تبلیغات
گروه آموزشی مکانیک خودرو استان یزد - نقش وسایل نقلیه در آلودگی هوا :

نقش وسایل نقلیه در آلودگی هوا :

پنجشنبه 18 آذر 1389 11:31 ق.ظنویسنده : گروه مکانیک خودرو

 

 تاریخچه موتورهای احتراق داخلی ، به سال 1876 باز می گردد ، كه «نیكولاس اتو» (1891 – 1832 ) اوین موتور جرقه ای را ساخت . این موتور در ابتدا بنابر سیكل ویژه ای كار می كرد و با بازدهی حداكثر برابر با 11% ، دارای وزن زیادی بود . اتو با ارائه سیكل عملكرد 4 زمانه ، بازده را به 14% افزایش ، و در كنار كاهش حجم موتور ، وزن آن را نیز به كمتر از یک سوم حالت قبل كاهش داد . در سال 1884 ، امتیاز ثبت شده یك شخص فرانسوی به نام «آلفونس بیودی روشاس» (1893-1815) مربوط به سال 1862 منتشر شد ، كه معلوم ساخت او قبل از اتو ، اصول سیكل 4 زمانه را شرح داده است . البته چون روشاس نتوانسته بود ایده های خود را عملی سازد ، در نتیجه امروزه اتو به عنوان مخترع موتور شناخته می شود .

از آن پس اشخاص بسیاری در اواخرقرن نوزدهم دست به ابداع موتورهای دیگری دست زدند ، و جملگی به این نتیجه رسیدند كه «نسبت تراكم» تاثیر مستقیمی بر روی بازده موتور دارد ، ولی به دلیل مشكل «كوبش» ، مقدار آن به كمتر از 4 محدود شده بود . در دهه 1880 ، با توسعه كاربراتور و سیستم جرقه ، سرعت موتورها افزایش یافت ، و امكان استفاده از موتور در اتومبیلها فراهم شد . در سال 1892 ، یك مهندس آلمانی به نام «رودلف دیزل» (1913 – 1858) ، نوع جدیدی از موتور را به ثبت رساند . در طرح وی ، در مرحله تراكم، تنها هوا متراكم ، و در انتهای این مرحله سوخت مایع به داخل هوای داغ پاشیده می شد . از آنجایی كه در این طرح ، هوا دچار كوبش نمی شود ، لذا وی توانست تراكم را بالا ببرد ، و بازده موتو را دو برابر كند . یكی از دیگر طرحهای موتور ، موتور دورانی است ، كه اولین آنها توسط «فلیكس وانكل» ، در سال 1957 به نتایج رضایتبخشی رسید .

 سوختها نیز تاثیر فراوانی در توسعه موتورها داشته اند . اولین موتورها با سوختن گار ، توان مكانیكی تولید می كردند . بنزین در اواخر قرن نوزدهم ، برای استفاده از كاربراتورها مورد استفاده قرار گرفت . بنزینهای اولیه كاملاً فرار بودند و در نتیجه ، امكان افزایش نسبت تراكم به بیش از 4 نبود ، ولی در عوض راه اندازی موتور (استارت زدن) راحت بود . «ویلیام برتون» (1954 – 1865) توانست با «گراكینگ حرارتی» نفتهای سنگین ، بنزینی تولید كند تا بتوان به تقاضاهای روز افزون بنزین پاسخ داد . البته به دلیل بالا بودن نقطه جوش ، استارت حالت سرد موتور مشكلتر بود ، كه این مشكل نیز با اخترع «استارتر برقی» در سال 1912 حل شد . تاثیر ضد كوبش « تترا اتیل سرب» ، در سال 1923 ، توسط شركت «جنرال موتورز» كشف شد و در دهه 1930، استفاده از كاتالیزو فعال به جای كراكینگ حرارتی ، باعث تولید بنزینهای دارای كیفیت بالا شد .

مساله آلودگی هوا در دهه 1940 در لس آنجلس بروز كرد . در سال 1952، كشف شد كه مشكل «مه دود» ، از واكنش مابین اكسیدهای نیتروژن و تركیبات هیدروكربنی در مجاورت نور خورشید صورت می گیرد ، كه موتورها از عوامل اصلی آن هستند . موتورهای دیزل نیز منبع اصلی دوده و ذرات ریز هستند . لذا برای حفظ محیط زیست ، در كشورهای پیشرفته ، استانداردهایی در زمینه محدود ساختن آلاینده های خروجی موتور ارائه شد . همچنین در موتور از تجهیزاتی مانند«مبدلهای كاتالیزوری» ، و در سوخت از مواد افزودنی برای بهبود كیفیت آن و حذف سرب ، برای این مهم استفاده شد. از دهه 1970 ، به دلیل افزایش بهای فراورده های نفتی ، برای كاهش مصرف موتور ، تلاش زیادی برای بالا بردن بازده صورت گرفت. البته باید در نظر داشت كه كنترل آلودگی موتور ، باعث بالا رفتن مصرف سوخت می‌شود .

