دانستی های سوخت خودرو

انواع سوخت‌های خودرو در ایران و جهان – بخش 1

طی سالیان متوالی سوخت‌های مختلفی برای خودروها پیشنهاد و استفاده شده است برخی از آنها پس از مدت کوتاهی، کنار گذاشته شدند و برخی دیگر به‌عنوان پرکاربردترین سوخت‌ها مطرح و بهینه‌سازی‌شده‌اند. در این مقاله به سوخت‌های متداول خودرو در جهان و ایران می‌پردازیم.

موتورهای احتراقی چه از نوع احتراق خارجی و چه از نوع احتراق داخلی برای تأمین انرژی مورد نیاز خود به ماده سوختی نیاز دارند. این که از چه سوختی برای موتور استفاده شود تا در کنار بهترین راندمان کاری، کمترین آلایندگی را ایجاد کرده و همچنین هزینه کم برای تولیدکننده و مصرف‌کننده باشد و درعین‌حال کمترین استهلاک را برای موتور داشته باشد دغدغه همیشگی تولیدکنندگان خودرو و تولیدکنندگان ماده سوختی بوده است.

سوخت‌های متداول خودروها

نمودار شکل 1 متدال ترین سوخت‌های مورد استفاده در خودروها را نشان می‌دهد.

سوخت‌های متداولشکل 1 – سوخت‌های متداول

همانطور که در شکل 1 ملاحظه می‌شود استفاده از بنزین و گازوییل نسبت به سایر سوخت‌ها در خودروها بیشتر استفاده می‌شود به همین دلیل در برخی کتب و مقالات این دو سوخت را سوخت‌های اصلی و سایر سوخت‌ها را سوخت‌های جایگزین در خودرو معرفی می‌کنند. شکل 2 مقایسه کاربری سوخت‌های اصلی در اتحادیه اروپا را نشان می‌دهد.

درصد خودروهای سواری که با سوخت‌های اصلی کار می‌کنند سمت راست: بنزین   سمت چپ: گازوییل
شکل 2- درصد خودروهای سواری که با سوخت‌های اصلی کار می‌کنند (اتحادیه اروپا 2020)

نکته: خودروهای سنگین مانند اتوبوس‌ها یا کامیون‌ها سوخت اصلی گازوییل درنظر گرفته می‌شود. شکل 3 این موضوع را نشان می‌دهد.

درصد استفاده از سوخت گازوییل در خودروهای سنگینشکل 3- درصد استفاده از سوخت گازوییل در خودروهای سنگین( اتحادیه اروپا 2020)

بنزین از سوخت‌های خودرو

بنزین سوختی است که در موتورهای با سیکل اتو مورد استفاده قرار می‌گیرد، این سوخت ترکیبی از هیدروکربن‌های مختلف می‌باشد. فرمول شیمیایی عمومی این سوخت به صورت C8H18 شناخته می‌شود اگرچه این فرمول مناسبی برای همه سوخت‌های بنزین نیست اما بصورت کلی پذیرفته شده است. شکل 4 این مورد را نشان می‌دهد

زنجیره کربن و هیدروژن در بنزینشکل 4-زنجیره کربن و هیدروژن در بنزین

شکل 5 رابطه احتراق کامل را با سوخت بنزین نشان می‌دهد. چنانچه یک گرم بنزین با ۱۴/۷ گرم هوا ترکیب شود، حداقل آلودگی ایجاد می‌گردد.

واکنش شیمایی احتراق کامل بنزینشکل 5- واکنش شیمایی احتراق کامل بنزین

می‌توان گفت رسیده به حالت احتراق کامل ایده ال می‌باشد. بنابراین در حالتی که بنزین به صورت ناقص بسوزد محصولات احتراق متفاوت خواهد بود که عموماً این محصولات آلاینده‌های محیط زیست شناخته می‌شوند. آلاینده‌هایی مانند CO ، NOX ، HC و C نیز به محصولات احتراق کامل اضافه می‌شوند.
سوخت باید به شکلی باشد تا خاصیت ضربه زنی نداشته باشد به همین دلیل درجه اکتان را تعریف می‌کنند.
سوخت ایزواکتان سوختی است که حداکثر مقاومت در مقابل خودسوزی را دارد . درحالی که سوخت هپتان حداقل مقاومت در مقابل خودسوزی دارد بنابراین با ترکیب مقادیر مختلف این سوخت‌ها، بنزین با درجه اکتان متفاوت به سمت می‌آید. به طور مثال بنزین با عدد اکتان ۸۵ دارای ۸۵ درصد ایزواکتان و ۱۵ درصد هپتان می‌باشد .
در جایگاه سوخت بسیاری از کشورهای دنیا بنزین با چندین درجه اکتان عرضه می‌شود که به این ترتیب مشتری متناسب با خودرو خود و میزان هزینه می‌تواند سوخت مورد نظر را انتخاب کند. شکل 6 نمونه از این پمپ بنزین را نشان می‌دهد.

