کاتالیزور خودرو و تاثیرات آن بر آلودگی هوا چیست؟

کاتالیزور خودرو و تاثیرات آن بر آلودگی هوا چیست؟

ما در این نوشته راجع به کاتالیزور خودرو صحبت خاوهیم کرد. حتما تاکنون نام کاتالیست خودرو را شنیده اید اما شاید در خصوص نحوع عملکرد ،نحوه تشخیص صحت کارکرد و محل نصب آن خیلی اطلاعاتی نداشته باشید.از همین رو قصد داریم در این مقاله بطورکامل به معرفی این قطعه حساس بپردازیم. کاتالیست یا همان کاتالیزو خودرو  قطعه بسیار حساسی است که نقش مهمی در کاهش آلایندگی ناشی از احتراق سوخت موتورهای درون سوز را ایفا می نماید اما به منظور معرفی این قطعه بهتر است.

استفاده ازكاتاليزورها در مسیر اگزوز وسایل نقلیه ، یکی از موثرترین راه های كاهش آلاينده های ناشي از احتراق است كه در ادامه  به طور خلاصه به نقش كاتاليزور در كاهش آلاينده های حاصل از احتراق موتور وسايل نقليه می پردازد . كاتاليزور شامل پوسته ای از فولاد ضد زنگ ،عايق حرارتي و محفظه است كه داخل آن با فلزاتي گرانبها نظير روديم ، پالاديوم و پلاتين پوشيده شده است. این قطعه در مسیر اگزوز قرار گرفته و وظیفه آن کنترل آلایندگی های خودرو است . کاتالیزور خودرو قادر است گاز‌های سمی خارج شده از پیشرانه اتومبیل‌ها را به گاز‌های غیر سمی تبدیل کند .

در بسیاری از  کشورهای جهان استفاده از کاتالیزور در خودرو امری اجباری است و به همین دلیل اکثر خودروسازان بزرگ دنیا از این قطعه در سیستم اگزوز محصولاتشان استفاده می‌کنند. در ایران نیز از سال 1381 قانون استفاده از کاتالیزور برای تمامی خودرو‌های داخلی و وارداتی در مجلس جمهوری اسلامی ایران نیز تصویب شد .

عملکرد کاتالیزور

کربن منوکسید ، هیدرو کربن و اكسيدهاي نيتروژن از آلاینده های خطرناک موجود در دود اتومبیل هستند . واكنش های شيميايي و تجزيه گازها توسط كاتاليزور صورت می گيرد و این آلاینده های خطرناک را به حداقل می‌رساند. همچنین کاتالیزور، اکسیت ازت که ماده‌ای سمی است  را به گاز ازت که یک گاز بی‌خطر محسوب می‌شود ، تبدیل می کند .

عوامل تاثیرگذار در خرابی کاتالیزور

در صورت خرابی کاتالیزور اول باید عیب مورد نظر را رفع کرده و سپس اقدام به تعویض کاتالیزور نمایید. زیرا تا وقتی عامل اصلی خرابی ریشه یابی نشود صرفا تعویض کاتالیزور مشکل را حل نمی کند و پس از مدتی دوباره عملکرد آن را مختل می کند. از عوامل تاثیرگذار در خرابی کاتالیزور می توان به موارد زیر اشاره کرد :

1-گرم شدن بیش از حد موتور

2- ضربه شدید و صدمات فیزیکی

3- معیوب بودن سیستم جرقه خودرو

4- مکمل های انژکتور شور و مکمل‌های تقلبی

علائم خرابی کاتالیزور

کاتالیزور‌ یک قطعه حیاتی و ضروری به حساب می‌رود و در صورتی که دچار مشکل شده باشد، بهتر است کل سیستم اگزوز توسط متخصصان این حوزه بررسی شود . درست کار نکردن کاتالیزور‌ها علائم مختلفی دارد که در ادامه به آن می پردازیم :

