مونوکسید کربن چیست و کاهش تولید CO در خودروها چگونه است؟

احتمالاً تاکنون نام مونوکسید کربن Carbon Monoxide یا گاز CO را شنیده‌اید. این یکی از گازهای بسیار سمی و مضر است که یکی از عوامل اصلی تولید آن خودروها هستند. در ادامه با کمک پتروتکس تولید کننده مکمل بنزین بیشتر با مونوکسید کربن آشنا خواهیم شد.

مونوکسید کربن چیست؟

مونوکسید کربن که به‌طور مخفف CO هم گفته می‌شود، یک گاز آلاینده بی‌رنگ، بی‌بو و بی‌مزه اما بسیار سمی است که در نتیجه احتراق ناقص سوخت‌های دارای کربن مثل بنزین، گاز طبیعی، نفت، زغال‌سنگ و چوب تولید می‌شود.

مونوکسید کربن سبک‌تر از هوا است و ازآنجایی‌که کاملاً بی‌بو است، تشخیص آن آسان نخواهد بود زیرا از یک اتم کربن و یک اتم اکسیژن تشکیل شده است و بسیار خطرناک بوده و می‌تواند مرگ‌آور باشد.

دلایل تولید مونوکسید کربن

به‌طورکلی تمام وسایلی که با سوخت کار می‌کنند مثل خودرو، بخاری، آب‌گرم‌کن و… می‌توانند Carbon Monoxide تولید کنند. دلیل اصلی تولید این گاز احتراق ناقص به دلیل کمبود اکسیژن است.

در هنگام سوختن هرچند میزان اکسیژن کمتر باشد، بخش بیشتری از کربن‌ها به شکل ناقص می‌سوزند و درنتیجه بجای دی‌اکسید کربن، مونوکسید کربن تولید می‌شود.

در سطح شهرها خودروها، بخاری‌ها، شومینه‌ها، موتورخانه‌ها و حتی دود سیگار موجب تولید مونوکسید کربن می‌شود. البته این گاز سمی به دلایل طبیعی مثل آتش‌فشان و آتش‌سوزی جنگل‌ها هم تولید می‌شود.

چرا Carbon Monoxide کُشنده است؟

همان‌طور که گفته شد، مونوکسید کربن گازی بسیار سمی بوده و مرگ‌ومیر در اثر تنفس این گاز یکی رایج‌ترین انواع مرگ در اثر تنفس گاز آلوده در دنیا محسوب می‌شود.

دلیل این موضوع میل به واکنش بالای CO با هموگلوبین خون است.

وقتی Carbon Monoxide وارد سیستم تنفسی شخص شود، بلافاصله با هموگلوبین‌های خون ترکیب شده و ماده‌ای به نام کربوکسی هموگلوبین را به وجود می‌آورد.

درنتیجه، اکسیژن کمتری به اعضای بدن می‌رسد که اولین عارضه این مسئله در ابتدا سوزش چشم‌ها است.

پس از سپری شدن زمانی بین ۱ الی ۲ ساعت بسته به غلظت گاز کربن منواکسید موجود در مکان، فرد احساس خواب‌آلودگی و خستگی مفرط می‌کند.

اگر مسمومیت ادامه پیدا کند، گزگز کردن در اعضای بدن احساس می‌شود و در ادامه می‌تواند خون‌ریزی از بینی، سرگیجه، تهوع و نهایتاً بیهوشی و مرگ را به دنبال داشته باشد. البته هر یک از این علائم و اثرات مونوکسید کربن در بدن به غلظت گاز، شرایط جسمی شخص، فضا و عوامل متعدد دیگری بستگی دارد. همچنین اگر بدن انسان به‌طور مداوم حتی در معرض مقدار کمی کربن مونوکسید قرار داشته باشد دچار بیماری‌های قلبی عروقی خواهد شد. این گاز همچنین می‌توان حیوانات را هم از پای درآورد.

مونوکسید کربن در شهرها

مونوکسید کربن صرفاً در مکان‌های بسته‌ای مثل اتاق جمع نمی‌شود و در شهرهای شلوغ و پرجمعیت هم شاهد افزایش غلظت این گاز سمی هستیم. دلیل اصلی این موضوع تردد زیاد خودروها در شهرها است که یکی از عوامل تولیدکننده CO هستند. همچنین ساختمان‌های بلند و عوارض طبیعی مثل کوه‌ها که جریان باد را محدود می‌کنند و همین‌طور وارونگی دما می‌تواند باعث جمع شدن CO در شهرها و افزایش غلظت آن شود.

