سیستم اگزوز خودروهای جدید دارای محدودهای از قطعات است که به کنترل گازهای منتشر شده کمک کرده و سبب سازگاری بهتر آنها با محیط زیست میشود. کاتالیزور یکی از این قطعات است که به بسیاری از تولیدکنندگان خودرو در رعایت استانداردهای تعیین شده توسط قانون محیط زیست کمک میکند.
کاتالیزور بخش مهمی از سیستم اگزوز است و تاکنون احتمالا به عملکرد آن پی بردهاید. ادامۀ این مطلب را مطالعه کنید تا اطلاعات بیشتری دربارۀ نقش آن در خودرو خود بیابید.
همانطور که اشاره شد، کاتالیزور بخش مهمی از سیستم اگزوز یک وسیلۀ نقلیه است که به کاهش تعداد آلایندههای سمی وارد شده به هوا کمک کرده و گازهای خطرناک را به مواد با خطر کمتر تبدیل میکند، مثل بخار آب و کربن دی اکسید یکی از مهمترین این موارد است.
این کار با قرار دادن دودها در معرض مواد شیمیایی و تماس فلزات داخل کاتالیزور با واکنشهای شیمیایی انجام میشود که آلایندههای سمی را به مواد تقریبا بی خطر تبدیل میکنند. اکنون کمی بیشتر به عملکردهای کاتالیزور میپردازیم.
عملکرد کاتالیزور چیست؟
کاتالیزور از محفظهای به نام کاتالیست برای تغییر ترکیبات خطرناک از موتور به گازهای بی خطری مثل بخار استفاده میکند. این قطعه سبب تفکیک مولکولهای خطرناک به گازهای تولید شده در یک خودرو قبل از آزادسازی آن به داخل هوا میشود.
کاتالیزور در بخش پایینی وسیلۀ نقلیه قرار داشته و مشابه یک جعبۀ فلزی بزرگ است که دو لوله از آن خارج میشوند. کاتالیزور در فرآیند تولید گازهای بی خطر از این دو لوله و کاتالیست استفاده میکند.
گازها به شکل لولۀ ورودی متصل به موتور وسیلۀ نقلیه وارد میشوند. این گازها روی کاتالیزور دمیده میشوند، که یک واکنش شیمیایی را ایجاد کرده و آلایندهها را تجزیه میکند. گازهای کم خطر از طریق لولۀ دوم یا خروجی منتقل میشوند، که به اگزوز خودرو متصل است.
کاتالیزور از چه ساخته شده است؟
فلزی که داخل کاتالیزور قرار دارد عمدتا از جنس پلاتینیوم یا یک فلز مشابه مثل رودیوم یا پالادیوم است. گازها از طریق یک ساختار لانه زنبوری سرامیکی داخل محفظه جریان پیدا میکنند و با فلزهایی پوشانده میشود که عملکرد اصلی آنها کاهش انتشار گاز است.
کاتالیزورها به کاهش آلودگی نیتروژن اکسید با خروج اکسیژن کمک میکنند. نیتروژن اکسیدها به گازهای نیتروژن و اکسیژن تجزیه میشوند که بی خطر هستند.
به علاوه در نزدیکی کاتالیزور یک سنسور اکسیژن (O2) قرار دارد، که به واحد کنترل الکترونیکی (ECU) میزان اکسیژن مشاهده شده در گازهای اگزوز را نشان میدهد. در نتیجه وسیلۀ نقلیه با نسبت هوا/سوخت کارآمدتری عمل میکند و بنابراین موتور برای کاتالیزور، اکسیژن کافی را تامین میکند تا فرآیند اکسیداسیون تکمیل شود.
انواع کاتالیزورها
عمدتا دو نوع کاتالیزور وجود دارد که کاهشی و اکسایشی نام دارد و داخل سیستم اگزوز برای کنترل گازهای خاصی مورد استفاده قرار میگیرند.
بسته به سال تولید وسیلۀ نقلیه و انواع کاتالیزورها، ممکن است کاتالیزور کاهشی در آن وجود نداشته باشد. عمدتا دو نوع کاتالیزور اصلی در این خودروها وجود دارد:
- دو طرفه: کاتالیزور دو طرفه تا سال 1981 در جهان مورد استفاده قرار میگرفت. این کاتالیزورها فقط از نوع اکسایشی هستند، که به تبدیل کربن مونوکسید به کربن دی اکسید کمک میکند. هیدروکربنها (که سوزانده نمیشوند یا به صورت جزئی سوزانده میشوند) به کربن دی اکسید و آب تبدیل میشوند.
