مصرف سوخت خودروها چگونه اندازه‌گیری می‌شود؟

در دنیای امروز که با چالش‌های زیست‌محیطی، اقتصادی و انرژی روبرو هستیم، کنترل مصرف سوخت خودروها یکی از اولویت‌های کلیدی در صنعت خودروسازی و سیاست‌گذاری‌های عمومی به شمار می‌رود. مصرف سوخت خودروها نه تنها بر هزینه‌های عملیاتی مالکان تأثیر مستقیم دارد، بلکه نقش مهمی در کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای و حفظ منابع انرژی فسیلی ایفا می‌کند.

بر اساس گزارش‌های معتبر، بهبود کارایی سوخت می‌تواند به کاهش هزینه‌های سوخت برای ناوگان خودروها کمک کند و در عین حال، انتشار دی‌اکسید کربن را که عامل اصلی تغییرات آب و هوایی است، کاهش دهد. علاوه بر این، مدیریت سوخت در ناوگان‌های تجاری می‌تواند به کاهش هزینه‌های عملیاتی تا حد قابل‌توجهی منجر شود، زیرا سوخت اغلب بیش از 30 درصد هزینه‌های حمل‌ونقل را تشکیل می‌دهد.

از منظر زیست‌محیطی، خودروها یکی از منابع اصلی آلودگی هوا هستند و کنترل مصرف سوخت می‌تواند انتشار آلاینده‌هایی مانند مونوکسید کربن، هیدروکربن‌ها و اکسیدهای نیتروژن را کاهش دهد. سازمان حفاظت محیط‌زیست ایالات‌متحده EPA تأکید دارد که بهبود کارایی سوخت نه تنها به صرفه‌جویی در انرژی کمک می‌کند، بلکه به کاهش وابستگی به واردات نفت و افزایش امنیت انرژی ملی منجر می‌شود.

از دیدگاه اقتصادی، با توجه به نوسانات قیمت سوخت در بازارهای جهانی، کنترل مصرف می‌تواند هزینه‌های خانوارها و شرکت‌ها را کاهش دهد. برای مثال، رانندگانی که عادت‌های رانندگی کارآمد را اتخاذ کنند، می‌توانند تا 15 درصد در مصرف سوخت صرفه‌جویی کنند. علاوه بر این، سیستم‌های نظارت بر سوخت می‌توانند به شناسایی مشکلات فنی خودروها کمک کنند و از هدر رفت سوخت جلوگیری نمایند.

در نهایت، اهمیت کنترل مصرف سوخت در زمینه پایداری جهانی برجسته است. با افزایش تعداد خودروها در جهان که طبق آمار تا سال ۲۰۵۰ ممکن است دو برابر شود، نیاز به استانداردهای سخت‌گیرانه‌تر برای مصرف سوخت بیش از پیش احساس می‌شود. این کنترل نه تنها به حفظ محیط‌زیست کمک می‌کند، بلکه به توسعه فناوری‌های نوین مانند خودروهای هیبریدی و الکتریکی سرعت می‌بخشد.

تلاش برای بهبود مصرف سوخت خودروها با بحران‌های انرژی دهه 1970 آغاز شد. بحران‌های نفتی سال‌های 1973 و 1979 کشورها را به تنظیم استانداردهای کارایی سوخت سوق داد. در ایالات‌متحده، قانون انرژی 1975 استانداردهای متوسط کارایی سوخت شرکتی CAFE را معرفی کرد که هدف آن کاهش مصرف سوخت خودروهای سواری از حدود 17.5 لیتر در 100 کیلومتر در سال 1975 به 8.5 لیتر در 100 کیلومتر تا سال 1985 بود. برای کامیون‌های سبک نیز مصرف سوخت از حدود 20 لیتر در 100 کیلومتر به مقادیر پایین‌تر بهبود یافت.

بر اساس تحلیل داده‌های EPA، از سال 1975 تا 2022، کارایی سوخت کلی خودروها بیش از 101 درصد بهبود یافت و مصرف سوخت از حدود 18 لیتر در 100 کیلومتر به حدود 9 لیتر در 100 کیلومتر کاهش یافت. این پیشرفت عمدتاً به دلیل نوآوری‌هایی مانند موتورهای توربوشارژ، گیربکس‌های اتوماتیک پیشرفته و سیستم‌های هیبریدی بود. در بازه سال‌های 2002 تا 2022، مصرف سوخت بیش از 35 درصد کاهش را نشان داد؛ خودروهای سواری با 46.1 درصد بهبود (از 10.3 به 7.1 لیتر در 100 کیلومتر) پیشتاز بودند، درحالی‌که خودروهای سنگین 41.8 درصد بهبود داشتند (از 14.3 به 10.1 لیتر در 100 کیلومتر).

در دهه 1980، بهبود سریع بود، اما در دهه 1990 تا اوایل 2000 و به دلیل محبوبیت خودروهای شاسی‌بلند آهنگ بهبود مصرف سوخت کند شد. پس از بحران سال 2008، استانداردهای CAFE سخت‌گیرانه‌تر شدند و تا سال 2025 مصرف سوخت خودروهای سواری به حدود 5 لیتر در 100 کیلومتر رسید. در اروپا، استاندارد NEDC در دهه 1990 معرفی شد، اما بعداً جای خود را به WLTP داد که نتایج دقیق‌تری داشت.

