کاتالیزور اگزوز و علائم خرابی

خودروها هنگام کارکردن دود و گازهای زیادی تولید می‌کنند که به آن‌ها گازهای گلخانه‌ای نیز می‌گویند. انتشار گازهای گلخانه‌ای باعث آلودگی هوا، گرم‌شدن زمین و مشکلات بسیار زیاد دیگری می‌شود، به‌همین‌دلیل است که قانون هوای پاک، هم‌اکنون در بیشتر کشورهای دنیا تصویب شده است تا به کاهش میزان آلودگی تولیدشده توسط طیف وسیعی از صنایع کمک کند. حتی در کشور خودمان هم این قانون کم‌وبیش اجرا می‌شود و خودروها برای کسب مجوز معاینه فنی باید استانداردهای آلایندگی را رعایت کنند. به‌همین‌دلیل سیستم اگزوزهای مدرن در وسایل نقلیه دارای قطعات بسیاری هستند که به کنترل آلاینده‌ها کمک می‌کنند. از جملۀ این قطعات می‌توان به مبدل کاتالیزور اشاره کرد که به بسیاری از خودروسازان کمک می‌کند تا استانداردهای تعیین‌شده توسط قانون استاندارد ملی آلایندگی را رعایت کنند. کاتالیزور اگزوز بخش مهمی از سیستم اگزوز است. پس در ادامه با ما همراه باشید تا ببینیم این قطعه چه نقشی را در ماشین شما ایفا می‌کند.

کاتالیزور اگزوز

کاتالیزور اگزوز چیست و چگونه کار می‌کند؟

Eugene Houdry، در حدود سال 1950 مبدل کاتالیزوری را اختراع کرد. این مهندس مکانیک فرانسوی، عمر خود را صرف توسعۀ سوخت‌های بهتر و کارامدتر برای خودروها کرده بود؛ اما در سال 1950، دانشمندان تازه متوجه نقش خودروها در آلودگی هوا شدند. بنابراین؛ هودری، کاتالیزور اگزوز را برای پاک‌ترکردن خروجی‌های اگزوز طراحی کرد. البته بنزین سرب‌داری که در آن دوران در دنیا استفاده می‌شد، به مبدل‌های کاتالیزوری آسیب می‌رساند؛ بنابراین تا سال 1975، دانشمندان بنزین بدون سرب را تولید کردند. در آن سال، آژانس حفاظت از محیط‌زیست ایالات متحده، مبدل‌های کاتالیزوری را برای تمام خودروهای جدید اجباری اعلام کرد. کشورهای دیگر نیز به‌زودی این قانون را تصویب کردند.

مبدل‌های کاتالیزور اگزوز، مواد مضر موجود در گازهای خروجی خودرو مانند مونوکسید کربن، اکسید نیتریک، دی‌اکسید نیتروژن و هیدروکربن‌ها را با واکنش‌های شیمیایی به مواد کم‌ضرری مانند دی‌اکسید کربن و بخار آب تبدیل می‌کنند. فضای داخلی این قطعات معمولاً به‌صورت مشبک با ساختار لانه‌زنبوری ساخته می‌شوند و سپس روی آن‌ها پوششی اعمال می‌شود که حاوی یک کاتالیزور است. این کاتالیزور با گازهای خروجی از موتور خودرو واکنش ایجاد می‌کند و ساختار شیمیایی آن‌ها را تغییر می‌دهد.

امروزه، معمولاً از فلزات گرانبهایی مانند پالادیوم، رودیوم و پلاتین به‌عنوان کاتالیزور استفاده می‌شود و این فلزات دارای ارزش ذاتی بالایی هستند؛ بنابراین در هنگام اسقاط خودرو ارزش بازیافت دارند. مبدل‌های کاتالیزوری باید در دمای بالای تا 400 درجه کار کنند تا کارایی آن‌ها به حداکثر برسد. برای دستیابی به این دمای عملیاتی بهینه، واحدهای اولیۀ کاتالیزور، نزدیک به موتور خودرو قرار می‌گرفتند؛ اما این امر باعث ایجاد مشکلات خاص خود شده بود. کاتالیزور به‌تدریج به سمت پایین سیستم اگزوز حرکت می‌کرد و از منبع حرارت موتور دور می‌شد. بدین‌ترتیب امروزه به آن کاتالیزور اگزوز می‌گوییم.