1- افزایش مصرف سوخت خودرو

2- افت شتاب خودرو

3- روشن نشدن یا درست استارت نخوردن

4- خارج شدن دود غلیظ و سیاه از اگزوز

5- مردود شدن خودرو از تست آلایندگی

6- روشن شدن چراغ چک خودرو

7- بد کار کردن خودرو همراه با لرزش در حالت دور آرام

8- حس کردن بویی شبیه تخم مرغ گندیده در داخل کابین

کاتالیزور قسمتی از سیستم خروجی گازهای خودرو محسوب می شود که کارکرد آن تاثیر مستقیمی در آلایندگی گازهای خروجی خودرو دارد. کاتالیزور بخشی از سیستم اگزوز و خروجی گازهای خودوراست. مبدل کاتالیزوری مورد استفاده در اگزوز اتومبیل ها ، کاربرد جدیدی از کاتالیزور سطحی است. کربن منوکسید و هیدرو کربن های حاصل از سوخت های نسوخته موجود در دود اتومبیل ، از آلاینده های خطرناک هوا هستند. گازهای خارج شده از اگزوز اتومبیل همراه با مقداری هوا از روی کاتالیزور که شامل فلز اکسیدهاست عبور داده می‌شود.

گاز CO و هیدروکربن ها به CO2 و H2O تبدیل می‌شوند که نسبتا بی خطرند و در هوا رها می‌شوند. کاتالیزور بخش مهمی از سیستم کنترل آلایندگی خودروی شماست. ولی گاهی اوقات عملکرد آنها مختل می‌شود .

عوامل تاثیرگذار در خرابی کاتالیزور

در صورت خرابی کاتالیزور اول باید عیب مورد نظر را رفع کرده و سپس اقدام به تعویض کاتالیزور نمایید. زیرا تا وقتی عامل اصلی خرابی ریشه یابی نشود صرفا تعویض کاتالیزور مشکل را حل نمی‌کند و پس از مدتی دوباره عملکرد آن را مختل می کند. ازعوامل تاثیرگذار در خرابی کاتالیزور می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

1- گرم شدن بیش از حد موتور

2- ضربه شدید و صدمات فیزیکی

3- معیوب بودن سیستم جرقه خودرو

4- مکمل های انژکتور شور و مکمل‌های تقلبی

معایب حذف کاتالیست چیست؟

افزایش آلایندگی خودرو تا حدود 30 برابر، افزایش مصرف سوخت خودروو افزایش صدای موتور از معایب حذف catalytic convertor می‌باشد. البته افزایش صدای موتور یکی از دلایلی است که عده ای اصطلاحا می‌گویند خودرو راحتتر نفس می‌کشد .

مزایای حذف کاتالیست چیست؟

شتاب خودرو و قدرت موتور در ابتدای کار،به مقدار خیلی کمی بالاتر می‌رود .

اما پس از گذشت زمان، موتور خودرو به دلیل افزایش کار کمی مستهلک شده و این افزایش شتاب دیگر مشاهده نمی‌شود .

دوره های تعویض مبدل کاتالیزور چگونه است؟

طول عمر مفید این قطعه حدودا بین 100000 تا 120000 کیلومتر است و بعد از مدتی پس از این دوره، عملا کارایی خود را از دست داده و میزان آلایندگی تا 5 برابر افزایش می‌یابد .

کاتالیزور خودرو چگونه کار می کند؟

مبدل کاتالیزوری مورد استفاده در اگزوز اتومبیل ها ، کاربرد جدیدی از کاتالیزور سطحی است. کربن منوکسید و هیدرو کربن های حاصل از سوخت های نسوخته موجود در دود اتومبیل ، از آلاینده های خطرناک هوا هستند. گازهای خارج شده از اگزوز اتومبیل همراه با مقداری هوا از روی کاتالیزور که شامل فلز اکسیدهاست عبور داده می شود. گاز CO و هیدروکربن ها به CO2 و H2O تبدیل می شوند که نسبتا بی خطرند و در هوا رها می شوند .

