خانه / آموزش / علم و دانش / علوم پایه / علوم زمین و زیست شناسی / بررسی میزان آلایندگی گازهای تولیدی موتور
لقمه های انگلیسی

بررسی میزان آلایندگی گازهای تولیدی موتور

امروزه کنترل گازهای خروجی خودروها با توجه به تولید گازهای سمی آنها، تعداد تولید بالای خودروها و همچنین گرم شدن متوسط دمای زمین از اهمیت خاصی برخوردار بوده و از سوی جامعه جهانی به صورت مستقیم و غیر مستقیم کنترل هایی روی آنها اعمال می گردد. گازهای خروجی از اگزوز خودروها که نقشی مهمی در آلودگی شهرها و حتی اتمسفر زمین ایجاد می کنند به سه دسته کلی تقسیم بندی می شوند:

۱) گازهای بی اثر: مانند اکسیژن، نیتروژن و آب
۲) گازهای گلخانه ای: مانند دی اکسید کربن
۳) گازهای سمی: مانند مونوکسید کربن و اکسیدهای نیتروژن و…

در جدول زیر درصد گازهای موجود در هوای پاک را مشاهده می نمایید:

نیتروژن یا ازت

۷۸ درصد

هلیوم

۵ ppm

اکسیژن

۱۹ درصد

متان

۵.۱ ppm

بخار آب

۲ درصد

دی اکسید نیتروژن

۰.۳ ppm

آرگون

۱ درصد

زنون (گزنون)

۰.۱ ppm

دی اکسید کربن

۰.۳ درصد

هیدروژن

۰.۲ ppm

نئون

۱۸ ppm

ازن

۰.۰۲ ppm

مشکلات مرتبط با خودروها در این زمینه از سه دیدگاه قابل بررسی است:

۱) مسئله کاهش منابع انرژی: خودرویی که مصرف سوخت آن بهینه و کم باشد باعث مصرف کمتر سوخت های غیر قابل جایگزین خواهد شد.

۲) موضوع دمای جو زمین: با توجه به اینکه هر سوختی که می سوزد مقدار قابل توجهی گاز دی اکسید کربن تولید می کند و این گاز نیز از گازهای گلخانه ای است؛ بنابراین متوسط دمای جو زمین با تولید این گاز افزایش خواهد یافت.

۳) کیفیت هوای محلی: در شهرها گازهای خروجی خودروها به همراه دیگر مواد آلوده کننده، در سلامت انسان ها و دیگر موجودات نقش مهمی را ایفا می کنند.

بیایید ابتدا گازهای خروجی از اگزوز خودروها را بیشتر بشناسیم:

نوع گاز خروجی از موتور اثر گاز
نیتروژن – N۲ بدون اثر
اکسیژن – O۲ بدون اثر
آب – H۲O بدون اثر
دی اکسید کربن – CO۲ از گازهای سمی نبوده اما باعث افزایش متوسط دمای جو زمین می گردد.
مونوکسید کربن – CO به دلیل احتراق ناقص ایجاد می شود و باعث کاهش توانایی حمل اکسیژن توسط خون و ایجاد سردرد و مشکلات تنفسی شده و مقدار زیاد آن موجب مرگ می گردد.
اکسیدهای نیتروژن – NOx یکی از محصولات احتراق می باشد و این گاز با اکسید شدن در اتمسفر تولید باران های اسیدی می کند. این گاز برای گیاهان و حیوانات نیز مضر می باشد.
دی اکسید سولفور – SO۲ باعث تولید باران های اسیدی و خوردگی موتور شده و در تشکیل ازن و ذرات ریز معلق نیز موثر است. این گاز همچنین باعث آسیب دیدن کاتالیست موتور می گردد.
هیدروکربن های نسوخته – HC این هیدروکربن ها به دلیل احتراق ناقص موتور و همچنین بخار شدن سوخت در باک خودرو ایجاد می شود، این گاز باعث سوزش چشم و گلو می شود.
بنزن – C۶H۶ این ماده بطور طبیعی به مقدار ناچیزی در سوخت های بنزینی و دیزلی موجود بوده و در گازهای خروجی به عنوان گازهای نسوخته خارج شده و همچنین از باک خودرو نیز به صورت بخار منتشر می شود، سمی و سرطان زا بوده و تماس طولانی مدت آن مرگبار می باشد.
سرب – Pb این ماده بسیار خطرناک می باشد و باعث مشکلات خونی شده و در بنزین های بدون سرب، دیگر جزو محصولات احتراق نمی باشد.
ذرات – PM این ذرات از سوختن سوخت های دیزلی ایجاد شده و استشمام آن می تواند به بدن آسیب برساند.

نظر به اهمیت هر یک از گازهای خروجی، در ادامه شما می توانید ابتدا اطلاعاتی در مورد سوخت ها و اثرات شان کسب نمایید، تا بتوانید دلیل رجوع خودروسازان به انتخاب سوخت های مختلف را تجزیه و تحلیل کنید.