برای مشاهده انواع پیچ و مهره محصولات سایپا کلیک کنید.

نحوه کار کاتالیزور اگزوز

چه چیزهاییی از لوله اگزوز خودرو خارج می‌شوند؟

اگر سوخت وسیلۀ نقلیه‌ای، سوخت‌های فسیلی باشد، گازهای زیان‌باری از لولۀ اگزوز آن خارج می‌شوند. گازهای گلخانه‌ای وسایل نقلیه حاوی بسیاری از ترکیبات شیمیایی مختلف هستند که برخی از آن‌ها علاوه‌بر محیط‌زیست، می‌توانند برای سلامت بشر نیز بسیار زیان‌بار باشند.

امروزه بیشتر موتورهای خودرو، از بنزین به‌عنوان سوخت استفاده می‌کنند. یک وسیلۀ نقلیه، قبل‌از سوزاندن بنزین، آن را با هوا مخلوط می‌کند. سپس با جرقه‌زدن شمع، احتراق در دمای بسیار بالایی صورت می‌گیرد. هنگامی که بنزین با هوا می‌سوزد، محصولات جانبی شیمیایی زیادی تولید می‌کند. البته برخی از این محصولات جانبی کاملاً بی‌خطر هستند. به‌عنوان‌مثال، 78 درصد هوا، از گاز نیتروژن (N2) تشکیل شده است که گازی بی‌اثر تلقی می‌شود. این مقدار نیتروژن درون هوا، به‌همراه اکسیژن وارد موتور می‌شود و بیشتر آن، بدون هیچ تغییری و به شکل N2 از اگزوز خارج می‌شود؛ اما با توجه به دمای بسیار بالای درون سیلندرهای موتور خودرو، مقداری از این نیتروژن در حین احتراق با اکسیژن، وارد واکنش می‌شود. این واکنش، اکسیدهای نیتروژن (NOx) را تولید می‌کند که هم برای محیط‌زیست و هم برای انسان سمّی هستند. بااین‌حال، همان‌طور که گفتیم، هنوز هم بیشترِ نیتروژن، به‌صورت N2 آزاد می‌شود که کاملاً بی‌خطر است. خروجی اگزوز موتور شامل آب (H2O) نیز می‌شود و به‌همین‌دلیل است که اغلب در طول زمستان می‌بینید که آب از لوله‌های اگزوز ماشینتان چکه می‌کند.

برخی دیگر از محصولات جانبی احتراق، می‌توانند باعث مشکلات سلامتی مانند مشکلات تنفسی، بیماری‌های قلبی-عروقی و سرطان شوند. این مشکلات اغلب توسط اکسیدهای نیتروژن (NOx)، هیدروکربن‌های نسوخته، ذرات کربن و ترکیبات آلیِ فرّار (VOCs) ایجاد می‌شوند. همچنین، برخی از محصولات جانبی می‌توانند محیط‌زیست ما را آلوده کنند؛ مثلاً بارش اسیدی و آلودگی هوا، ناشی از دی‌اکسید کربن (CO2)، اکسیدهای نیتروژن (NOx) و اکسیدهای گوگردِ خارج‌شده از موتور خودرو هستند. البته بسیاری از صنایع دیگر هم این گازهای مضر را در طبیعت آزاد می‌کنند که موضوع بحث ما نیست.

موتورهای خودرو همچنین، مونوکسید کربن (CO) را آزاد می‌کنند. این گاز سمّی می‌تواند جایگزین اکسیژن در جریان خون شما شود و اگر به اندازۀ کافی از آن را تنفس کنید، ممکن است خفه شوید!