انتشار دی‌اکسید کربن نیز کاهش یافت. شرکت‌هایی مانند نیسان و کیا در این حرکت پیشرو بودند که این امر به دلیل سرمایه‌گذاری در فناوری‌های هیبریدی و الکتریکی است. این پیشرفت‌ها صرفه‌جویی اقتصادی قابل‌توجهی به همراه داشت؛ برای مثال، یک خودرو در سال 2022 در مقایسه با سال 2010 سالانه 351 دلار کمتر سوخت مصرف می‌کند.

اندازه‌گیری مصرف سوخت خودروها با استانداردهای بین‌المللی مانند EPA در ایالات‌متحده و WLTP در اروپا انجام می‌شود. این روش‌ها برای اطمینان از دقت و قابلیت مقایسه طراحی شده‌اند.

EPA مسئولیت تعریف روش‌های اندازه‌گیری مصرف سوخت را بر عهده دارد. تست‌ها در آزمایشگاه روی دینامومتر انجام می‌شود، جایی که خودرو طبق چرخه‌های رانندگی شبیه‌سازی‌شده آزمایش خواهد شد. مراحل این تست‌ها شامل موارد زیر است.

• ۱. آماده‌سازی خودرو: خودرو در دمای 20 تا 30 درجه سانتی‌گراد قرار گرفته و باتری، لاستیک‌ها و سیستم‌های مختلف بررسی می‌شوند.
• ۲. تست شهر و بزرگراه: خودرو روی دینامومتر قرار گرفته و طبق چرخه‌های FTP-75 (شهر) و HWFET (بزرگراه) آزمایش می‌شود. در FTP-75، مسافت 17.7 کیلومتر با میانگین سرعت 33.8 کیلومتر در ساعت طی می‌شود.
• ۳. اندازه‌گیری آلایندگی‌ها و مصرف سوخت: گازهای خروجی جمع‌آوری و تحلیل شده و مصرف سوخت محاسبه می‌شود.
• ۴. تنظیم برای شرایط واقعی: EPA نتایج را برای عواملی مانند باد، شیب و دما تنظیم می‌کند.

همچنین خودروسازان تست‌ها را در آزمایشگاه‌های خود انجام می‌دهند و EPA داده‌ها را بررسی می‌کند.

WLTP استاندارد جهانی‌تری است که از سال 2015 توسعه یافت و جایگزین NEDC شد، زیرا با شرایط واقعی رانندگی همخوانی بیشتری دارد. مراحل این تست شامل این موارد است.

• ۱. طبقه‌بندی خودرو: بر اساس نسبت قدرت به وزن به کلاس‌های 1، 2 یا 3 تقسیم می‌شود.
• ۲. چرخه تست WLTC: شامل چهار فاز (کم، متوسط، بالا، خیلی بالا) با مسافت 23.2 کیلومتر و مدت 30 دقیقه و سرعت متوسط 46.5 کیلومتر در ساعت است.
• ۳. اندازه‌گیری: روی دینامومتر، مصرف سوخت، دی‌اکسید کربن و سایر آلاینده‌ها اندازه‌گیری می‌شود. تجهیزات و سیستم‌های خودرو نیز جداگانه تست می‌شوند.
• ۴. تست RDE: برای تأیید در شرایط واقعی جاده‌ای با تجهیزات PEMS.

WLTP معمولاً مصرف سوخت بالاتری نسبت به NEDC نشان می‌دهد، زیرا دینامیک‌تر است.

لوازم کلیدی برای اندازه‌گیری دقیق مصرف سوخت عبارت‌اند از:

• دینامومتر: برای شبیه‌سازی رانندگی، قادر به تست خودروهایی با وزن حداکثر 3.6 تن.
• سنسورهای جریان سوخت: مانند FlowSonic برای اندازه‌گیری دقیق سوخت.
• تحلیل‌گرهای گاز: برای اندازه‌گیری انتشار آلاینده‌ها.
• داده نگارهای GPS: مانند VBOX برای ثبت سرعت و شتاب.
• تجهیزات PEMS: برای تست جاده‌ای، شامل تحلیل‌گرهای گاز، جریان‌سنج‌ها و GPS.
• ابزارهای دیگر: اسیلوسکوپ‌ها، مولتی‌مترها و تست‌کننده‌های باتری.

تست‌ها عمدتاً در آزمایشگاه‌های کنترل‌شده مانند NVFEL EPA یا آزمایشگاه‌های خودروسازان انجام می‌شود. شرایط شامل دمای 20 تا 30 درجه سانتی‌گراد، فشار تایر استاندارد و سوخت با کیفیت مشخص است. برای تست RDE، آزمایش‌ها روی جاده‌های واقعی با شرایط متنوع (ارتفاع، دما، بار) انجام می‌شود.

مکان‌ها نیز شامل آزمایشگاه‌های EPA، مراکز تست خودروسازان مانند SwRI و مسیرهای تست مانند مرکز تست خودرو نوادا است. این شرایط اطمینان می‌دهند که نتایج قابل تکرار و نماینده واقعی هستند. در خاتمه باید گفت اندازه‌گیری مصرف سوخت خودروها نقشی کلیدی در بهبود کارایی، کاهش هزینه‌ها و حفظ محیط‌زیست دارد. با پیشرفت فناوری‌های هیبریدی و الکتریکی، این حوزه همچنان در حال تحول است و انتظار می‌رود استانداردهای دقیق‌تری در آینده وضع شود.