معمولا تکنسین ها خودرو شما را با دستگاه دیاگ کامپیوتری بررسی می کنند تا منبع عیب را پیدا کنند. مثلا ممکن است سوکت سنسور اکسیژن را موقتا در بیاورند تا ببینید آیا تغییری ایجاد می شود یا نه و در صورت لزوم ممکن است کاتالیزور شما تعویض شود .

در بسیاری از کشورها در آوردن کاتالیزور و رانندگی بدون آن تخلف سنگینی محسوب می شود و خلاف قانون است. زیرا به محیط زیست صدمه جدی وارد می شود. بنابراین در صورتی خرابی کاتالیزور به فکر حذف آن نباشید .

چه عواملی در خرابی کاتالیزور دخیل هستند؟

رایج ترین نوع خرابی کاتالیزور در خودروهای قدیمی تر گرفتگی بیش از حد شبکه های آن است که باعث می شود دود حاصل از احتراق موتور نتواند از کاتالیزور عبور کند و از اگزوز خارج شود. وقتی خروج دود با مشکل مواجه شود ورود هوا به موتور نیز مختل می شود و در نتیجه عملکرد موتور به شدت افت می کند.

کاتالیزور نسبت به تغییرات دما و ترکیبات موجود در گازهای خروجی حساس است. مثلا خرابی واشر سرسیلندر باعث وارد شدن روغن و آب به محفظه احتراق شده و گازهای خروجی را آلوده می کند و به کاتالیزور آسیب می رساند .

ریختن مکمل های انژکتور شور در باک یا اکتان بوسترها برای کاتالیزور ضرر دارد لذا از این مواد در خودرویتان استفاده نکنید . اگر سیستم جرقه خودروی شما معیوب باشد باعث می شود مخلوط سوخت و هوا ناقس بسوزد و گازهای حاصل از احتراق ناقص عامل دیگری برای تخریب کاتالیزور هستند . گرم شدن بیش از حد موتور از دیگر مواردی هست که باعث خرابی کاتالیزور می شود . ضربه خوردن و صدمه دیدن پوسته کاتالیزور نیز می تواند کارکرد آن را مختل کند .

نکته مهمی که باید به آن توجه داشت این است که اگر هر یک از موارد فوق الذکر باعث خرابی کاتالیزور شده است باید ابتدا عیب مورد نظر را رفع کرده و سپس اقدام به تعویض کاتالیزور نمایید. زیرا تا وقتی عامل اصلی خرابی ریشه یابی نشود صرفا تعویض کاتالیزور مشکل را حل نمی کند و پس از مدتی دوباره کارکرد آن مختل می شود .

کاتالیست چیست و عملکرد آن چگونه است؟

همانطور که اشاره شد اگزوزهای امروزی به بخش سومی جهت کاهش آلایندگی های زیست محیطی مجهز شده اند . در این بخش قطعه به نام کاتالیست تعبیه شده که گازهای سمی نظیر کربن منوکسید ، هیدرو کربن و اكسيدهاي نيتروژن را که از احتراق سوخت درون سیلندر ایجاد شده است را طی یک فرایند شیمیایی به گازهای بی خطر و غیر سمی تبدیل می کند. همچنین کاتالیزور، اکسید ازت که ماده‌ای سمی است  را به گاز ازت که یک گاز بی‌خطر می باشد تبدیل می نماید .

کاتالیست ها از ساختاری اسنفج گونه و از جنس فلزاتی گرانبها نظير روديم ، پالاديوم و پلاتين  تشکیل شده اند تا هنگام خروجی گازها از درون این ساختار اسنفجی شکل سطح تماس بیشتری ایجاد شود تا فرایند شیمیایی به بهترین شکل ممکن انجام پذیرد.اما کاتالیست ها به منظور ایجاد فرایند شیمیایی به دمای بسیار بالایی در حدود 800 تا 900 درجه سانتگراد نیاز دارد از همین رو محل نصب این قطعه درست در ابتدای اگزوز و دقیقا بعد از خروجی های منیفولد دود قرار دارد تا از همان گرمای ناشی از احتراق ،به دمای مورد نظر برسد .