همۀ این گازها بسیار خطرناک به نظر می‌رسند، اینطور نیست؟! خوشبختانه، مبدل‌های کاتالیزور اگزوز کمک می‌کنند که آلاینده‌های بسیاری کمتری از موتور خودرو خارج شوند. شاید از خودتان بپرسید که یک کاتالیزور اگزوز تا چه حدی می‌تواند از آلودگی محیط‌زیست جلوگیری کند؟ برای مثال، بیایید یک اتومبیل را با یک ماشین چمن‌زنی مقایسه کنیم. ماشین‌های چمن‌زنی دارای سیستم اگزوز خاصی نیستند و طبیعتاً کاتالیزور اگزوز هم ندارند. اگر یک ماشین چمن‌زنی به اندازۀ یک اتومبیل معمولی بنزین بسوزاند، بیش‌از 100 برابر آن خودرو، گاز آلاینده را وارد هوا می‌کند!

فروشگاه نوبخت با چندین سال تجربه فعال در زمینه طراحی ، تولید و پخش محصولات ایران خودرو و سایپا می باشد.

کاتالیزور اگزوز

انواع مبدل کاتالیزوری

کاتالیزور اگزوز انواع مختلفی دارد. یک کاتالیزور اکسیداسیون دو طرفۀ ساده، مونوکسید کربن (CO) را به دی‌اکسید کربن (CO2) و هیدروکربن‌ها (که اساساً ذرات نسوختۀ بنزین هستند) را به دی‌اکسیدکربن و آب تبدیل می‌کند. مبدل‌های کاتالیزوری پیشرفته‌تر یا مبدل‌های «سه‌طرفه» در خودروهای مدرن نصب می‌شوند. این مبدل‌ها علاوه‌بر اینکه کارهای فوق را انجام می‌دهند، انتشار اکسید نیتریک (NO) و دی‌اکسید نیتروژن (NO2) را نیز کاهش می‌دهند. این اکسیدهای نیتروژن علت اصلی آلودگی هوای موضعی در شهرها هستند.

خودروهای دیزلی هم معمولاً دارای مبدل‌های کاتالیزوری ویژه‌ای برای مقابله با انتشار گازهای گلخانه‌ای خاص از موتورهای دیزلی (که احتراق در آن‌ها به‌صورت متراکم اتفاق می‌افتد) هستند. این واحدهایِ کاتالیستِ اکسیداسیون دیزل، به‌طورمعمول با فناوری‌های تصفیۀ اضافیِ اگزوز، مانند گردش مجدد گاز خروجی، فیلترهای ذرات دیزل (برای به‌دام‌انداختن دوده) و کاهش کاتالیستی انتخابی (که از تزریق محلول اوره AdBlue برای حذف NOx استفاده می‌کند)، جفت می‌شوند.

چه نوع واکنش‌های شیمیایی در مبدل‌های کاتالیزور اگزوز اتفاق می‌افتد؟

کاتالیزورهای موجود در مبدل‌های کاتالیزوری باعث واکنش‌های اکسیداسیون و کاهش (redox) می‌شوند. این واکنش‌ها، انتشارات گازهای مضر را کاهش می‌دهند.

اول از همه، پلاتین و رودیوم در واکنش‌های کاهشی شرکت می‌کنند. این عناصر، اکسیدهای نیتروژن (NOx) را در اگزوز کاهش می‌دهند. آن‌ها این کار را با حذف اتم‌های نیتروژن از مولکول‌های اکسید نیتروژن (NO و NO2) انجام می‌دهند. این، بدان معنا است که اتم‌های آزاد اکسیژن، گاز اکسیژن (O2) را تشکیل داده‌اند و سپس از اگزوز خارج می‌شوند. حال، اتم‌های نیتروژنِ متصل به کاتالیزور، با یکدیگر واکنش نشان می‌دهند و گاز خنثی نیتروژن (N2) آزاد می‌شود.

پلاتین و پالادیوم موجود در کاتالیزور اگزوز هم در واکنش‌های اکسیداسیون شرکت می‌کنند. این عناصر هیدروکربن‌ها (HC) و مونوکسید کربن (CO) را از دود خروجیِ اگزوز حذف می‌کنند. برای این کار، ابتدا مونوکسید کربن و اکسیژن با هم ترکیب می‌شوند و دی‌اکسید کربن (CO2) را تشکیل می‌دهند. سپس، هیدروکربن‌های نسوخته و اکسیژن با هم ترکیب می‌شوند و دی‌اکسید کربن و آب را تشکیل می‌دهند. دی‌اکسید کربن برای تنفس در غلظت‌های پایین، بی‌خطر است.

