دست نوشته ها

اجتماع امروز و مدیریت نوین

اهمیت مصرف سوخت و بررسی گازهای خروجی خودروها
ساعت ٢:٤۱ ‎ب.ظ روز ٢۳ آذر ۱۳۸٩  

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 کنترلهایی بر روی آنها اعمال می گردد. گاز های خروجی از اگزوز خودور ها که نقش مهمی در آلودگی شهرها و حتی اتمسفر زمین ایجاد می کنند به سه دسته کلی تقسیم بندی می شوند

·         گازهای بی اثر: مانند اکسیژن، نیتروژن و آب

·         گاز گلخانه ای: مانند دی اکسید کربن (این گاز با تعامل دولت، خودروسازها و مردم کنترل می شود)

·         گازهای سمی: مانند منو اکسیدکربن و اکسیدهای نیتروژن و ... (دولت با اجرای قوانین استاندارد الودگی، خودروسازها را مجاب به کنترل و کاهش این گاز ها می نماید)                       


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

·         مسئله کاهش یافتن منابع انرژی : خودرویی که مصرف سوخت آن بهینه و کم باشد باعث مصرف کمتر سوختهای غیر قابل جایگزین خواهد شد

·         موضوع دمای جو زمین: با توجه به اینکه هر سوختی که می سوزد مقدار قابل توجهی گاز دی‌اکسید کربن تولید  می کند و این گاز نیز از گاز های گلخانه ای است لذا متوسط دمای جو زمین با تولید این گاز افزایش خواهد یافت.

·         کیفیت هوای محلی: در شهرها گازهای خروجی خودرو ها به همراه دیگر مواد آلوده کننده، در سلامت انسانها و دیگر موجودات نقش مهمی را ایفا می کنند.

با توجه به اهمیت گاز های خروجی نیاز است که این گاز ها را بیشتر بشناسیم. نوع این گاز ها به همراه اثراتشان در جدول 1 معرفی گردیده اند.

 

نوع گاز خروجی

اثر گاز خروجی

نیتروژن (N2)

بدون اثر

اکسیژن (O2)

بدون اثر

آب (H2O)

بدون اثر

دی اکسید کربن (CO2)

از گاز های سمی نبوده اما باعث افزایش متوسط دمای جو زمین می گردد

مونو اکسید کربن(CO)

به دلیل احتراق ناقص ایجاد شده و باعث کاهش توانایی حمل اکسیژن توسط خون و ایجاد سر درد و مشکلات تنفسی شده و مقدار زیاد آن نیز موجب مرگ می گردد

اکسیدهای نیتروژن (NOX)

در هر احتراقی تولید شده و این گاز با اکسید شدن در اتمسفر تولید بارانهای اسیدی می کند. این گاز برای گیاهان و حیوانات نیز مضر می باشد

دی اکسید سولفور (SO2)

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 کاتالاسیت موتور می گردد.

هیدروکربنهای نسوخته (HC)

این هیدروکربنها 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 (C6H6)

این ماده به طور طبیعی به مقدار ناچیزی در سوخت های بنزینی و دیزلی موجود بوده و در گازهای خروجی به عنوان گاز های 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 باعث اختلالات خونی شده و امروزه با حذف آن از بنزین، دیگر در گازهای خروجی یافت نمی شود

ذرات (PM)

این ذرات از سوختن سوختهای دیزلی ایجاد شده و استشمام آن می تواند به سیستم تنفسی بدن آسیب برساند

 

جدول شماره 1 گازهای خروجی اگزوز و اثرات آنها

مقایسه سوختهای بنزین، گازوئیل و گاز (LPG,CNG)

 

