کاتالیزورخودرو 1402

بررسی نحوه عملکردومزایای کاتالیزور

کاتالیزور گازهای مونوکسید کربن و اکسیدهای نیتروژن و هیدروکربن که از گازهای سمی و خطرناک هستند قبل از وارد شدن به هوای آزاد به گازهای کم خطر و یا بی‌خطر تبدیل می‌کند.

درسال ۱۹۷۵درایالات متحده برای حفاظت از محیط زیست و کاهش میزان آلایندگی های خودرو استاندارد های تصویب شد.که طبق آن استاندارد های تصویب شده می بایست خودرو سازان شروع به تولید خودروهایی می بودند که تاحدود۷۵درصد گازهای مخرب آن کاسته می شد البته این عمل فقط به وسیله کاتالیست ها امکان پذیر می شد.

دراحتراق خودروهای درون سوز باتوجه به نوع سوخت مصرفی آن ها در عمل احتراق گازهای مضری از خودرو ساطع می گردد.درعمل احتراق که سوخت و اکسیژن در موتور خودرو بایکدیکر ترکیب شده در جریان احتراق گازهای مونوکسید کربن و هیدرو کربن ها از طریق اگزوز خودرو به بیرون هدایت می شوند.

ویک کاتالیزور سالم که وظیفه خودرا به درستی انجام می دهد طی یک واکنش اکسایش شروع به تبدیل این گازهای مضر به دی اکسید کربن و بخار آب و گاز نیتروژن می کنند. که این فرآورده ها توسط درختان طبق واکنش فتوسنتز جذب و به اکسیژن تبدیل می گردد. و گازهای کمتر مضری برای محیط زیست از خود به جای می گذارد.

تاریخچه کاتالیزور

کاتالیزور در صنعت خودروسازی برای کاهش آلاینده‌های خروجی از موتور استفاده می‌شود که در گذشته از کاتالیزورهای قلع و جیوه استفاده می‌شد که بسیار مضر بود برای محیط زیست اما در دهه‌های جدید کاتالیزرها سه جزئی توسعه شده‌اند که شامل اکسیداسیون اختلال هوا و اکسید نیتروژن به نیتروژن می‌شود

کاتالیزورهای چهار جزئی توسعه داده شده‌اند این کاتالیزورها در خودروهای جدید برای کاهش آلاینده‌ها و بهبود عملکرد خودرو به طور گسترده‌ای استفاده می‌شوند

کاتالیزورهای جدید با استفاده از فناوری‌هایی مانند نانو و تکنولوژی پلاسما توسعه داده شده‌اند و استفاده از این کاتالیزورها در خودروهای درون سوز در بسیاری از کشورها اجباری است این تکنولوژی در صنعت نفت و گاز نیز استفاده می شود وروشی است برای کاهش آلاینده‌ها هنگام ورود به محیط زیست بنابراین کاتالیزور گزینه مناسبی برای جذب مود سمی گازهای حاصل از موتور های درون سوز احتراق داخلی می باشد

انواع کاتالیزور چیست؟

کاتالیزور اگزوز در خودروها از انواع مختلفی ساخته شده‌اند که که ۵ نوع آن رایج است:

کاتالیزور تک راهه:

این کاتالیزور فقط co را به co2 تبدیل می‌کند در خودروهای قدیمی استفاده می‌شد.

کاتالیزور دوراهه:

این کاتالیزور در موتورهای دیزلی استفاده می‌شود و هیدروکربن را به بخار آب و مونوکسید کربن را به دی اکسید کربن تبدیل می‌کند.

کاتالیزور سه راهه:

این کاتالیزور از کاتالیزورهای دیگر متفاوت است تاثیر زیادی در کاهش آلاینده‌های موتور دارد و به طور همزمان سه کار که شامل تبدیل کردن مونوکسید کربن به دی اکسید کربن و تبدیل کردن هیدروکربن به بخار آب و تبدیل اکسیدها نیتروژن به نیتروژن انجام می‌شود.

کاتالیزور ذرات سوخت:

برای کاهش ذرات جامد سوخت در خودروهای دیزلی استفاده می‌گردد.

کاتالیزور nox:

این کاتالیزور برای تبدیل اکسیدهای نیتروژن به نیتروژن و آب استفاده می‌گردد و کاربرد این نوع کاتالیزگر در خودروهای دیزلی ونیز سیستم اد بلو استفاده می‌شود.