- سه طرفه: از سال 1981، کاتالیزور سه طرفه مورد استفاده قرار گرفته است. عملکرد آن مشابه با مبدل دو طرفه است و یک کاتالیزور کاهشی نیز به آن اضافه میشود. همانطور که قبلا اشاره شد، از این نوع کاتالیزور برای تبدیل نیتروژن اکسید به نیتروژن و اکسیژن استفاده میشود.
موتورهای دیزل از کاتالیزورهای دو طرفه استفاده میکنند و مبدلها به طور ویژه برای کار با اگزوزهای دیزل طراحی شدهاند. مبدلهای این نوع موتورها مخصوص ذراتی هستند که با عنوان کسر مواد آلی انحلال پذیر شناخته میشوند و از جنس هیدروکربنهای متصل به دوده هستند.
چه کسی کاتالیزور را ابداع کرد؟
تاریخچۀ کاتالیزور به پایان قرن نوزدهم بر میگردد که در آن زمان برخی از نمونههای کاتالیزور برای اولین بار در فرانسه ساخته شدند. در اواسط دهۀ 1950، یوکن هودری که یک مهندس مکانیک فرانسوی بود، کاتالیزورهای موتورهای بنزینی را به ثبت رساند.
اختراع کاتالیزور توسط هودری به دلیل نگرانیهای او دربارۀ تاثیر دودکش لوکوموتیو و اگزوز خودرو بر آلودگی هوا بود. او نتایج مطالعات مختلف را بررسی کرد و روی مبدلهایی برای دودکش لوکوموتیو کار کرد.
بعد از اجرای مقررات کنترل انتشار گازها و شروع آن در اوایل دهۀ 1960، کاتالیزورها توسعه پیدا کردند. اولین کاتالیزور در سال 1973 در شرکت انجلهارد توسعه پیدا کرد و کاربرد گستردۀ این قطعه در حدود سال 1975 آغاز شد.
علائم خرابی کاتالیزور
وقتی کاتالیزور دچار مشکل شود چه اتفاقی میافتد؟ با در نظر گرفتن نقش آن در سیستم اگزوز وسیلۀ نقلیه، علائم متفاوتی در زمان پارگی و ساییدگی آن نمایان میشود. برخی از این شرایط عبارتند از:
- کاهش بازدهی سوخت: اگر کاتالیزور مسدود شود، مقدار جریان هوا از طریق موتور کاهش پیدا میکند. برای جبران این وضعیت، ممکن است موتور شما بیشتر از حد متداول سوخت بسوزاند که این منجر به افت قابل توجهی در بازدهی سوخت میشود.
- چراغ چک هشدار: چراغ چک خودرو میتواند مشکلات مختلفی را نشان دهد. اما یک سیستم تشخیصی روی خودروهای تولید شده بعد از 1996 وجود دارد که کاتالیزور را آزمایش میکند. اگر مبدل شما عملکرد مناسبی ندارد، سنسورهای نسبت سوخت به هوا سبب تحریک چراغ هشدار خواهند شد.
- بوی تخم مرغ فاسد: ممکن است کاتالیزور دچار آسیبهای درونی شود که مشکل در تبدیل گازهای اگزوز خواهد داشت و در نتیجه بوی تخم مرغ فاسد به مشام میرسد.
- مشکلات استارت زدن موتور: گازهای اگزوز باید از وسیلۀ نقلیۀ شما خارج شوند و انسداد کاتالیزور مانع عملکرد موثر آن خواهد شد. در نتیجه فشار اگزوز بیشتر شده و ذراتی را به بیرون پرتاب میکند یا هیچ کاری نمیکند.
- شتاب گرفتن ضعیف: مجددا گازهای اگزوز باید به نوعی خارج شود. اگزوز مسدود شده و افشار انسداد سبب دشواری در شتاب گرفتن خودرو شما میشود. ممکن است متوجه حرکت تند و ناگهانی یا بی حرکت شدن آن شوید.
- عدم موفقیت در معاینه فنی انتشار گاز: بسیاری از کشورها آزمایشهای قانونی را در مورد گازهای منتشر شده از وسایل نقلیه انجام میدهند که در ایران هم این موضوع در معاینه فنی مرسوم بوده و اگر در این آزمون موفق نشوید، مشکل اصلی کاتالیزور شما خواهد بود و در معاینه فنی رد میشوید. عدم موفقیت در این آزمون با علامتهای دیگری نیز مرتبط است که در بالا به آنها اشاره شد.
