پایگاه خبری اسب بخار
مرجع تخصصی اخبار و ویدیو خودرو

تفاوت CNG و LPG در خودروهای دوگانه سوز و مقایسه عملکرد فنی با بنزین

در سال‌هایی که فشار اقتصادی و هزینه سوخت به یکی از چالش‌های اصلی حمل‌ونقل تبدیل شده است، خودروهای دوگانه‌سوز با محوریت LPG و CNG به‌عنوان راه‌حلی برای کاهش مصرف بنزین مطرح شدند. اما واقعیت این است که این دو سوخت نه‌تنها از نظر فنی تفاوت‌های بنیادین دارند، بلکه تجربه رانندگی، استهلاک موتور، زیرساخت سوخت‌رسانی و حتا سیاست‌گذاری کشورها را نیز به‌طور کامل تحت تأثیر قرار داده‌اند. برای درک این‌که چرا در برخی شرایط CNG ضعیف‌تر از بنزین عمل می‌کند یا چرا LPG در ایران حذف شد، باید به عمق فیزیک احتراق، راندمان حجمی موتور و تجربه جهانی این سوخت‌ها نگاه کرد.

به گزارش پایگاه خبری اسب بخار، استفاده از سوخت‌های گازی در خودروها نتیجه یک نیاز ساده اما حیاتی است؛ کاهش هزینه سوخت و کنترل مصرف بنزین. در دهه‌های گذشته، بسیاری از کشورها به‌دنبال جایگزینی ارزان‌تر و پاک‌تر برای بنزین بودند و در این میان LPG و CNG به‌عنوان دو گزینه اصلی وارد صنعت حمل‌ونقل شدند. با این حال، این دو سوخت از نظر ماهیت، رفتار در موتور و حتا سیاست‌گذاری انرژی مسیرهای کاملاً متفاوتی را طی کرده‌اند.

تاریخچه ورود LPG و CNG به ایران

ورود سوخت‌های گازی به ایران به دهه‌های پایانی قرن گذشته بازمی‌گردد، زمانی که افزایش مصرف بنزین و فشار بر واردات سوخت، دولت را به سمت توسعه سوخت‌های جایگزین سوق داد. در ابتدا LPG به‌عنوان گزینه‌ای در برخی شهرها و به‌صورت محدود مورد استفاده قرار گرفت، اما به دلیل مسائل ایمنی، نبود زیرساخت استاندارد شهری و خطرات ناشی از تجمع گاز در محیط‌های بسته، به‌تدریج از چرخه سوخت‌رسانی خودروها حذف شد.

در ادامه، تمرکز سیاست انرژی کشور به‌طور کامل به سمت CNG رفت. از اوایل دهه ۸۰ شمسی، پروژه ملی گسترش جایگاه‌های CNG آغاز شد و به‌سرعت شبکه گسترده‌ای از ایستگاه‌های سوخت‌گیری در سراسر کشور ایجاد گردید. هدف اصلی این سیاست، کاهش مصرف بنزین، استفاده از منابع عظیم گاز طبیعی ایران و کاهش وابستگی به واردات سوخت بود. نتیجه این تصمیم، تبدیل ایران به یکی از بزرگ‌ترین مصرف‌کنندگان CNG در بخش حمل‌ونقل جهان شد.

ماهیت فیزیکی LPG و CNG و تفاوت بنیادین آن‌ها

LPG یا گاز مایع ترکیبی از پروپان و بوتان است که از پالایش نفت و گاز طبیعی به دست می‌آید. این سوخت در فشار نسبتاً پایین به حالت مایع تبدیل می‌شود و به همین دلیل چگالی انرژی بالاتری در حجم مشخص دارد. همین ویژگی باعث می‌شود ذخیره‌سازی و انتقال آن نسبتاً ساده‌تر باشد و انرژی بیش‌تری در فضای کم‌تر ذخیره شود.

در مقابل، CNG یا گاز طبیعی فشرده عمدتاً از متان تشکیل شده است و بدون تبدیل به مایع، تنها با فشرده‌سازی بسیار بالا در حدود ۲۰۰ تا ۲۵۰ بار در مخزن نگهداری می‌شود. این تفاوت بنیادی در حالت فیزیکی، پایه اصلی اختلاف عملکرد این دو سوخت در خودروها است، زیرا رفتار آن‌ها در سیستم ورودی هوا و محفظه احتراق کاملاً متفاوت خواهد بود.

رفتار احتراق و اثر آن بر راندمان موتور

از نظر شیمی احتراق، هر دو سوخت عدد اکتان بالاتری نسبت به بنزین دارند. LPG معمولاً در محدوده ۱۰۰ تا ۱۱۰ و CNG حتا تا حدود ۱۳۰ قرار می‌گیرد. این عدد بالا به معنای مقاومت بیش‌تر در برابر ناک است، اما به‌تنهایی نشان‌دهنده قدرت بیش‌تر نیست.

