کاتالیزورهای خودرو چگونه کار می کنند و چه کاری انجام می دهند

مجموعه: اصول تعمیر و نگهداری خودرو

کاتالیزور با هدف پیشگیری از آسیب به محیط زیست و سلامت انسان کاربرد دارد

کاتالیزور ماشین چیست و چه کاری انجام میدهد؟ 

کاتالیزور خودرو چیست؟

کاتالیزور یک قطعه حائز اهمیت در خودرو است که در جلوگیری از نشر گازهای آلاینده خروجی از موتور اتومبیل نقش دارد. 

کمپانی های سازنده خودرو از کاتالیزور در خودرو هایی که بر پایه بنزین و گازوئیل کار می کنند و دارای موتور های احتراق داخلی هستند، استفاده می کنند. کاتالیزور ضمن بهره گیری در اگزوز اتومبیل در کامیون، موتور سیکلت، کشتی، لوکوموتیو و اتوبوس کاربرد دارد.  

کاتالیزور میزان آلایندگی و شدت سمی بودن گاز های خروجی از موتور را به طرز چشمگیری کاهش می دهد. این امر در کاهش آسیب به محیط زیست نقش بسزایی دارد. 

جالب است بدانید مقرران بین المللی با هدف حفاظت از هوا پاک و محیط زیست، قانون بهره گیری از کاتالیزور را برای کمپانی های تولید کننده خودرو وضع نموده است.  

کاتالیزور خودرو برای نخستین بار به وسیله صنعت خودرو سازی آمریکا مورد استفاده واقع شد. زین پس در دهه 1975 میلادی قانون حفاظت از محیط زیست به تصویب رسید و در اکثر خودرو های بنزینی ایالات متحده کاتالیست تعبیه شد. 

کاتالیست اتومبیل اکسیژن را با مونوکسید کربن و هیدروکربن های خام تلفیق می سازد و تحت یک واکنش شیمیایی به آب و گاز دی اکسید کربن مبدل می نماید. 

اجزا سازنده کاتالیزور خودرو 

هسته های سرامیکی کاتالیزور خودرو از طول عمر بالایی برخوردار هستند

کاتالیزور خودرو متشکل از سه بخش اصلی هسته، لایه اکسیدی و ماده کاتالیزگر می باشد. 

هسته 

در مرکز مبدل کاتابیستی، هسته قرار دارد که با جنس سرامیک مونولیت به شکل ساختمان زنبور طراحی شده است. هسته های سرامیکی از طول عمر بالایی برخوردار هستند و در صورتی که با تیراژ بالا به تولید برسند، به طرز چشمگیری مقرون به صرفه خواهند بود. 

شایان توجه است که هسته کاتالیزور در گونه های مختلفی تولید می شود. یکی از گونه های هسته کاتالیست متشکل از جنس فلزی است. این نوع هسته ارزان است و در مقایسه با هسته سرامیکی از طول عمر کمتری برخوردار است. 

علاوه بر این هسته کاتالیست در خصوص حمایت از کف کاتالیزور خودرو سطح وسیعی را شکل می دهد. 

ماده کاتالیزگر 

یکی از اجزا تشکیل دهنده کاتالیست، ماده کاتالیزگر است. ماده کاتالیزگر از عناصری نظیر طلا، کادمیوم، رودیوم، پلاتین و پلادیوم تشکیل می شود. بهره گیری از فلزت گران بها در تولید ماده کاتالیزگر نشان از اهمیت حفظ، نگهداری و افزایش طول عمر آن دارد. 

لایه اکسیدی 

در کاتالیزور خودرو یک لایه اکسیدی جهت محافظت و نگهداری از ماده کاتالیزگر تعبیه شده است. ممکن است جنس لایه اکسیدی از آلومینا، دی اکسید تیتانیوم و اکسید آلومینیوم باشد. 

جالب است بدانید لایه یا روکش اکسیدی قابل شست و شو است و حامل مواد کاتالیزوری می باشد. علاوه بر این، لایه اکسیدی در پراکندگی مواد سطوح نقش بسزایی ایفا می کند. لذا مواد روکش در خصوص افزایش سطح در یک ساختمان ناهموار و نامنظم طراحی می شوند. 

