تاریخچه :
باید گفت گاز سوز کردن موتورهای احتراق داخلی موضوع جدیدی نبوده و از بدو اختراع موتورهای احتراق داخلی مدنظر بوده است ، به طوری که هم مخترع موتور اشتعال در اثر جرقه (S – I) ، ان – اوتو (۱۸۶۷) و هم مخترع موتور اشتعال در اثر تراکم (C – I) ، رودلف دیزل (۱۸۹۳) ، از سوخت گاز به عنوان سوخت اصلی در موتورهای خود استفاده کرده اند . در اوایل قرن نوزدهم موتورهای احتراق داخلی با گازهای طبیعی و صنعتی کار می کردند ، ولی از آنجا که در آن زمان محدودیتهایی در بهره گیری از گاز طبیعی وجود داشت ، استفاده از آن به نحو احسن میسر نمی شد در حدود سالهای ۱۹۴۰ نخستین بررسیها برروی موتورهای با سوخت دوگانه (Duel Fuel Engines) توسط “Jones” در بریتانیا صورت گرفت و آنگاه در ۱۹۴۹ نیز “Boyer” در آمریکا کارهایی بر روی اینگونه موتورها انجام داد . اولین استفاده اقتصادی از این موتورها نیز در دهه سی و سالهای جنگ جهانی دوم در آلمان صورت گرفت که طی آن از بنزین با کیفیت پایین به صورت بخارهای گازی شکل در موتورهای دیزل استفاده می شد .
امروزه مسأله گازسوز کردن موتورهای احتراق داخلی بیش از پیش مطرح بوده و بر طبق آمار موجود در حال حاضر تقریباً ۳۰ کارخانه سازنده موتورهای احتراق داخلی موتورهای گاز سوز تولید کرده وحدود ۵ % کل خودروهای جهان از سوخت گازی استفاده می کنند که میزان بهره گیری از این سوختها علی الخصوص در مورد وسایط نقلیه عمومی افزایش چشمگیری دارد .
در ایران نیز برای اولین بار در سال ۱۳۵۰ طرح گاز سوز کردن موتورهای احتراق داخلی مورد بررسی قرار گرفت . این طرح تقریباً برای اولین بار با تجهیز کردن خودروهای تاکسی به سیستم گاز سوز در شهر شیراز در زمان قبل از انقلاب اسلامی آغاز شد . که در آن زمان از گاز طبیعی فشرده (CNG) برای این منظور استفاده شده و به دلیل وزن زیاد منبع سوخت و نیز نیاز رانندگان به تمدید سوخت گیری در طول روز و با توجه به مشکلات جدید ، این طرح با استقبال عمومی روبرو نشد و طرح تقریباً مسکوت ماند .
بعد از انقلاب اسلامی در تاریخ ۱۶ و۱۷ خرداد ماه سال ۱۳۶۲ نخستین سمینار بررسی پروژه گاز سوز کردن خودروهای عمومی در ایران در سازمان تاکسیرانی شهر تهران تشکیل شد تا بر روی پروژه فوق و چگونگی انجام این تحول به طور کارشناسی مورد بحث و بررسی قرار گیرد .
پروژه گاز سوز نمودن خودروها از اوایل سال ۱۳۷۰ در شهرداری تهران مطرح و به دنبال کار کارشناسی و تحقیقات مستمر ، سرانجام استفاده از گاز مایع (LPG) در خودروها مورد تأیید واقع گردید .
اجرای طرح گاز سوز کردن خودروها برای تاکسیها از اردیبهشت ماه سال ۱۳۷۳ با گاز سوز کردن تعداد ۵۰۰ دستگاه خودرو در فاز آزمایشی آغاز شد که تا کنون بالغ بر ۲۰۰۰۰ خودرو با همیاری شرکتهای مختلف گاز سوز کردن توسط شهرداری تهران به سیستم گازسوز مجهز گردیده اند .
با توجه به این روند انتظار می رود با دوگانه سوز کردن تمامی خودروهای تاکسی که اکثراً در هسته مرکزی شهرها فعالیت دارند علاوه بر کاهش آلودگی هوا در شهر روزانه حدود ۰۰۰/۶۰۰ لیتر در مصرف سوخت بنزین صرفه جویی گردد . واحد گازسوز ستاد مرکزی معاینه فنی خودروهای تهران در سال ۱۳۷۳ در جهت کاهش آلودگی هوای شهر تهران و با هدف تجهیز خودروهای پرتردد به سیستم گاز سوز فعالیت خود را آغاز نمود . این واحد از آن تاریخ تا پایان سال ۱۳۷۴ با به اتمام رساندن چندین قرارداد که مابین شرکت کنترل کیفیت هوا و شرکتهای نصب کننده کیت گاز سوز همچون شرکت ابزارسازان فارس ، شرکت سایپا یدک ، شرکت قاره سبز ، شرکت توسعه موتورهای گاز سوز ، شرکت خودرو صنعت و شرکت آسان موتور منعقد گردیده بود ، تا اندازه ای توانست نسبت به گاز سوز کردن حدود ۷۰۰۰ دستگاه خودرو اقدام نماید . با آغاز سال ۱۳۷۵ و شروع به کار شرکت گسترش معاینات فنی خودرو ، فعالیتهای این واحد شکل جدیدتری به خود گرفته و از آنجا که شرکت تازه تأسیس یافته به تنهایی می توانست اقدام به عقد قرارداد با شرکت های نصب کننده کیت گاز سوز بنماید ، میزان مراجعات متقاضیان نیز به تدریج رو به رشد نهاد . و البته با توجه به طرح سهمیه بندی بنزین این آمار و ارقام روند رو به رشد داشته و افزایش چشمگیری دارد .
