تحقیق مقاله روند رشد فن آوری در موتور های دیزلی و بنزینی و موضوع گاز سوز

چکیده:

محدودیت های اعمال شده از طرف سازمانهای زیست محیطی، تدوین قوانین و استانداردهای جدید در کنترل میزان آلاینده های خروجی از موتورهای بنزینی و دیزلی موجب شده فن آوری موتورهای دیزلی و بنزینی به سوی سیستم های تغذیه و احتراق پیشرفته پاشیدن سوخت و احتراق با کنترل ECU گرایش یابد.

این حرکت علاوه بر دستاوردهای چشم گیر زیست محیطی موجب رضایت دارندگان اتومبیل و دستیابی به شتاب و قدرت برتر و بهره برداری اقتصادی تر از نظر مصرف سوخت شده است. طبق آخرین گزارشهای دریافتی از مراکز تحقیقاتی و کارخانه های سازنده خودروها، برنامه زمان بندی برای دستیابی به آلودگی در حدود صفر تا سال 2010 به طور جدی پیگیری شده و هم اکنون موتورهای بنزینی و دیزلی مرحله استاندارد EURO II را پشت سرگذاشته و تولیدات را به سطح استاندارد EURO III  رسانده اند. موضوع به کارگیری سوختهای همگام با رشد فن آوری طراحی و تولید موتورهای پیشرفته همچنان پیگیری، و تطبیق فن آوری سوختهای گازی همگام، به طوری که باز هم از نظر سطح آلاینده های برتری های چشم گیر خود را نسبت به حالت گازوئیل و بنزنی سوز حفظ کرده اند. خصوصا با تاکید دانشمندان به اثر مخرب CO2 تولیدی از احتراق موتورهای بر لایه اوزون سوختهای گازی LPG و به ویژه CNG با، تعداد کم کربن در ساختمان مولکولی و در نتیجه تولید CO2 کمتر و همراه نداشتن ناخالصی ها به عنوان سوختهای پاک مطرح هستند.

روند رشد فن آوری موتورها در دو دهه گذشته از سرعت چشمگیری برخوردار بوده و رقابت سازنده ای با هدف تولید خودرو دیزلی و بنزینی و گازسوز با آلودگی کمتر در سطح کشورهای صنعتی وجود دارد. در این دو دهه صنعت خودرو کشور ما در این رقابت حضور نداشته و لذا مترادف با سطح فن آوری مورتوهای دیزلی و بنزینی در مورد گاز سوز نیز از قدیمی ترین سیستم تبدیل و تجهیزات مربوطه استفاده نموده است.

متاسفانه گزارشهای دریافتی نمایانگر این واقعیت تلخ است که به دلیل عدم رضایت مبانی طراحی و تبدیل خودروهای سبک به سوخت گازی با روش مهندسی اهداف نیست محیطی طرح بهره گیری از سوختهای گازی نیز یا کمرنگ و یا نا موفق بوده است و تولید این مجموعه های کیت های گاز سوز قدیمی و ناموفق همچنان ادامه دارد.

عطف به حرکت جدید صنایع خودروسازی به سوی تولید خودروهای به روز در سطح جهانی و ساخت خودروهای مشترک با کمپانی های صاحب نام، ارائه دهنده مقاله   روند رشد فن آوری موتور و خودروها را در زمینه گاز سوز منطبق یا برتر از حالت گازوئیلی و بنزینی به بحث و تحلیل علمی می گذارد  وبه ترتیب شش نسل تکاملی تجهیزات گازسوز بر روی خودروها را از سال 1980 الی 2000 به شرح ذیل پژوهش عمل و فن می‎کند:

1. سیستم گازسوز موتورها به روش کاربراسیون با ونتوری ثابت که هم اکنون درکشورها متداول است.

2. سیستم گازسوز موتورها به روش کاربراسیون، مخلوط کن متغیر.

