بررسی موتورهای پایه گازسوز در خودروها

موتورهای دوگانه‌سوز بنزینی–گازوئیلی و گازوئیلی–گازی

موتورهای دوگانه‌سوز بنزینی–گازوئیلی و موتورهای دوگانه‌سوز گازوئیلی–گازی به آن دسته از موتورهای احتراق داخلی گفته می‌شود که می‌توانند با دو نوع سوخت مختلف کار کنند. در این سیستم‌ها معمولاً یک سوخت به عنوان سوخت اصلی و سوخت دیگر به عنوان سوخت کمکی یا ثانویه به کار می‌رود تا هم مصرف سوخت کاهش یابد و هم آلودگی هوا کمتر شود. مهم‌ترین دلیل استفاده از این نوع خودروهای دوگانه‌سوز، قیمت پایین‌تر سوخت گاز نسبت به بنزین و گازوئیل و همچنین کاهش آلایندگی محیط زیست است.

موتورهای دوگانه‌سوز بنزینی–گازوئیلی

در موتورهای دوگانه‌سوز بنزینی–گازوئیلی، خودرو به گونه‌ای طراحی می‌شود که بتواند از بنزین و گازوئیل (دیزل) به صورت ترکیبی یا مجزا استفاده کند.
در این نوع سیستم‌ها:

• یک سوخت (معمولاً گازوئیل) نقش سوخت اصلی را دارد.

• سوخت دوم (مثلاً گاز یا بنزین) برای کاهش هزینه سوخت و بهبود راندمان و کاهش آلایندگی به صورت کمکی وارد مدار می‌شود.

این دسته از موتورهای دوگانه‌سوز بیشتر در حمل‌ونقل سنگین، ناوگان عمومی و ماشین‌آلات صنعتی کاربرد دارند؛ جایی که مصرف سوخت بالا است و استفاده از گاز طبیعی یا گاز CNG می‌تواند صرفه‌جویی قابل توجهی در هزینه‌ها ایجاد کند.

موتورهای دوگانه‌سوز گازوئیلی–گازی

در موتورهای دوگانه‌سوز گازوئیلی–گازی (دیزل–گاز)، موتور اساساً یک موتور دیزلی است که قابلیت استفاده هم‌زمان یا مرحله‌ای از گاز طبیعی (CNG/LNG) را نیز دارد. این سیستم می‌تواند با دو نوع سوخت کار کند اما معمولاً:

• موتور روی سوخت دیزل (گازوئیل) طراحی شده است.

• سپس با کمک گاورنر (Governor)، که وظیفه تنظیم خودکار سوخت را برعهده دارد، سوخت گازی به صورت تدریجی وارد سیستم می‌شود تا ترکیب بهینه دو سوخت برای بیشترین راندمان و کمترین آلایندگی به دست آید.

نکته مهم این است که هرچند یک موتور دوگانه‌سوز دیزل–گاز می‌تواند فقط با یکی از سوخت‌ها هم کار کند، اما در بسیاری از موارد برای راه‌اندازی اولیه موتور نیاز به سوخت دیزل وجود دارد.

به عنوان مثال:

• یک ژنراتور دوگانه‌سوز دیزل–گاز ابتدا با گازوئیل روشن می‌شود.

• در مرحله بعد، به تدریج گاز طبیعی به مخلوط سوخت اضافه می‌شود تا دمای داخل محفظه احتراق به حدی برسد که گاز طبیعی نیز مشتعل شود.

این موضوع به دلیل تفاوت دمای اشتعال سوخت‌هاست:

• گازوئیل در حدود ۵۰۰ تا ۷۰۰ درجه فارنهایت (۲۶۰ تا ۳۷۰ درجه سانتی‌گراد) مشتعل می‌شود.

• گاز طبیعی (متان) در دمای حدود ۱۱۵۰ تا ۱۲۰۰ درجه فارنهایت (حدود ۶۵۰ درجه سانتی‌گراد) به اشتعال می‌رسد.