شکل و نحوه عملکرد کاتالیزور

درصورت بی بهره بودن خودرو از مبدل کاتالیستی گازهای خروجی اگزوز شامل مونوکسید کربن هیدرو کربن ها و نیتروژن خواهد بود که منتشر شدن این نوع از گازها سبب ایجاد غبارو دوده شدید می کنه که در مکان های به خصوص بسته باعث ایجاد علایم مسمومیت و حتی خفگی می گردد.ازاین نوع مبدل کاتالیزوری در ژنراتور های که به وسیله احتراق داخلی از سوزاندن سوخت تولید انرژی می کنند استفاده می شود و همین طور در انواع خودرو های سبک و سنگین و سیستم های که تولید گازهای مضر و آلاینده ها می نماید.

کاتالیزور از اجزای متفاوتی ساخته شده اند که به بررسی هریک از آنان خواهیم پرداخت

ماده کاتالیز گر:

در این بخش از کاتالیزگر از فلزاتی همچون،رادیو م ،پلاتین،طلا،کادمیوم و و یا ترکیبی از این مواد ساخته شده است البته میزان وجود این فلزات گران بها در حدود ۴تا۹گرم می باشد.البته استفاده از این نوع فلزات سبب افزایش طول عمر و کیفیت کاتالیزور بوده و سبب افزایش قیمت کاتالیزور اگزوز می‌گردد.

لایه اکسیدی:

این بخش از کاتالیزور از لایه‌ای ازجنس آلومینیوم و دی اکسید تیتانیوم سیلیکا و آلومینینا ساخته شده و محافظت و نگهداری از ماده کاتالیزگر را به عهده دارد

هسته کاتالیزور:

این قسمت از کاتالیزور از جنس سرامیک مونولیت است که ساختاری شبیه لانه زنبور دارد و در مرکز کاتالیست قرار دارد.

در کاتالیزور های خودرو واکنش‌های اکسایش و کاهش به منظور تبدیل گازهای آلوده و مضر به گازهای کمتر آلوده استفاده می شود. و البته در این حین از فلزات گران قیمتی که در کاتالیزور موجود می‌باشد جهت انتقال الکترون‌ها و انجام عمل اکسایش و کاهش استفاده می‌گردد.

نحوه عملکرد همگن و ناهمگن کاتالیزورها

شکل و نحوه عملکرد کاتالیزورها در یک واکنش شیمیایی می‌تواند با توجه به شکل و عملکرد آن با مواد واکنش دهنده هم فاز و یا دارای اختلاف فاز باشد کاتالیزورها را بر این اساس بر دو نوع همگن که در این نوع کاتالیزور واکنش در فاز مشترک با مواد واکنش می‌دهد.

بررسی عملکرد کاتالیزور همگن وناهمگن

کاتالیزورهای نوع دوم در کاتالیزورهای ناهمگن نامیده می‌شود در فازی متفاوت و جداازیکدیگرولی درکناریکدیگربا مواد واکنش می‌دهد.

کاتالیزور ناهمگن وهمگن

در این نوع کاتالیزور فاز کاتالیزور متفاوت ودراختلاف از فاز واکنش گر قرار دارد درکاتالیزور ناهمگن ودرنوع کاتالیز گر همگن که درآن واکنش گرها و مواد دریک فاز قرار دارند با نوع همگن در تضاد یکدیگر قرار می گیرند.کاتالیزورها ترکیباتی هستند که بر روند یک انجام یک واکنش سرعت می بخشند بدون آن که خود این مواد مصرف شوند و دوباره به روند انجام واکنش باز می گردد.

کاتالیز گر دوفازی و تک فاز

درکاتالیز گر ناهمگن واکنش هیدروژندارشدنش بدین صورت می باشد که کاتالیزگر ناهمگن فلزی از جنس پلاتین و پالادیوم و نیکل می باشدمحاولی از آلکن تحت فشار کم از گاز هیدروژن و مقدار کمی کاتالیزور که ترکیب شده و واکنش به سرعت و ملایمت انجام می پذیردپس از سیر کامل واکنش محلول محصول تکامل یافته شده را به سادگی و با صاف کردن از کاتالیزور نامحلول جدا می کنند.