مبدل‌های کاتالیزوری مدرن دارای سنسور اکسیژن نیز هستند و می‌توانند نسبت سوخت و هوا در اگزوز را تشخیص دهند. سوخت بیش‌ازحد در موتور پس‌از احتراق، هیدروکربن‌های نسوخته را باقی می‌گذارد. اکسیژن بیش‌ازحد هم اکسیدهای نیتروژن بیشتری تولید می‌کند. پس اگر نسبت سوخت و اکسیژن صحیح نباشد، آلاینده‌های بسیار بیشتری در هوا آزاد خواهند شد. بدین ترتیب، سنسور اکسیژن، مقدار سوختی را که به موتور وارد می‌شود تغییر می‌دهد.

کاتالیزور اگزوز

علائم خرابی کاتالیزور اگزوز

مشکلات مبدل کاتالیزوری وسیلۀ نقلیه شما، ممکن است ابتدا از طریق شتاب ضعیف، بوی تخم‌مرغ گندیده از اگزوز یا روشن‌شدن چراغ چک موتور آشکار شود. با بدترشدن اوضاع، حتی ممکن است موتور پس‌از مدت کوتاهی خاموش شود و یا اصلاً روشن نشود. بیشتر این مشکلات ناشی از یک یا چند علت از چهار علت زیر است که در ادامه با جزئیات بیشتر مورد بحث قرار گرفته است.

آسیب فیزیکی

کاتالیزور اگزوز معمولاً در زیر صندلی‌های جلو قرار می‌گیرد. این امر باعث می‌شود در صورت رانندگی روی حاشیه جدول یا سنگ‌های بزرگ آسیب پذیر باشد، که می‌تواند به صدا خفه کن یا لوله اگزوز نیز آسیب برساند. بااین‌حال، آسیب فیزیکی ممکن است تنها زمانی دیده شود که خودرو روی جک باشد. خرد شدن مبدل کاتالیزوری به آن آسیب می‌رساند، اما حتی له شدن صدا خفه کن یا لوله اگزوز می‌تواند باعث آسیب غیرمستقیم به مبدل شود، زیرا فشار برگشتی اگزوز افزایش می‌یابد و دمای داخل مبدل بالا می‌رود.

گرم‌شدن بیش‌ازحد

اگر مبدل، بیش‌ازحد با بنزینِ نسوخته تغذیه شود، گرمای بسیاری را تولید می‌کند که اساساً باعث ذوب‌شدن داخل آن می‌شود.

گرفتگی یا آلودگی

داخل مبدل کاتالیزوری ممکن است توسط بنزین نسوخته، آلوده شود. این امر اغلب به‌دلیل احتراق ناقص موتور، گرفتگی فیلتر هوا یا سنسور اکسیژن خراب اتفاق می‌افتد. مایع خنک‌کننده‌ای که از طریق واشر سرسیلندر خراب به اگزوز نشت کرده است، یا نشت روغن موتور به اگزوز هم می‌توانند باعث گرفتگی و خرابی کاتالیزور اگزوز شوند.

پایان عمر

مبدل‌های کاتالیزوری به‌راحتی می‌توانند 10 سال یا بیشتر دوام بیاورند؛ اما در نهایت پس‌از این مدت باید تعویض شوند.

برای مشاهده انواع آرم خودرو پژو ۲۰۶ کلیک کنید.

کاتالیزور اگزوز

سخن پایانی

طبق گفتۀ بسیاری از دانشمندان، سال 2023 گرم‌ترین سال کرۀ زمین در ده‌ها هزار سال گذشته بوده است. متأسفانه بسیاری از ما به‌هیچ‌وجه مسائل مربوط به آلودگی هوا و اثر بسیار مخربی را که بر روی سلامتی و محیط‌زیست دارد، جدی نمی‌گیریم. کاتالیزور اگزوز قطعه‌ای است که به‌شدت می‌تواند از آلایندگی خودروها بکاهد، بنابراین اگر هر یک از علائم خرابی آن را مشاهده کردید، سریعاً برای تعویض این قطعۀ حساس اقدام کنید.

مقالات بیشتر

Call Now Button