การใช้ NGV กับเครื่องยนต์ดีเซล

1. การใช้ NGV กับเครื่องยนต์ดีเซล โดย แผนกวิชาช่างยนต์ วิทยาลัยเทคนิคราชบุรี

2. ก๊าซธรรมชาติเป็นเชื้อเพลิงสำหรับก๊าซธรรมชาติเป็นเชื้อเพลิงสำหรับ • ผลิตกระแสไฟฟ้า • เป็นวัตถุดิบของอุตสาหกรรมปิโตรเคมี • เป็นเชื้อเพลิงในโรงงานอุตสาหกรรม • เป็นเชื้อเพลิงสำหรับรถยนต์ เรียกว่าเอนจีวี (NGV=Natural Gas for Vehicles)

3. ส่วนประกอบของก๊าซธรรมชาติเอนจีวีส่วนประกอบของก๊าซธรรมชาติเอนจีวี ก๊าซมีเทน C1 72% ก๊าซอีเทน C2 7% ก๊าซโปรเพน C3 2% ก๊าซบิวเทน C4 1% ก๊าซเชื้อเพลิงอื่น 1% ก๊าซไนโตรเจน N2 2% ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ CO2 15%

4. ปริมาณพลังงานจากก๊าซเอนจีวีปริมาณพลังงานจากก๊าซเอนจีวี ปริมาตร 1 ล.บ.มมีพลังงาน 32 MJ เทียบเท่ากับน้ำมันดีเซล 0.86 ลิตร เทียบเท่ากับน้ำมันเบนซิน 1.03 ลิตร เทียบเท่ากับก๊าซแอลพีจี 1.30 ลิตร

5. ปริมาณก๊าซเอนจีวีที่เทียบเท่ากับน้ำมันเบนซิน 15 ลิตร • 17.5 อยู่ในถังสี่เหลี่ยม รูปลูกเต๋าที่มีขนาดด้าน 2.6 เมตร แต่ถ้าอัดด้วยความดัน 200 บาร์จะมีปริมาตรเพียง 70 ลิตร เท่านั้น

6. ปริมาณก๊าซเอนจีวีที่เทียบเท่ากับน้ำมันเบนซิน 15 ลิตร(ต่อ) • เพื่อที่จะบรรจุก๊าซเอนจีวี 17.5 ลูกบาศก์เมตร ไว้ในถังขนาด 70 ลิตร ต้องอัดก๊าซด้วยความดัน 200 บาร์ และถังต้องแข็งแรงพอที่จะทนความดันได้ ถ้าเป็นถังเหล็กจะมีน้ำหนัก 70 กิโลกรัม ถ้าเป็นถังอลูมินั่มจะมีน้ำหนัก 42 กิโลกรัม ถ้าเป็นถังคอมโพสิทจะมีน้ำหนัก 21 กิโลกรัม

7. น้ำมันเบนซิน ก๊าซ LPG ก๊าซ NGV ข้อเปรียบเทียบ สถานะ เป็นก๊าซ เป็นก๊าซและจะเก็บใน รูปของเหลวที่ความดัน 7 บาร์ เป็นของเหลว น้ำหนัก เบากว่าอากาศจึงไม่มี การสะสมเมื่อเกิดการ รั่วไหล หนักกว่าอากาศ หนักกว่าอากาศจึงเกิด การสะสม ซึ่งเป็น อันตราย ขีดจำกัดการติดไฟ** (Flammability limit, % โดยปริมาตร) 2.4-9.5% 1.4-7.6% 5-15% 370 0C ซึ่งติดไฟได้ ง่ายที่สุด อุณหภูมิติดไฟ (lgnition Temperature) 650 0C 457 0C ก๊าซเอนจีวีเป็นเชื้อเพลิงที่ปลอดภัย ** ขีดจำกัดการติดไฟ (Flammability limit) เป็นขอบเขตการเผาไหม้ที่ต้องมีสัดส่วนของไอเชื้อเพลิงในอากาศ ที่จะลุกไหม้ได้เมื่อมีประกายไฟ หรือมีความร้อนสูงถึงอุณหภูมิติดไฟ

8. คุณสมบัติเอนจีวีที่เหมือนกับแอลพีจีคุณสมบัติเอนจีวีที่เหมือนกับแอลพีจี 1. เป็นเชื้อเพลิงก๊าซเหมือนกัน จึงเผาไหม้ได้สะอาด 2. เติมกลิ่นเหมือนกัน เพื่อว่าจะได้ทราบว่ามีก๊าซรั่ว 3. ไม่ใช่ก๊าซพิษ 4. ใช้ตัวปรับความดันก๊าซ (หม้อต้ม) เหมือนกัน 5. ใช้สลับกับเบนซินได้แบบเดียวกัน