درکاتالیز گر همگن روش جدید هیدروژن دارشدن به این صورت است که با ایجاد تغییر شکل در کاتالیزور هیدروژن دار شدن را به راحتی انجام داد.چنان چه پیوند دوگانه کربن_کربن وپیوند سه گانه کربن_کربنو پیوند دوگانه کربن_اکسیژن داشته باشیم با استفاده ازاین کاتالیزور میتوان پیوند دوگانه کربن_کربن ئیدوژدار کرد.درهردونوع یک مولکول آلکنویک مولکول هیدروژن برسطح کاتالیزور جذب سطحی شده و به وسیله‌ی نیروهای ضعیف واندروالس به طور موقت به کاتالیزور نصب می شود.کاتالیزور پیوند میانH_H را در مولکول هیدروژن وپیوند پای را در آلکن سست نموده و درنتیجه این دو مولکول به یکدیگر پیوند برقرار می کنند.

خطر آلایندگی خودرو ها

بر اثر احتراق خودروهایی درون سوز و خروج گازهای سمی و مضر از درون اگزوز مواد سمی و مضری که هم برای سلامت انسان و هم برای محیط زیست خطرناک می‌باشد تولید می‌گردد. بنابراین ما می‌توانیم با اکسید دقیق گازهای سمی میزان خطر آفرینی آن را هم برای محیط زیست و هم برای پیشگیری و کنترل میزان آلودگی هوای شهرها کنترل نماییم بنابراین در این قسمت گازهایی حاصل از دوده خودرو را از جمله نیتروژن و مونوکسید کربن هیدروکربن‌ها را بررسی نماییم

مونوکسید کربن

در واقع از احتراق داخلی موتورهای درون سوز و نوعی گاز که به جا مانده از سوخت درون خودروها می‌باشد حالتی خاص و خطرناک از گاز دی اکسید کربن است که این گاز بی‌رنگ وبدون بو بوده واستنشاق این گاز برای کودکان و افراد مسن بسیار خطرناک بوده

هیدروکربن‌ها

هیدروکربن‌ها نیز گاز به جا مانده از احتراق داخلی موتورهای درون سوز گازوئیلی و بنزین و ترکیبات موجود در شوینده‌ها و قیرمی باشد که استنشاق اینو گاز می‌تواند برای افراد و بزرگسالان مرگ آور باشد زیرا باعث ایجاد اختلال در سیستم‌های عصبی قلب و عروق و سیستم تنفسی می گردد.

اکسیدهای نیتروژن

اکسید های نیتروژن به هفت نوع متفاوت و قابلیت های متفاوت در هوای اطراف زندگی ما موجود می باشد.که شامل گاز ها و ترکیباتی از جمله اکسید نیتریک(NO),دی اکسید نیتروژن( NO2),اکسیدنیتروس(N²0⁵),(N²O⁴),(N²O³),(NO³)می شوند.اکسید نیتریک و دی اکسیدهای نیتروژن که بهNOxمعروف هستند که این به دلیل تبدیل این دو مواد به واکنش های آسمان فتوشیمیایی می باشدNO²هم یک آلاینده اولیه و هم چنین ثانویه می باشد.

NO²بالاترین غلظت را در میان تمامی آلایتده ها دارا می باشد و هم چنین این گاز رنگ نارنجی مایل به قهوه ای دارد این گاز دارای خورندگی و نظر فیزیولوژیکی محرک مجاری تحتانی و تنفسی و سمی است و میزان خطرآفرینی وسمی بودن این گازچندین برابرNOمی باشد.ازمهم ترین منابع انتشارNo2 می توان به سوخت حاصل از خودرو ها و وسیستم های گرمایشی و نیروگاه ها نیز می توان نام برد

واکنشNoxبا دی اکسید گوگرد سبب ایجاد باران های خطرناک اسیدی شده که ازمضرات این باران می توان به ازبین رفتن گیاهان اسیده شدن خاک و خورندگی فلزات و تخریب بنای ساختمان ها مجسمات و ورود این موادمضربه آب های سطحی مداخل زمین گشته و وجود این نوع مواد در محیط زیست تاثیرات مخرب خود را براکوسیستم از خود به جا می گذارد.

ترکیب گازهایNOxبا مواد عالی موجود درهوا وتابش نور خورشید موجب تحریک واکنش بین آنان شده وشاهد ایجاد پدیده غبارآلود برسطح کلان شهرها و محیط های آلوده خواهیم بود.

تاثیرات کاتالیزگر بر افزایش گرمای زمین

با توجه به این مورد که کاتالیزگر سبب کاهش خروج دوده مواد مضر و سمی حاصل از خودرو می‌گردد. هنگام تبدیل و واکنش هیدروکربن‌ها و مونوکسید کربن گازدی اکسید کربن نیز تولید می‌شود که این گاز جز مهم‌ترین گازهای گلخانه ای می‌باشد که عامل اصلی گرمایش کره زمین وجود این گازاست.