کاربرد کاتالیزور خودرو 

در راستای آغاز کارکرد خودرو، موتور روند فعالیت را شروع می کند و عمل احتراق شکل می گیرد. در طول احتراق، گاز های آلاینده ای تولید می شود که قادر است با ورود به هوا تاثیرات جبران ناپذیری به سلامت انسان و محیط زیست تحمیل نماید. 

کاتالیزور در خودرو یک تبدیل کننده است که به موجب برخورداری از ساختمانی مشابه به لانه زنبور مانع نفوذ آلاینده از موتور به بیرون می گردد. 

مبدل کاتالیزور خودرو عمدتا از جنس پالادیوم، پلاتین و رودیوم ساخته می شود. 

هنگامی که دما به حداقل 800 درجه فارنهایت افزایش پیدا می کند، تحت یک واکنش شیمیایی کاتالیزور شروع به فعالیت می کند و گاز های سمی را به عناصر ایمن تری نظیر بخار آب، اکسیژن و دی اکسید کربن تبدیل می نماید. 

بدین ترتیب دود خروجی از اگزوز اتومبیل از واکنش های شیمیایی که کاتالیست انجام داده است، حاصل می شود. 

گونه های مختلف کاتالیزور خودرو 

مدل دیزل 

مدل دیزل کاتالیست در خصوص موتور های دیزلی دارای احتراق فشاری کاربرد دارد. این نوع کاتالیست مبدل کننده هیدروکربن به آب و دی اکسید کربن است. همچنین با بهره گیری از اکسیژنی که در گاز های خروجی وجود دارد مونوکسید کربن را به دی اکسید کربن تبدیل می کند. 

کاتالیست مدل دیزل دارای کارایی 90 % است که قادر است از میزان بوی بد گازوئیل و ذرات معلق به طرز چشمگیری کاهش دهد. 

مدل دو راهه 

در اکثر موارد در موتور های دیزلی از کاتالیزور مدل دو راهه استفاده می شود. این نوع مدل کاتالیست به طرز چشمگیری از انتشار هیدروکربن و مونوکسید کربن کاهش می دهد.

کاتالیزور مدل دو راهه قادر است به صورت همزمان عمل تبدیل هیدروکربن به دی اکسید کربن و آب را انجام دهد و مونوکسید کربن را به دی اکسید کربن تبدیل نماید.  

بهره گیری از مدل دو راهه کاتالیست در آمریکا و کانادا به موجب عدم توانایی در کنترل اکسید های ازت ممنوع شده است. 

مدل سه راهه 

شایع ترین نوع کاتالیزور خودرو مدل سه راهه است. از آنجایی که کاتالیست مدل سه راهه در کاهش میزان گاز های آلاینده کنترل بهتری دارد، در اکثر خودرو های تولیدی مورد استفاده قرار می گیرد. 

مقررات زیست محیطی بیانگر آن هستند که بهره گیری از مدل سه راهه کاتالیزور در راستای تولید خودرو های بنزینی یک امر ضروری است. 

عملکرد کاتالیزور مدل سه راهه شامل سه کارکرد به صورت همزمان است. این مدل کاتالیست قادر است اکسید های نیتروژن را به اکسیژن و نیتروژن تبدیل کند. علاوه بر این، در تبدیل مونوکسید کربن به دی اکسید کربن نقش دارد و می تواند هیدرو کربن های نیمه سوخته را به آب و دی اکسید کربن تبدیل نماید. 

عوامل دخیل در معیوب شدن کاتالیزور خودرو 

طول عمر کاتالیزور خودرو به نوع سوخت آن بستگی دارد

به طور کلی طول عمر کاتالیزور خودرو بر اساس نوع سوخت در تمایز است. علت تمایز بخشی در طول عمر کاتالیست ها به تفاوت در حجم و انواع آلایندگی های سوخت اختصاص دارد. به طور مثال کاتالیزور مورد استفاده در خودرو های بنزینی معادل 80 هزار کیلومتر برآورد شده است که می تواند به مدت 4 سال عملکرد مناسبی داشته باشد. 

بهتر است بدانید ضرورت دارد برای تعمیر کاتالیزور خودرو به تعمیرکاران مجرب مراجعه نمایید.