۱-۲ طرح جامع گاز سوز کردن خودروها در ایران
۱-۲-۱ مقدمه :
با توجه به افزایش سریع تعداد خودروها در ایران و این که تا سال ۲۰۲۰ تعداد خودروها از ۵/۵ میلیون دستگاه فعلی به ۱۵ میلیون دستگاه خواهد رسید و نیز با در نظر گرفتن محدودیت ظرفیت های پالایشگاهی در تولید بنزین و گازوئیل و این که بهبود کیفیت تولیدات پالایشگاهی از یک طرف و نیز افزایش ظرفیت پالایشگاهی از طرف دیگر از برنامه های دولت جمهوری اسلامی ایران می باشد, ارائه سوخت های بنزین و گازوئیل با یارانه های دولتی بار اقتصادی دولت را سنگین تر می کند.
همچنین آلودگی هوا در شهرهای بزرگ ایران به مسئله حادی تبدیل شده به گونه ای که میزان آلودگی هوای تهران آن را به یکی از آلوده ترین شهرهای دنیا تبدیل کرده است. علت اصلی در آلودگی شهرهای بزرگ همانا آلاینده های متصاعده از اگزوز خودروها می باشد.
تغییر سوخت از بنزین و گازوئیل به گاز طبیعی یکی از راه های مقابله با مشکلات فوق الذکر می باشد. ایران با داشتن منابع عظیم گاز و تولید حدود ۶۰ میلیارد مترمکعب درسال که میزان آن در طی ۱۰ سال آینده به ۲ برابر خواهد رسید می تواند منابع لازم را برای ۱۰۰ سال آینده دارا باشد. واقعیت های ذکر شده لزوم بررسی گاز سوز کردن خودروها را در ایران توصیه می کند.
۱-۲-۲ هدف:
تغییر سوخت های مورد استفاده در حمل و نقل یک کشور مانند ایران به گاز طبیعی کار بزرگی است که تنها با همکاری و توجه همه طرفهای ذینفع امکان پذیر می گردد. طرفهای ذینفع عبارتند از :
۱ – دولت
۲ – تامین کنندگان گاز طبیعی (شرکت گاز)
۳ – تولید کنندگان خودرو
۴ – مصرف کنندگان
تمامی گروه های فوق می بایست از تغییرات جدید منتفع شوند و در صورتی که شرایط مناسب نبوده باشد بر عهده دولت است که شرایط را به گونه ای تغییر دهد که دستیابی به هدف امکان پذیر گردد. هر یک از گروه های فوق می بایست وظیفه خود را انجام داده و نظارت عالیه دولت بر کل سیستم می تواند تضمین کننده موفقیت در اجرای برنامه تعیین شده باشد.
