تكنولوژي خودروهاي گازسوز - نوشته حسين رمضاني
بخش اول – گاز مايع (LPG)
گاز مايع (Liquified Petrolume Gas) كه به اختصار LPG ناميده ميشود، مخلوطي از گازهاي پروپان، بوتان، پروپيلن، بوتيلن و گازهاي ديگري ميباشد كه با افزايش فشار و كاهش دما به حالت مايع در ميآيد.
گاز مايع به عنوان يك سوخت جهت مصارف خانگي و تجاري و توليد حرارت و نيز به عنوان سوخت پالايشگاهها مورد استفاده قرار ميگيرد؛ البته در دهههاي اخير در بسياري از كشورها بعنوان سوخت مورد نياز خودروها نيز به كار برده شده است.
گاز مايع خالص بيرنگ و بيبو بوده و هيچ مزهاي ندارد؛ البته گاز مايع معمولاً مقادير ناچيزي ناخالصي مانند گوگردهاي آلي، نيتروژن و تركيبات اكسيژن دارد، كه همين امر باعث استشمام بوي مخصوصي از آن ميشود. در بيشتر كشورها به گاز مايع مواد بودار اضافه ميگردد تا در صورت نشت بتوانند از طريق حس بويايي آنرا تشخيص دهند.
گاز مايع در حالت گاز و مايع داراي دو وزن مخصوص متفاوت ميباشد. به همين دليل وزن مخصوص آنرا در حالت مايع نسبت به آب و در حالت گازي نسبت به هوا ميسنجند. گاز مايع در حالت مايع از آب سبكتر و در حالت گازي 5/1 تا 2 برابر از هوا سنگينتر است؛ كه اين ويژگي يكي از بزرگترين معايب آنرا موجب شده است؛ بطوريكه در صورت نشت در محيط ميتواند در سطح زمين تجمع كرده، و باعث بروز حوادث ناشي از انفجار گردد.
نقطه جوش همه مواد با افزايش فشار افزايش مييابد. از اينرو براي تبخير گاز مايع لازم است فشار آنرا به ميزان معيني كاهش دهيم يا اينكه دماي آنرا به ميزان معيني افزايش دهيم. به همين ترتيب براي مايع كردن آن نيز بايد فشار را افزايش داده و يا دماي آنرا كاهش دهيم، كه معمولاً از روش اول يعني افزايش فشار استفاده ميگردد.
ارزش حرارتي پروپان 080/11 (Kcal/Kg) و بوتان 920/10 (Kcal/Kg) ميباشد؛ كه اين مقادير كمي بيشتر از ارزش حرارتي بنزين كه 500/10 (Kcal/Kg) است، ميباشد. بعبارتي براي كسب انرژي گرمايي يكسان از گاز مايع و بنزين به مقدار كمتري از گاز مايع نسبت به بنزين نيازمنديم.
مزاياي استفاده از گاز مايع در خودروها:
1. با كاهش هزينة سوخت مورد نياز خودروها از جنبههاي اقتصادي مورد توجه است.
2. از آنجا كه گاز مايع داراي فشار مناسبي است، ديگر نيازي به استفاده از پمپ سوخت نميباشد.
3. بدليل آنكه گاز مايع به حالت تبخير شده درون موتور تزريق ميگردد، عمل احتراق كاملتر بوده و دودة كمتري درون سيلندر توليد ميشود.
4. بالا بودن عدد اكتان و ارزش حرارتي گاز مايع، بازده موتور را افزايش و اثر كوبش آنرا كاهش ميدهد.
در ادامه قطعاتي معرفي ميگردد كه با نصب آنها بر روي خودروهاي بنزيني ميتوان قابليت استفاده از گاز مايع را در آنها ايجاد كرد.
مخزن گاز مايع: از اين مخزن كه متناسب با نوع خودرو و حجم موتور به شكل استوانهاي يا چنبرهاي و در ظرفيتهاي مختلفي تهيه ميگردد، براي ذخيره گاز مايع مورد مصرف در خودرو استفاده ميشود.
شير مركب: اين شير بر روي مخزن گاز مايع نصب گرديده و داراي اجزاي مختلفي است، كه هر يك وظيفة جداگانهاي به شرح زير دارند:
1- شير اطمينان: اين شير در مواردي كه فشار درون مخزن از 25 (bar) فراتر رود، وارد عمل شده و گاز را با جريان مناسبي به بيرون هدايت ميكند؛ تا زمانيكه فشار درون مخزن به حد مناسب خود برسد.