این مطلب را حتما بخوانید  تشخیص فیلر نامناسب سوپاپ با استفاده از دستگاه دیاگ

پمپ سوخت با 4 درجه اکتان مختلفشکل 6- پمپ سوخت با 4 درجه اکتان مختلف

همانطور که در شکل 6 ملاحظه می‌شود حداقل درجه اکتان سوخت برای خودروها 87 (و البته گاهی 85 نیز) تعریف شده است. بنزین‌های با درجه اکتان بالای 93 تخت عنوان بنزین سوپر شناخته می‌شوند. معمولاً قیمت بنزین سوپر حدود 1.3 برابر قیمت بنزین معمولی است.

نکته: بالا بردن درجه اکتان به روش‌های مختلف امکان پذیر است. معمولاً دو روش معروف‌تر یعنی افزودن تترا اتیل سرب (TEL) و متیل ترت بوتیل اتر (MTBE) انجام می‌شود. با توجه به اینکه سرب ماده سمی به شمار می‌رود در بسیاری از کشورهای دنیا از این افزودنی برای بالابردن درجه اکتان استفاده نمی‌کنند. بنزینی که از  TEL استفاده نمی‌کند اصطلاحاً بنزین بدون سرب شناخته می‌شود. شکل 7 جدول کشورهایی که بنزین بدون سرب استفاده نمی‌کنند را نشان می‌دهد.

- محدودیت استفاده از بنزین بدون سرب بر اساس سال و کشورشکل 7- محدودیت استفاده از بنزین بدون سرب بر اساس سال و کشور

برخی جایگاه‌های سوخت این موضوع را روی پمپ‌های سوخت درج می‌کنند. (شکل 8)

درج عبارت بدون سرب روی پمپ سوختشکل 8- درج عبارت بدون سرب روی پمپ سوخت

نکته: معمولاً برای اینکه بنزین سرب دار با بدون سرب قابل تشخیص باشد به بنزین سرب دار رنگ‌های هشدار خطر (قرمز -نارنجی) اضافه می‌کنند.

در ایران بیشتر جایگاه‌های سوخت بنزین معمولی عرضه می‌کنند. البته در برخی جایگاه‌ها می‌توان بنزین سوپر نیز دریافت کرد. برخلاف بسیاری از کشورها مقدار درجه اکتان بنزین چه نوع معمولی و چه سوپر روی پمپ درج نمی‌شود. شکل 9 نمونه ای از پمپ بنزین در ایران را نشان می‌دهد.

نمونه ای جایگاه عرضه سوخت در ایرانشکل 9- نمونه ای جایگاه عرضه سوخت در ایران

گازوئیل از سوخت‌های خودرو

گازوئیل یکی دیگر از سوخت‌های خودرو است که از بنزین ارزان‌تر بوده و در موتورهای داخلی با سیکل فشار ثابت یا دیزل مورد استفاده قرار می‌گیرد. برای سوختن کامل گازوئیل باید یک گرم از آن را با 24.5 گرم اکسیژن ترکیب کرد. شکل 10 این رابطه را نشان می‌دهد.

واکنش شیمایی احتراق کامل گازوییلشکل 10- واکنش شیمایی احتراق کامل گازوییل

نکته: همانطور که در بخش بنزین هم توضیح داده شد فرمول شیمایی این در سوخت فقط به صورت عمومی ذکر شده است. به عبارت ساده‌تر، فرمول شیمایی گازوییل دقیقاً C16H34 نیست

برای گازوئیل نیز عدد ستان تعریف می‌شود و عدد ستان به منظور کاهش تاثیراحتراق از زمان پاشش سوخت تا شروع احتراق تعریف می‌شود .
مهم‌ترین آلایندگی ناشی از احتراق گازوئیل کربن ( c) و اکسیدهای ازت (Nox ) می‌باشد. لازم به ذکر است که Nox در دماهای بالا بیشتر تولید می‌شود.
معمولاً جایگاه‌های سوخت گازوییل تنوع جایگاه‌های سوخت بنزین را ندارند. عموماً این جایگاه‌ها دارای یک نازل (پمپ) برای گازوییل است.

نازل گازوییلشکل 11- نازل گازوییل

سوخت مایع نفتی LPG

به دلیل هزینه زیاد تولید بنزین و گازوئیل گرایش به استفاده از سوخت‌های جایگزین زیاد می‌باشد . LPG یکی از سوخت‌های خودرو جایگزین مورد استفاده در موتورهای احتراق داخلی با سیکل اتو می‌باشد .
این گاز عمدتاً از بوتان و پروپان تشکیل شده است وبه صورت مان تقطیری و به هنگام تولید و پالایش نفت خام و عملیات پتروشیمی تولید می‌شود. شکل 12 نمودار درصد خودروهای سواری موجود در اتحادیه اروپا که از سوخت LPG استفاده می‌کنند را نشان می‌دهد.

