فایل مارکت

مقاله آلايندگي و مصرف سوخت خودروها بدليل محدوديتهاي زيست محيطي

 آلايندگي و مصرف سوخت خودروها بدليل محدوديتهاي زيست محيطي:

ظرف 10 سال آينده بايستي به ميزان قابل توجهي بهبود يابد. فن آوريهاي جديد در زمينه موتورهاي بنزيني، نظیر كوچك سازي موتورها به لحاظ اندازه (Downsizing( با استفاده از تقويت بالای آنها (High Boosted(، موتورهاي با تزريق مستقيم (GDI( و سيستم سوپاپهاي كاملاً متغير (Fully Variable Valve Train( هم اکنون در حال توسعه می باشند. در مورد موتورهاي ديزل نيز بخشهايی که انتظار می رورد توسعه يابند، شامل انژكتورهاي پيزو الكتريك، فيلترهاي ذرات معلق و سيستم كاتاليستهاي DeNOx می باشند.

در اين يادداشت ابتدا به بررسی الزامات استانداردهای آلايندگی پرداخته و پس از آن تمهيداتی که جهت دستيابی به اين استانداردها در موتورهای بنزينی و ديزل بکار گرفته شده است را معرفی می نماييم. در بخش اول موتورهای بنزينی را مورد بحث و بررسی قرار خواهيم داد.

الزامات استانداردهای آلايندگی در آينده:

قوانين اروپايي روي آلاينده هاي خطرناك اگزوز كه در سال 2000 نسبتاً سختگيرانه به اجرا در آمد بار ديگر در سال 2005 سختگيرانه تر خواهد شد. محدوديتهاي استاندارد آلايندگي EURO IV براي آلاينده هاي HC و NOX و ذرات معلق حدود 50% سطح كنوني اين گازهاي مضر مي‌باشد (استاندارد آلایندگی اروپا در سال 2004 مطابق با استاندارد EURO III است(. مرحله بعد در استانداردهاي اروپايي كهEURO V ناميده ميشود احتمالاً با تمركز روي ذرات معلق، به بهينه سازي بيشتري نياز دارد.

از سوی دیگر در استاندارد آمريكايي TIER 2 كاهش مرحله به مرحله NMOG (گازهاي اورگانيك غير متان( و کاهش متوسط NOX ناشی از ناوگان اتوبوسرانی از سال 2004 تا 2007 مد نظر است . از سال 2003 به بعد در كاليفرنيا ميبايستي حداقل 10% فروش هر سازنده اتومبيل، خودروهایي با آلايندگي صفر يا معادل آن باشد. نگراني در مورد اثر گازهای گلخانه ای، خودروسازان اروپايي را وادار كرده است كه تا سال 2008 خودروهايی توليد نمايند كه متوسط CO2 منتشره از آنها زير 140 gr/Km باشد. يعني كاهش مصرف سوخت بايستي به ميزان بيش از 25% در مقايسه با سطح تعيين شده در سال 1995 باشد. همچنین كاهش بيشتر به سطح 120 gr/Km تا سال 2012 نيز در سال 2003 تحت بحث و بررسي قرار گرفت.

از طرفی همزمان با طرح مباحث آلایندگی، مشتريان نيازمند ايمني و آسايش بيشتري نسبت به سابق خواهند بود كه این مساله تنها با افزایش وزن خودرو ميسر خواهد شد و واضح است که اين موضوع با مصرف كمتر انرژي منافات دارد. همچنين ضمن حفظ حداقل عملكرد خودرو، در عین حال نباید هزينه مالكيت خودرو افزايش يابد.

فن آوري آينده در موتورهاي بنزيني:

هدف اصلي در توسعه موتورهاي اشتعال جرقه اي، بهبود مصرف سوخت و در نتـيجه كاهش انتشار گاز CO2 ميباشد. از ديدگاه ترموديناميكي، دستيابي به راندمان بيشتر، با عملكرد موتور در بارهاي زياد و كاهش در افت تبادل گاز و حرارت در بارهاي جزيي ممكن ميباشد. راه حلهاي فني براي اين منظور عبارتند از :كوچك سازي سايز موتورها و استفاده از سوپر شارژ، فن آوري سوپاپهاي كاملاً متغير و پاشش مستقيم.

كوچك سازي(DOWNSIZING)

يك استراتژي براي بهبود قابل توجه در مصرف سوخت، كاهش حجم جابجايي موتور با حفظ شكل منحني گشتاور ميباشد.با افزايش فشار تغذيه تا 2.5 بار و كاهش نسبت تراكم در بارهاي زياد مي توان به اين هدف دست يافت. در شكل شماره يك، منحني هاي گشتاور و مصرف سوخت دو موتور يكي موتور 3 ليتري با تنفس طبيعي و ديگري موتور 1.5 ليتري با سوپر شارژ بالا، با يكديگر مقايسه شده است. همانگونه كه شكل نشان مي دهد، مصرف سوخت ويژه در بارهاي جزيي در حدود 2.5% بهبود يافته است. فن آوري جديد مورد نياز براي اين منظور در سمت راست شكل نشان داده شده است.

سوپر شارژهاي مكانيكي با راندمان بالا دستيابي به گشتاورهاي لحظه اي و بالا را فراهم مي نمايد. استفاده از سوپرشارژ منجر به پديده ناك یا ضربه در بارهاي زياد مي گردد. براي احتراز از اين موضوع يك سيستم نسبت تراكم متغير ابداع شده است (پايين سمت راست شكل( تا با كاهش نسبت تراكم، دستيابي به فرايند احتراق بدون ناك را در بارهاي زياد ممكن سازد؛ در حاليكه قادر است در بارهاي جزيي، تراكم بهينه را حفظ نمايد.

سيستم سوپاپ بندي كاملاً متغير:

با سيستم سوپاپ بندي كاملاً متغير مي توان روشهاي مديريت

مقاله آلايندگي و مصرف سوخت خودروها بدليل محدوديتهاي زيست محيطي