2- شير ورود گاز مايع: اين شير يكطرفهاي ميباشد كه در هنگام سوختگيري مسير ورود گاز به درون مخزن را باز ميكند، در حاليكه اجازة بازگشت گاز مايع به طرف بيرون را نميدهد.
3- شير خروج گاز مايع: اين شير در مسير خروجي گاز از مخزن قرار گرفته و بوسيلة آن گاز مايع از مخزن خارج ميگردد.
4- شير دستي قطع جريان گاز مايع: دو عدد شير كه در موارد تعمير يا تست دورهاي ميتوان آنها را بصورت دستي باز و بسته نمود.
5- شير قطع جريان ناگهاني: اين شير در مسير خروج گاز قرار گرفته و در مواردي كه جريان گاز مايع خروجي از مخزن بطور ناگهاني افزايش يابد، عمل كرده و مسير خروج گاز از مخزن را ميبندد. اين عمل در هنگام تصادفات و يا هنگام شكسته شدن لولة مسي خروج گاز بسيار حائز اهميت است.
6- شناور: اين شناور كه درون مخزن گاز مايع قرار ميگيرد، داراي يك استوانه از جنس فوم و يك بازوي فلزي است كه همراه با افزايش يا كاهش گاز درون مخزن حركت كرده و بوسيلة يك آهنرباي دائمي كه بر روي آن تعبيه شده است، عقربهاي را به حركت در ميآورد كه سطح گاز درون مخزن را نشان ميدهد.
7- شير قطع جريان 80% : بدليل آنكه به هنگام سوختگيري گاز مايع نبايد بيش از 80 درصد حجم مخزن را پُر كرد، بر روي شناور تجهيزاتي تعبيه شده است كه پس از پُر شدن 80 درصد حجم مخزن، بطور خودكار مسير ورود گاز مايع به درون مخزن را ميبندد.
8- سنسور سطح گاز مايع: با حركت عقربة نشانگر بين دو سنسور، موقعيت عقربه به يك سيگنال مشابه الكترونيكي تبديل شده، و از طريق سيم مربوطه به مدار كليد انتخاب سوخت ارسال ميگردد؛ كه اين مدار نيز از طريق روشن و خاموش كردن پنج ديود نوري، ميزان گاز مايع درون مخزن را نشان ميدهد.
رگولاتور: رگولاتور وسيلهايست كه در مسير گاز خروجي از مخزن گاز مايع و پس از شير برقي گاز قرار گرفته و سه وظيفة مهم را بر عهده دارد:
1- تبديل گاز مايع از حالت مايع به حالت بخار بوسيله حرارت حاصل از آب سيستم خنك كاري (ويژگي تبخيركنندگي رگولاتور)
2- كاهش و تنظيم فشار بخار گاز در حد فشار اتمسفر (ويژگي فشارشكني رگولاتور)
3- تنظيم گاز ارسالي و مصرفي موتور در حالات مختلف
رگولاتور شامل بخشهاي زير ميباشد:
1- ورودي گاز مايع: از طريق اين دريچة برنجي، گاز مايع وارد اتاقك مرحلة اول رگولاتور ميگردد.
2- خروجي گاز: بوسيلة اين قطعة برنجي، گاز مايع تبخير شده و با فشار مناسب كه آمادة مصرف در موتور ميباشد از رگولاتور خارج ميگردد.
3- اتاقك مرحله اول: در اين اتاقك يك ديافراگم و شيطانك متصل به آن وجود دارد، كه توسط يك فنر فشار گاز مايع ورودي به اين اتاقك به ميزان مناسبي كاهش يافته و تبخير ميگردد.
4- اتاقك مرحله دوم: گاز مايعي كه در اتاقك مرحله اول تبخير شده و فشارش كاهش يافته است، از طريق شير برقي رگولاتور وارد اتاقك مرحلة دوم ميشود. فضاي اين اتاقك از اتاقك مرحله اول بزرگتر بوده و داراي يك ديافراگم بزرگتر و يك شيطانك متصل به آن ميباشد.متناسب با مكش ايجاد شده توسط موتور، ديافراگم مرحله دوم مجراي ورودي گاز به اين مرحله را توسط شيطانك متصل به آن باز و بسته نموده و گاز مورد نياز موتور را فراهم ميكند.
5- شير برقي رگولاتور: اين شير برقي كه در مسير بين اتاقك مرحله اول و دوم رگولاتور قرار گرفته، جهت افزايش ضريب ايمني سيستم گازسوز بكار برده شده است، تا از ورود ناخواستة گاز به موتور جلوگيري گردد.