بنابراین، در سیستم دوگانه‌سوز دیزل–گاز نمی‌توان تنها با گاز موتور را روشن کرد؛ چون ابتدا باید با سوخت دیزل دما را بالا برد تا شرایط برای احتراق گاز طبیعی فراهم شود. این تکنولوژی باعث کاهش مصرف گازوئیل، صرفه‌جویی در هزینه سوخت و کاهش آلودگی محیط زیست می‌شود و به همین دلیل در موتورهای دیزلی سنگین، ژنراتورهای صنعتی و ناوگان حمل‌ونقل بسیار مورد توجه است.

تفاوت خودرو دوگانه‌سوز شرکتی و پایه گازسوز با دوگانه‌سوز دستی چیست؟

در خودروهای دوگانه‌سوز دستی (تبدیل‌شده)، یک کیت CNG به‌صورت جداگانه روی خودرو بنزینی نصب می‌شود. در این حالت معمولاً با افزودن یک ECU گاز، رگلاتور گاز، مخزن CNG، شیرهای ایمنی و لوله‌کشی، امکان استفاده از بنزین و گاز فراهم می‌شود و راننده می‌تواند نوع سوخت را تغییر دهد. اما چون این سیستم بعداً به خودرو اضافه می‌شود و موتور، سیم‌کشی و قطعات اصلی از ابتدا برای سوخت گاز طراحی نشده‌اند، در بسیاری از موارد ممکن است مشکلاتی مثل کاهش توان موتور، استهلاک بیشتر، تنظیم نبودن موتور، ریپ زدن، افت شتاب، نشتی گاز و حتی مشکلات ایمنی برای خودرو و راننده به‌وجود آید؛ به‌خصوص اگر نصب کیت CNG به‌صورت غیرتخصصی انجام شود.

در مقابل، خودروهای دوگانه‌سوز شرکتی و به‌ویژه خودروهای پایه گازسوز کارخانه‌ای (CNG) از ابتدا در مرحله طراحی موتور و پلتفرم برای کارکرد با گاز طبیعی ساخته می‌شوند. در این خودروها:

تمام قطعات موتور مثل سرسیلندر، سوپاپ‌ها، سیت سوپاپ، پیستون، نسبت تراکم، سیستم خنک‌کاری و سوخت‌رسانی بر اساس سوخت گاز مهندسی شده‌اند.

یک ECU واحد و هوشمند وظیفه مدیریت موتور و تغییر خودکار سوخت بین بنزین و گاز را برعهده دارد و بر اساس دما، فشار، بار موتور و شرایط رانندگی بهترین حالت را انتخاب می‌کند.

استانداردهای ایمنی، آلایندگی و تست‌های کارخانه‌ای روی خودرو انجام شده و خودرو با گارانتی شرکتی و شبکه خدمات پس از فروش عرضه می‌شود.

به طور خلاصه:

دوگانه‌سوز دستی = هزینه اولیه کمتر، اما ریسک بالاتر، استهلاک بیشتر، مصرف و عملکرد ضعیف‌تر در صورت نصب غیراستاندارد.

دوگانه‌سوز شرکتی و پایه گازسوز = طراحی مهندسی‌شده، ایمنی و دوام بالاتر، عملکرد بهتر با گاز، آلایندگی کمتر و هماهنگی کامل موتور و ECU با سوخت CNG.

به همین دلیل، برای استفاده طولانی‌مدت از سوخت گاز CNG، معمولاً خودروهای پایه گازسوز و دوگانه‌سوز شرکتی گزینه‌ای مطمئن‌تر، کم‌هزینه‌تر و به‌صرفه‌تر نسبت به تبدیل دستی محسوب می‌شوند.

مشکلات دوگانه‌سوز دستی کردن خودروها

در دوگانه‌سوز کردن دستی خودروها، به دلیل این که موتور و سیستم سوخت‌رسانی به صورت کارخانه‌ای برای سوخت گاز CNG طراحی نشده‌اند، معمولاً با چند مشکل جدی روبه‌رو می‌شویم. یکی از مهم‌ترین آن‌ها افت نیرو و کاهش توان موتور است؛ به‌طوری‌که خودرو در حالت گاز، شتاب کمتر و قدرت پایین‌تری نسبت به حالت بنزین دارد.