نظر به اهمیت هر یک از گازهای خروجی فوق در ابتدا نیاز است که اطلاعاتی در مورد سوختها و اثراتتشان کسب نمود تا آنگاه بتوان دلیل رجوع خودروسازان به انتخاب سوختهای دیگر را تجزیه و تحلیل کرد. با توجه به سوختهای فراوان موجود سوختهای بنزین، گازوئیل و گاز (LPG,CNG) به عنوان سوختهای اصلی خودروها می باشند. برتری این سوختها نسبت به هم خیلی واضح و روشن نبوده و هرکدام در مواردی دارای مزیتی نسبت به یکدیگر می باشند. بنزین نسبت به گازوئیل دارای راندمان و کارایی کمتری بوده لذا CO2, CO, HC تولیدی آن نسبت به موتورهای دیزلی بیشتر می باشد. اما مقدار NOx , SO2 ,PM آن کمتر از موتورهای دیزلی است. اگر چه کاتالاسیت تا حدودی از گازهای سمی خروجی می کاهد ولی تا قبل از گرم شدن کامل، کاتالاسیت عملکردی ضعیف داشته لذا در سفرهای کوتاه کارایی آن پایین است. سوخت گازی (LPG,CNG) دارای CO , CO2 کمتری نسبت به بنزین بوده ولی NOx آن بیشتر می باشد ولی در مقایسه با سوخت گازئیل مقدار CO , CO2 بیشتر و  NOX آن کمتر است. این سوخت نسبت به بنزین و گازئیل ارزانتر نیز می باشد.

از دهه 1990 میلادی استانداردهای آلودگی گازهای خروجی در اکثر کشورها به طور سخت گیرانه اجرایی گردید و خودرو ها در این بازرسی قبل از اینکه بخواهند به بازار عرضه شوند باید تستهای مربوطه را بگذرانند. این تست ها شامل کنترل گاز های سمی و مضر مانند مونو اکسید کربن(CO) ، اکسیدهای نیتروژن (NOX)، هیدروکربنهای نسوخته (HC) و ذرات (PM) می باشد در این تست میزان گاز دی اکسید کربن کنترل نشده زیرا جزء گازهای سمی تلقی نمی شود و از آنجاییکه مقدار این گاز در اتمسفر مهم بوده لازم است ابتدا مختصر توضیحی در مورد این گاز داده شود.

دی‌اکسید کربن یکی از گازهای موجود در اتمسفر می‌باشد. این گاز از سوختن مواد آلی در حضور اکسیژن کافی ایجاد می‌شود و گازی بی‌رنگ و بی‌بو می‌باشد. گیاهان از دی‌اکسید کربن در فرایند فتوسنتز برای ساختن کربوهیدراتها استفاده می‌کنند و با جذب آن ، اکسیژن آزاد می‌کنند.  دی اکسید کربن در اتمسفر زمین در نقش یک سپر حرارتی برای زمین کار می‌کند و با اثر گلخانه‌ای خود٬ باعث افزایش دمای زمین و آب شدن یخهای قطب شده است. همچنین این گاز به عنوان مهمترین آلاینده شهرهای بزرگ باعث افزایش میزان ابتلا به بیماری های تنفسی و قلبی در ساکنان این شهرها شده است. همچنین نباید تاثیر مخرب این گاز بر بسیاری از جانداران و گیاهان زمین را نادیده گرفت. بخش عمده از این گاز ناشی از دود کارخانه ها و اگزوزهای خودروهاست.

گاز دی اکسید کربن این قابلیت را دارد که در اتمسفر هم ایجاد و هم حذف گردد همانطور که در نمودار 1 مشاهده می نمایید میزان این گاز در دهه های اخیر افزایش قابل توجهی داشته است از آنجایی که خسارات ناشی از افزایش این گاز بر کسی پوشیده نیست و همچنین هزینه کاهش مقدار این گاز از هزینه پیشگیری آن بیشتر است لذا با تصویب پیمان بین المللی کیوتو کشورها موظف به کنترل تولید این گاز شده اند.

