دانلود مقاله پروژه بررسی میزان کاهش آلایندهای خروجی اگزوز دراثرسرویس و تنظیم موتور خودرو

بخشی از مقاله

1- مقدمه و سابقه
اين گزارش مرتبط با بند (4- ج) مهندسي مي‌باشد. هدف از تهيه اين گزارش، مطالعه و تدوين اطلاعات جمع‌آوري شده در مورد پيشينة اجراي طرح‌هاي مشابه بوده؛ تا بتوان ديدي جامع نسبت به مراحل انجام پروژه‌هاي مشابه به‌دست آورده و در نهايت بتوان اين پروژة در دست اجرا (BE1) را به صورت جامع و حتي كاملتر از موارد مشابه قبلي انجام داد. همچنين اين مطالعه كمك مي‌كند كه از انجام كارهاي تكراري (در صورت وجود ) خودداري شود.

2- چكيده
گزارش بررسي ميزان كاهش آلاينده‌هاي خروجي اگزوز در اثر سرويس و تنظيم موتور خودرو شامل دو قسمت عمده مي‌باشد. قسمت اول توسط شركت كنترل ترافيك تهران به تشريح متد انتخاب خودروهايي كه آزمايشات برروي آن‌ها انجام مي‌شود پرداخته و نتايج حاصل از بررسي وضعيت سلامت فني خودروهاي بنزيني را مورد تحليل قرار مي‌دهد. قسمت دوم ارائة نتايج حاصل از آزمايشات انجام شده در پژوهشگاه صنعت نفت برروي خودروهاي انتخابي و تحليل آن‌ها مي‌باشد.

درقسمت اول، يعني متد انتخاب خودروهايي كه آزمايشات برروي آن‌ها صورت گرفته، ابتدا خودروهايي كه تعداد آن‌ها بسيار كم است از سيستم حذف گرديده‌اند. سپس جامعه مورد بررسي را به9 نوع اتومبيل (2 نوع ايراني و 7 نوع خارجي) طبقه‌بندي كرده‌اند. اين 9 نوع عبارتند از پيكان، رنو، پژو، تويوتا، شورلت، نيسان، ب.ام.و ، مزدا و جيپ . اين خودروها در سه دهه 40-49 ، 50-59 ، 60-69 و70-71 مد نظر قرارگرفته‌اند چون از نظر فراواني تجمعي، داراي اكثريت مطلق از نظر تعداد مي‌باشند. در نهايت اين جامعه به 17 زيرمجموعه تقسيم شده‌است كه 7 نمونه از آن‌ها مربوط به پيكان و رنو و 9 نمونه ديگر مربوط به ديگر خودروهاي موجود در سيستم مي‌باشد. در ادامه، مطابق جدول زير حجم هر طبقه از جامعه را به صورت زير قرار داده‌اند.

شماره طبقه نوع خودرو دهه ساخت تعداد
1 پيكان 60-69 112700
2 پيكان 70-71 4680
3 پيكان 50-59 376150
4 پيكان 40-49 41000
5 رنو 60-69 40240
6 رنو 50-59 14905

7 رنو 70-71 11710
8 پژو 50-59 34440
9 پژو 70-71 920
10 تويوتا 50-59 28400

11 تويوتا 60-69 8335
12 تويوتا 70-71 1555
13 شورلت 50-59 27575
14 نيسان 60-69 26075
15 ب.ام.و 50-59 23200
16 مزدا 60-69 12655
17 جيپ 60-69 8020
پس از مشخص كردن حجم هر نمونه در يك نمونه‌گيري مقدماتي ( pre sampling )، تعدادي خودرو از هر نمونه انتخاب شده‌اند. ضمناً در نمونه‌هاي انتخاب شده پارامترهاي روغن سوزني، وضعيت شمع ، وضعيت پلاتين، وضعيت فيلتر، وضعيت تعمير خودرو و تنظيم موتور بررسي شده‌اند. در ادامه حجم نمونه از هر طبقه (ni) از روش انتساب نيمن تعيين گرديده است.

كه در اين رابطه :
(ni) حجم نمونه طبقه iام،
(Pi) نسبت تعداد طبقه iام به تعداد كل جامعه،
(Si) انحراف معيار طبقه iام و(n) تعداد نمونه در كل جامعه مي‌باشد.
براي استفاده از اين رابطه بايد si هاي زير جامعه‌ها مشخص باشند كه برآورد آن‌ها با استفاده از تحليل نمونه مقدماتي بدست آمده است.
نتايج نمونه‌گيري نهايي در جدول زير آورده شده است.
1 2 پيكان 376150 7 1354 2 دستگاه
1356 5 دستگاه
2 1 پيكان 112700 7 1360 2 دستگاه
1362 3 دستگاه
1365 2 دستگاه
3 4 پيكان 41000 5 1349 5 دستگاه
4 5 رنو 40240 4 1361 2 دستگاه
1369 2 دستگاه