مشکل مهم دیگر، خطر انفجار مخزن گاز خودرو هنگام سوخت‌گیری است؛ این موضوع اغلب زمانی رخ می‌دهد که نصب کیت گاز به‌صورت غیراستاندارد انجام شده، مخزن CNG یا اتصالات آن بی‌کیفیت باشند یا تست‌های ایمنی و فشار مخزن طبق استانداردهای لازم انجام نشده باشد. رعایت نکردن موارد ایمنی در نصب مخزن گاز، لوله‌کشی، شیرهای ایمنی و محل نصب مخزن می‌تواند جان راننده و سرنشینان را به خطر بیندازد. به همین دلیل همواره توصیه می‌شود در صورت نیاز به دوگانه‌سوز کردن خودرو، این کار تنها در نمایندگی‌های مجاز و مراکز مورد تأیید و با استفاده از قطعات استاندارد و دارای تاییدیه انجام شود.

مزایای موتورهای پایه گازسوز (CNG)

در موتورهای پایه گازسوز خودرو که از ابتدا بر اساس سوخت گاز طبیعی فشرده (CNG) طراحی شده‌اند، به دلیل نسبت تراکم بالاتر و طراحی اختصاصی برای گاز، هم توان موتور بهتر است و هم مصرف سوخت کاهش پیدا می‌کند. در مقابل، در خودروهای دوگانه‌سوز تبدیلی که سوخت پایه آن‌ها بنزین است، به علت ضریب تراکم پایین‌تر، موتور در حالت گاز با کاهش توان و شتاب مواجه می‌شود و مصرف گاز CNG تقریباً مشابه مصرف در حالت بنزینی باقی می‌ماند.

در موتورهای پایه گازسوز شرکتی، افت توان در حداقل ممکن است، گشتاور مناسب در دورهای مختلف موتور تأمین می‌شود، آلایندگی کم است و سیستم خنک‌کاری و روغن‌کاری در بهترین حالت برای کار با گاز طراحی شده است.

مهم‌ترین مزایای موتورهای پایه گازسوز خودرو

✅ عملکرد بهتر و افزایش راندمان موتور

• نسبت تراکم بالاتر مخصوص سوخت گاز CNG

• افت توان بسیار کم نسبت به موتورهای تبدیلی دوگانه‌سوز

⚙️ طراحی مهندسی‌شده و مقاوم‌سازی قطعات

• تغییر و بهینه‌سازی نسبت تراکم موتور

• مقاوم‌سازی بلوک سیلندر و سرسیلندر برای دمای بالاتر احتراق گاز

• استفاده از سوپاپ‌ها و سیت سوپاپ مقاوم در برابر دمای بیشتر

⛽ سیستم سوخت‌رسانی تخصصی برای CNG

• ساختار صحیح سیستم سوخت‌رسانی بر پایه گازسوز و بنزینی

• تنظیم هوشمند سوخت توسط ECU مخصوص موتور پایه گازسوز

⚡ جرقه‌زنی و احتراق بهینه

• سیستم جرقه‌زنی مناسب با شمع و کویل مخصوص کار با گاز

• احتراق کامل‌تر، مصرف سوخت کمتر و آلایندگی پایین‌تر

❄️ سیستم خنک‌کاری و روغن‌کاری بهینه

• خنک‌کاری مناسب برای کارکرد مداوم با گاز

• روغن‌کاری استاندارد جهت کاهش استهلاک قطعات موتور

📦 جای‌گذاری اصولی مخزن گاز در خودرو

• طراحی ایمن محل نصب مخزن CNG

• حفظ فضای صندوق عقب تا حد امکان و رعایت استانداردهای ایمنی

به طور خلاصه، موتورهای پایه گازسوز CNG به دلیل طراحی اختصاصی، مصرف سوخت اقتصادی‌تر، کارکرد نرم‌تر، آلایندگی کمتر و دوام بالاتر، گزینه‌ای بسیار بهتر و به‌صرفه‌تر از خودروهای دوگانه‌سوز تبدیلی دستی برای استفاده طولانی‌مدت با سوخت گاز محسوب می‌شوند.