با توجه به سوخت های فراوان موجود، بنزین، گازوئیل و گاز به عنوان سوخت های اصلی خودرو می باشند. برتری این سوخت ها نسبت به هم خیلی واضح و روشن نبوده و هر کدام در مواردی دارای مزیتی نسبت به یکدیگر می باشند. به عنوان مثال بنزین نسبت به گازوئیل دارای راندمان و کارآیی کمتری بوده لذا میزان دی اکسید کربن، مونوکسید کربن و هیدروکربن های نسوخته تولیدی آن نسبت به موتورهای دیزلی بیشتر می باشد. اما مقدار اکسیدهای نیتروژن، دی اکسید سولفور و ذرات تولیدی آن کمتر از موتورهای دیزلی است. اگرچه کاتالیست تا حدودی از گازهای سمی خروجی می کاهد ولی تا قبل از گرم شدن کامل، کاتالیست عملکردی ضعیف داشته و در سفرهای کوتاه، کارآیی آن پایین است. سوخت گازی دارای مونوکسید کربن و دی اکسید کربن کمتری نسبت به بنزین بوده ولی میزان اکسیدهای نیتروژن آن بیشتر می باشد، و در مقایسه با سوخت گازوئیل مقدار مونوکسید کربن و دی اکسید کربن بیشتر و مقدار اکسیدهای نیتروژن آن کمتر است.

از دهه ۱۹۹۰ میلادی استانداردهای آلودگی گازهای خروجی در اکثر کشورها بطور سخت گیرانه اجرایی گردید و خودروها قبل از اینکه بخواهند به بازار عرضه شوند باید تست های مربوطه را بگذرانند. این تست ها شامل کنترل گازهای سمی و مضر مانند مونوکسید کربن، اکسیدهای نیتروژن، هیدروکربن های نسوخته و ذرات می باشد. در این تست ها میزان گاز دی اکسید کربن کنترل نمی شود زیرا جزو گازهای سمی تلقی نمی گردد.

به مسئله گازهای خروجی، از دیدگاه میزان مصرف و هزینه سوخت نیز می توان نگریست. به عبارتی هر خودرویی که در کشور تولید یا وارد می گردد:

  1. بطور متوسط سالانه چقدر سوخت مصرف می کند؟
  2. چقدر هزینه آن می شود؟
  3. چقدر آلودگی در هوا پراکنده می کند؟

در جدول زیر میزان متوسط مصرف سالیانه بنزین برای برخی خودروهای داخلی بطور تقریبی محاسبه شده است. در این مدل فرض گردیده که هر خودرو سالیانه ۲۰,۰۰۰ کیلومتر حرکت کرده و برای محاسبه مصرف سوخت فرض گردیده که خودرو ۵۵ درصد از کل حرکت را در حالت شهری و ۴۵ درصد را نیز در جاده حرکت نموده است.

ردیف خودرو حجم موتور
(سی سی)

جاده ای
لیتر در ۱۰۰ کیلومتر

شهری
لیتر در ۱۰۰ کیلومتر

میزان مصرف سوخت سالیانه
لیتر

۱ تندر ۹۰ ۱۶۰۰ ۵.۶ ۹ ۱۴۹۴
۲ ریو ۱۵۰۰ ۵.۷ ۹ ۱۵۰۳
۳ پژو ۲۰۶ تیپ ۲ ۱۴۰۰ ۵.۴ ۹.۴ ۱۵۲۰
۴ پراید ۱۳۲ ۱۳۰۰ ۵.۳ ۹.۵۵ ۱۵۲۸
۵ مزدا ۳ ۲۰۰۰ ۶.۴ ۹.۱ ۱۵۷۷
۶ پژو ۲۰۶ صندوقدار ۱۶۰۰ ۵.۸ ۱۰.۱ ۱۶۳۳
۷ سمند ۱۸۰۰ ۶.۸ ۱۲.۵ ۱۹۸۷
۸ پژو پارس ۱۸۰۰ ۶.۷۷ ۱۳.۱۹ ۲۰۶۰
۹ زانتیا ۲۰۰۰ ۶.۵ ۱۳.۵ ۲۰۷۰
۱۰ پژو ۴۰۵ ۱۸۰۰ ۷.۴ ۱۲.۸ ۲۰۷۴
۱۱ ماکسیما ۳۰۰۰ ۹.۹ ۱۳.۵ ۲۳۷۶

نتایج جدول فوق تقریبی بوده و می تواند تا حدود ۱۰ درصد خطا داشته باشد، لذا اختلافات زیر ۱۰۰ لیتر ملاک بالا یا پایین بودن مصرف سوخت خودروها نسبت به یکدیگر نمی باشد.

از آنجایی که تولید انواع گازهای خروجی از اگزوز که در بالا به آنها اشاره شد با مصرف سوخت رابطه مستقیم دارند، مخصوصاً در مورد گاز دی اکسید کربن که موجب گرم شدن زمین می گردد در تجربیات، به دست آمده مقدار گاز دی اکسید کربن تولیدی در اگزوز خودروها ۲.۳ الی ۲.۷ کیلوگرم به ازای مصرف هر لیتر بنزین تخمین زده می شود، بنابراین با نگاهی ساده مشخص می گردد اگر خودرویی که ۱۵۰۰ لیتر در سال مصرف دارد با خودرویی که ۲۰۰۰ لیتر در سال مصرف دارد جایگزین گردد حدود ۲۵ درصد در مصرف سوخت و تولید دی اکسید کربن بهبود حاصل خواهد شد.