5 8 پژو 34440 3 1356 3 دستگاه
6 10 تويوتا 28400 3 1356 3 دستگاه
7 13 شورلت 27575 3 1354 3 دستگاه
8 14 نيسان 26075 3 1363 3 دستگاه
9 15 ب.ام.و 23200 2 1354 2 دستگاه
10 6 رنو 14905 2 1357 2 دستگاه

11 16 مزدا 12655 2 1364 2 دستگاه
12 7 رنو 11710 2 1370 2 دستگاه
13 11 تويوتا 8335 2 1362 2 دستگاه
14 17 جيب 8020 2 1363 2 دستگاه
15 2 پيكان 4680 2 1370 2 دستگاه

جمع كل خودروهاي انتخاب شده 49دستگاه
در قسمت بعد مجدداً شاخص‌هاي بهينگي كه قبلاً به آن‌ها اشاره شد، مورد بررسي قرار گرفته و به هر كدام از آن‌ها امتيازي داده‌اند كه طبق آن‌‌ها امتياز خودرويي كه بهينگي كامل دارد 100 و خودرويي كه نقص كامل دارد 7 مي‌باشد.

براي انجام قسمت دوم كه تست خودروها و انجام آزمايشات برروي آن‌ها مي‌باشد، ابتدا ابزار آزمايشات با آنها انجام شده‌اند معرفي شده‌اند. اين ابزار عبارتند از شاسي دينامومتر، دستگاه نمونه‌گير گازهاي اگزوز، دستگاه آناليز گازهاي اگزوز شامل دستگاه آناليز منوكسيدكربن، دستگاه آناليز دي‌اكسيدكربن، دستگاه آناليز هيدروكربن‌ها، دستگاه آناليز اكسيدهاي ازت و دستگاه آناليز اكسيژن.

سپس انواع سيكلهاي رانندگي را معرفي كرده و يكي از آن‌ها را انتخاب كرده‌ و تست را با آن سيكل انجام داده‌اند.
لازم به يادآوري است كه در اين گزارش از روش تست و اندازه‌گيري آلاينده‌هاي مختلف صحبتي نشده است؛ و فقط در جداولي جداگانه مقادير آلاينده‌ها و ميزان مصرف سوخت، قبل و بعد از تنظيم داده شده‌اند.

در پايان در يك نتيجه‌گيري، اثر تنظيم موتور را برروي آلاينده‌ها آورده‌اند كه به عنوان مثال گفته شده است كه تنظيم موتور مي‌تواند CO را از gr/km 64 به gr/km 32و HC را از gr/km 1/5 به gr/km 7/2 برساند. همچنين در بخش نتيجه‌گيري در جدولي نشان داده شده است كه تنظيم موتور اثر مطلوب‌تري بر روي خودروهاي رده سني پائين‌تر دارد.

3- آلودگي هوا و اثرات منفي آن بر محيط زيست
مسأله آلودگي محيط زيست كه با پيشرفت تمدن، گريبان‌گير جوامع بشري شده با عوامل رشد تمدن صنعتي در ارتباط است. مواد آلاينده‌اي كه در شهر‌ها توسط منابع صنعتي ايجاد مي‌شود، نه‌تنها به سلامت و موجوديت اين شهرها لطمه وارد مي سازد، بلكه آن‌چه هم اكنون به‌عنوان يك خطر جدي تلقي مي‌شود، اين است كه در اثر توزيع اين مواد در جو زمين، وضع كلي جو تحت تأثير قرار گرفته و تركيبات آن تغيير كرده كه اين تغييرات مسلماً به ضرر جامعه انساني تمام مي‌شود.
منابع آلوده كننده در ايران به چهار گروه وسايل نقليه موتوري، صنايع، كارخانجات، منابع گرمايشي خانگي و تجاري و منابع متفرقه نظير سوزاندن زباله و غيره تقسيم مي‌شود. مطابق آمارهاي سازمان حفاظت محيط زيست، 97 درصد غلظت گاز سمي منوكسيدكربن در تهران مربوط به وسايل نقليه موتوري است؛ و غلظت اين گاز در مناطق پر ترافيك در محل رانندگان تا ppm 120 و در منازل داخل شهر نزديك ppm10 مي‌باشد. حال آن‌كه استاندارد هواي پاك فقط ppm9 منوكسيدكربن را مجاز دانسته است.

طبق گزارشات اين سازمان 70-60 در صد كل آلودگي هواي تهران ناشي از وسايل نقليه موتوري مي‌باشد. استفاده نابجا از اتومبيل، تنظيم نبودن موتورها، رفت و آمدهاي غير ضـروري و ايجاد ترافيـك سنگين، فضاي بسيار آلوده كننده‌اي را براي محيط زيست مردم فراهم آورده است.