کاهش تولید مونوکسید کربن توسط خودروها

خودروها یکی از عوامل مهم تولید Carbon Monoxide هستند تا جایی که در دهه 60 میلادی آلایندگی خودروها منجر به افزایش غلظت CO در شهرها شد.

به همین دلیل، کاهش تولید این گاز سمی توسط خودروها بشدت موردتوجه قرار گرفت.

این کار از یک سو با پیشرفت تکنولوژی پیشرانه‌ها مثل استفاده از سیستم سوخت‌رسانی انژکتوری و همین‌طور سیستم‌های کامپیوتری مدیریت موتور صورت گرفت که باعث بهبود احتراق و کاهش تولید CO می‌شد.

همچنین افزایش کیفیت سوخت که احتراق بهتری را فراهم می‌کرد هم در این موضوع نقش داشت.

راه دیگر اما تجهیز خودروها به مبدل کاتالیزوری در سیستم اگزوز بود. کاتالیزور از فلزات گران‌قیمتی مانند پلاتین، پالادیوم و رودیوم ساخته می‌شوند.

مقاله مرتبط با این بخش: کاتالیور چیست؟

زمانی که گازهای آلاینده از سیستم اگزوز موتور به کاتالیزور وارد می‌شوند، این فلزات از طریق واکنش‌های شیمایی، گازهای مضر را به گازهای کمتر آلاینده تبدیل می‌کنند.

یکی از وظایف کاتالیزور تبدیل گاز سمی مونوکسید کربن به دی‌اکسید کربن است.

با توجه به این پیشرفت‌ها، در حال حاضر تولید CO توسط خودروها بسیار کاهش پیدا کرده است.

دلایل افزایش تولید مونوکسید کربن توسط خودروها

در حال حاضر طبق استانداردهایی که در نظر گرفته شده و اجرا می‌شود، تولید مونوکسید کربن توسط خودروها نباید از مقدار مشخصی بیشتر باشد.

افزایش تولید CO می‌تواند به دلایل مختلفی رخ دهد که ازجمله آن‌ها می‌توان به ایراد در سیستم احتراق و پاشش سوخت مثل شمع‌ها و انژکتور اشاره کرد. کمبود هوای ورودی، سنسورهای معیوب و کیفیت پایین سوخت هم از دیگر عوامل افزایش تولید CO هستند که در ادامه بیشتر به آن‌ها می‌پردازیم.

فیلتر هوای کثیف:

فیلتر هوای کثیف جریان هوا را محدود می‌کند و بنابراین نسبت مناسب هوا به سوخت برای احتراق بهینه فراهم نمی‌شود و احتراق ناقص بنزین را به دنبال خواهد داشت. پس باید در زمان مناسب تعویض فیلتر هوا را در برنامه سرویس و نگهداری خودرو خودر قرار داد.

سنسور اکسیژن معیوب:

این سنسور که در سیستم اگزوز خودرو نصب می‌شود، مسئول ارائه اطلاعات به ECU (واحد کنترل موتور) است. ECU بر اساس این داده‌ها میزان سوختی که به سیلندرها تزریق می‌شود را تعیین می‌کند. هر چه اکسیژن موجود در جریان خروجی اگزوز بیشتر باشد ECU دستور پاشش سوخت بیشتری را می‌دهد و برعکس؛ بنابراین، سنسور اکسیژن معیوب باعث افزایش انتشار Carbon Monoxide می‌شود.

خرابی کاتالیزور:

همان‌طور که گفته شد، وظیفهٔ کاتالیزور که در سیستم اگزوز نصب می‌شود، کاهش انتشار گازهای آلاینده پیشرانه با تبدیل آن‌ها به گازهای کم‌خطرتر است. حال اگر کاتالیزور به هر دلیلی خراب شود، وظیفه خود را به‌درستی انجام نداده و باعث افزایش انتشار گازهای آلاینده ازجمله مونوکسید کربن خواهد شد.

نشتی اگزوز:

پیشرانه‌های بنزینی حتی اگر کاملاً سالم باشند بازهم میزان زیادی مونوکسید کربن تولید می‌کنند که کاتالیزور وظیفه دارد با تبدیل CO به CO2 یا همان دی‌اکسید کربن، جلوی انتشار مونوکسید کربن در هوا را بگیرد. حال اگر سیستم اگزوز نشتی داشته باشد، می‌تواند باعث فرار CO قبل از تبدیل به CO2 توسط کاتالیزور شود.