با نگاهی به جدول زیر خواهید دید که در کلاس خودروهای سبک تولید دیگر کشورها نیز به راحتی می توان متوسط مصرف سالیانه را به ۱۵۰۰ لیتر کاهش داد.

ردیف کارخانه سازنده مدل حجم موتور
(سی سی)

جاده ای
لیتر در ۱۰۰ کیلومتر

شهری
لیتر در ۱۰۰ کیلومتر

میزان مصرف سوخت سالیانه
لیتر

۱ تویوتا کرولا ۱۸۰۰ ۵.۶ ۷.۵ ۱۳۲۹
۲ کیا ریو ۱۶۰۰ ۵.۹ ۷.۳ ۱۳۳۴
۳ هیوندا اکسنت ۱۶۰۰ ۵.۶ ۷.۹ ۱۳۷۳
۴ بنز B 200 ۲۰۰۰ ۶.۷ ۹.۲ ۱۶۱۵
۵ تویوتا کمری ۲۴۰۰ ۶.۴ ۹.۶ ۱۶۳۲
۶ هیوندا جنسیس ۳۸۰۰ ۷.۲ ۱۱.۴ ۱۹۰۲
۷ بنز C 350 ۳۵۰۰ ۸ ۱۲.۲ ۲۰۶۲

امروزه در اکثر خودروهای مدرن و حتی در کلاس های ۳۰۰۰ و بالاتر مصرف سوخت از اهمیت خاصی برخوردار است؛ بطور مثال خودروی جنسیس از شرکت هیوندا با موتور ۳۸۰۰ سی سی دارای مصرف متوسط سالیانه ۱۹۰۰ لیتر می باشد و این در حالی است که در سال های نه چندان دور تمامی این نوع خودروها متوسط مصرف شان بالای ۲۵۰۰ لیتر در سال بوده است. در حال حاضر با توجه به رویکرد دولت ها و هزینه های سوخت حتی در ماشین های لوکس که تاکنون در طراحی آنها مصرف سوخت در اولویت های پایین قرار داشته، مسئله مصرف سوخت و تولید گازهای دی اکسید کربن و… مهم و در راس پارامترهای طراحی قرار گرفته است.

گاز طبیعی
امروزه گاز طبیعی تمیزترین سوخت فسیلی است. این گاز که بخش عمده آن متان (CH۴) است به عنوان سوخت خودرو مورد استفاده قرار می گیرد و فاقد ذرات دوده ای، سرب و هیدروکربن های آروماتیک نظیر بنزن (که عامل ایجاد سرطان است) می باشد.

مقدار بنزن در خودروهای گازسوز در مقایسه با خودروهای بنزینی، ۹۹ درصد کاهش پیدا کرده است. ضمن اینکه میزان آلاینده های خروجی از اگزوز در خودروهای گازسوز کمتر از خودروهای بنزینی است. به عبارتی:

  1. محصولات احتراق (سوختن) در خودروهای گازسوز، آب و دی اکسید کربن است؛ رنگ و بو نداشته و در مقایسه با سایر سوخت های فسیلی آلایندگی بسیار کمتری دارد.
  2. گازهای سمی خروجی از اگزوز بسیار ناچیز است.
  3. اکسیدهای گوگرد خروجی از آنها قابل چشم پوشی است.

خودروهای گازسوز شدیداً با شرایط هوای مورد نیاز شهرها سازگاری دارند زیرا خروجی های اگزوز از آنها هم اکنون در محدوده تعیین شده میزان مجاز آلاینده های خودرو می باشد. با بررسی تاثیر خودروهای گازسوز در گرم شدن کره زمین، معلوم شده است که در طول چرخه کامل، سوخت این خودروها به میزان ۱۷ درصد گرم شدن را کاهش می دهند.

برای مشاهده منابع اینجا کلیک کنید.

برای مشاهده منابع اینجا کلیک کنید.

مقاله علمی و آموزشی «بررسی میزان آلایندگی گازهای تولیدی موتور»، نتیجه ی تحقیق و پژوهش، گردآوری و نگارش هیئت تحریریه پورتال یو سی (شما می توانید) می باشد. در این راستا کتاب خودآموز فنی خودرو، نوشته ی محمد مهدی پویا گهر از انتشارات نظری، منتشر شده در آذر ۱۳۹۴ با شابک ۹-۳۱۰-۲۸۹-۶۰۰-۹۷۸ به عنوان منبع اصلی مورد استفاده قرار گرفته است.

راهنما و نیازمندی های رایگان خرید و فروش، استخدام و خدمات در ایران

دیدگاه خود را بنویسید

آدرس ایمیل شما منتشر نمی شود. بخش های الزامی با * مشخص شده اند. *

*