4- عوامل آلوده كننده هوا
به طور كلي عواملي كه در زندگي شهري سبب آلودگي هوا مي‌گردند به سه دسته تقسيم مي‌شوند: اصطكاك، تبخير و احتراق.
در احتراق ايده‌ال كه فقط به صورت تئوري احتمال صورت گرفتن دارد، يك سوخت هيدروكربني در اثر حرارت، با مقدار معيني اكسيژن در زمان كافي تركيب شده و محصولات ثانويه و انرژي توليد مي‌كند. در حالت تئوري و استوكيومتري محصولات احتراق فقط شامل بخارآب و دي‌اكسيدكربن مي‌باشد كه تركيبات بي‌ضرري هستند. ولي احتراق ناقص به‌اين صورت انجام نمي‌گيرد. در محصولات احتراق ناشي از احتراق ناقص منواكسيد كربن، هيدروكربن‌هاي نسوخته و اكسيدهاي نيتروژن وجود دارند.
- كيفيت برخي آلاينده هاي هوا

آلاينده‌ها مي‌توانند به‌صورت جامد، قطرات مايع و يا به صورت گاز باشند؛ كه به مواد جامد و مايع اصطلاحاً ذرات گفته مي‌شود. پس مواد آلوده كننده شامل دو دسته عمده از ذرات و گازها هستند.
ذرات آلاينده هوا بدون توجه به نام شيميايي بر حسب كيفيت به ترتيب زير تقسيم‌بندي مي‌شود:
الف) smoke : كه عبارت است از ذرات جامد يا مايع كه قطرشان كم‌تر از يك ميكرون است و در نتيجه احتراق يا تقطير به وجود مي‌آيد .

ب) fume
ج) dost
د) mist : عبارت است از ذرات مايع با قطر‌ بيش از 100 ميكرون كه در اثر فعاليت‌هاي صنعتي، مثل اسپري و تزريق كردن و يا در اثر ميعان بخارات در اتمسفر و يا در نتيجه تأثير نور خورشيد روي گازهاي خروجي اتومبيل‌ها به‌وجود مي‌آيد. اگر در mist تغيير صورت گرفته و غليظ شود به صورت aerosol در مي‌آيد.
غلظت آئروسل در هوا نشان دهندة ميزان كلي آلودگي شهرهاست. از اگزوز اتومبيل‌ها مقدار زيادي آئروسل بسيار ريز خارج مي‌شود بيش از دوسوم مواد خروجي اتومبيل‌ها ذراتي هستند كه قطرشان بين 06/0 – 02/0ميكرون مي‌باشد.

- منابع اصلي آلودگي هوا
الف) موتورهاي بنزيني: در اثر احتراق ناقصي كه در موتور اكثر اتومبيل‌ها ايجاد مي‌شود، مقادير متنابهي مواد غير از دي‌اكسيدكربن و آب از موتورخارج مي‌شود كه سهم بسيار زيادي در آلودگي هواي شهرها دارد. يكي از نتايج كافي نبودن ميزان هواي ورودي به موتور و يا تنظيم نبودن آن، ايجاد منوكسيدكربن (CO) است. محصول ديگر اين عمل بنزين نسوخته (HC) مي‌باشد. تشكيل اكسيدهاي ازت (NOx) نيز غير قابل اجتناب بوده زيرا اين ماده، محصول تركيب نيتروژن موجود در هوا با اكسيژن در محيط بسيار گرم محفظه احتراق موتور است.
ب) موتورهاي ديزلي: اين‌گونه موتورها همان مشكلات موتورهاي بنزيني را از نظر ايجاد آلودگي دارا مي‌باشند. ولي در سه مورد با موتورهاي بنزيني فرق دارند.
اولاً: هوا بدون دريچه كنترل، وارد موتور مي‌شود بنابراين در موتور ديزل، نسبت هوا به سوخت بيشتر از موتورهاي بنزيني است و مقدار گازهاي منوكسيد كربن و هيدروكربن‌‌هاي نسوخته منتشره، كم‌تر مي‌باشد.

ثانياً: سوخت ديزل به محفظه احتراق موتور تزريق مي‌شود و نيازي به استفاده از كاربراتور نيست.
ثالثاً: در اين موتورها سيستم جرقه شمع وجود ندارد و مخلوط هوا و سوخت تحت فشار در موتور محترق مي‌شود. به‌دليل وضعيت خاص ساختماني موتور ديزل تقريباً صددرصد گازهاي احتراق، از لوله اگزوز خارج مي‌گردد. در موتور ديزل به علت وجود هواي داغ اضافي اكسيدهاي ازت به ميزان زيادتر توليد مي‌شود. البته اين نكته قابل ذكر است، در صورتي كه از موتورهاي ديزلي نگهداري مناسب به عمل نيايد و تنظيم صحيح قبلي روي آن‌ها اعمال نشود، بيشتر از موتورهاي بنزيني ايجاد آلودگي مي‌نمايند.
- مكانيزم تشكيل گازهاي آلاينده