آیا خودروهای گازسوز واقعا از خودروهای بنزینی بهتر هستند؟

این سؤال برای خیلی از رانندگان و خریداران خودرو مطرح است که خودروهای گازسوز (CNG) بهترند یا خودروهای بنزینی. بسیاری از کارشناسان خودرو معتقدند که سوخت CNG در درازمدت می‌تواند برای موتور خودرو (به‌خصوص در خودروهای تبدیلی دستی) مضر باشد؛ اما در عمل، به دلیل گرانی بنزین و ارزان بودن گاز CNG، خیلی‌ها حاضرند این ریسک را بپذیرند و یا خودروی دوگانه‌سوز شرکتی بخرند یا به صورت دستی مخزن CNG را روی خودروی خود در نمایندگی‌ها و شرکت‌های مجاز نصب کنند.

🤔 طبق آمار، تا سال ۲۰۱۹ حدود ۲۸ میلیون خودروی گازسوز در جهان وجود داشته است و تا سال ۲۰۱۶ هم حدود ۴ میلیون خودروی گازسوز در ایران فعال بوده که امروزه این تعداد به‌مراتب بیشتر شده است. این رشد استفاده تقریباً فقط به دلیل پایین بودن قیمت گاز نسبت به بنزین و کاهش هزینه سوخت مصرفی خودرو است، نه لزوماً برتری فنی کامل موتورهای گازسوز نسبت به بنزینی.

از طرف دیگر، هرچند به‌ظاهر در سطح جهانی صحبت از خودروهای هیبریدی، خودروهای برقی و فناوری‌های جدید زیاد است و بعضی‌ها تصور می‌کنند دوران موتورهای بنزینی رو به پایان است، اما واقعیت این است که هنوز اکثریت خودروهای فروخته‌شده در بسیاری از کشورها (مثل آمریکا) همچنان موتور بنزینی دارند.

پس کدام بهتر است؛ گازسوز یا بنزینی؟

✅ خودروی گازسوز (CNG)

• مزیت اصلی: کاهش چشمگیر هزینه سوخت و تا حدی آلایندگی کمتر

• مناسب برای: افرادی که کارکرد روزانه و مسافرت زیاد دارند و صرفه‌جویی در هزینه سوخت برایشان بسیار مهم است

✅ خودروی بنزینی

مزیت اصلی:

• قدرت و شتاب بهتر

• استرس کمتر برای موتور

• نبود مشکلات احتمالی ناشی از تبدیل غیراستاندارد به CNG

⚖️ مناسب برای: کسانی که حساس به دوام موتور، عملکرد، نرمی کارکرد و هزینه تعمیرات در درازمدت هستند

در عین حال، موتورهای گازسوز و دوگانه‌سوز در بازار خودرو تا آینده‌ای نه‌چندان دور همچنان حضور پررنگی خواهند داشت، چون:

• قیمت سوخت گاز در بسیاری از کشورها (مثل ایران) پایین‌تر است 💸

• خیلی از رانندگان به صرفه‌جویی در هزینه سوخت اهمیت می‌دهند
  اما خودروسازان هنوز به دلایل مختلفی مثل:

• عادت مردم به موتور بنزینی

• کمبود زیرساخت سوخت‌رسانی CNG/LNG در همه مناطق

• پیچیدگی‌های فنی و هزینه تولید
  به‌طور گسترده از موتورهای بنزینی استفاده می‌کنند.

🔍 اگر هزینه سوخت برایت خیلی مهم است و از خودروی پایه گازسوز یا دوگانه‌سوز شرکتی استاندارد استفاده کنی، گازسوز می‌تواند به‌صرفه‌تر باشد.
اگر بیشتر به سلامت موتور، قدرت، شتاب و خرابی کمتر در درازمدت فکر می‌کنی، همچنان خودروی بنزینی استاندارد انتخاب مطمئن‌تری است.