3. سیستم گازسوز موتورها به روش کاربراسیون با شیر متغیر و کنترل الکترونیکی و کاتالیست دو راهه نوع رقیق سوز.

4. سیستم گاز سوز با روش کاربراسیون و شیر کنترل به روش ECU با کاتالیست سه راهه مدار بسته.

5. سیستم گازسوز با پاشیدن متمرکز با کنترل ECU و مدار بسته و کاتالیست سه راهه TBI.

6. سیستم گازسوز با پاشیدن چند نقطه ای و کنترل میکرو پروسسوری MPFI و کاتالیست سه راهه مدار بسته.

امید اینکه صنایع خودروکشور در زمینه فن آوری گازسوز نیز مترادف با برنامه های تولیدات جدید همگام شوند.

مقدمه:

بهره گیری از سوختهای جایگزین در دهه اخیر مورد توجه مراکز پژوهشی و صنایع موتور در سطح جهانی قرار گرفته است، زیرا با کاهش ذخایر نفت، موتورهای صنعتی در حال گردش، و در برنامه تولید که از نظر اصول طراحی و فن آوری به سوختهای هیدروکربوری وابسته اند، راهی جز استفاده از سوختهای گازی ندارند متخصصان امر پیش بینی می کنند که با تقلیل تولید نفت خام، بخش رو به رشد سوخت مورد نیاز خودروها باید پس از سال 2000 با روندی رو به رشد از گاز مایع و پس از گاز طبیعی تأمین شود.  وابستگی اصول طراحی موتورها به مشخصات فیزیکی و شیمیایی و در نتیجه سازگاری سوخت با طراحی موتور روند رشد خودروهای گاز سوز را تا سه دهه آینده به طرف LPG و سیکل اتور و پس با کاهش تولید نفت خام و در نتیجه کاهش تولید LPG به طرف CNG و LNG با سیکل اتوسوق خواهد داد.

هر دو سوخت LPG و CNG در تبدیل خودروهای سواری مجهز به موتورهای SI و سیکل ترمودینامیکی OTTO می توند به ترتیب با حفظ مشخصات طراحی و با تغییراتی بسیار جزئی با توجیه فنی و اقتصادی مورد بهره برداری قرار گیرد. موضوع توسعه رو به افزایش وسایط نقلیه عمومی در سطح شهرها از طرفی و از طرف دیگر محدودیت های رو به تاکید حد آلاینده های اگزوز این وسایل که عموما از نوع دیزلی هستند بهره گیری از سوختهای گاز بر روی دیزلها را تضمین می‎کند.

هر چند کار بر روی موتورهای دیزلی با سوخت گازوئیل با آلودگی های کمتری از نظر گازهای اگزوز صدای موتور شدیدا توسط کمپانی های صاحب نام دنبال می‎شود و به موفقیت هایی نیز دست یافته‎اند ولی باید با صراحت اعلام داشت که پس از کاهش تولید نفت خام و توسعه بازار سوختهای گاز احتمال قوی وجود دارد که دیزل سازها نیز الزاما به طرف سیکل اتو OTTO سوق پیدا نماید.

زیرا سیکل به دلیل مشخصات ویژه خودرو و طراحی موتور آن در آینده توجیه فنی و اقتصادی و زیست محیطی برتری دارد. محدودیت های اعمال شده برای گازهای اگزوز بهره گیری از کاتالیست های سه منظوره را الزامی ساخته و در نتیجه روش صد در صد گاز سوز و سیکل اتور از ارجحیت برخوردار خواهد بود. مراکز پژوهشی وابسته به صنایع که کار هماهنگی بین صنعت و سازمانهای محیط زیست را کرده اند که جواب گوی محدودیت های رو به رشد در تدوین استانداردهای کنترل آلودگی اگزوز وسایل نقلیه بهره گیری از سوختهای به روش صد در صد و استفاده از سیکل اتو هستند.