منوكسيد كربن: منشأ اصلي شناخته شده اين گاز، احتراق ناقص سوخت‌هاي متعارفي است و تقريباً مي‌توان توليد اين گاز را انحصاراً به فعاليتهاي بشر مربوط دانست. بيش از 80 درصد منوكسيدكربن موجود در هوا مربوط به وسايل نقليه موتوري و بقيه ناشي از مصرف سوخت در صنايع و تأسيسات‌‌تجاري و دستگاه‌هاي حرارت مركزي مي‌باشد.
در موتور هنگامي كه مقدار زيادي سوخت و به نسبت، مقدار كمي هوا وارد محفظه احتراق مي‌شود، به علت كمبود اكسيژن احتراق كامل صورت نگرفته و در نتيجه گازCO ايجاد مي‌شود. بعضي از عوامل ايجاد منوكسيدكربن به مقدار بيش از حد در موتورهاي بنزيني عبارتند از:

الف ) تنظيم نامناسب كاربراتور براي كاركرد درجاي موتور (IDLE)
ب ) پايين بودن دور موتور براي حالت كاركرد درجا.
ج ) آوانس بودن و عدم تنظيم دلكو.
د ) مسدود شدن PCV در اتومبيل‌هايي كه اين سيستم در آن‌ها به كار رفته است.
ه ) خراب بودن ساسات اتومبيل.

و ) كثيف بودن فيلتر هوا.
هيدروكربن‌ها: هنگام استارت موتور سرد اتومبيل، مقداري هيدروكربن (HC) وارد اگزوز آن مي‌شود. از ديگر عوامل پيدايش هيدروكربن‌هاي نسوخته در گازهاي آلاينده اگزوز تنظيم كاربراتور براي مخلوط (RICH) و روغن‌سوزي موتور اتومبيل است. تبخير بنزين از باك و كاسه كاربراتور نيز از ديگر عوامل انتشار هيدروكربن‌ها در محيط هستند.
- اكسيد هاي ازت:
مهم‌ترين اكسيدهاي ازت آلاينده هوا، اكسيد نيتريك و دي‌اكسيدازت مي‌باشند. در اثر احتراق سوخت‌هاي فسيلي در دماي بالا، ازت موجود در هوا با اكسيژن تركيب شده و توليد اكسيد نيتريك مي‌كند. قسمت اصلي دي‌اكسيدازت موجود در هوا بر اثر اكسيداسيون فتوشيميايي اكسيدنيتريك به‌وجود مي‌آيد. از طرف ديگر دي‌اكسيد‌ازت ممكن است با بخار آب تركيب شده و توليد اسيدنيتريك نمايد.
- اكسيد كننده‌هاي فتوشيميايي:
به‌دليل اكسيداسيون ناقص هيدروكربن‌ها، مقاديري اكسيدكربن، تركيبات آلي اكسيژن‌دار، هيدروكربن‌هاي اشباع نشده به اضافه هيدروكربن‌هاي نسوخته وارد هوا مي‌شود. طي يك سري واكنش‌هاي پيچيده شيميايي در مجاورت نور خورشيد، مواد آلاينده كه در اثر احتراق ناقص سوخت‌هاي فسيلي وارد هوا گرديده‌اند توليد آلوده‌كننده‌هاي ديگري به نام اكسيدكننده‌هاي فتوشيميايي توليد مي‌نمايند و در نتيجه پديده غبار ظاهر مي‌شود.

تركيبات گوگرد: يكي از مهمترين آلوده‌كننده‌هاي هوا، دي‌اكسيد گوگرد (SO2 ) مي‌باشد. حدود %80 دي‌اكسيدگوگرد ابتدا به صورت هيدروژن سولفوره (H2S) درجوكره زمين پخش شده، سپس به اين گاز تبديل مي‌گردد و فقط %20 آن به صورت دي‌اكسيدگوگرد منتشرشده است. به‌طور كلي %80 دي‌اكسيدگوگرد كه مستقيماً وارد جو مي‌گردد يا به عبارت ديگر %16 كل دي‌اكسيدگوگرد موجود در هوا از طريق احتراق سوخت‌هاي گوگرددار تشكيل مي‌شود. قسمت اعظم بقيه را ذوب بعضي فلزات و پالايش نفت به‌وجود مي‌آورد.
مقدار (SO2 ) حاصل در احتراق سوخت‌هاي فسيلي گوگرددار در حدود 25 تا 30 برابر SO3 پديد آمده از اين طريق مي‌باشد . SO3 در محيط مرطوب به سرعت در ذرات آب حل شده و توليد اسيد سولفوريك مي‌نمايد؛ كه به‌نوبه خود ممكن است به تشكيل نمك‌هاي سولفاته از قبيل سولفات آمونيوم بينجامد. درجه اكسيداسيون SO2 در هوا به عوامل مختلفي از قبيل زمان فعل و انفعال، مقدار رطوبت و شدت و مدت تابش نور خورشيد بستگي دارد. حضور كاتاليزورها، هيدروكربن‌ها، اكسيدهاي ازت، مقدار مواد داراي خاصيت جذب سطحي و مواد قليايي موجود در هوا نيز در سرعت اكسيداسيون مؤثر مي‌باشد. در هواي آلوده به دي‌اكسيدازت و هيدروكربن‌هاي معين، SO2 در اثر انجام يك واكنش فتوشيميايي، اكسيد شده و در نتيجه ذراتي حاوي اسيد سولفوريك تشكيل مي‌شود.