راه‌های کاهش تولید Carbon Monoxide توسط خودرو

ثابت شده که مونوکسید کربن گازی بشدت سمی و خطرناک بوده است و کاهش تولید آن توسط خودروها بسیار مهم می‌باشد و به همین دلیل، یکی از گازهایی که هنگام بررسی خودروها برای معاینه فنی چک می‌گردد مقدار CO تولیدی خودروها است و اگر میزان آن در دود اگزوز خودرو از مقدار مشخصی بیشتر باشد، خودرو در معاینه فنی مردود خواهد شد؛ بنابراین، توجه به این موضوع ضروری بوده و با توجه به مواردی که بیان شد، با تنظیم پیشرانه و چک کردن شمع‌ها، انژکتورها، اطمینان از سلامت کاتالیزور و سنسور اکسیژن و… می‌توان میزان تولید CO را کاهش داد.

استفاده از مکمل پترو بریز

غیر از مواردی که گفته شد، یکی دیگر از راه‌های کاهش تولید Carbon Monoxide در خودرو استفاده از مکمل سوخت است. مکمل بنزین برای معاینه فنی مثل پترو بریز مونوکسید کربن را در داخل موتور به دی‌اکسید کربن تبدیل می‌کند.

با این کار نه‌تنها میزان خروج CO از اگزوز بسیار کمتر می‌شود بلکه از هدر رفت انرژی هم جلوگیری خواهد شد زیرا هرچقدر میزان CO بیشتر باشد، هدر رفت انرژی احتراق بیشتر است و بنابراین، وقتی این گاز سمی به CO2 یا دی‌اکسید کربن تبدیل شود انرژی بیشتری در موتور حفظ و استفاده خواهد شد.

مطاله مقاله زیر در کنار مقاله بالا پیشنهاد می‌شود

اثرات انتشار مونوکسیدکربن (CO)

بزرگترین منبع انسانی تولید co در ایالات متحده تولید گازهای گلخانه ای است. تنفس با غلظت بالای co معمول در یک محیط آلوده منجر به کاهش اکسیژن توسط هموگلبین می شود و دارای اثرات مخرب در سلامتی شامل سر درد، افزایش خطر درد قفسه سینه برای افراد مبتلا به بیماری قلبی و اختلال در زمان واکنش است. در دهه 1960 انتشار آلاینده های خودرو منجر به افزایش غلظت نا سالم co در بسیاری از شهرهای ایالات متحده شد با ورود کنترل کننده های انتشار دود به ویژه کاتالیزورهای اتومبیل، تخمین زده می شد اما انتشار co از همه منابع 21% از 1980 تا 1999 کاهش یافته باشد، غلظت متوسط محیط حدود 57% نسبت به مدت مشابه به کاهش یافته بود.
مکانهایی که همچنان دارای غلظت بالای co هستند دارای ویژگهایی در توپوگرافی یا هواشناسی هستند که باعث تشدید آلودگی می شوند به عنوان مثال وارونگی شدید دما یا وجود تپه های مجاور و یا ساختمان های بلند که جریان باد را مهار می کنند ممکن است ، پراکندگی آلاینده ها را محدود کند. به دلیل پراکندگی محدود حجم آلایندگی افزایش می یابد. موتورها و تجهیزات سوختی فسیلی در هنگام سرما عملکرد ضعیفتری دارند زیرا نسبت تراکم هوا به سوخت پایین تر است و احتراق ضعیف می شود و نقش کاتالیزورها بیشتر می شود ،نتیجه این است در احتراق ناقص محصولاتی از جمله co در غلظت های بالاتر تشکیل می شوند و باعث غلظت بالای co می شوند.