در واقع مسئله اصلی به نحوه تشکیل مخلوط هوا و سوخت در سیلندر مربوط می‌شود. بنزین به‌صورت مایع تزریق می‌شود و فضای بسیار کمی از حجم هوای ورودی را اشغال می‌کند، بنابراین اکسیژن بیش‌تری برای احتراق در دسترس قرار می‌گیرد. اما CNG به‌صورت گاز وارد منیفولد می‌شود و بخشی از حجم هوای ورودی را اشغال می‌کند، در نتیجه، اکسیژن قابل استفاده کاهش می‌یابد. LPG از این نظر وضعیت میانی دارد و به دلیل ماهیت فشرده‌تر، اثر کم‌تری بر کاهش حجم هوای ورودی نسبت به CNG دارد.

توان خروجی، گشتاور و رفتار در بارهای سنگین

در شرایط عادی رانندگی، افت توان در LPG معمولاً حدود ۵ تا ۱۰ درصد نسبت به بنزین است، در حالی‌که، در CNG این عدد می‌تواند بین ۱۰ تا ۲۵ درصد متغیر باشد. این اختلاف زمانی بسیار محسوس‌تر می‌شود که موتور تحت بار سنگین قرار می‌گیرد، مانند سربالایی، شتاب‌گیری ناگهانی یا رانندگی با کولر روشن.

در این شرایط، موتور نیاز به تولید گشتاور بالا در دور پایین دارد. اما CNG به دلیل محدودیت حجمی و کاهش راندمان حجمی، نمی‌تواند همان میزان انرژی لحظه‌ای بنزین را تأمین کند. علاوه بر این، در بسیاری از خودروهای دوگانه‌سوز، ECU در حالت گاز به‌صورت محافظه‌کارانه‌تری عمل می‌کند تا از افزایش دما و آسیب به موتور جلوگیری کند، که این موضوع نیز باعث کاهش بیش‌تر توان خروجی می‌شود.

 چرا در سربالایی بنزین قوی‌تر از گاز احساس می‌شود؟

برتری بنزین در سربالایی صرفاً یک حس ذهنی راننده نیست، بلکه یک واقعیت فنی است. در حالت بنزین، به دلیل مایع بودن سوخت، حجم اشغال‌شده در مسیر ورودی هوا بسیار کم است و اکسیژن بیش‌تری وارد سیلندر می‌شود. این موضوع باعث افزایش قدرت احتراق و تولید گشتاور بالاتر می‌گردد.

در مقابل، CNG به‌عنوان گاز، بخشی از فضای هوای ورودی را اشغال می‌کند و این مسئله مستقیماً باعث کاهش اکسیژن قابل دسترس برای احتراق می‌شود. در شرایط سربالایی که موتور تحت فشار بالا قرار دارد، این محدودیت بیش‌تر خود را نشان می‌دهد. LPG در این میان عملکردی نزدیک‌تر به بنزین دارد و افت قدرت آن در چنین شرایطی کم‌تر است.

دمای احتراق، استهلاک و اثر بر موتور

CNG معمولاً دمای احتراق بالاتری نسبت به بنزین و LPG دارد. این ویژگی از نظر تئوری می‌تواند راندمان حرارتی را افزایش دهد، اما در عمل باعث افزایش فشار حرارتی روی قطعات موتور مانند سوپاپ‌ها و سرسیلندر می‌شود، به‌خصوص در موتورهایی که برای کار با گاز طراحی نشده‌اند.

LPG دمای احتراق متعادل‌تری دارد و از این نظر فشار حرارتی کم‌تری به موتور وارد می‌کند. از طرف دیگر، هر دو سوخت نسبت به بنزین رسوبات کربنی کم‌تری تولید می‌کنند، اما CNG به دلیل احتراق بسیار تمیزتر، کم‌ترین میزان رسوب را دارد. با این حال، در صورت تنظیم نبودن سیستم، CNG می‌تواند باعث سوپاپ‌سوزی و افت کمپرس در بلندمدت شود.

تفاوت در سیستم سوخت‌رسانی و پیچیدگی فنی

سیستم LPG معمولاً ساده‌تر است و با فشار پایین‌تری کار می‌کند. در این سیستم کنترل سوخت و تزریق آن نسبتاً ساده‌تر بوده و حساسیت کم‌تری نسبت به تغییرات فشار دارد.

در مقابل، CNG به دلیل فشار بسیار بالا نیازمند رگلاتورهای چندمرحله‌ای، انژکتورهای خاص و سیستم کنترل دقیق فشار است. این پیچیدگی باعث می‌شود عملکرد آن نسبت به تنظیمات حساس‌تر باشد و کوچک‌ترین خطا در فشار یا زمان‌بندی تزریق، تأثیر مستقیم بر عملکرد موتور داشته باشد.