اگر SO2 در ذرات آب آمونياكي اكسيد شود، محصول نهايي ذرات حاوي سولفات آمونيوم خواهد بود. ذرات حاوي اسيد سولفوريك و سولفات‌ها كه به ترتيب فوق تشكيل مي‌شود رسوب نموده و يا همراه با باران به زمين بر‌مي‌گردد و به اين ترتيب به كمك مكانيزم فوق مقداري از SO2 موجود در هوا به صورت اسيد يا نمك در مدت تقريبي 5 روز الي دو هفته از هوا خارج مي‌شود.

قسمت اعظم گوگرد اتمسفر كره زمين به صورت هيدروژن سولفوره به‌طور طبيعي از فساد مواد آلي موجود در روي خشكي‌ها و يا داخل اقيانوس‌ها و همچنين توسط آتشفشان‌ها به‌وجود مي‌آيد. بعضي از واحدهاي صنعتي را نيز مي‌توان مسئول ايجاد هيدروژن سولفوره موجود در هوا دانست؛ ولي به نظر مي‌رسد كه هيدروژن سولفوره‌اي كه توسط صنعت وارد هوا مي‌گردد در مقام مقايسه با كل مقدار هيدروژن سولفوره منتشر شده در هوا اهميت چنداني ندارد.
- ذرات معلق در هوا :

ذرات به صورت مايع و جامد با قطر كمي بيش از 0002/0 ميكرون تا 500 ميكرون از آلاينده‌هاي بسيار مهم هوا به شمار مي‌روند. زمان تعليق اين ذرات در هوا ممكن است از چند ثانيه تا چندين ماه به طول انجامد. از لحاظ فيزيكي ذرات داراي خواص گوناگون و از لحاظ شيميايي داراي تركيبات و خواص بسيار متفاوت هستند. ذرات آلوده‌كننده‌اي كه زائيده فعاليت بشر مي‌باشند، معمولاً به چهار طريق ايجاد و وارد هوا مي‌گردد.
1- سوزاندن يا حرارت دادن

2- واكنشهاي شيميايي
3- خرد كردن يا سائيدن مواد
4- مواد حاصل از واكنش‌هاي فتوشيميايي.
- مروري بر استاندارد گازهاي آلاينده خودروها:

طي دهه 1970-1960 ايالت كاليفرنياي آمريكا كه آن زمان داراي يازده ميليون وسيله نقليه سبك و سنگين از مجموع تركيبي 105 ميليون وسيله نقليه در سراسر آمريكا بود و صدمات فراواني را از آلودگي هوا ديد، پيشرو مبارزه با آلودگي ناشي از خودروها در جهان گرديد . در جدول شماره 1 اولين استاندارد گازهاي آلاينده اتومبيل‌ها كه در كشور آمريكا مورد استفاده قرار گرفت آورده شده است. اين جدول استانداردهاي سال 1980 را براي آمريكا آورده است.
مقادير گازهاي خروجي مجاز از اگزوز وسائط نقليه تا سال 1980، طبق

قانون هواي پاك آمريكا در‌موتورهاي بنزيني
مواد آلوده كننده قبل از قانون 1970 1971 1972 1973 1974 1975 1980
هيدروكربن‌هاي نسوخته (HC)گرم در ميل
(6/1 كيلومتر) 11 2/2 2/2 2/2 5/1 5/1 5/0 25/0
منوكسيدكربن(CO)
(گرم در ميل) 80 23 23 23 23 23 11 7/4

اكسيدهاي ازت (NOX) (گرم در ميل) 6-4 - 4 3 3 3/1 9/0 4/0
ذرات (گرم در ميل) 3/0 - - - - - 1/0 03/0
تبخير بنزين از مخزن
(گرم در هر آزمايش ) 50 - 6 2 2 2 2 2