چگونگی تشکیل مونوکسیدکربن (co)

Co از اکسیداسیون جزیی ترکیبات حاوی کربن تولید می شود. هنگامیکه اکسیژن کافی برای تولید دی اکسید کربن وجود ندارد مانند هنگام کار با اجاق گاز یا موتور احتراق داخلی، در یک فضای بسته اکسیژن شکل می گیرد. از جمله غلظت اتمسفر، مونوکسید کربن با شعله آبی می سوزد و دی اکسید کربن تولید می کند. گاززغال سنگ که به طور گسترده ای قبل از دهه 1960 برای روشنایی پخت و پز و گرمایش خانگی مورد استفاده قرار می گرفت، دارای مونوکسیدکربن به عنوان ماده قابل توجه سوخت بود. برخی از فرایندها در فناوری مدرن مانند ذوب آهن هنوز هم مونوکسیدکربن را به عنوان محصول جانبی تولید می کنند. مقدار زیاد محصول جانبی co در طی فرایندهای اکسیدایتو برای تولید موارد شیمیایی تشکیل می شود. به همین دلیل در فرایند استخراج گازها باید تصفیه بشوند از طرف دیگر به منظور بهینه سازی شرایط فرایند توسعه کاتالیزور با بهبود انتخاب و درک مسیرهای واکنش منتهی به محصول مورد نظر و محصولات جانبی، اقدامات پژوهشی قابل توجهی انجام می شود. در سراسر جهان بزرگترین منبع مونوکسیدکربن منشا طبیعی دارد به دلیل واکنشهای فنو شیمیایی در تروپوسفر که حدود 5121012 کیلوگرم در سال تولید می کند. سایر منابع طبیعی co شامل آتشفشان ها، آتش سوزی جنگل ها، سایر اشکال احتراق و مولکولهای آزادکننده مونوکسیدکربن است.
در سال 2020 میلادی بیشترین میزان آتش سوزی در منابع طبیعی و جنگلها را شاهد بودیم مانند جنگل های استرالیا

چرا سیستم اگزوز معیوب بسیارخطرناک است؟

موتورهای بنزینی احتراق داخلی غلظلت های بسیار بالای مونوکسید کربن را تولید می کنند، حتی یک موتور بنزینی تنظیم صحیح بیش از 30،000قسمت در میلیون CO(PPM) در جریان اگزوز قبل مبدل کاتالیزوری تولید خواهد کرد. نشتی اگزوز می تواند باعث فرار CO قبل از تبدیل آن به CO2 در مبدل کاتالیزور شود نشست گاز CO از سیستم اگزوز می تواند از طریق حفره های بدنه یا پنجره ها یا درها به داخل خودرو وارد شود سیستم های اگزوز باید از موتور تا انتهای لوله گاز محکم باشند.

چگونه مبدل کاتالیزور خطرات مسمومیت با CO را کاهش می دهد؟

مبدل کاتالیستی معمولی موجود در اکثر اتومبیل ها و کامیون های جدید اکسیژن را با مونوکسید کربن ترکیب می کند و دی اکسید کربن غیر سمی CO2 ایجاد می کند و غلظت های زیاد در منیفولد و اگزوز را به غلظت های پایین کاهش می یابد غلظت لوله گاز مونوکسید کربن در موتورهای بنزینی بدون مبدل کاتالیزوری بسته به شرایط موتور معمولا از 10،000 تا بیش از 30،000 ppm است.

اگر موتور مبدل کاتالیزور داشته باشد چگونه می تواند مسمومیت با CO رخ دهد؟

گاز خروجی که قبل از مبدل کاتالیزور نشست میکند، غلظت CO زیاد در موتورهای خارج از تنظیم و یا بد کار کردن غلظت های بالایی از منوکسید کربن و سوخت نسوز تولید می کنند که میتواند مبدل کاتالیزوری را از بین ببرد در این هنگام شروع مبدل کاتالیزوری بی اثر است و اکسیژن کافی برای اکسیداسیون CO به CO2 به وجود نخواهد آمد.

دلیل بیش از حد سوختن مونوکسید کربن در بعضی از خودروها

اگر سنسور جریان هوای جرمی از کار بیفتد، احتمالا باعث سوختن بیش از حد سوخت می شود. به این مخلوط سوخت کامل گفته می شود که مقادیر زیادی مونوکسید کربن ایجاد می کند. مسمومیت مونوکسید کربن ناشی از اتومبیل های مدرن بسیار نادر شده است.

چه عواملی باعث ایجاد CO (منوکسید کربن ) در میزان بالا می شود؟

مونوکسید کربن محصول جانبی ناشی از احتراق ناقص است انتشار مونوکسید کربن بیش از حد مجاز ، میتواند به دلیل خرابی های زیر باشد. 1.ورودی نا کافی هوا 2.سنسورهای معیوب 3.کیفیت پایین سوخت

ی دهد بیشتر سوخت ارسال کند نه کمتر و در تلاش برای جلوگیری از مخلوط سوخت کم و متعاقبا درجه حرارت بالاتر موتور است.