این مطلب را حتما بخوانید  رولبرینگ

درصد خودروهای با سوخت LPG شکل 12- درصد خودروهای با سوخت LPG ( اتحادیه اروپا 2020)

این گاز با فشار ۲۰ بار به مایع تبدیل می‌شود .. در حالت مایع بودن دارای وزن مخصوص ۰/۵۱ نسبت به آب و درحالت گازی ۱/۵ تا ۲ برابر سنگین‌تر از هوا می‌باشد، از این رو چنانچه درهوا نشت کند، در سطح زمین تجمع کرده و باعث بروز حوادث ناشی از انفجار می‌گردد.
لازم به ذکر است که حجم یک لیتر LPG در صورت تبخیر 270 برابر می‌شود لذا نشتی آن بسیار خطرناک خواهد بود. یکی از موارد محدود کردن استفاده این سیستم همین مشکل بزرگ است. شکل 13 جایگاه سوخت LPG را نشان می‌دهد.

جایگاه سوخت LPG شکل 13 – جایگاه سوخت LPG

پس از گسترش سیستم CNG در ایران جایگاه‌های سوخت LPG یکی پس از دیگری رو به تعطیلی رفتند. امروزه به ندرت می‌توان جایگاه استاندارد سوخت LPG را در شهرهای مختلف یافت.

گاز طبیعی فشرده شده CNG

این سوخت نیز سوخت جایگزینی به خصوص در کشورهایی که دارای منابع غنی گاز طبیعی هستند، می‌باشد. شکل 14 درصد خودروهای با سوخت CNG را نشان می‌دهد.

CNGشکل 14- درصد خودروهای با سوخت CNG ( اتحادیه اروپا 2020)

با مقایسه نمودارهای 12 و 14 می‌توان به این نتیجه رسید در بسیاری از کشورهای اتحادیه اروپا از خودروها CNG استقبال زیادی نشده است. شاید عدم دسترسی اسان با گاز طبیعی یکی از مهم‌ترین دلیل عدم استفاده در این کشورها است. کشورهایی مثال ایران با توجه به دسترسی منابع گاز و از همه مهم‌تر شبکه گسترده لوله کشی گاز طبیعی، استفاده از این سوخت در خودرو ها را مقرون به صرفه کرده است. شکل 15 نمونه ای از جایگاه عرضه سوخت CNG را نشان می‌دهد.

جایگاه عرضه CNG در ایرانشکل 15- جایگاه عرضه CNG در ایران

گاز طبیعی عمدتاً از متان (CH4) تشکیل شده است و به راحتی مایع نمی‌شود از این رو با فشار 200 بار آن را به صورت فشرده شده در مخازن ذخیره کرده و درخودروها مورد استفاده قرار می‌گیرد. به دلیل فشار زیاد این سوخت، مخازن فولادی حاوی این گاز باید دارای ضخامت زیادی باشند تا توان تحمل این فشار را داشته باشند، لذا به ازای هر لیتر سوختی که ذخیره می‌کنند، تقریباً یک کیلوگرم وزن دارند، مثلاً وزن مخزن صد لیتری، صد کیلوگرم می‌باشد. این گاز از هوا سبک‌تر بوده و درصورت نشت کردن درهوای محیط پخش شده و خطرانفجار آن کمتر از LPG می‌باشد .
جدول (۱) سوخت‌های مختلف را بایکدیگر مقایسه می‌کند

جدول 1- مقايسه  انواع سوخت‌های خودرو با یکدیگر

لازم به توضیح است که تمامی سوخت خودرو فوق از نوع سوخت های فسيلی بوده و خطر تمام شدن و محدودیت در استفاده از آنها می‌باشد و از طرفی هیچکدام از این سوخت‌ها را نمی‌توان سوخت پاک نامید، چرا که همگی از ترکیبات هیدروژن و کربن بوده و در صورتی که به صورت مطلوب محترق نشوند آلودگی ایجاد می‌کنند، از اینرو همواره باید توجه نمود که در صورت استفاده از کنترلر مناسب جهت اختلاط صحیح سوخت و هوا، هرکدام از سوخت‌های فوق می‌توانند آلودگی کمی تولید کنند. و در صورت استفاده از کنترلر سطح پایین همگی سوخت‌های فوق دارای آلودگی زیادی خواهند بود .

برای نوشتن دیدگاه باید وارد بشوید.
فهرست