استانداردهاي اروپا براي آلاينده‌ها از پيچيدگي‌هاي زيادي برخوردار بوده است. دو نوع استاندارد در اروپا وجود داشته است كه ECE (كميسيون اقتصادي ملل متحد اروپا –ژنو) و EEC (جامعه اقتصادي اروپا –بروكسل) دو سازماني بوده‌اند كه آنها را تدوين كرده‌اند. در جدول شماره 3 تا 5 استانداردهاي اروپايي و آمريكايي گازهاي آلاينده خودروها ملاحظه مي‌گردد.
(جدول شماره3: استانداردهاي اوليه اروپاييECE براي گازهاي‌ اگزوزخودروهايي با وزن زير 750كيلوگرم)
ECE 15.04
(1984) ECE 15.03
(1979) ECE 15.02
(1976) ECE 15.01
(1975) ECE 15
(1971) STANDARD POLLUTANT
58 65 80 80 100 CO(GR / TEST)
- 6.0 6.8 6.8 8.0 HC(GR / TEST )
- 8.5 10.0 - - NOX (GR / TEST )
19.0 - - - - HC + NOX (GR / TEST ) COMBINED

(جدول شماره 4: استانداردهاي88/76/EEC كشورهاي اروپايي مطابق موافقتنامه سال 1989 اجلاس لوكزامبورگ (براي خودروهاي سبك)
1.4 (PHASE2) 1.4 (PHASE1) 1.4 –2.0 2.0 CYL.CAP (LIT)
POLLUTANT
30 45 30 25 CO(g/test)
8 15 8 6.5 HC + NOX))
- 6 - 3.5 NOX ( “ )

جدول شماره5: استانداردهاي فدرال آمريكا براي گازهاي آلاينده خودروها ( بر حسب (gr/mile) )

1994 1991 YEAR
POLLUTANT
4/3 4/3 CO
25/0 41/0 HC
4/0 1 NOX

- روش‌هاي مختلف براي كاهش و كنترل آلودگي در اتومبيل:
با ايجاد آلودگي محيط و افزايش خودروها، لزوم ايجاد محدوديت‌هاي قانوني در ميزان گازهاي آلاينده خروجي اجتناب ناپذير است. امروزه اين محدوديت‌ها باعث شده است كه كارخانه‌هاي توليدكننده اتومبيل به يك انقلاب تكنيكي دست بزنند تا از يك سو مصرف كننده كه انتظار دارد اتومبيلي با مصرف كم و راندمان بالا داشته باشد، و از سوي ديگر قانون كه انتظار حداقل آلودگي را دارد را راضي نگه دارند. در اين خصوص كارخانه‌هاي پيشرفته اتومبيل‌سازي توجه خود را به سيستم‌هاي الكترونيكي كنترل موتور متمركز نموده‌اند. منابع آلوده‌كننده در خودروها شامل باك، كاربراتور، محفظه ميل لنگ و اگزوز مي‌باشد. در اتومبيل‌هاي مدرن هر يك از اين منابع جداگانه كنترل شده است كه به‌طور خلاصه به چند مورد از اين سيستم‌هاي كنترل مي‌پردازيم.
1- باك و كاربراتور هر دو مي‌توانند مقداري از بخار بنزين را به اتمسفر رها كنند، به اين ترتيب كه موقعي كه درجه حرارت تغيير مي‌كند، باك بنزين به خاطر انبساط و انقباض هواي داخل باك، تنفس انجام مي‌دهدكه بر اثر اين تنفس مقداري از بخار بنزين در اتمفسر رها مي‌شود. مخزن كاربراتور نيز در زماني كه موتور كار مي‌كند پر مي‌باشد. وقتي كه موتور خاموش شد گرماي موتور مقداري از سوخت را تبخير نموده و به اتمسفر رها مي‌كند. به همين دليل برخي از اتومبيل‌ها از سيستم كنترل تبخير استفاده مي‌كنند تا از اين نوع آلودگي جلوگيري شود. معمولاً اين سيستم‌ها به نام‌هاي مختلف ناميده مي‌شوند.

2- در اغلب اتومبيل‌هاي نو، مقداري از آلاينده‌هاي ناشي از احتراق و مقداري از بخار سوخت در زمان تراكم در محفظه ميل‌لنگ جريان پيدا كرده بخار آب همراه با آلاينده‌ها بعد از تقطير به قطرات آب تبديل شده و وارد روغن موتور مي‌شود كه ايجاد مشكلاتي از قبيل خوردگي اجزاء موتور و ايجاد رسوبات غليظ مي‌كند. بخار بنزين نيز باعث رقيق شدن روغن گشته و خاصيت روانكاري آن را كاهش مي‌دهد. اين دلايل باعث شده كه در اكثر خودروها از سيستم تخليه استفاده شود به اين ترتيب كه هواي تازه از يك طرف وارد پوسته شده و با رقيق‌سازي آلاينده‌ها از طرف ديگر خارج ‌شود. با وجود اينكه اين عمل از مشكلات فوق جلوگيري مي‌كند، ولي خود به دليل تخليه گازهاي آلاينده خروجي به اتمسفر، مشكلاتي را براي محيط‌زيست ايجاد مي‌كند. امروزه در اكثر اتومبيل‌هاي پيشرفته اين آلاينده‌ها را دوباره به داخل محفظه احتراق بر مي‌گردانند تا از خروج آن‌ها به اتمسفر جلوگيري گردد.