9. คุณสมบัติก๊าซเอนจีวีที่ต่างจากก๊าซแอลพีจีคุณสมบัติก๊าซเอนจีวีที่ต่างจากก๊าซแอลพีจี 1. ไม่เป็นของเหลว แม้จะอัดด้วยความดันสูง ที่อุณหภูมิปรกติ 2. เพื่อให้สามารถบรรจุในถังได้ปริมาณเนื้อก๊าซมากพอกับ ความต้องการ ต้องอัดใส่ถังด้วยความดันสูงกว่าก๊าซแอลพีจี ถึง 30 เท่า (200 บาร์) 3. เมื่อปล่อยก๊าซออกมาสู่อากาศ ก๊าซจะลอยสลายตัวไปอย่าง รวดเร็ว เพราะเบากว่าอากาศ 4. ราคาถูกกว่าก๊าซแอลพีจี

10. ขับรถยนต์ใช้ก๊าซไม่เสียสุขภาพขับรถยนต์ใช้ก๊าซไม่เสียสุขภาพ - มีก๊าซคาร์บอนมอนอกไซด์ (CO) เกิดในไอเสียต่ำกว่ารถเบนซิน - กลิ่นที่รู้สึกไม่ใช่กลิ่นก๊าซ แต่เป็นกลิ่นที่เติมเข้าไป เพื่อเป็น การเตือนเมื่อมีก๊าซรั่วไหล แต่ไม่มีพิษ - หากก๊าซเอนจีวีเผาไหม้ไม่หมด เมื่อออกมากับไอเสีย ก็จะสลาย ตัวลอยไปในอากาศอย่างรวดเร็ว ไม่สะสมจนเป็นอันตรายได้ - เชื้อเพลิงก๊าซไม่ทำให้เกิดควันดำ

11. ราคา (บาท) เชื้อเพลิง ปริมาณ ผลการทดสอบ ไปได้ระยะทาง ค่าใช้จ่ายต่อ ก.ม. (บาท) 11 ก.ม. 6.5 ก.ม. 10 ก.ม. 1.36 1.18 0.64 15.0 7.70 6.40 1 ลิตร 1 ลิตร 1 ล.บ.ม. เบนซิน แอลพีจี เอนจีวี อัตราการใช้เชื้อเพลิงและค่าเชื้อเพลิง(ตามราคาขายปลีก ณ 15 กรกฏาคม 2545)

12. NGV=Natural Gas for Vehiclesหรือก๊าซธรรมชาติสำหรับยานยนต์อยู่ใน 2 รูปแบบคือ • CNG ซึ่งย่อมาจาก Compressed Natural Gas หรือ ก๊าซธรรมชาติอัด • LNG ซึ่งย่อมาจากLiquified Natural Gas หรือ ก๊าซธรรมชาติเหลว

13. เชื้อเพลิงที่ใช้กับรถยนต์ในประเทศไทยเชื้อเพลิงที่ใช้กับรถยนต์ในประเทศไทย • น้ำมันดีเซล 69% • น้ำมันเบนซิน 30% • ก๊าซแอลพีจี 1% • ก๊าซธรรมชาติ • แอลกอฮอล์ - (กำลังศึกษา)

14. รูปแบบของเครื่องยนต์NGVรูปแบบของเครื่องยนต์NGV

15. ข้อได้เปรียบของ NGV เมื่อเทียบกับน้ำมันดีเซล • ราคาถูกกว่าครึ่งหนึ่ง • เป็นเชื้อเพลิงที่มีอยู่ภายในประเทศ • ทำให้เกิดมวลพิษเชิงอนุภาคต่ำกว่าดีเซล • มีความปลอดภัยในการใช้งานสูงกว่า • สามารถจัดการด้านเชื้อเพลิงได้ง่ายขึ้น

16. เครื่องยนต์ดีเซล ที่สุดของ...... • ประสิทธิภาพ • สมรรถนะ • มวลพิษอนุภาคและควันดำ • เสียงและการสั่นสะเทือน • น้ำหนักต่อแรงม้า • ความเก่าแก่

17. special-Oxi-Cat filter CRT system – functional principle

18. The CRT-System for the Mercedes-Benz Citaro

19. CRT modular

20. คุณลักษณะของเครื่องยนต์Dedicated NGV • ออกแบบเฉพาะสำหรับNGVไม่สามารถใช้กับเชื้อเพลิงอื่นได้ • มีอัตราส่วนอัดสูงจึงมีประสิทธิภาพและสมรรถนะสูงกว่าเครื่องใช้หัวเทียนอื่นๆ • มีศักยภาพในการลดมลพิษไอเสียได้ดี • รถที่ใช้เครื่องยนต์แบบนี้มีราคาแพงเนื่องจากต้องใช้ถังก๊าซเป็นจำนวนมาก

21. ตัวอย่างเครื่องยนต์Dedicated NGV Cummins C8.3G Plus

22. CNG- Buses by Mercedes-Benz Mercedes-Benz Citaro Gas for ÜSTRA, Hanover 2000 Chassis: MB 0405 NH Body: Custom Coaches 1999 Mercedes-Benz 0405 N / GN 1994