مقایسه با بنزین از نظر عملکرد کلی

بنزین همچنان معیار اصلی عملکرد موتورهای احتراق داخلی محسوب می‌شود. دلیل این موضوع تنها انرژی بالاتر نیست، بلکه رفتار متعادل‌تر آن در احتراق، عدم اشغال حجم هوای ورودی و سازگاری گسترده با طراحی موتورهای امروزی است.

LPG در بسیاری از شرایط عملکردی نزدیک به بنزین دارد و تنها افت جزئی در توان ایجاد می‌کند، اما CNG بیش‌ترین فاصله را از بنزین در شرایط بار سنگین و شتاب‌گیری دارد، هرچند از نظر هزینه و آلایندگی مزیت‌های قابل توجهی ارائه می‌دهد.

آلایندگی و اثرات زیست‌محیطی

هر دو سوخت گازی نسبت به بنزین پاک‌تر هستند. LPG باعث کاهش ذرات معلق و کاهش نسبی گازهای آلاینده می‌شود، در حالی‌که، CNG تقریباً فاقد ذرات معلق است و میزان انتشار دی‌اکسیدکربن آن نیز حدود ۲۰ تا ۳۰ درصد کم‌تر از بنزین است.

با این حال، CNG یک نکته مهم دارد و آن نشت متان است. متان یک گاز گلخانه‌ای بسیار قوی‌تر از CO₂ محسوب می‌شود و در صورت نشت می‌تواند اثرات زیست‌محیطی قابل توجهی داشته باشد.

 وضعیت زیرساخت سوخت گاز در ایران

با وجود توسعه گسترده CNG در ایران، یکی از چالش‌های جدی این سیستم در سال‌های اخیر، فرسودگی زیرساخت و کمبود سرمایه‌گذاری جدید در جایگاه‌های سوخت است. بسیاری از جایگاه‌های CNG موجود با ظرفیت محدود یا تجهیزات قدیمی فعالیت می‌کنند و در ساعات اوج مصرف، صف‌های طولانی و افت فشار گاز به یک مشکل رایج تبدیل شده است.

از طرف دیگر، توسعه شبکه متناسب با افزایش تعداد خودروهای گازسوز انجام نشده و این عدم توازن بین عرضه و تقاضا باعث شده است تجربه کاربر از CNG در عمل با اهداف اولیه این طرح فاصله داشته باشد. در برخی مناطق حتا دسترسی به جایگاه مناسب، خود به یک عامل محدودکننده استفاده از خودروهای گازسوز تبدیل شده است. این در حالی است که فلسفه اصلی توسعه CNG، ایجاد یک سوخت پایدار، ارزان و در دسترس برای عموم بود.

 تجربه جهانی و جایگاه LPG و CNG در کشورها

در سطح جهانی، استفاده از LPG و CNG کاملاً یکسان نیست و بسیاری از کشورها اصلاً خودروهای گازسوز را به‌صورت گسترده وارد بازار نکرده‌اند. در کشورهایی مانند ایالات متحده آمریکا، ژاپن و بخش بزرگی از اروپای غربی، زیرساخت بنزین و دیزل آن‌قدر توسعه‌یافته بوده که نیازی به سرمایه‌گذاری گسترده روی CNG یا LPG احساس نشده است و در نتیجه، این سوخت‌ها فقط در کاربردهای خاص باقی مانده‌اند.

در مقابل، کشورهایی مانند هند، پاکستان، ایران، آرژانتین و برزیل به دلیل نیاز به کاهش هزینه سوخت و دسترسی به گاز طبیعی، به سمت CNG حرکت کرده‌اند. در برخی کشورهای اروپایی مانند ایتالیا و لهستان نیز LPG سهم بیش‌تری دارد، زیرا سیستم تبدیل آن ساده‌تر و نزدیک‌تر به بنزین است.

نکته مهم این است که در بسیاری از کشورهای توسعه‌یافته، اساساً خودروهای گازسوز به‌عنوان یک راه‌حل بلندمدت پذیرفته نشده‌اند و مسیر توسعه به سمت خودروهای هیبریدی و برقی حرکت کرده است. در واقع، CNG و LPG بیش‌تر یک راه‌حل انتقالی در کشورهایی با فشار اقتصادی سوخت بوده‌اند تا یک فناوری غالب جهانی.

در نهایت، تفاوت LPG و CNG را نمی‌توان صرفاً در قالب برتری یا ضعف خلاصه کرد. LPG از نظر عملکرد فنی، رانندگی و نزدیکی به بنزین گزینه متعادل‌تری محسوب می‌شود، در حالی‌که، CNG از نظر هزینه و آلایندگی مزیت‌های جدی دارد، اما در شرایط بار سنگین و عملکرد دینامیکی ضعیف‌تر عمل می‌کند.

بنزین همچنان معیار اصلی عملکرد در خودروهای احتراق داخلی است، به‌ویژه در شرایطی مانند سربالایی و شتاب‌گیری ناگهانی. انتخاب میان این سه سوخت در نهایت به این بستگی دارد که اولویت کاربر قدرت، هزینه یا پایداری زیست‌محیطی باشد.