3- مهمترين منبع آلوده‌كننده در خودروها اگزوز مي‌باشد كه حدوداً %60 كل آلودگي ناشي از خودرو را در بر‌مي‌گيرد و تحقيقات وسيعي در كاهش آلودگي از خودروها را به خود اختصاص داده كه در حال حاضر سيستم‌هاي مختلفي براي كنترل آلودگي‌هاي ناشي از اگزوز مورد استفاده مي‌باشند.
بعضي از اين سيستم‌ها را مي‌توان به شرح زير نام برد:

پمپ هوا: براي كنترل هيدروكربن‌ها و منواكسيد‌كربن
سيستم EGR: براي كنترل اكسيد نيتروژن
كاتاليزور اگزوز: براي كنترل هيدروكربن‌ها، منواكسيد‌كربن، و اكسيد نيتروژن
از ديگر روش‌هاي متداول كاهش گازهاي آلاينده خودروها مي‌توان استفاده از تركيبات اكسيژن‌دار به‌منظور حذف سرب از بنزين و كاربرد سوخت‌هاي گازي (گاز مايع و گاز طبيعي) را نام برد.

5-آمار خودروهاي تهران بزرگ و روش انتخاب:
تنوع خودروهاي سواري موجود در سطح تهران بسيار زياد است. بدين لحاظ به‌منظور سنجش ميزان سلامتي فني اتومبيل‌هاي سواري موجود و انتخاب از ميان آن‌ها جهت آزمايش، بايد دو مشخصه مدل و سال ساخت را مورد بررسي قرار دهيم. به دليل اينكه اتومبيل‌ها با توجه به تعداد زيادشان، امكانات و تجهيزات گسترده‌اي نياز دارند، لذا انجام بررسي تعداد محدودي از آن‌ها كه با يكي از روش‌هاي نمونه‌گيري (Sampling methods ) انتخاب مي‌شود امري بديهي است.

چون خودروهاي موجود كه در دهه‌هاي 49-1340، 59-1350، 69-1360 و بين سال‌هاي 71-70 ساخته شده‌اند، با يكديگر اختلاف دارند؛ از اين‌رو حجم نمونه‌هاي انتخابي از هر دهه مشخصاً با هم مساوي نخواهند بود. بنابراين روش نمونه‌گيري مناسب، روش طبقه‌بندي (Stratification sampling) تشخيص داده مي‌شود، كه در اين روش به هر اتومبيل از نظر تعداد، سهمي مناسب داده شده و تعداد نمونه‌هاي هر طبقه در نمونه كل با‌توجه به سهم مربوطه تعيين مي‌گردد.
- مراحل انجام نمونه‌گيري:

- معرفي جامعه و طبقات مختلف آن:
- نمونه‌گيري مقدماتي (Pre sampling): نمونه‌گيري مقدماتي، اهداف زير را برآورده مي‌سازد:
1- وضعيت مكانيكي و سلامت ناوگان خودروهاي موجود مشخص مي‌گردد.
2- از هر حجم تنها امكان انتخاب تعداد محدودي اتومبيل وجود دارد. از اين‌رو براي افزايش ميزان دقت نمونه‌گيري، اين تعداد محدود بايد با ويژگي‌هاي عمومي حجم نمونه مطابقت داشته باشد. يكي از اهداف ديگر اين نمونه‌گيري تعيين نمودن اين ويژگي‌هاست؛ كه مشخصاً بر بالا بردن ميزان دقت در تعيين حجم نمونه از هر طبقه نيز تأُثير فراواني خواهد داشت.
در نهايت همان‌طور كه در چكيده اشاره شد، 17 گونة متفاوت از انواع اتومبيل انتخاب شده‌اند كه حداكثر تعداد هر نمونه 7 و حداقل آن 2 خودرو مي‌باشد. حجم كل نمونه نيز 49 دستگاه مي‌باشد.

- آمارهاي كيفي:
هدف از ارائه اين بخش آن است كه براي اطلاعات طبقه‌بندي شده حاصل از نمونه‌گيري 17 گونه متفاوت اتومبيل‌ها، شاخص‌هاي تمايل مركزي (بهترين آن‌ها: ميانگين) و شاخص‌هاي پراكندگي (بهترين آن‌ها: واريانس و انحراف معيار) به‌دست آيد.
- تعريف شاخص بهينگي تست اتومبيل:
از آنجايي‌كه براي به‌دست آوردن يك نماي كلي از تست فني هر اتومبيل نياز به وجود يك مبنا براي مقايسه مي‌باشد، براي هريك از ويژگي‌هاي مشخص‌كننده وضعيت مكانيكي خودرو ضرايبي‌ تعيين و دخالت‌ داده‌ شده‌اند.
پس از تعيين ضرايب و انجام تست‌ها نتايجي ارائه شده‌اند كه مثلاً به هر خودرو امتيازي بين 0 تا 100 داده شده است. براي مثال اتومبيل‌هاي تويوتا 71-1370 به‌طور متوسط داراي بيشترين امتياز (55/84) بودند.