تلاش بسیاری نیز درباره سوختهای جایگزین بنزین و گازوییل صورت گرفته ، كه از بین آنها می توان به گاز طبیعی ، متانول و اتانول اشاره كرد . هیدروژن ، بنزین و گازوییل مصنوعی حاصل از سنگهای نفتی و زغال سنگ ، نیز جایگزینهایی بلندمدت محسوب می شوند .

بعد از گذشت بیش از یك قرن ، ممكن است به نظر برسد كه موتورها به حداكثر توسعه خود رسیده اند ، ولی در عمل موتورها همچنان به توان و بازده بالاتر و آلودگی كمتری می رسند . استفاده در موارد جدید باعث كاهش وزن ، قیمت و تلفات حرارتی شده است .

تزریق سوخت یکی از ایده های مدرن و با تکنولوژی بالا بوده و در صورتیکه بخواهیم بیشترین بازدهی ر ا د اشته باشیم استفاده از آن یک پیش نیاز می باشد .ولی در حقیقت تزریق سوخت چندین دهه است که مورد استفاده قرار گرفته و از قبل از جنگ جهانی دوم روش استاندارد تحویل سوخت به موتور می باشد .

 

با بررسی كوتاهی در نقش وسایل نقلیه بخصوص سیستم سوخت رسانی آنها در آلوده كردن هوا اهمیت و سهم قابل توجه آنها در آلودگی هوا (بویژه شهرهای بزرگ) پی می بریم .

با تحقیق در مورد‌آلاینده هایی كه به این صورت به محیط زیست ما انسان‌ها وارد می شوند ضرورت اصلاح وسایل نقلیه و بطور خاص به ضرورت تصحیح سیستم سوخت رسانی پی خواهیم برد .انژكتوری كردن سیستم های سوخت رسانی در راستای بهینه كردن مصرف سوخت و در نتیجه كاهش گازهای آلاینده‌ی  خروجی از اگزوز می‌باشد

نقش سوخت موتورها در رابطه با آلودگی هوا:

سوخت بیشتر اتومبیلها منبع فسیلی دارند و هنگام احتراق به مقدار زیادی هوا را آلوده می کنند . برای کاهش آلاینده های ناشی از احتراق موتورها بهتر است گاز مایع را جایگزین سوختهای فسیلی کرد و یا اینكه سیستم سوخت رسانی تصحیح شود كه در این راستا از بهبود كیفیت كاربراتورها گرفته و تا این اواخر استفاده از تكنولوژی سیستم سوخت رسانی الكترونیكی (EFI)  ، حركت هایی بسیار مهم انجام شده است . که در این راستا بعضی از کشورهای صنعتی از جمله ژاپن و امریکا پیشتازان این طرحها بوده و به نتایج مطلوبی هم رسیده اند .

برآوردی که روی 20 هزار تاکسی و کرایه تبدیل شده به گاز مایع در رابطه با آلودگی محیط زیست هوای تهران صورت گرفته به شرح زیر است :

منو اکسید کربن CO                80%معادل 100 تن در روز کاهش دارد

اکسیدهای ازت  NOX               40%معادل 5/2 تن در روز کاهش دارد

هیدروکربن های نسوخته  HC      40%معادل 4 تن در روز کاهش دارد

ذرات دوده و سرب                100%معادل – کاهش دارد 

بررسی هر یك از این آلاینده ها از نظر منابع ، غلظت و تاثیرات :

 

كربن منوكسید :كربن منوكسید (CO) یكی از فراوانترین و گسترده ترین آلوده كننده ها است كه اتمسفر پایین یافت میشود كربن منوكسید گازی است كه در تمام دماهای بالاتر از نقطة جوشش (C 192 ـ ) بی رنگ ، بی بو و بی مزه است . چگالی آن 5/96 درصد هوا است و به طور قابل ملاحظه ای غیر قابل حل درآب می باشد . این گاز قابل اشتعال است و با شعلة آبی می سوزد .

اهمیت CO ناشی از فعالیت های انسان ( منابع مصنوعی ):علیرغم سهم كوچك این منابع در مقام مقاسیه با انتشار جهانی CO (4/9 درصد از كل ) ، تأثیر منابع مصنوعی نیز نباید نادیده گرفته شود . اطلاعات قبلی ، نمی توانند توجیه كننده این واقعیت مهم باشند كه منابع طبیعی CO در سراسر جهان پخش شده اند ، در حالی كه منابع مصنوعی در مناطق بسیار كوچكی متمركز شده اند . برای مثال ، 95 تا 98 درصد از CO اتمسفری در یك منطقه شهری ناشی از فعالیت های انسانی حاصل می شود . این مقادیر CO به طور معمول 50 تا 100 برابر از مقادیر مشخص جهانی (1/0 تا 5/0 ppm ) بالاتر است . اثر منابع مصنوعی درمشكلات آلودگی هوا ، به طور مقدماتی محصول دو خاصیت ، موقعیت و سرعت بالای انتشار هستند . بنابراین باقیمانده بحث آلودگی CO دراین فصل روی منابع مصنوعی متمركز خواهد بود .