قابل ذکر است کاتالیست تا 90 درصد گازهای سمی را به گاز های غیر سمی تبدیل می نماید و نقش موثری در عدم آلودگی هوا ایفا می نماید .

عمر مفید کاتالیست خودرو

کاتالیست قطعه ای مصرفی است و بعد از مدت زمان مشخصی عمر مفید آن به اتمام می رسد.از آنجایی که کاتالیست ها به بسته به نوع سوخت مصرفی  متفاوت هستند عمر مفید این قطعه در خودروهای دیزلی و بنزینی  متغیر است. اما عمر مفید کاتالیست خودروهای بنزینی در حدود 4 سال یا 80 هزار کیلومتر تخمین زده شده است که پس از این مدت به مرور زمان از کارایی آن کاسته خواهد شد. اما باید بدانید که عوامل بسیاری در تخریب پیش از موعد از این قطعه اسنفجی شکل دخیل هستند که در ادامه به آن خواهیم پرداخت.قابل ذکر است در صورتی خرابی یا اتمام عمر مفید این قطعه آلودگی زیست محیطی خودرو تا 5 برابر افزایش خواهد یافت .

انواع کاتالیست خودرو

1- دوگانه

این نوع از کاتالیزورها به‌طور عمده‌ای در موتورهای دیزلی برای کاهش آلاینده‌های مونوکسیدکربن و هیدروکربن‌های نسوخته به کار می روند. به علت عدم توانایی این‌گونه از کاتالیست‌ها در کاهش آلاینده‌های اکسید نیتروژن، امروزه در موتورهای بنزینی از این نوع کاتالیست‌ها استفاده نشده و به جای آن‌ها از کاتالیست‌های سه‌گانه بهره برده می‌شود. کاتالیزور دوگانه دو عمل را به‌طور هم‌زمان انجام می‌دهد :

آ) اکسیداسیون مونوکسید کربن به دی‌اکسید کربن

ب) اکسیداسیون هیدروکربن‌های نسوخته و تبدیل آن‌ها به دی‌اکسید کربن و آب

2- سه گانه

مبدل کاتالیستی سه‌گانه سه وظیفه زیر را انجام می‌دهد :

آ) کاهش اکسیدهای نیتروژن به اکسیژن و نیتروژن

ب) اکسیداسیون مونوکسیدکربن به دی‌اکسید کربن

پ) اکسیداسیون هیدروکربن‌های نسوخته و تبدیل آن‌ها به دی‌اکسید کربن و آب

نکته بسیار مهم در رابطه با این نوع از کاتالیست‌ها این است که زمانی این کاتالیست‌ها بالاترین راندمان را دارند که گازهای خروجی از موتور و ورودی به کاتالیست به مقدار کمی بالاتر از نقطه استوکیومتری باشند. این بدان معناست که نسبت وزنی هوا به سوخت در مخلوط ورودی به کاتالیست در موتورهای بنزینی در حدود ۱۴/۶ تا ۱۴/۸ باشد .

تاریخچه استفاده کاتالیست در خودرو

در سال 1970 ، دولت آمریکا پس از آنکه گزارش آژانس کنترل آلودگی هوای کالیفرنیا را بررسی کرد ، اصلاحیه هوای تمیز را از تصویب گذراند و بدین ترتیب تولید کننده های آمریکایی به شدت دست به کار شده و مطابق قوانین ضدآلودگی وضع شده ، کمبودهای خود را برطرف کردند . در سال 1975 قوانینی مصوب گردید که اکثریت کمپانی های خودرو سازی ، مجبور به استفاده از سیستم مبدل کاتالیتیکی در خودروها شدند .نصب مبدل کاتالیتیکی از همین سال در سراسر آمریکا اجباری گردید و در اروپا نیز از سال1993 مورد بهره برداری قرار گرفت .