۱-۲-۳ هزینه ها در تبدیل سیستم سوخت به CNG
اطلاعات مربوط به هزینه های اصلی تبدیل خودروهای سبک و سنگین , گاز سوز(CNG) و هزینه های ساخت جایگاه ها را به صورت زیر می توان برآورد کرد :
هزینه تجهیزات و دستمزد بر حسب دلار آمریکا
فهرست
فصل اول:تاریخچه گاز طبیعی و طرح گاز سوز کردن خودروها در ایران
۱-۱ تاریخچه ۲
۱-۲ طرح جامع گاز سوز کردن خودروها ۵
۱-۲-۱ مقدمه ۵
۱-۲-۲ هدف ۶
۱-۲-۳ هزینه ها در تبدیل سیستم سوخت به CNG ۶
۱-۲-۴ سیاست های تبدیل ۷
۱-۲-۵ بازار گاز طبیعی ۸
۱-۲-۶ ساخت جایگاههای سوختگیری و سرمایه گذاری های لازم ۹
فصل دوم:سوخت های گازی و انواع ان
۱-۲سوخت های جایگزین گازی ۱۱
۲-۱-۱ گاز طبیعی صنعتی ۱۱
۲-۱-۲ گاز طبیعی متراکم CNG ۱۲
۲-۱-۳ گاز طبیعی LNG ۱۴
۲-۱-۴ گاز نفتی مایع LPG ۱۹
۲-۱-۵ بیو گاز ۲۰
۲-۱-۶ بیو دیزل ۲۰
۲-۲ سوخت های جایگزین غیر گازی ۲۱
۲-۲-۱ متانول ۲۱
۲-۲-۲ اتانول ۲۲
۲-۲-۳ متیل استر حاصل از روغن گیاهی (RME) ۲۲
۲-۲-۴ جریان برق ۲۳
۲-۲-۵ هیدروژن ۲۴
فصل سوم:گاز طبیعی
۳-۱ مقدمه ۲۷
۳-۲ گازطبیعی چیست؟ ۲۹
۳-۳ گازطبیعی چگونه ساخته می شود؟ ۲۹
۳-۴ موتورها برای استفاده از گاز طبیعی ۳۰
۳-۴-۱ صنعت تبدیل ۳۳
۳-۴-۲ جایگاهای سوختگیری CNG ۳۵
۳-۴-۲-۱ سوختگیری آرام ۳۵
۳-۴-۲-۲ سوخت گیری سریع ۳۶
۳-۴-۲-۳ سوخت گیری ترکیبی (آرام و سریع) ۳۸
۳-۴-۳سیکل موتورهای دیزیلی و OTTO (احتراق در حجم ثابت ۳۹
۳-۴-۴ سیکل OTTO ۳۹
۳-۴-۵ سیکل دیزل ۴۰
۳-۴-۶ بازده حرارتی موتور ۴۱
۳-۴-۷ نسبت هوا به سوخت ۴۲
۳-۴-۸ کنترل قدرت خروجی ۴۳
۳-۵ موتورهای استکیو متری در مقایسه با موتورهای رقیق سوز ۴۴
۳-۵-۱ موتورهای رقیق سوز ۴۴
۳-۵-۲ موتورهای دو سوختی ۴۵
۳-۶ گاز طبیعی به عنوان سوخت موتور ۴۷
۳-۷ قیمت سوختها ۴۸
۳-۸ مبانی اولیه ذخیره سازی گازها ۵۰
۳-۸-۱ سیلندرهای ذخیره سازی گازکه روی خودروها نصب می شود ۵۱
۳-۸-۲ برد مسافت خودرو و محل نصب سیلندر ۵۲
۳-۸-۳ مخزن های ذخیره جذبی ۵۴
۳-۹ توصیف خواص کربن ۵۵
۳-۱۰ طرح چند سؤال در مورد CNG ۵۷
۳-۱۱ مقایسه خودروهای بنزینی با خودروهای گاز سوز CNG ۶۲
۳-۱۱-۱ تاثیرات روی بازده موتور ۶۴
۳-۱۱-۲ تغییرات روی توان خروجی ۶۵
۳-۱۱-۳ تاثیرات ترکیب گاز روی قابلیت اشتعال آن ۶۶
۳-۱۱-۴ تاثیرات روی میزان احتراق ۶۶
۳-۱۱-۵ تاثیرات ترکیب گاز روی میزان ضربه ۶۷
۳-۱۱-۶ تاثیرات روی گشتاور موتور ۶۸
۳-۱۲ مزایای اصلی گاز طبیعی به عنوان سوخت حمل و نقل : ۶۹
۳-۱۲-۱ مزایای اقتصادی ۶۹
۳-۱۲-۲ آلایندگی ۶۹
۳-۱۲-۳ گازهای گلخانه ای ۶۹
۳-۱۲-۴ ایمنی ۷۰
۳-۱۳ مقایسه دو سوخت LPG و CNG ۷۰
۳-۱۴ مقایسه دو سوخت CNG و بنزین ۷۳
فصل چهارم: تحلیل تنش در مخزن CNG در اثر فشار و دمای سیکلی
۴-۱ تعریف مسئله و فرضیات ۷۷
۴-۲ معادلات تعادل در مختصات استوانه ای (قطبی) برای وضعیت تنش مسطح ۷۸
۴-۳ کرنشها بر حسب تغییر مکانها در حالت تقارن محوری ۸۰
۴-۴ معادله توافق یا سازگاری در حالت تقارن محوری ۸۳
۴-۵ حل مسئله تحت اثر فشار داخلی سیکلی ۸۴
۴-۶ محاسبه تنشها وکرنشها در جدار مخزن ناشی از اعمال فشار ۸۵
۴-۷ توزیع دما در جدار مخزن ۸۸
۴-۷-۱ معادله رسانش یک بعدی گرما ۹۰
۴-۷-۲ روشهای تفاضل محدود برای حل مسائل رسانش گرما ۹۳
۴-۷-۳ رسانش ناپایای گرما- روش ضمنی ۹۶
۴-۸ تنشها و کرنشها حرارتی ۱۰۲
۴-۹ بررسی نتایج ۱۰۶
منابع ۱۰۹