برای رسیدن به سرعت بالاتر در خودرو به وسیله دی اکسید کربن و حضور و ترکیبات نیتروژن و اکسیژن به نیتروکس اکسید تبدیل می شود و۳۰۰بار قوی تر از دی اکسید کربن در افزایش گرمای کره زمین می باشد.

ویژگی‌های کاتالیزور خوب

کاتالیزور خوب بر اساس کیفیت و استاندارد شناخته می‌شود

کاتالیزور را شرکت‌های مختلف خودروسازی با کیفیت‌های مختلف تولید می‌کند

این قطعه در اندازه‌های مختلفی بر اساس حجم موتور ساخته می‌شود و در قیمت خودرو تاثیر دارد.

یک کاتالیزور خوب باید ابعاد مناسب به موتور خود داشته باشد و در آن مقدار بیشتری از فلزها اثربخشی بیشتر و عمر بالاتر کاتالیزور استفاده می‌شود

کیفیت کاتالیزور و عمر این قطعه ارتباط با سازنده آن دارد و یک کاتالیزور خوب عملکرد مناسب در دماهای مختلف را باید داشته باشد و از مقاومت بالایی برخوردار باشد

و در مقابل ضربه و پودر شدن تحمل زیادی داشته باشد.

تمیز کردن کاتالیزور خودرو

وقتی کاتالیزور زیاد کار کند به پایان عمر خود نزدیک می‌شود ولی در بعضی از مواقع می‌توان با شستن این قطعه و سرویس آن از آن بیشتر استفاده کرد ولی در بعضی از مواقع هم باید تعویض و جایگزین شود.

راه شستشوی این قطعه استفاده از مایع شستشو است که باید با درون باک خودرو بریزید تا تا با سوخت داخل خودرو مخلوط شود و بعد از مرحله احتراق با ورود به کاتالیزور باعث تمیزی آن می‌شود

باید دقت بالایی داشت از شوینده‌های نامرغوب استفاده نکنید تا باعث خرابی کاتالیزور و فلزات درون آن مشکلات جدی‌تر در باک ایجاد نکند.

این کارها در شرایطی جوابگو هست که کاتالیزور دچار مشکلات فیزیکی مثل خاک شدن فلزات نباشد.

دلایل خرابی کا تا لیزور اگزوز:

خرابی این قطعه در اگزوز منجر به مشکلاتی می‌شود که به اصلی‌ترین آنها می پردازیم:

خرابی سیستم تزریق سوخت:

اگر سیستم سوزن انژکتور درست عمل نکند بیش از حد سوخت وارد موتور می‌شود و مقداری از این سوخت به صورت خام وارد اگزوز می‌شود و به کاتالیزور آسیب وارد می‌کند.

خرابی سنسور اکسیژن و اشکال در سیستم جرقه زنی:

خراب شدن سنسور اکسیژن باعث اشکال در سیستم جرقه‌زنی موتور و احتراق موتور می‌شود و باعث خروج سوخت خام از سیلندرها که بنزین و اوکتان سوخت می‌تواند درون اگزوز آتیش بگیرد و به کاتالیزور آسیب وارد کند.

ورود روغن و یا ضد یخ به سیستم اگزوز:

به دلیل مشکل در واشر و سرسیلندر و موارد دیگر خود روغن سوزی داشته باشد آب و ضد یخ والد سیلندرها می‌شود و در ادامه سیستم اگزوز و کاتالیزور آسیب می‌بین د.

تصادف:

زمانی که خودرو تصادف شدیدی داشته باشد بر اثر ضربه کاتالیزور اگزوز خراب و آسیب می‌بیند.

علائم خرابی کاتالیزور

علائم خرابی می‌تواند بسته به نوع متفاوت باشد ازاصلی‌ترین علائم اشاره می‌کنیم:

بد کار کردن موتور

زمانی که کاتالیزور دچار مشکل بشود قسمت‌هایی از آن مسدود می‌شود و خروج گازها از اگزوز به خوبی انجام نمی‌شود و در نتیجه خودرو لغزش خواهد داشت و مصرف سوخت آن افزایش پیدا می‌کند.

کاهش شتاب خودرو

وظیفه اصلی کاتالیزور این است که ماشین شتاب خود را در هنگام حرکت داشته باشد

یکی از نشانه‌های خرابی آن این عکس که هنگام روشن کردن خودرو شتاب لازم را نداشته باشد و گازهای خروجی از اگزوز به خوبی خارج نشوند و توان موتور کم می‌شود.