نمودار شماره 1 روند افزایش مقدار گاز دی اکسید کربن در اتمسفر

پیمان کیوتو (Kyoto Protocol) پیمانی است بین‌الملی به منظور کاهش صدور گازهای گلخانه‌ای، که عامل اصلی گرم‌شدن زمین در دهه‌های اخیر محسوب می‌شوند. این پیمان که پیمان ‌نامهٔ ریو را تکمیل و ترمیم می‌کند در چارچوب سازمان ملل متّحد شکل گرفت. طی سالهای اخیر با افزایش گازهای گلخانه‌ای نظیر متان، دی اکسید کربن، بخار آب و اکسید نیتروژن در جو زمین، دمای کره زمین در حال افزایش می‌باشد که این امر باعث ایجاد تغییرات ناخوشایند در محیط زیست خواهد شد. از این رو در سال ۱۹۹۷ طی پیمانی معروف به کیوتو کشورهای صنعتی متعهد شدند که ظرف ده سال آینده میزان انتشار گازهای گلخانه‌ای خود را ۵٪ گاهش دهند و به کشورهای در حال توسعه کمک‌های مالی برای افزایش ضریب نفوذ استفاده از انرژی‌های تجدید پذیر نظیر انرژی خورشیدی و بادی، اعطا نمایند.

با اعمال قانون های سخت گیرانه بر روی کشور ها برای کنترل گازهای گلخانه ای که در راس این گازها، گاز دی اکسید کربن است اکثر کشور ها نیز ترتیبی برای کنترل هر چه بیشتر این گاز در صنعت خودروسازی دادند. اعمال این قانون با طرح برچسب انرژی در اکثر کشورها اجرایی شده به نحوی که برای تولید و واردات خودرو ها با توجه به نوع برچسب انرژی محدودیت هایی نظیر اخذ مالیات اجرا می شود و ازطرفی چون این برچسب انرژی با مصرف سوخت خودرو نیز رابطه مستقیم دارد از اینرو مشتریان که عموم مردم اند در کنترل این گاز سهیم می شوند. این برچسب انرژی در کشور ما با میزان تولید گاز دی اکسید کربن در هر 100 کیلومتر با توجه به حجم موتور خودرو ها از A الی G دسته بندی شده و A  بهترین و G بدترین مصرف انرژی را خواهد داشت و خودروهایی که برچسب G را نیز نتوانند کسب کنند تجاری (شماره گذاری) نخواهند شد. البته در اکثر کشورها دسته بندی این برچسب انرژی مستقل از حجم موتور بوده و مالیاتهای سنگینی نیز برای رده های پایین لحاظ شده که هرچه به سمت برچسب G نزدیکتر شده این مالیات افزایش می یابد. علت این کار نیز مشخص است چون هرچه گاز دی اکسید کربن  بیشتر تولید شود دولت باید برای جبران و حذف آن هزینه بیشتری صرف کند.

با عنایت به موارد ذکر شده اهمیت مسئله گاز های خروجی دیگر بر کسی پوشیده نخواهد ماند و این در حالی است که به این موضوع می توان از دیدگاه میزان مصرف و هزینه سوخت نیز نگریست. یعنی هر خودرویی که در کشور تولید یا وارد می گردد چقدر به طور متوسط سالیانه سوخت مصرف می کند و چقدر هزینه آن می شود و در آخر چقدر آلودگی در هوا پراکنده می کند.

در جدول 2 میزان متوسط مصرف سالیانه بنزین برای برخی خودروهای داخلی به طور تقریبی محاسبه شده است. در این مدل فرض گردیده که هر خودرو سالیانه 20000 کیلومتر حرکت کرده و برای محاسبه مصرف سوخت آن از فر مول زیر استفاده شده است.

 +

در فرمول فوق فرض شده است که خودرو 55% از کل حرکت را در حالت شهری و 45% نیز در مدل جاده بوده است.