راهکار جلوگیری از خرابی کاتالیزور
بنابراین به عنوان مالک وسیلۀ نقلیه برای به حداقل رساندن احتمال خرابی کاتالیزور باید چه کار کنید؟ نگهداری پیشگیرانه بهترین کاری است که باید انجام دهید. همیشه برنامۀ نگهداری توصیه شده برای وسیلۀ نقلیۀ خود را رعایت کرده و موارد زیر را مد نظر قرار دهید:
- تنظیم موتور منظم
- نگهداری سیستم خنکسازی
علاوه بر موارد فوق، باید مطمئن شوید که از نشانگرهای هشدار مانند چراغ چک خودرو خود غفلت نکنید. وقتی چراغ چک موتور یا سرویس موتور روشن میشود، به سرعت به آنها توجه کنید.
اگر نگرانیهایی در مورد تعمیر کاتالیزور دارید یا میخواهید در حفظ عملکرد آن به صورت موثر کوشا باشید، حتما به متخصص یا تعمیرگاه این مورد مراجعه کنید تا برای بازرسی سرویس کامل را برای شما انجام دهد. یکی از بهترین مکانهایی که این تست در ایران انجام میشود اگزوزسازی هستند که فرآیند کنترل کاتالیزور را انجام میدهند.
طول عمر کاتالیزور چقدر است؟
حتی اگر وسیلۀ نقلیۀ شما هیبریدی نیست، ممکن است برخی از قطعات آن از نوع تجهیزات سبز باشند که بسیاری از خودروسازیهای جدید به سمت آن رفتهاند.
کاتالیزور یک کانیستر فلزی است که محصولات جانبی آلوده کننده را قبل از ورود به اتمسفر از اگزوز موتور خودرو جدا میکند. بنابراین از کجا متوجه میشوید که کاتالیزور وسیلۀ نقلیۀ شما عملکرد مناسبی ندارد و در چه زمانی باید آن را تعویض کنید؟
واقعیت این است که در خودروهای جدید، کاتالیزور باید در کل طول عمر خودرو شما دوام بیاورد که طول عمر میانگین آن در حدود 100000 مایل (160934 کیلومتر) است. این میتواند خبر خوبی باشد زیرا در این قطعۀ خودرو از فلزات کمیاب، ارزشمند و پرهزینهای مثل طلا، پالادیوم یا رودیوم استفاده میشود. این فلزات در واکنشهای شیمیایی به عنوان کاتالیزروهایی عمل میکنند که ترکیبات آلوده کنندۀ هوا، مثل اکسید نیتروژن، سوخت سوزانده نشده و کربن مونوکسید را به نیتروژن، کربن مونوکسید و آب تبدیل میکنند.
میتوان گفت که گاهی کاتالیزورها به صورت دائمی دچار مشکل میشوند. دمیدن هوای ناگهانی روی این قطعه، پس از خراب شدن خودرو، به مادۀ کاتالیزور یا محفظۀ فلزی واحد آسیب وارد میکند و جریان گازهای اگزوز را از خودرو خارج میکند (که به عملکرد موتور آسیب وارد میکند). وقتی موتور روغن بیش از حدی بسوزاند، کاتالیزور دچار ساییدگی میشود. به علاوه افزودنیهای خاصی میتوانند به طور دائمی بر کاتالیزورها تاثیر بگذارند.
گاهی ممکن است بوهای نامطلوبی به مشامتان برسد که از موتور یا سیستم اگزوز است. تکنیسینهای متخصص یا همان اگزوزسازها در این زمینه معمولا به نقص در کاتالیزور اشاره میکنند، اما این میتواند دلایل مختلفی داشته باشد، بنابراین باید از یک اگزوزساز حرفهای کمک بگیرید.
ارزشمندی قطعه کاتالیزور در خودرو
گفتنی است به دلیل مشکلات اقتصادی، سارقان کاتالیزور را از وسایل نقلیۀ پارک شده میدزدند تا از فلزات گران قیمت آن استفاده کنند. هر وسیلۀ نقلیهای میتواند دچار این مشکل شود، اما کامیونها و SUVها جذابترین هدف این سارقان هستند. سارقین میتوانند به راحتی زیر وسیلۀ نقلیه بروند و از اره یا آچار برای خارج کردن کاتالیزور از سیستم اگزوز استفاده کنند.
یک خبر تقریبا خوب آن است که کاتالیزورها دارای قطعات متحرک نیستند و به نگهداری کمتری نیاز دارند. برخلاف تایرها، فیلترها یا لنتهای ترمز، کاتالیزورها در خودروهای جدید نیازی به تعویض مکرر ندارند.