مبدل کاتالیستی (Catalytic Converter) در سیستم اگزوز خودرو

کاتالیست ماده ­ای است كه سرعت واكنش هاي شيميايي را از طریق کاهش انرژی فعال سازی، افزايش می­دهد بدون اينكه خود در آنها شركت كند به عبارت دیگر کاتالیست Catalyst یا کاتالیزور ماده ‌ای است که اگر به مخلوط واکنشی افزوده شود، سرعت رسیدن ماده به حالت تعادل در سیستم را، بدون آنکه خود دستخوش تغییر شیمیایی پایدار شود، تغییر داده و معمولا  آن را افزایش می‌ دهد.

به طور کلی خروجی دود خودرو شامل هیدروکربن های نسوخته، بخار آب، مونوکسید کربن(CO)، اکسیدهای نیتروژن (NOx)، اکسیدهای گوگرد(Sox)، ، نیتروژن، اکسیژن و دی اکسید کربن می­باشد که  مونوکسید کربن ، اکسیدهای گوگرد، اکسیدهای نیتروژنو هیدروکربن های نسوخته جزو آلاینده های بسیار خطرناک بوده و برای محیط زیست و سلامتی انسان زیان آورند.

مبدل کاتالیستی ،در سیستم اگزوز خودرو،پارس اگزوز،مقاله اگزوز،استاندارد الودگی

عمده ترین آلاینده‌ انتشار یافته توسط خودروها که بیشتر به وسیله خودروهای بنزینی انتشار می‌یابد مونوکسید کربن (CO) به عنوان یک گاز سمی، بی‌بو، بیرنگ و بدون مزه می‌باشد که از فراوان‌ترین آلاینده‌های معیار محسوب می‌شود. این گاز به دلیل میل شدید به واکنش با هموگلوبین خون به نسبت اکسیژن، جایگزین اکسیژن خون می‌شود و با کاهش اکسیژن خون پاسخ‌های عصبی تاثیر پذیرفته و ضربان قلب افزایش می‌یابد. در این حالت خطر سکته قلبی بخصوص در بیماران قلبی و کاهش قابلیت شبکه عصبی در واکنش‌دهی را بدنبال دارد . از دیگر عوارض این گاز تولد نوزادهای ناقص و سرطان ریه و… می باشد. هیدروکربن های نسوخته، اکسیدهای گوگرد و نیتروژن نیز عامل ایجاد مه دود، مشکلات تنفسی، آلودگی منابع آب و تغییرات آب و هوایی می شوند.

مبدل کاتالیستی ،در سیستم اگزوز خودرو،پارس اگزوز،مقاله اگزوز،استاندارد الودگی،اگزوز و آلودگی هوا-اگزوز استاندارد پارس اگزوز

بشر همواره به دنبال تولید تجهیزاتی برای بهبود عملکرد خودروها و کاهش آلایندگی آن‌ها بوده است. یکی از تجهیزات پرکاربرد در اتومبیل‌های بنزینی و دیزل واکنش‌گرهای شیمیایی یا مبدل های کاتالیستی هستند.

نصب کاتالیزورها در آمریکا از دهه هفتاد میلادی به منظور کاهش آلودگی هوا بر سر راه خروجی دود خودرو ها اجباری شد و در ایران نیز از اوایل دهه هشتاد شمسی وجود این قطعه در سیستم اگزوز خودروهای تولیدی آغاز و به مرور اجباری شده است.

کاتالیست،پارس اگزوز،مقاله کاتالیست،استاندارد کاتالیست،اگزوز پارس اگزوز،لیست قیمت

مبدل کاتالیستی محفظه‌ای با حجم معین است که در مسیر خروجی دود قرار می‌گیرد تا همانند یک راکتور شیمیایی عمل کرده و محیطی برای واکنش دهنده‌ها فراهم آورد، انرژی اکسیداسیون گازها و احیای آن‌ها را کاهش دهد و سبب افزایش سرعت واکنش‌های شیمیایی شود. وظیفه اصلی این واکنش‌گرهای شیمیایی تامین انرژی مورد نیاز برای واکنش مونواکسید کربن و هیدروکربن‌های نسوخته ناشی از احتراق ناقص با اکسیژن هوا و تبدیل آن‌ها به کربن دی اکسید به عنوان یک گاز غیر سمی و آب است. از طرف دیگر انرژی مورد نیاز برای تجزیه اکسیدهای نیتروژن به اکسیژن و نیتروژن را نیز فراهم می‌کند.

کاتالیزورها دارای انواع گوناگونی هستند که از آن جمله می‌توان به دو نوع سه‌راهه و دو راهه اشاره کرد.

واکنش‌گرهای سه راهه وظیفه کاهش مقدار مونواکسید کربن، هیدروکربن‌های نسوخته و اکسیدهای نیتروژن را بر عهده دارند، در مقابل واکنش‌گرهای دو راهه تنها مقدار مونواکسید کربن و هیدروکربن‌های نسوخته را کاهش می‌دهند.

همچنین واکنش‌گرهایی وجود دارند که تنها مقادیر اکسیدهای نیتروژن را کاهش می‌دهند.

اجزای مبدل کاتالیستی

یک کاتالیزور شامل مونولیت، مت یا نمد کاتالیست، پوسته یا کن و در برخی از مدل ها پوسته خارجی که نقش عایق حرارتی را داراست، می باشد.