 

محاسبه مصرف سوخت

خودرو

حجم موتور      سی سی

جاده ای Lit/100km

شهری  Lit/100km

میزان سوخت سالیانه مصرفی برحسب لیتر

پراید 132

1300

5.3

9.55

1528

ریو

1500

5.7

9

1503

سمند

1800

6.8

12.5

1987

پژو 405

1800

7.4

12.8

2074

پژو 206 نیپ 2

1400

5.4

9.4

1520

پژو 206SD

1600

5.8

10.1

1633

ماکسیما

3000

9.9

13.5

2376

مزدا 3

2000

6.4

9.1

1577

زانتیا

2000

6.5

13.5

2070

تندر 90

1600

5.6

9

1494

پژو پارس

1800

6.77

13.19

2060

جدول 2 * محاسبه مصرف سوخت برخی از خودروهای داخلی

 * مدل محاسبه مصرف سوخت سالیانه مدلی است که خیلی از سازمانهای انرژی برای تقریب متوسط مصرف خودروها به منظور تخمین و ارزیابی انرژی استفاده می کنند

** مقدار مصرف سوخت شهری و جاده ای خودرو ها (بجز مصرف شهری سمند که موجود نبوده) همگی سعی شده از سایت های خودروسازی ها استخراج گردد.

*** نتایج جدول 2 تقریبی بوده و می تواند تا حدود حتی 10% خطا داشته باشد لذا اختلافات زیر 100 لیتر ملاک بالا یا پایین بودن مصرف سوخت خودرو ها نسبت به یکدیگر نمی باشد.

در جدول 3 نمونه ای از خودروهای روز دنیا در کلاسهای متفاوت به همراه مصرف سوخت آنها نشان داده شده است آمارها نشان می دهد که کنترل مصرف سوخت و گازهای خروجی بیش از پیش مد نظرطراحان خودرو قرار گرفته است.

 

محاسبه مصرف سوخت

خودرو

سازنده

حجم موتور      سی سی

جاده ای Lit/100km

شهری  Lit/100km

میزان سوخت سالیانه مصرفی برحسب لیتر

Genesis

هیوندا

3800

7.2

11.4

1902

Accent

هیوندا

1600

5.6

7.9

1373

Camry

تویوتا

2400

6.4

9.6

1632

Corolla

تویوتا

1800

5.6

7.5

1329

Rio

کیا

1600

5.9

7.3

1334

B 200

بنز

2000

6.7

9.2

1615

C 350

بنز

3500

8

12.2

2062

جدول 3 محاسبه مصرف سوخت برخی از خودروهای جهان

از آنجاییکه میزان تولید گاز دی اکسید کربن با مصرف سوخت رابطه مستقیم دارد در خیلی از مدلهای ساده، مقدار گاز دی اکسیدکربن تولیدی در اگزوز خودرو ها 3/2 الی 7/2 کیلوگرم به ازای مصرف هر لیتر بنزین تخمین زده می شود. لذا با نگاهی ساده مشخص می گردد اگر خودرویی که 1500 لیتر درسال مصرف دارد با خوردیی که 2000 لیتر در سال مصرف دارد جایگزین گردد حدود 25% در مصرف سوخت و تولید دی اکسیدکربن بهبود حاصل خواهد شد. با نگاهی به جدول 2 خواهید دید که در کلاس خودرروهای C نیز به راحتی می توان متوسط مصرف سالیانه را به 1500 لیتر کاهش داد. امروزه در اکثر خودروهای مدرن و حتی در کلاس های D و بالاتر مصرف سوخت از اهمیت خاصی برخوردار است مثلا خودروی جنسیس از شرکت هیوندا با موتور 3800 سی سی در کلاس full size دارای متوسط مصرف سالیانه 1900 لیتر می باشد و این درحالی است که در سالهای نه چندان دور تمامی خودروهایی که در کلاس D و بالاتر قرار می گرفتند متوسط مصرفشان بالای 2500 لیتر در سال بوده است اما در حال حاضر با توجه به رویکرد دولتها و هزینه های سوخت حتی در ماشینهای اشرافی نیز که تا کنون در طراحی آنها مصرف سوخت در اولویتهای پایین قرار داشته، مسئله مصرف سوخت و تولید گازهای دی اکسیدکربن و ... مهم و در راس پارامترهای طراحی خودروها قرار گرفته است.


کلمات کلیدی: عمومی ،خودرو