6- اتاقك گردش آب گرم: اين اتاقك گرماي مورد نياز تبخير شدن گاز مايع را از طريق تبادل حرارتي با اتاقك مرحله اول تأمين مينمايد؛ كه براي اين منظور از حرارت موجود در آبگرم بخاري خودرو استفاده ميشود.
7- پيچ تنظيم دور آرام: بوسيلة اين پيچ ميزان گاز مورد نياز موتور در حالت دور آرام تنظيم ميشود.
8- پيچ تنظيم حساسيت: از آنجايي كه سرعت حركت ديافراگم مرحله دوم بايد متناسب با سرعت مكش موتور باشد، به همين منظور بر روي شيطانك مرحله دوم يك فنر تعبيه شده است، كه از طريق پيچ آلني، سرعت حركت ديافراگم مرحله دوم را قابل تنظيم خواهد كرد. با تنظيم مناسب اين پيچ، موتور در حالت شتاب گرفتن با كمبود گاز مواجه نشده و كارآيي بهتري خواهد داشت.
ميكسر(مخلوطكننده): ميكسر وسيلهايست كه بر روي كاربراتور نصب گرديده، و وظيفة مخلوط كردن حجم مناسبي از گاز مورد نياز موتور با هوا را دارد.
كليد انتخاب سوخت: توسط اين كليد نوع سوخت مصرفي موتور (گاز مايع يا بنزين) قابل انتخاب خواهد بود. همچنين ما را از ميزان گاز مايع موجود در مخزن آگاه ميكند.
بخش دوم – گاز طبيعي فشرده (CNG)
با توجه به منابع غني گاز در كشور عزيزمان و با توجه به اين امر كه استفاده از گاز به شكل گازي بسيار راحتتر و كم هزينهتر ميباشد، در سالهاي اخير توجه همگان به سمت سوخت پاك و فراوان گاز طبيعي فشرده كه به اختصار سي ان جي ناميده ميشود، معطوف گرديده است.
برای استفاده ازسوخت گازطبيعی فشرده (CNG) نيازبه تجهيزات وقطعات زيرداريم:
مخزن گاز طبيعي فشرده: چهار نوع مخزن نگهداری گازطبيعی فشرده به شرح زير وجود دارد:
مخزنCNG-1: اين مخزن تماماً از فلزتهيه شده است.
مخزنCNG-2: لايه داخلی اين مخزن از فلز و لايه خارجی از جنس الياف بهم پيوسته آغشته به رزين است كه بصورت محيطی دور لايه داخلی فلزی(قسمت استوانهای مخزن) پيچيده شده است.
مخزنCNG-3: لايه داخلی اين مخزن از فلز و لايه خارجی ازجنس الياف بهم پيوسته آغشته به رزين است كه كاملاً دور لايه فلزی داخلی پيچيده شده است.
مخزنCNG-4: درساخت اين مخزن ازفلز استفاده نشده، وتماماً ازجنس الياف بهم پيوسته آغشته به رزين می باشد.
شير سر مخزن: اين قطعه يك شير دستي سهطرفه است كه يك طرف آن به مخزن، يك طرف به لولة پركن و طرف ديگر آن به لولة فشار قوي (براي ارسال گاز به محفظة موتور) متصل است. در حقيقت اين شير مخزن را از ساير قسمتهاي سيستم جدا ميكند. همچنين در سمت پركن يك شير يكطرفه بر روي آن نصب گرديده تا از خروج گاز از مخزن به سمت پركن جلوگيري نمايد.
پركن: اين قطعه براي تزريق سوخت به مخزن گاز طبيعي فشرده به كار ميرود. در قسمت خارجي اين شير درپوشي براي جلوگيري از ورود گرد و غبار و آب وجود دارد.
رگولاتورفشار: اين وسيله فشار گاز مخزن CNG را برای استفاده در موتوردر دو مرحله كاهش میدهد.
خط لوله انعطافپذيرسوخت: از اين خط لوله برای انتقال گاز استفاده میشود.
خط لوله انعطافناپذيرسوخت: از اين خط لوله برای انتقال گاز استفاده می شود، ولی برای انعطاف در شرايط معمول طراحی نشده است.
فيلتر: فيلتر يا صافی وسيلهای است كه ناخالصی و اجسام خارجی موجود درگاز را جداكرده، و از ورود آنها به سيستم سوخترسانی جلوگيری میكند.
شير كنترل جريان اضافی: اين شير در زمانی كه جريان گاز از مقدار طراحی شده برای سيستم گازسوز خودرو فراتر رود، وارد عمل شده و جريان گاز را متوقف میكند.
