การศึกษาผลการใช้ก๊าซธรรมชาติระบบเชื้อเพลิงร่วมในเครื่องยนต์ดีเซล

Abstract

งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาเปรียบเทียบเครื่องยนต์ระบบเชื้อเพลิงร่วมกับเครื่องยนต์ดีเซล ซึ่งมีผลต่อสมรรถนะ สภาวะการทำงาน ค่าควันดำ ความทนทานของเครื่องยนต์ และผลกระทบต่อเครื่องยนต์ระบบเชื้อเพลิงร่วมจากการใช้งานจริงต่อเนื่องเป็นระยะเวลานาน โดยแบ่งการวิจัยออกเป็นสองส่วน ดังนี้ ส่วนแรก เป็นการทดสอบเครื่องยนต์ระบบเชื้อเพลิงร่วมเปรียบเทียบกับเครื่องยนต์ดีเซลภายใต้สภาวะควบคุมโดยใช้รถตู้รุ่นเดียวกันจำนวน 2 คัน สามารถแบ่งได้เป็น 3 ส่วน คือ 1.การทดสอบสมรรถนะของรถตู้บน Chassis Dynamometer ที่สภาวะคงตัว ความเร็วรถคงที่ พบว่าที่สภาวะภาระสูงสุด รถตู้ทั้งสองคันมีค่ากำลังเบรกใกล้เคียงกัน โดยในบางความเร็วทดสอบ รถตู้ระบบเชื้อเพลิงร่วมมีค่ากำลังเบรกสูงกว่ารถตู้ดีเซล โดยความแตกต่างสูงสุดมีค่าร้อยละ 8.34 อัตราสิ้นเปลืองพลังงานรวมจำเพาะ อุณหภูมิไอเสีย และค่าควันดำมีค่าสูงกว่ารถตู้ดีเซล ส่วนที่สภาวะภาระบางส่วน อัตราสิ้นเปลืองพลังงานรวมจำเพาะ อุณหภูมิไอเสีย มีค่าสูงกว่ารถตู้ดีเซล และค่าควันดำมีค่าใกล้เคียงกันโดยมีค่าต่ำกว่าในบางจุดทดสอบ 2.การทดสอบรถตู้ที่สภาวะความเร็วคงที่บนถนนจริง พบว่าอัตราสิ้นเปลืองพลังงานรวม อุณหภูมิไอเสีย อัตราสิ้นเปลืองน้ำมันดีเซล มีแนวโน้มสูงขึ้นตามความเร็วรถที่สูงขึ้น โดยอัตราสิ้นเปลืองพลังงานรวมของรถตู้ระบบเชื้อเพลิงร่วมมีค่าสูงกว่ารถตู้ดีเซล ร้อยละ 13.42-24.45 และอัตราส่วนการแทนที่น้ำมันดีเซลมีแนวโน้มลดลงเมื่อความเร็วรถเพิ่มขึ้น 3.การทดสอบความทนทานโดยการขับรถตู้ 2 คัน ตามกันบนถนนจริงเป็นระยะทาง 40000 กิโลเมตร พบว่า อัตราสิ้นเปลืองพลังงานของรถตู้ทั้งสองคันมีแนวโน้มเช่นเดียวกันตลอดการทดสอบ โดยรถตู้ระบบเชื้อเพลิงร่วมและรถตู้ดีเซลมีอัตราสิ้นเปลืองพลังงานเฉลี่ย 4.85 และ 4.04 MJ/km ตามลำดับ ค่าควันดำของรถตู้ระบบเชื้อเพลิงร่วมมีค่าต่ำกว่ารถตู้ดีเซล โดยค่าควันดำของรถตู้ทั้งสองมีแนวโน้มคงที่ตลอดการทดสอบ ผลการวิเคราะห์น้ำมันหล่อลื่น พบว่าน้ำมันหล่อลื่นในเครื่องยนต์ระบบเชื้อเพลิงร่วมเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันและไนเตรชันสูงกว่าเครื่องยนต์ดีเซล สำหรับปริมาณโลหะจากการสึกหรอที่ปนเปื้อนในน้ำมันหล่อลื่น ไม่พบความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญระหว่างทั้งสองเครื่องยนต์ ส่วนที่สอง เป็นการติดตามผลการใช้งานเพื่อประเมินผลกระทบต่อเครื่องยนต์ระบบเชื้อเพลิงร่วมจากการใช้งานจริงเป็นระยะทาง 20000 กิโลเมตร พบว่าเครื่องยนต์ในรถกระบะมีแนวโน้มของอัตราสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงคงที่ ค่าควันดำมีค่าใกล้เคียงกันโดยมีแนวโน้มสูงขึ้นเล็กน้อย ผลการวิเคราะห์น้ำมันหล่อลื่น ไม่พบความผิดปกติของคุณสมบัติน้ำมันหล่อลื่น และความผิดปกติของปริมาณโลหะปนเปื้อนในน้ำมันหล่อลื่นจากเครื่องยนต์ระหว่างการติดตามผล สำหรับเครื่องยนต์ในรถ หัวลากจำนวน 6 คัน พบว่าอัตราสิ้นเปลืองพลังงานมีแนวโน้มคงที่ และค่าควันดำมีแนวโน้มสูงขึ้นตามอายุของน้ำมันหล่อลื่น ผลการวิเคราะห์น้ำมันหล่อลื่น พบว่าคุณสมบัติน้ำมันหล่อลื่นของเครื่องยนต์ระบบเชื้อเพลิงร่วมในรถหัวลาก มีค่าความหนืดลดลงตามอายุการใช้งานของน้ำมันหล่อลื่น และพบปริมาณทองแดงที่สูงขึ้นอย่างผิดปกติเนื่องจากการเสื่อมสภาพของน้ำมันหล่อลื่น สรุปได้ว่าการใช้น้ำมันดีเซลร่วมกับก๊าซธรรมชาติมีอัตราสิ้นเปลืองพลังงานที่สูงกว่าการใช้เชื้อเพลิงดีเซล จึงส่งผลต่อภาระที่สูงกว่าของน้ำมันหล่อลื่น อันส่งผลให้เกิดการเสื่อมสภาพ อาทิ ค่าความหนืด เนื่องจากกระบวนการออกซิเดชัน และไนเตรชันของน้ำมันหล่อลื่นแต่ยังไม่ถึงระดับที่จะก่อให้เกิดผลกระทบต่อการใช้งานของเครื่องยนต์ในระยะยาว