در ایران استفاده از اين قطعه برای خودروهاي ساخت داخل از نيمه دوم سال 1381 از سوی سازمان حفاظت محیط زیست اجباری شده است و بر اساس طرح جامع کاهش آلودگی هوا، آزمون صحت کاتالیست در معاینات فنی خودروها به منظور صدور برگه و بر چسب معاینه فنی از ابتدای سال 1391 اجباری می باشد .

دلایل خرابی کاتالیست خودرو

کاتالیست ها بدلیل ساختار خود کاملا حساس و شکننده هستند از همین رو می تواند در صورت رعایت نکردن برخی نکات به سرعت آسیب ببنید. رایج ترین علل خرابی کاتالیست ها به گرفتگی منافز اسنفجی آن باز خواهد گشت چرا که در صورت گرفتگی باعث می گردد دود خروجی از سیلندر براحتی از کاتالیست عبور نکند و این فشار بیش از حد موجب تخریب این قطعه خواهد شد .

از دیگر دلایل خرابی کاتالیست ها ،به ضربه های فیزیکی به این قطعه باز خواهد گشت .همانطور اشاره شد ساختار کاتالیست ها بسیار شکننده است و در صورت ضربه وارد شدن به محفظه خارجی آن باعث می گردد که کاتالیست خرد گردد . کاتالیست همچنین به  دمای زیاد بسیار حساس است بطوریکه اگر دمای این قطعه به بیش از حد مجاز برسد باعث خرابی و از دست دادن خاصیتش منجر خواهد شد. این مشکل در زمانی ایجاد می گردد که دمای موتور به دلایل مختلف بیش از حد افزایش یابد .

میزان خلوص گاز های خروجی از سیلندر برای سلامت کاتالیست بسیار مهم است چرا که اگر گاز های خروجی به موادی دیگر آغشته باشد به مرور زمان اثر خود را از دست خواهد داد. برای مثال زمانی که واشر سر سیلندر خودرو دچار مشکل گردد و ترکیب روغن و آب وارد سیلندر گردد ،ناچارا گازهای خروجی هم به مواد فوق آغشته شده و به کاتالیست ها آسیب می زند . خرابی سیستم جرقه زنی موتور از دیگر عوامل خرابی پیش از موعد کاتالیست هاست چرا که در صورت عدم احتراق نا مناسب، مخلوط هوا و بنزین بصور ناقص می سوزد و و گازهای حاصل از این احتراق ناقص باعث آسیب دیدگی کاتالیست ها خواهد شد .

مبدل کاتالیست (کاتالیزور) خودرو

مبدل کاتالیستی وسیله ای است که سر راه خروجی اگزوز خودرو قرار می گیرد و طی یک سری واکنش های شیمیایی با تبدیل گازهای سمی حاصل از احتراق خودرو به گازهای بی ضرر، از آلودگی هوا جلوگیری می کند. البته این مبدل ها انواع مختلفی دارند و واکنش های شیمیایی هر کدام از آن ها بسته به نوع موتور و سوخت مصرفی متفاوت است.

به طور مثال مبدل کاتالیستی خودروهای گازوئیلی طوری است که در آن واکنش های اکسیداسیون انجام می شود. طی این واکنش ها، مونو اکسید کربن، مشتقات اکسید نیتروژن، و کربوهیدرات های حاصل از احتراق ناقص سوخت، به دی اکسید کربن، نیتروژن، و آب تبدیل می شوند. اگرچه مبدل های کاتالیستی بیش ترین کاربرد را در خودروها دارند، اما در ژنراتورها، لوکوموتیوها، کامیون ها، و هواپیماها نیز مورد استفاده قرار می گیرند. گفتنی است، این وسیله در حقیقت در راستای پیروی از مقررات دولتی و زیست محیطی مبنی بر رعایت حداکثر میزان آلایندگی خودروها ابداع شده است .

 

بیشتر بخوانید:

سگدست خودرو چیست و چه وظیفه ای دارد؟

همه چیز درباره شاسی خودرو و نحوه تشخیص سالم بودن آن

اکسل خودرو چیست و چگونه کار می کند؟

منبع: پردیس خودرو