قطعه اسفنجی 

در ساختار تشکیل دهنده کاتالیزور خودرو، قطعه اسفنجی موجود در داخل مبدل کاتالیزگر به مرور زمان دستخوش تغییر می شود و روند مبدل سازی گاز های سمی به گاز های غیر سمی را با مشکل مواجه می کند. 

احتراق ناقص

یکی دیگر از علت های معیوب شدن کاتالیزور خودرو، وجود مشکل در موتور اتومبیل است. در صورتی که میان نسبت سوخت و هوای ورودی به موتور تعادل برقرار نباشد، سوخت بالایی وارد موتور خودرو می شود. در طی این روند بخشی از سوخت درون سلیندر سوخته نمی شود و به اگزوز اتومبیل جریان می یابد. 

در خروج سوخت خام از سیلندر خودرو ایراد هایی نظیر وجود مشکل در سیستم جرقه زنی، خرابی سنسور اکسیژن و معیوب بودن زمان بندی موتور دخیل هستند. 

پس از ورود بنزین خام به اگزوز، عمل سوخت در داخل اگزوز شکل می گیرد و به موجب افزایش حرارت، بدنه کاتالیست ذوب می گردد. 

نفوذ روغن به اگزوز 

در برخی موارد به موجب عدم آب بندی واشر، سوپاپ و رینگ پیستون مقداری ضد یخ و روغن به اگزوز نفوذ می کند. جزیان پذیری روغن سبب می شود که به تدریج رسوبات و لایه های دود سطح بیرونی اگزوز را پوشش دهند. 

به مرور زمان رسوب گذاری کربن در اگزوز عملکرد کاتالیست را با مشکل مواجه می کند. 

احتمال می رود در دراز مدت اگزوز به صورت کامل انسداد گردد و زمینه برای بازگشت گاز های پر حرارت به موتور مهیا شود. در طی این فرایند دمای موتور بیش از حد استاندارد افزایش پیدا می کند. 

تحمیل ضربه به کاتالیست 

ممکن است پوسته بیرونی مبدل کاتالیست تحت تاثیر تحمیل ضربات ناشی از برخورد سنگ، ناهمواری ها و چاله های جاده تخریب گردد. بی شک با آسیب فیزیکی کاتالیزور عملکرد مناسب آن با مشکلاتی مواجه می شود و کارایی صحیح را از دست می دهد. 

نشانه های معیوب شدن کاتالیزور خودرو 

نشانه های خرابی در کاتالیزور اتومبیل است

یکی از مهم ترین نشانه های معیوب شدن کاتالیزور خودرو، خروج بوی نامطبوع از اگزوز است. در واقع در بنزین خودرو گوگرد وجود دارد که تحت تاثیر احتراق به سولفید هیدروژن تبدیل می شود.

اگر در عملکرد کاتالیست مشکلی وجود داشته باشد، عمل تبدیل سولفید هیدروژن به دی اکسید سولفور به صورت مناسب انجام نمی شود. بدین ترتیب گاز خروجی از اگزوز دارای سولفید هیدروژن است و بویی به مثابه ی تخم مرغ فاسد دارد. 

علاوه بر این، هنگامی که کاتالیزور با رسوبات کربن پوشیده شده باشد، گاز های خروجی در روند خارج شدن از اگزوز با مانع رو به رو می شوند. لذا عملکرد موتور دچار مشکل می شود و ضمن کاهش توان موتور در شتاب گیری، میزان مصرف سوخت افزایش پیدا می کند. 

جالب است بدانید در صورتی که در تست های آلایندگی میزان CO و HC  بیش از حد مجاز باشد، نشان از خراب شدن کاتالیزور اتومبیل دارد. 

از سری نشانه های معیوب شدن کاتالیزور خودرو می توان به موارد ذیل اشاره کرد:

• لرزش بدنه خودرو 

• عدم روشن شدن اتومبیل  

• کاهش شتاب خودرو  

• کاهش دما کاتالیزور 

• فعال شدن چراغ چک خودرو 

• افزایش بیش از حد مصرف سوخت 

گردآوری : بخش مجله خودرو بیتوته