اجزای مبدل کاتالیست،مونولیت،کاتالیست،کاتالیزور،اگزوز،پارس اگزوز،کارخانه تولید اگزوز

 

پوسته در بر گیرنده مت ومونولیت کاتالیزور است و مت یا نمد عایق حرارتی بین مونولیت و پوسته بوده و همچنین جاذب ضربه به منظور جلوگیری از آسیب رسیدن به مونولیت می باشد.

مونولیت کاتالیست یک مجموعه لانه زنبوری مشبک می‌باشد که دارای هندسه خاص جهت افزایش سطح تماس گازها در حین عبور از آن می‌باشد. این بسترها به دو شکل فلزی و سرامیکی است که نوع فلزی آن‌ها سطح فعال بیشتری را برای واکنش‌های شیمیایی فراهم می‌کند و همچنین دارای افت فشار کمتری می‌باشد و مقاومت مکانیکی، حرارتی و انتقال حرارت بهتری دارد. اما به علت تکنولوژی پیچیده، ساخت آن‌ها مشکل‌تر است، در نتیجه قیمت آنها گران‌تر و وزن آنها نسبت به نوع سرامیکی آن بیشتر است. ساختار مونولیت از جنس فلزات گرانبهایی مانند پلاتین، پالادیوم و رودیوم تشکیل شده است. عملکرد مونولیت در دمای بالا (حدود 800درجه فارنهایت) طراحی شده است.

کاتالیست پارس اگزوز،پارس اگزوز،آلودگی،مقاله کاتالیست

تقریبا تمام مشکلات مبدل کاتالیزوری به دلیل وجود مشکل در موتور است. بیشتر اوقات به دلیل وجود سوخت اضافی که وارد سیستم اگزوز  میشود، مبدل دچار مشکل می گردد.این اتفاق به دلیل مخلوط نادرست هوا/سوخت، جرقه های بد شمع، زمان بندی نادرست موتور، سنسور اکسیژن خراب و یا سایر مواردی است که باعث خروج سوخت از محفظه احتراق موتور می شود. هنگامی که این اتفاق می افتد، دمای مبدل کاتالیزوری به میزانی می رسد که خیلی زیادتر از حد معمول شده و در واقع شروع به ذوب شدن در داخل یا جدا کردن مونولیت از جای خود میکند. که نتیجه آن یک مبدل غیر کارآمد است. علاوه بر این واشرهای خراب، وجود مشکل در آب بندی سوپاپ یا رینگ و پیستون فرسوده میتوانند باعث شوند روغن یا ضد یخ وارد سیستم اگزوز شود و سطح تماسی مونولیت را با یک لایه دوده کربن ضخیم بپوشاند. اگر این اتفاق به مدت طولانی ادامه یابد، این رسوبات کربن مبدل کاتالیزور را مهار می کنند تا نتواند کار خود را به درستی انجام دهد. بدتر از این، جریان اگزوز کاملا مسدود شده و فشار برگشتی (Back Pressure) افزایش یافته که می تواند باعث گرمای بیش از حد موتور و بروز مشکلات دیگری شود.

یکی دیگر از اتفاقات که منجر به عدم عملکرد صحیح مبدل می گردد، آسیب فیزیکی به آن است. اگرچه بروز این اتفاق زیاد معمول نیست، سنگ ها ، ناهمواری های جاده ای یا چاله ها می توانند به پوسته بیرونی مبدل یا نگهدارنده ای که از آن پشتیبانی می کند، آسیب زده یا باعث ایجاد ترک در آن شوند.

خرابی کاتالیست،علائم خرابی کاتالیست

علائم خرابی مبدل کاتالیستی

  • افزایش ناگهانی مصرف سوخت
  • افت شتابگیری
  • بد کار کردن خودرو همراه با لرزش در دور آرام
  • روشن نشدن یا بد استارت خوردن خودرو
  • روشن شدن چراغ چک
  • اگر در هنگام سرد بودن کاتالیست آن را تکان دهید و متوجه صدایی شبیه صدای وجود سنگ ریزه در آن شوید نشان از تخریب و ریختن مونولیت کاتالیست می باشد.
  • احساس بوی بد از اگزوز که به مرور زمان افزایش میابد.
  • مردود شدن در تست آلایندگی

عده‌ای تصور می‌کنند که کاتالیست باعث کاهش شتاب خودرو می‌شود و به همین دلیل آن را از خودرو جدا می‌کنند و تنها در زمان معاینه فنی این قطعه را نصب می‌کنند. بهتر است بدانید که کاتالیست در صورت سالم بودن، نقش فاحشی در کاهش شتاب خودرو ندارد و جدا کردن آن از خودرو کار نادرستی بوده و سبب آسیب به محیط زیست و افزایش آلایندگی می‌شود، بنابراین وجود این قطعه مهم و حیاتی است و همچنین یک قطعه مصرفی به شمار می رود که برای حفظ محیط زیست و جلوگیری از آلودگی هوا باید در زمان مشخص که حدودا هر چهار سال یا صدهزار کیلومتر کارکرد خودرو عنوان شده تعویض شود.

گرد آورنده: بهروز باغی مهندسی مکانیک گرایش خودرو

 

0 پاسخ ها

دیدگاه خود را ثبت کنید

آیا می خواهید به بحث بپیوندید؟
در صورت تمایل از راهنمایی رایگان ما استفاده کنید!!

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *