودروها با گاز طبيعي CNG به صورت آزمايشي با تبديل 1200 دستگاه سواري به مرحله اجرا درآمد. به همين منظور، دو ايستگاه سوخت گيري CNG براي سرويس دهي به اين خودرو ها ساخت شد كه به دليل عدم تامين قطعات يدكي، يكي از اين ايستگاه ها به حالت تعطيل درآمد.

در مشهد نيز پروژه اي مشابه در سال 1367 انجام و طي آن، 1200 دستگاه خودرو به گاز سوز تبديل شد و يك جايگاه سوخت رساني نيز ساخته شد. دومين جايگاه سوخت رساني اين شهر, در سال 1374 احداث شد.

البته, طرح بزرگي به منظور گاز سوز نمودن خود روها, توسط سازمان بهينه سازي سوخت كشور براي اجرا مدنظر مي‌باشد. در اين طرح، 200 هزار خودرو (عمدتاً ناوگان سبك و عمومي) گاز سوز مي شوند و بدين‌منظور 150 ايستگاه درون شهري براي تامين سوخت مورد نياز خودروهاي گازسوز, در 15 شهر كشور ايجاد مي گردد.

كل بودجة اين طرح در حدود 268 ميليون دلار برآورد گرديده است كه هزينة اين طرح از منابع داخلي تامين خواهد گشت. در اين طرح، 50 هزار خودروي جديد و 150 هزار خودروي فرسوده، گاز سوز خواهند گرديد.

 

تاریخچه گازسوز نمودن خودرو ها در جهان

استفاده از سابقة گاز طبيعي به عنوان سوخت خودرو به سال 1920 برمي‌گردد. دو شوك نفتي سال‌هاي 1974 و 1979 و امكان وقوع چنين محدوديت‌هايي براي سوخت‌هاي متكي به نفت، علاقة شديدي به خودروهاي گازسوز به وجود آورد. اين امر موجب به وجود آمدن عامل امتيازهاي اقتصادي مي‌شود كه بر برنامه‌هاي موجود تكيه دارد. مزاياي استراتژيك آن را به درجة پايين‌تري از اهميت نزول مي دهد. در مقطعي از زمان، وقتي مشكل جدي آلودگي شهري درجهان مطرح شد، گاز طبيعي هوا را تميز و شفاف كرد. امري كه با كاهش سوخت‌هاي نفتي به دست نيامده بود.‌‌‌‌‌‌‌

مسيرپيشرفت فعلي به تنهايي به وجود نيامده است. جالب است كه تفاوت موفقيت‌ها در كشورهاي مختلف با يكديگر مقايسه شود. برنامة خودروي گازسوز، در سال 1930 در فرانسه شكوفا شده بود در سال 1960 به علت وفور سوخت‌هاي مايع نفتي باعث كاهش توجه وگسترش خودروهاي گازسوز گرديد. خودروهاي گازسوز صنعت خودروهاي با سوخت گاز طبيعي، به صورت پيوسته پس از سال 1930 در ايتاليا توسعه يافت و رشد كرد. اين صنعت دركمتر ازهشت سال در نيوزيلند رشد كرد كه در سال 1987 دريك مرحلة 11 درصداز خودروهاي مسافركش تبديل شدند. تغييرات در روية دولت يا قيمت سوخت‌هاي نفتي، مانع پيشرفت اين صنعت مي‌شود و تعداد جايگاه‌هاي سوخت‌گيري و خودروهاي گازسوز را به نصف كاهش مي‌دهد. در آمريكاكوشش اصولي توسط وضع قانون وانگيزة دولت، باعث پيشرفت سريع در اين زمينه شد.. آرژانتين در يك دورة ده ساله در تبديل خودروهاي مسافربري و تاكسي‌ها، از ساير كشورها پيشي گرفت. اختلاف قيمت در تبديل خودروهاي بنزيني به گازسوز، بسيار مطلوب بود و به عكس، تبديل به خوردهاي گازوئيلي انگيزه كمي داشت. پس از گذشت يك دوره از تبديل‌ها، فقط با تكنيك و بنيان عميق كارها، پيشرفت حاصل مي‌دهد. ميزان دست‌يابي به كاهش آلاينده‌هاي خودروهاي گازسوز، از آچه كه انتظار مي‌رفت بيشتر شده است.

 

 

پيشرفت‌هاي فني مهم

درآينده، از اين گزارش در زمينة بررسي توسعه‌هاي جديد خودروهاي گازسوز استفاده شده وموجبات جلو افتادن پيشرفت آن را فراهم خواهد كرد. فهرستي خلاصه در اين جا درج شده كه نشان دهندة گسترة وسيعي از پيشرفت‌هاي موضوع است. فناوري‌هاي جديد طراحي و توليد، بيشتر مديريت سيستم‌هاي قابل انعطاف موتور را به كاربردهاست؛ به ويژه پيشرفت‌ةايي كه در زمينة سهل الوصول بودن و همچنين كيفيت تجهيزات گازسوز كردن خودروها، صورت گرفته است. در حال حاضر خودروهاي تبديل شده، سازگاري بيشتري با استاندارهاي كنترل آلودگي هوا نسبت به خودروهاي نو، با سوخت مايع دارند.

اكنون خودروهاي تبديل شده، بيشترين استاندارد انتشار آلودگي‌ها را دارا هستند. پيشرفت‌هاي تأمين خودروهاي سبك و سنگين و موتورها توسط سازندگان اصلي تجهيزات با نرخ تضميني، و گستردگي انتخاب در اندازه و شكل خودور، در حال رشد است. هزينه‌هاي خودروها در سطوح پاييني كه انتظار داشتيم، هنوز از يك خط توليد به هنگام متعادل نشده است؛ اما در مسافت‌هاي طولاني معمولاً هزينه اضافي كه توسط ذخيره‌هاي سوخت در طول دوران استفاده مجدداً پرداخت مي‌شود، آن را از نظر اقتصادي جذاب مي‌كند و مي‌تواند مورد ملاحظه قرار گيرد.

از برتري‌هاي ويژة توليد كنندگان خودروهاي گازسوز، پيش از تبديل خودروهاي داراي موتور تراكمي كه با درصد بالاي اكتان گاز طبيعي هماهنگ مي‌شوند، فرصت طراحي نصب مخزن ذخيره سوخت در سازه اصلي خودرو مي‌باشد. در فصل هفتم و هشتم فناوري استفاده شده توسط توليدكنندگان خودروهاي گازسوز در خودروهاي جديد و پيشرفت‌هاي به دست آمده در چهار سال گذشته، ارائه شده است. بازنگري روش‌هاي مديريت موتور و گازهاي متصاعد شده از اگزوزها مي‌تواند بهبودهاي آتي مورد نياز براي كنترل آلودگي‌ها را تأمين كند.

يك مرحله بزرگ دسترسي به قيمت پايين سيلندرهاي ذخيرة سبك وزن، كه مدت زيادي در فهرست درخواست شركت‌هاي حمل ونقل و توليدكنندگان بوده است، درخواست پذيرفته شدن پيش نويس استاندارد سيلندرهاي فشار بالا براي ذخيرة گاز طبيعي، توسطISO بوده است. بر اساس استانداردهاي منعطف در تعريف سيلندرها، مي‌توان از مواد جديد سبك‌تر و مقاوم‌تري براي سيلندرهاي جديد بهتر استفاده نمود.

رقابتي كردن سوخت‌ها

هنگام ارزيابي جايگاه آيندة گاز طبيعي به عنوان يك سوخت جايگزين، بايد نحوة رقابت آن با ساير سوخت‌ها مدنظر قرار گيرد. با وجود اين كه درحال حاضر، روي سوخت‌هاي جايگزين تأكيد مي‌شود؛ اما اين نكته حائز اهميت است كه صنعت خودروهاي گازسوز، نبايد از پيشرفتي كه درزمينة سوخت‌هاي سنتي درحال شكل‌گيري است نيز غافل شود.

در چالش براي كاهش آلودگي‌ها، مي‌توان از استراتژي‌هايي استفاده نمود. برخي از اين استراتژي دراز مدت هستند و برخي ديگر را مي‌توان در خودروهاي توليدي شدة فعلي دخالت داد. براي مثال، چهار دسته از كنترل‌ها را مي‌توان تعريف كرد؛ مانند:

1- بهبود بازرسي و تعميرات.

2- تعديلات سوخت، مانند تنظيم دوبارة سوخت‌هاي بنزين و گازوئيل.

3- طراحي پيشرفته و ساختن سوخت‌هاي با مصرف و آلودگي‌هاي كمتر.

4- جايگاه‌هاي سوخت‌گيري

 

دلايل عمده گرايش صنعت خودرو به گاز سوز‌كردن

در دهه‌ي 90 مسايل زيست محيطي در كشور‌هاي توسعه يافته به نحو چشمگيري زندگي انسانها را تحت تاثير خود قرار داده است. در نتيجه، مقررات مربوط به گازهاي آلاينده خروجي از اگزوز خودروها روز به روز سخت‌تر مي‌شوند. در زماني كه هنوز كاتليزورها به خدمت گرفته نشده بودند، استفاده از سوخت‌هاي گازي به جاي گازوييل،‌باعث كاهش اين جور آلاينده‌ها شد؛ اما امروزه طراحي اصولي موتورها و كارآيي كاتاليزورها، عامل اصلي كاهش آلاينده‌ها به شمار مي‌رود و اين در حالي است كه نوع سوخت، نقش بسيار كوچكي در اين راستا ايفا مي‌كند.

 

 

 

 

شكل(ا-1) روند تكاملي مقررات مربوط به آلايند‌ه‌هاي خروجي از اگزوز خودرو‌هاي سبك

 

موتورهاي ديزلي قديم بسيار قابل اطمينان و از لحاظ مصرف انرژي كارآمد هستند. به همين دليل، موتور‌هاي ديزلي كه در آنها سوخت به طور مستقيم تزريق مي‌شود، هنوز هم به عنوان موتور محركه خودرو‌هاي سنگين مطرح بوده، مورد استفاده قرار مي‌گيرند؛ اما اين گونه موتورها در برآورد كردن قوانين و مقررات مربوط به گازهاي آلاينده ـ كه روز به روز سخت‌تر مي‌شوند ـ با مشكل مواجه هستند. البته مي‌توان با جايگزين كردن موتورهاي پيشرفته ـ كه قابليت مصرف سوخت‌هاي جايگزين نظير الكل و يا گاز را داشته باشند ـ به ميزان قابل توجهي از آلايند‌هاي خروجي از اگزوز اين گونه خودروها و نيز از مسموميت آنها كاست.

دربسياري از موارد، گاز طبيعي مي‌تواند باعث كاهش گازهاي فعال شيميايي و سمي شود. از آنجائي كه تعداد خودروها و نيز مصرف عمومي انرژي در كشورهاي در حال توسعه به سرعت رو به افزايش است و از سوي ديگر گاز، سوختي پاكيزه است، اين سوخت مي‌تواند براي خودروهايي كه فاقد سيستمهاي پيچيده‌ي تصفيه‌ي دود اگزوز هستند، سوختي مناسب تلقي مي‌شود. اما جنبه‌هاي ديگري چون مصرف عمومي انرژي و گازهاي گلخانه‌اي نيز همواره مطرح هستند.

قراردادهاي بين‌المللي نظير «پروتكل كيوتو» به منظور متوقف كردن افزايش گازهاي گلخانه‌اي به امضاء رسيده‌اند. مي‌توان با تبديل سوخت خودروهاي ديزلي به گاز، به ميزان قابل توجهي از دي‌اكسيد‌كربن توليد شده توسط اين گونه خودروها كاست. به موازات پيشرفت فن‌آوري در زمينه‌ي موتور خودروهاي سنگين، ما شاهد كاهش آلودگي در اين بخش نيز خواهيم بود. گاز متان را هم مي‌توان از تأسيسات بازيافت زباله بدست آورد. به اين ترتيب ما قادر خواهيم بود خودروهائي با سوخت گاز طبيعي را با سوخت‌هاي تجديد‌پذير نيز به خدمت درآوريم. از آنجائي كه متان از درجه انفجار بالائي برخوردار است، گاز طبيعي براي موتورهاي پيستوني سوخت مناسب محسوب مي‌شود. سوخت‌هاي گاز به آساني به آساني با هوا تركيب شده، مخلوط همگوني را به وجود مي‌آورند. اين امر و سادگي مولكولهاي اين نوع سوخت باعث شده است كه گاز طبيعي در احتراق كامل و عاري از دوده، بر ساير سوخت‌ها برتري يابد. به طور كلي، در كاهش آلاينده‌هاي خودروهاي سبك و سنگين، به كارگيري فن‌آوري لازم براي تصفيه‌ي گاز‌هاي خارج شده از موتور و اگزوز خودرو عامل اصلي است.از سوي ديگر، از لحاظ شيمي سوخت خودروها ـ كه با ميزان سمي بودن گازهاي خروجي از اگزوز سروكار دارد ـ گاز متان به دليل سادگي ساختار شيميائي آن بر ساير سوخت‌ها برتري دارد.

به‌طوركلي سه عاملي‌كه ميزان آلايندگي‌ موتورهاي گاز‌سوز را تعين مي‌كنند، عبارتند از:

سيستم احتراق، سيستم سوخت‌رساني و فنآوري استفاده از كاتاليزورها.

موتورهاي احتراقي با سوخت گاز را مي‌توان براساس نسبت سوخت به هوا، به سه دسته تقسيم كرد:

1. موتورهاي استوكيومتري
2. موتورهاي كم مصرف
3. موتورهاي كه مصرف سوخت آنها بهينه سازي شده است؛ اما ميزان آلاينده‌هاي آنها هنوز بالاست.

در گذشته موتورهاي گاز‌سوز طوري تنظيم مي‌شدند تا با حداقل مصرف سوخت كار كنند كه اين امر، باعث افزايش اكسيده‌هاي نيتروژن خروجي از اگزوز اين خودروها گرديد. بنابراين، در كشورهائي كه قوانين مربوط به گازهاي آلاينده حاصل از خودروها بسيار سخت است، ديگر نمي‌توان از چنين روشهايي سود جست.

اساساً دو روش براي كنترل آلاينده‌هاي توليد‌شده توسط خودروها وجود دارد. روش نخست، استفاده از كاتاليزورهاي سه‌گانه است؛ به اين ترتيب كه يك موتور استوكيومتري ـ كه به سيستم سوخت رسان حلقه بسته و سيستمTwc مجهز است ـ آلاينده‌هاي كمتري توليد مي‌كند از اين سيستم در بيشتر خودروهاي سبك امروزي و همچنين بعضي از خودروهاي سنگين استفاده مي‌شود. راه دوم، استفاده از احتراق با مصرف كم سوخت است؛ در اين روش، توليد اكسيد‌هاي نيتروژن، توسط روند احتراق كنترل مي‌شود. منواكسيد‌كربن و هيدروكربورها، بيشتر توسط كاتاليزور اكسيداسيون كنترل مي‌شوند. روش احتراق با مصرف كم سوخت، روشي مناسب و متداول در موتور خودروهاي سنگين است.

آنچه كه در موتورهاي استوكيومتري و موتورهاي كم‌مصرف اهميت دارد، كنترل دقيق سوخت به منظور حصول اطمينان از عملكرد صحيح موتور و ميزان توليد آلاينده‌هاست. از طرح‌هاي آينده براي موتورهاي گاز‌سوز استفاده از سيستم تزريق سوخت چند مرحله‌اي است كه در آن براي هر يك از موتورهاي استوكيومتري و كم‌مصرف، يك سيستم كنترل حلقه بسته در نظر گرفته شده است. در ايالات متحده، سيستمهاي عيب‌يابي بر روي خودروها ـ كه به تشخيص عيوب و عملكرد موتور و سيستم كنترل گاز‌هاي خروجي از اگزوز قادر باشد ـ الزامي است و اين امر بزودي در اروپا نيز رايج و الزامي خواهد شد. تنها مشكل گسترش سيستمهايي عيب‌ياب اين است كه اساساً براي موتورهاي بنزيني طراحي شده‌اند و با موتورهايي كه از ساير سوخت‌ها استفاده مي‌كنند، بدرستي كار نخواهند كرد.

قوانين موجود در ايالات متحده، خودردهايي را كه با سوخت‌هاي جايگزين كار مي‌كنند، به تبعيت از قوانين ObdII ملزم نموده است. به اين ترتيب كه هنگام استفاده از سوخت‌هاي جايگزين همواره عيب‌ياب موتور بايد روشن باشد.

البته تا سال 2004 ميلادي، سازندگان سيستمهايي سوخت‌رساني با سوختهاي جايگزين مي‌توانند از نصب اين گونه عيب‌يابها معاف شوند. بر اين اساس، بايد عيب‌يابها به گونه‌اي تنظيم شوند كه به هنگام استفاده از اين گونه سوخت‌ها از فعاليت باز بمانند.

در اروپا نيز قوانين مشابهي در ارتباط با سيستم‌هاي EOBD در حال وضع‌شدن است و احتمال دارد كه سازندگان اروپائي نيز از نصب سيستمهاي عيب‌ياب EOBD معاف شوند؛ چرا كه اين‌گونه سيستم‌ها به هنگام استفاده از سوخت‌هاي جايگزين مطمئن عمل نمي‌كنند.

به نظر مي‌رسد در آينده سيستم‌هايOBD آنقدر پيچيده نخواهند شد كه تنها سازندگاني كه در ارتباط تنگاتنگ با OEM هستند، مي‌توانند به كليه تواناييهاي OBD دست يابند. اين امر به معناي پايان گاز‌سوز كردن خودروهاي گازوييلي و بنزيني در بازارهائي است كه قوانين و مقررات سختي در باره آلاينده‌هاي گازي اعمال مي‌كنند.

امروزه موتورهاي با سوخت گاز طبيعي، هر دو در قوانين آلاينده‌هاي گازي پيش‌بيني شده و آزمايشهائي نيز براي آلاينده‌هاي توليد شده توسط اين خودروها در نظر گرفته شده است. موتورهاي ديزل بدون سيستم تصفيه‌ي دود اگزوز مي‌توانند با قوانين Euro3– كه از سال 2000 قابل اجراست ـ مطابقت داشته باشند؛ اما قوانين‌ Euro4ـ كه از سال 2005 به اجرا درخواهند آمد ـ نصب سيتم تصفيه‌ي دود اگزوز را براي خودروهاي ديزل ضروري مي‌داند و در اين راستا، ميزان توليد آلاينده‌ها توسط اين خودروها،2% در هر كيلو وات ساعت در نظر گرفته شده است كه بسيار كم است. وضع اين قوانين جديد مي‌تواند به نفع موتورهاي گاز‌سوز باشد، چرا كه اين موتورها مي‌توانند با قوانين سالهاي 2005 و 2008 مطابقت كامل داشته باشند.

قوانين ايالت كاليفرنيا، براي خودروهاي متوسط الگوي جديد در نظر گرفته است؛ طبق اين الگو، آلايندگي اين گونه خودروها بايد بسيار پائين باشد. طبق مقررات در نظر گرفته شده براي خودروهاي سنگين، در سال2004 ميزان NO_XوNMHC توليد شده توسط اين خودروها بايد 4/2 الي5/2 گرم در هر ساعت اسب بخار باشد.

اندازه‌گيري مستمر جرم كلي ذرات معلق در دود اگزوز، به هيچ وجه تركيب شيميائي اين ذرات و نيز ميزان انتشار آنها را مشخص نمي‌كند. اثرات نامطلوبي كه اين ذرات ريز برروي سلامتي انسانها مي‌گذارد، اخيراً توجه زيادي را به خود معطوف داشته است. البته دستگاههاي جديدي براي اندازه‌گيري ميزان انتشار اين ذرات ساخته شده‌اند. در آينده احتمالاً قوانين به اموري بيش از اندازه‌گيري جرم اين ذرات توجه خواهند كرد.

امروزه خودروهاي گاز‌سوز به تكامل نسبي خود رسيده‌اند. سازندگان عمده تجهيزات1(OEM) تأمين‌كننده قطعات موردنياز خودروهاي سبك و سنگين گازسوز هستند. در سال 1998 در سراسر جهان 43 OEM مشغول ساخت تجهيزات براي خودروهاي گازسوز بودند كه يازده‌ تاي آنها درحال ساخت موتورهاي گازسوز براي خودروهاي سنگين و تعدادي نيز موتورهاي زميني مي‌ساختند.

كارخانجاتي چون «بي‌.ام‌.و»، «دايملر»، «كرايسلر»، «فيات»، «فورد»، «هوندا»، «ميتسوبيشي»، «نيسان»، «تويوتا» و «ولو» در فهرست سازندگاني هستند كه قطعات لازم را براي خودروهاي سبك گازسوز تأمين مي‌كنند. عملكرد موتوري كه با سوخت گاز طبيعي كار مي‌كند، تا حد زيادي به پيچيدگي موتور و نيز به اين مسأله بستگي دارد كه آيا موتور از ابتدا براي سوخت‌ گاز طبيعي طراحي شده است يا خير. به هنگام گازسوز كردن خودروهاي سبك، به دليل كاهش غلظت تركي سوخت، اُفت قدرتي معادل 10 درصد قابل پيش‌بيني است. البته در بيشتر موارد، به هنگام كاركرد موتور با سوخت گاز طبيعي، قدرت كافي براي عملكرد رضايتبخش موتور وجود دارد.

 

1 Orignal Equpement Manufactures