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:

1) گازهای بی اثر: مانند اکسیژن، نیتروژن و آب
2) گازهای گلخانه ای: مانند دی اکسید کربن
3) گازهای سمی: مانند مونوکسید کربن و اکسیدهای نیتروژن و…

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

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

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

2) 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.

3) 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:

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 1990 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 20,000 کیلومتر حرکت کرده و برای محاسبه مصرف سوخت فرض گردیده که خودرو 55 درصد از کل حرکت را در حالت شهری و 45 درصد را نیز در جاده حرکت نموده است.

نتایج جدول فوق تقریبی بوده و می تواند تا حدود 10 درصد خطا داشته باشد، لذا اختلافات زیر 100 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 2.3 الی 2.7 کیلوگرم به ازای مصرف هر لیتر بنزین تخمین زده می شود، بنابراین با نگاهی ساده مشخص می گردد اگر خودرویی که 1500 لیتر در سال مصرف دارد با خودرویی که 2000 لیتر در سال مصرف دارد جایگزین گردد حدود 25 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 1500 لیتر کاهش داد.

امروزه در اکثر خودروهای مدرن و حتی در کلاس های 3000 و بالاتر مصرف سوخت از اهمیت خاصی برخوردار است؛ بطور مثال خودروی جنسیس از شرکت هیوندا با موتور 3800 سی سی دارای مصرف متوسط سالیانه 1900 لیتر می باشد و این در حالی است که در سال های نه چندان دور تمامی این نوع خودروها متوسط مصرف شان بالای 2500 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 (CH₄) 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، 99 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 17 درصد گرم شدن را کاهش می دهند.

[toggle title=”برای مشاهده منابع اینجا کلیک کنید.” state=”close” ]

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 1394 با شابک 9-310-289-600-978 به عنوان منبع اصلی مورد استفاده قرار گرفته است.

[/toggle]