23. OH-1623 L Natural Gas Chassis

24. รูปแบบของเครื่องยนต์ใช้ NGV ร่วมกับเชื้อเพลิงอื่น • Diesel Dual Fuel (DDF) System (ระบบเชื้อเพลิงร่วม) • เป็นระบบที่ใช้กับเครื่องยนต์ดีเซลใช้ NGV เป็นเชื้อเพลิงหลัก (50-90 %) ผสมกับน้ำมันดีเซล โดยใช้น้ำมันดีเซลเป็นเชื้อเพลิงนำร่องในการจุดระเบิด • ข้อดี : • มีความยืดหยุ่นใช้เชื้อเพลิง • ค่าใช้จ่ายในการติดตั้งอุปกรณ์ฯ ไม่สูงนัก • PM / ควันดำน้อยกว่าเครื่องยนต์ดีเซล • สมรรถนะ / อัตราการใช้เชื้อเพลิงใกล้เคียง / สูงกว่าไม่มากเมื่อเทียบกับเครื่องยนต์ดีเซล • ข้อเสีย: • น้ำหนักบรรทุกเพิ่มเนื่องจากถังบรรจุก๊าซฯ • คุณภาพไอเสียด้อยกว่าแบบ Dedicated • Bi-fuel System (ระบบเชื้อเพลิงสองระบบ) • เป็นระบบที่ใช้กับเครื่องยนต์เบนซินจุดระเบิดด้วยหัวเทียน เครื่องยนต์มีความยืดหยุ่นใช้เชื้อเพลิงได้สองระบบ (เบนซิน หรือ NGV) ข้อดี : • มีความยืดหยุ่นใช้เชื้อเพลิง • ค่าใช้จ่ายในการติดตั้งอุปกรณ์ไม่สูงนัก ข้อเสีย: • ไม่สามารถปรับแต่งเครื่องยนต์ให้มีประสิทธิภาพเท่าเครื่องยนต์เบนซินเดิม • น้ำหนักบรรทุกเพิ่มเนื่องจากถังบรรจุก๊าซฯ

25. การเปรียบเทียบด้านการบำรุงรักษา การเปรียบเทียบด้านการบำรุงรักษา • 1. ต้องมีการบำรุงรักษาอุปกรณ์ใช้ก๊าซเพิ่มเติม • 2. อายุการใช้งานของน้ำมันเครื่องนานขึ้น • 3. การสึกหรอของเครื่องยนต์ DDF ต่ำกว่าเครื่องยนต์ดีเซล • 4. เครื่องยนต์เดินเรียบและสั่นสะเทือนน้อยกว่าเมื่อใช้น้ำมันดีเซล

26. ผลทดสอบที่ได้บางประเด็นมีการเบี่ยงเบนจากที่ควรจะเป็น เนื่องจากมีข้อจำกัดของการทดสอบ ดังนี้ • 1. คุณภาพก๊าซ NGV มีความต้านทานต่อการน็อคต่ำ • (ก่อนติดตั้ง Commom Header) • 2. ไม่สามารถปรับอัตราส่วนอัดของเครื่องยนต์ทดสอบได้ • 3. ไม่สามารถปรับแต่งสภาวะการทำงานของเครื่องยนต์ได้ • 4. แบบของเครื่องยนต์ DDF ที่ใช้เป็นแบบที่มีการควบคุมหยาบ ไม่สามารถปรับแต่งตัวแปรบางตัวได้ • 5. เครื่องยนต์ทดสอบใช้ปั๊มเชื้อเพลิงที่มีความแม่นยำในการจ่ายน้ำมันเชื้อเพลิงต่ำ

27. ข้อเสนอแนะ • การใช้ระบบ DDF • เทคโนโลยีเครื่องยนต์ระบบ DDF สามารถเป็นทางเลือกของการใช้ก๊าซ NGV ในรถโดยสาร ขสมก. ได้ • ช่วยประหยัดค่าใช้จ่ายเชื้อเพลิงได้ • ช่วยลดปัญหามลพิษทางอากาศเนื่องจากปริมาณมลสารอนุภาค (PM) ในไอเสียลดลง • ช่วยทำให้รถโดยสารมีความยืดหยุ่นด้านการใช้เชื้อเพลิงได้

28. ข้อเสนอแนะ : เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการใช้งาน โดย • ใช้เครื่องยนต์ที่มีขนาดใหญ่ขึ้นอีก 30% เพื่อชดเชยกับกำลังของเครื่องยนต์ที่จะลดลงเมื่อใช้ก๊าซ NGV ร่วมกับน้ำมันดีเซลปรับแต่ง Specification ของเครื่องยนต์ให้เหมาะสมกับการใช้งานระบบ DDF • คัดเลือกอุปกรณ์ใช้ก๊าซ NGV ที่มีคุณภาพดีและมีความละเอียดของการควบคุมสูงขึ้น เพื่อสามารถใช้ประโยชน์จากก๊าซ NGV อย่างเต็มศักยภาพ • เครื่องยนต์ที่ใช้ต้องเป็นเครื่องยนต์ที่อยู่ในสภาพดี เพราะเครื่องยนต์ที่ใช้งานได้ดีกับน้ำมันดีเซลอย่างเดียว จะสามารถใช้งานได้ดีกับระบบ DDF ด้วย • มีจำนวนมากพอในแต่ละยี่ห้อ เพื่อให้ได้ขนาดประหยัด (Economy of Scale)