افزایش دمای موتور

زمانی که کاتالیزگر آسیب ببیند ممکن است دمای موتور بالا برود در نتیجه جمع شدن سوخت‌های نسوخته در اگزوز خواهیم دید.

صداهای عجیب از اگزوز

ممکن است صداهای عجیبی از سیستم اگزوز به گوش برسد که این صدا ناشی از جمع شدن سوخت‌های نسوخته در کاتالیزور است.

خروج بوی نامطبوع از اگزوز

در صورتی که شاهد چنین مشکلی بودید کاتالیزور خودروی شما دچار مشکل شده و بویی مانند �م مرغ گندیده از اگزوز خارج می‌شود.

افزایش آلاینده‌ها

با خراب شدن کاتالیزور آلودگی آلاینده‌های شما بالا می‌رود و باید در این صورت به مراکز معاینه فنی مراجعه کنید.

عمر مفید کاتالیزور خودرو

کاتالیزور هم مثل قطعات فنی خودرو عمر مشخصی دارد بعد از آن باید تعویض شود

عمر مفید کاتالیزور به عوامل مختلف و زیادی بستگی دارد مثل کیفیت سوخت شرایط رانندگی نگهداری و مراقبت دوره‌ای خودرو و به نحوه استفاده خودرو بستگی دارد

کاتالیزورها بعد از ۱۰۰ تا ۱۲۰ هزار کیلومتر کاهش پیدا می‌کند

راه‌های نگهداری و مراقبت

از جمله اقداماتی که باید انجام دهید تعویض به موقع فیلتر هوا تعویض روغن موتور و بررسی و تعویض قطعات مثل آنژکتورها و شمع‌ها باعث می‌شود که کاتالیزگر عمر مفیدی داشته باشد.

استفاده از سوخت با کیفیت و مناسب

استفاده از سوخت با کیفیت و تمیز و بدون ناخالصی می‌تواند به حفظ کاتالیزور کمک کند.

«رانندگی بهینه و بدون تعجیل استفاده از ترمز موتور به جای ترمز پایی هم می‌تواند عمر کاتالیزور را بیشتر کند»

حذف کاتالیزور و معایب آن

بعضی از افراد عقیده دارند که با حذف کاتالیزور ماشین ماشین بهتر تنفس کرده و شتاب و قدرت بیشتری خواهد داشت اما حذف این قطعه مشکلات ضروری و جدی را پیش می‌آورد و برای محیط زیست هم خوب نیست.

افزایش شدید آلاینده‌های خودرو

اگر کاتالیزور نباشد آلایندگی موتور تا ۳۰ برابر افزایش پیدا می‌کند و از اگزوز گازهای مضری تولید می‌شود که این گازها مستقیماً وارد هوا شده و سلامتی انسان و حیوانات و محیط زیست را به هم می‌ریزد.

افزایش مصرف سوخت و سر و صدای موتور

حذف کاتالیزور در زمان کوتاه مدت باعث افزایش شتاب خودرو می‌شود اما در نهایت آسیب جدی به موتور وارد می‌کند و باعث مصرف سوخت زیاد و سر و صدای موتور می‌شود.

خرابی قطعات دیگر

حذف کاتالیزور باعث می‌شود حذف این قطعه می‌تواند باعث افزایش دمای موتور شود و باعث خرابی قطعات دیگر موتور خواهد شد.

رابطه کاتالیزور و بهبود کیفیت هوا در شهر و محیط زیست

تنها هدف از نصب این قطعه کمک به کارکرد درست و پیشرانه و کاهش مصرف سوخت و آلودگی موتور است

کاتالیزورها با تبدیل گازهای خطرناک هیدروکربن‌های نسوخته به گازهای بی‌خطر جلوگیری می‌کند از وارد شدن آلودگی به هوا جلوگیری می‌کند و باعث بهبود در محیط زیست و هوای شهر می‌شود.

جمع بندی

داشتن کاتالیزور در خودرو دارای مزایای زیادی است و همچنین برای سلامتی انسان و محیط زیست به دلیل کاهش گاز های مخرب به طبیعت که درصورت نبود کاتالیزور و ورود این گازها به چرخه ی حیات محیط زیست سبب افزایش مرگ و میر و بیماری ها می گردند وجود کاتالیزور ومزایای آن در خودرو بسیار حیاتی می باشد

سپاس از همراهی شما