غلظت و توزیع CO :از آنجا كه اتومبیل به تنهایی تولید كنندة بزرگترین منبع آلودگی CO می‌باشد (6/65 درصد)، مناطق پرجمعیت شهری غلظت بالایی از  CO را نشان میدهند . در چنین مناطقی غلظت CO بستگی به وضعیت فعالیتهای روزانه جمعیت دارد . غلظت روزانه CO بستگی كامل به میزان ترافیك دارد .

چهارنظریه جهت كنترل آلودگی حاصل از اتومبیل ها مدنظر است .

1ـ اصلاح موتورهای احتراقی داخلی در جهت تقلیل مقدار تولید آلودگیها در حین احتراق سوخت .

2ـ پیشرفت راكتورهای سیستم اگزوزی كه فرآیند سوخت را كامل نموده و آلودگیها را به موادی قابل قبول تر نماید .

3ـ ابداع و توسعه سوخت های مناسب تر كه آلودگیهای كمتری را هنگام سوختن تولید نمایند .

4ـ اختراع امكانات و منابع تولید نیرویی كه جهت جایگزینی موتورهای احتراق داخلی آلودگی كمتری ایجاد نماید . ( نظیر موتورهای گاز سوز )

اصلاح كاربراتور ، مانع می شود تا مخلوط هوا و سوخت كه میزان سوخت آن بالا باشد به وجود می آید . همانطور كه در شكل 93 نشان داده شده ، مخلوطی كه مقدار سوخت آن زیاد باشد به هنگام سوختن مقدار فراوانی CO و HC تولید می كند .

اكسیدهای نیتروژن :هشت نوع متفاوت اكسید ازت شناخته شده اند . ولی معمولاً فقط سه نوع آنها دراتمسفر یافت می شوند .

این سه نوع عبارت از : نیتروس اكسید (N2O) نیتریك اكسید(NO) نیتروژن دی اكسید (NO2) است .

نیتروس اكسید ، گازی ، بیرنگ ، غیر قابل اشتعال و غیر سمی بامزه و بوی نسبتاً خوب است .

نیتریك اكسید نیز ، بیرنگ و غیر قابل اشتعال ولی بی بو و سمی است .

نیتروژن دی اكسید ، گازی است بارنگ قرمز ـ قهوه ای غیر قابل اشتعال و بی بوی شدیداً خفقان زا مشخص می شود .

  اكسیدهای سولفور:سولفور اكسیدی كه به بیشترین مقدار دراتمسفر انتشار می یابد سولفور دی اكسید SO2 می باشد . معمولاً مقدار كمی از سولفور تری اكسید SO3 همراه سولور دی اكسید است . ولی مقادیری بیشتر از حدود 1تا 2 درصد SO2 نمی باشد . مجموعة این دو نوع اكسیدبا Sox نشان داده می شود . سولفور دی اكسید گازی بی رنگ و غیر قابل اشتعال ، با نقطه ذوب و جوش به ترتیب c 5/75 ـ وc 0/10 ـ است . در غلظت های نزدیك به ppm بوی زننده و سوزش آوری دارد . سولفور تری اكسید گازی فوق العاده فعال و بی رنگ و به اسانی به صورت مایع متراكم می گردد (b.p =44/8c) . تحت شرایط معمولی هیچ SO3 در اتمسفر یافت نمی شود . چون كه سریعاً با رطوبت واكنش می دهد و سولفوریك اسید به وجود می آورد.(H2SO4) .

  تأثیرات Sox بر روی انسان ها :اغلب تأثیرات SO2 بر روی سلامتی انسان به ناراحتی های مستقیم تنفسی مربوط می شوند . در شكل 94 برخی تأثیرات ازغلظت های SO2 داده شده است . سطوح SO2 لازم برای تولید عكس العمل های قابل مشاهده در انسانها خیلی بیشتر از سطوحی است كه باعث صدمه به گیاهان می شود . غلظت پایینتر از ppm 25تأثیر شدید و آزار دهندة Sox عمدتاً به سطح فوقانی تنفسی و چشم ها محدود می شود . تأثیرات تنفسی به سطح فوقانی از قابلیت انحلال SO2 در آب است .

ذرات معلق :آلوده كننده های هوا كه در فصول گذشته مورد بحث قرارگرفتند ، همگی گاز بودند . نباید تصور كرد كه تمامی ذرات آلوده كنندة هوا در حالت گازی هستند . به طور كلی به ذرات جامد كوچك و قطرات مایع ، ذرات معلق می‌گویند كه در حال حاضر به شدت در آلودگیها و مسائل و مشكلات مربوط به آن سهیم می باشند . آب خالص به صورت قطره ای ، تنها مایعی است كه از این طبقه بندی مجزاست.


آخرین ویرایش: پنجشنبه 18 آذر 1389 11:48 ق.ظ

 
 
لبخندناراحتچشمک
نیشخندبغلسوال
قلبخجالتزبان
ماچتعجبعصبانی
عینکشیطانگریه
خندهقهقههخداحافظ
سبزقهرهورا
دستگلتفکر