دیدگاههای جهانی در مورد آلاینده سوخت های فسیلی

افزایش تولید نفت خام برای جوابگویی به عطش رشد فزاینده فن آوری در چند دهه اخیر بشریت را با خطر فقر و گرسنگی ناشی از اتمام منابع سوخت فسیلی در قرن آینده مواجه ساخته است. به طوری که دهکده جهانی از هم اکنون  به فکر چاره جویی در یافتن منابع ناشناخته انرژی در زمین  وخارج جو افتاده است. واقعیت تلخ ناموفق بودن انرژی های جایگزین برای جواب گویی است زیرا تا این تاریخ هیچ منبع انرژی از نظر توجیه مسائل اقتصادی و فنی نتوانسته با سوختهای فسیلی رقابت نماید. دیاگرام نمایشگر نیاز امروز و آینده سوختهای فسیلی در قرن آینده است همان گونه که ملاحظه می‎شود نیاز کل انرژی به شکل خطی رو به افزایش و نقش انرژی مصرفی در حمل و نقل به شکل چشم گیری به موازات آن رشد می نماید. از طرفی از اوایل قرن آینده ذخایر نفت با سرعت زیاد رو به کاهش خواهد نهاد.

دیاگرام میزان درخواست و تولید سوختهای فسیلی تا سال 2100 میلادی

سوخت گاز مایع مشتق از نفت خام به تولید آن وابسته بوده و د رصورت بهره گیری از LPG در ترانسپورت می‎توان امیدوار بود که عمر منابع نفت خام تا سه الی چهار دهه افزایش یابد ولی در نهایت پایان پذیر خواهد بود. در نهایت کل انرژی فسیلی موجود در کره زمین می‎تواند حداکثر جواب گوی نیاز یک قرن آینده باشد پس تعیین راهبرد مشخص در جهت دادن به صنایع کشور جهت تدوین فن آوری در تولید پخش و مصرف سوختهای گاز به شکل مرحله ای از سوخت LPG و CNG از اهمیت حیاتی برخوردار است.

تدوین استانداردهای جدید در محدود کردن میزان گازهای آلاینده اگزوز

توسعه وسایز نقلیه خصوصی و عمومی با اشتیاق بشریت به زندگی  همراه با آسایش و رفاه در چند دهه اخیر عامل اصلی افزایش خطر آفرین آلودگی هوا و محیط زیست را موجب شده به طوری که بشر قرن بیست و یکم انسانی خواهد بود که با مهمترین دوست خود یعنی طبیعت خصمانه رفتار می‎کند  و از مواهب آن خود و نسلهای آتی را محروم می سازد، لذا سازمانهای بین المللی زیست محیطی با اختیارات بشتر به مقابله با غول آلودگی می پردازند. تدوین استانداردهای آلودگی اگزوز خودروها در دو دهه اخیر نمایانگر این واقعیت است که باید برای حل مساله حمل و نقل به طرف سوختهای پاک رفت. آنچه مسلم است در اوایل قرن آینده میزان هیدروکربورهای آزاد اگزوز باید زیر 0.1 gr/mile و میزان منواکسید کربن زیر 10 gr/mile  و میزان NOX  زیر 1gr/mile   و میزان ذرات آزاد باید زیر حد 0.1 gr/mile برسد. میزان مواد زاینده اسید مثل اکسیدهای گوگرد الزاما باید در حد صفر باشند و با مراجعه به آرام و ارقام یقینا بهره گیری از سوختهای فسیلی گازی تنها راه حل محسوب می‎شود. از طرفی رسیدن به این محدودیتهای آلاینده در اگزوز با سوخت دیزلی به هیچ وجه با سوخت بنزین هم بسیار مشکل است لذا با تغییر ساختار سوخت فسیلی از سوختهای کلاسیک به سوختهای گازی مسلماً راهی جز سیکل اتو و بهره گیری از کاتالیست باقی نمی گذارد.