6- شرح دستگاه‌ها و روش‌هاي اندازه‌گيري:
تجهيزات مورد استفاده در آزمايش‌هاي مربوط به اندازه‌گيري گازهاي خروجي از اگزوز اتومبيل‌ها، متشكل از سه قسمت اصلي به شرح زير مي‌باشند .
الف ) شاسي دينامومتر (Chassis dynamometer)
ب ) دستگاه نمونه‌گيري گازهاي اگزوز (constant voiume sampler )
ج ) سيستم آناليز گازهاي اگزوز (Exhaust gas analysis system)
- شاسي دينامومتر
جهت اندازه‌گيري گازهاي آلاينده خروجي از اگزوز اتومبيل، نياز به نمونه‌گيري از اين گازها، ضمن كاركرد اتومبيل تحت شرايط واقعي جاده مي‌باشد كه در برگيرندة سرعت‌هاي مختلف موتور در بارهاي متفاوت است. تنها راه عملي اين نمونه‌گيري، استفاده از شاسي دينامومتر مي‌باشد. اين دينامومتر بايد داراي فلايويل‌هاي گوناگون بوده تا اينرسي آن به‌منظور مشابه‌سازي وزن اتومبيل‌هاي مورد آزمايش قابليت تنظيم داشته باشد. دينامومتر همچنين بايد داراي سيستم متغير جذب نيرو بوده تا توسط تنظيم آن شبيه‌سازي مقاومت باد و اصطكاك‌هايي نظير آن چه كه در جاده بر اتومبيل اعمال مي‌گردد، صورت پذيرد.

در اين پروژه، شاسي دينامومتر مورد استفاده جهت آزمايشات اتومبيل‌ها، از نوع كليتون مدل (Clayton,split – Roll Unit ) مي‌باشد؛ كه از نظر فيزيكي قابليت تطبيق با طيف گسترده‌اي از اتومبيل‌هاي سايز كوچك (نظير سيتروئن ژيان) تا سايز بزرگ (مانند ميني‌بوس‌بنز) را دارست.
سيستم وزنه اينرسي اين دستگاه از 1750 تا 3000 پوند در گام‌هاي 250 پوندي و از 3000 تا 5500 پوند در گام‌هاي 500 پوندي قابل تغيير مي‌باشد. بنابراين مشابه‌سازي وزني محدودة وسيعي از اتومبيل‌ها، امكان‌پذير است.

شبيه‌سازي بارهاي جاده‌اي نظير مقاومت بار و فاكتورهاي اصطكاكي توسط يك دستگاه جذب نيروي ترمزي‌آبي (Water brake power absorption unit ) انجام مي‌گيرد. بارهاي تا 50 اسب بخار توسط اين دستگاه قابل مشابه‌سازي هستند كه معمولاً يك تنظيم به ميزان 12 اسب بخار كافي مي‌باشد. بنابراين در صورت نياز به شبيه‌سازي شرايط بيشتري از رانندگي، دستگاه ظرفيت اضافي قابل توجهي را در بر دارد.

از ويژگيهاي اين سيستم دستگاه جذب نيرو، آن است كه هم قابليت عملكرد به‌صورت دستي و هم به‌صورت اتوماتيك را دارا مي‌باشد.
در حالت دستي، بار (Road load ) قبل از راه‌اندازي سيستم توسط اضافه يا كم كردن آب از دستگاه جذب نيرو تنظيم مي‌گردد. در اين حالت، غلطك‌هاي دينامومتر با سرعت ثابت km/hr80 مشغول كار هستند.

در حالت اتوماتيك بار، هنگام كاركرد سيستم به‌صورت الكترونيكي در محدوده‌اي كه از قبل تنظيم مي‌شود نگاهداري و اندازه‌گيري مي‌گردد. دوازده محدوده كه هر كدام براي يكي از تنظيمات وزن اينرسي است وجود دارند.
از ديگر ويژگي‌ها، شامل سيستم كلاچ براي وزنه‌هاي اينرسي و سيستم غلطك بالابر اتومبيل مي‌باشد؛ كه اولي سبب جدا شدن كامل وزنه‌هاي اينرسي از غلطك‌هاي دينامومتر گشته و دومي به قرار گرفتن در محل و جابه‌جايي اتومبيل‌هاي مورد آزمايش سهولت مي‌بخشد.