การศึกษาผลกระทบจากองค์ประกอบของมีเทนและก๊าซเฉื่อยต่อสมรรถนะของเครื่องยนต์ก๊าซธรรมชาติจุดระเบิดด้วยประกายไฟ

Abstract

เนื่องจากใช้แก๊สธรรมชาติในประเทศไทยมาจาก 2 แหล่ง คือ แหล่งอ่าวไทย ซึ่งองค์ประกอบหลักคือ มีเทน (CH₄) และคาร์บอนไดออกไซด์ (CO₂) ร้อยละ 72 และ 15 โดยปริมาตรตามลำดับ และแหล่งพม่า ซึ่งมีองค์ประกอบหลัก คือ มีเทนและไนโตรเจน (N₂) ร้อยละ 72 และ 18 โดยปริมาตรตามลำดับ ซึ่งสัดส่วนองค์ประกอบของมีเทนและแก๊สเฉื่อยที่แตกต่างกันดังกล่าวมีผลต่อสมรรถนะของเครื่องยนต์ SI ดังนั้นในการศึกษานี้จึงแบ่งการทดสอบออกเป็น 2 ส่วน คือ การทดสอบความเร็วเปลวไฟกับขีดจำกัดการติดไฟที่ส่วนผสมบาง และการทดสอบสมรรถนะของเครื่องยนต์สองสูบ Daihatsu AB 547cc เมื่อนำน้ำมันแกโซลีนและแก๊สผสมที่มีองค์ประกอบของมีเทนและแก๊สเฉื่อยต่างกันดังกล่าว มาเป็นเชื้อเพลิงทดสอบ จากผลการทดสอบความเร็วเปลวไฟพบว่า ความเร็วเปลวไฟแลมินาร์และขีดจำกัดการติดไฟที่ส่วนผสมบางของแก๊สธรรมชาติจากอ่าวไทยมีค่าสูงกว่าของแก๊สธรรมชาติจากแหล่งพม่าเนื่องจากสัดส่วนของสารประกอบไฮโดรคาร์บอนของแก๊สธรรมชาติจากอ่าวไทยสูงกว่าของแก๊สธรรมชาติจากแหล่งพม่า ส่วนผสมการทดสอบสมรรถนะของเครื่องยนต์แก๊สธรรมชาติ พบว่าสมรรถนะของการใช้แก๊สธรรมชาติจากทั้งสองแหล่งตกลงอย่างมากเมื่อเทียบกับน้ำมันแกโซลีนเนื่องจากค่าความร้อนที่ต่ำกว่าของแก๊สธรรมชาติ นอกจากนี้ค่าแรงบิดเบรกสูงสุดที่ได้จากเชื้อเพลิงแก๊สธรรมชาติอ่าวไทยมีค่าสูงกว่า แต่ประสิทธิภาพเชิงความร้อนของแก๊สธรรมชาติจากแหล่งพม่าสูงกว่าของแก๊สธรรมชาติจากอ่าวไทย อาจเกิดจากค่าความจุความร้อนของ CO₂ มีผลต่อความดันและอุณหภูมิภายในห้องเผาไหม้ เป็นผลให้งานที่ได้มีค่าลดลง นอกจากนี้ที่ตำแหน่งลิ้นผีเสื้อเปิดสุด องศาจุดระเบิด MBT ของแก๊สธรรมชาติจากแหล่งพม่าล่วงหน้ากว่าของแก๊สธรรมชาติจากอ่าวไทย เนื่องจากมีความเร็วเปลวไฟที่ต่ำกว่าของแก๊สธรรมชาติจากอ่าวไทย และหากมีการนำแก๊สธรรมชาติจากพม่ามาทดแทนในรถยนต์ที่ปรับแต่งสำหรับแก๊สธรรมชาติจากอ่าวไทย โดยไม่มีการปรับแต่งเครื่องยนต์ พบว่า แรงบิดเบรกและกำลังเบรกที่ได้จากการใช้แก๊สธรรมชาติจากพม่ามีค่าต่ำกว่า และมีค่าต่ำกว่ามากขึ้นที่ความเร็วรอบสูงขึ้น อาจทำให้อัตราเร่งเลวลง เมื่อความเร็วรถยนต์เพิ่มขึ้น แต่เมื่อปรับมาใช้องศาจุดระเบิด MBT ของแก๊สธรรมชาติจากพม่า ทำให้ได้สมรรถนะสูงขึ้นโดยเห็นผลชัดเจนที่ความเร็วรอบปานกลาง ทั้งนี้ผลกระทบดังกล่าวมีค่าที่ไม่คงที่ เนื่องจากคุณภาพแก๊สที่แตกต่างในแต่ละวัน