کاتالیزور خودرو چیست و چه نقشی دارد؟

معرفی کاتالیزور خودرو و اهمیت حفظ هوای پاک

استفاده از کاتالیزور خودرو یا مبدل کاتالیزوری به دلیل قوانین و مقررات بین المللی جهت حفظ هوای پاک و محیط زیست ایجاد شده و رعایت آن اجباری است. برای دانستن کاربرد کاتالیزور خودرو و آشنایی با این قطعه در ادامه همراه ما باشید.

مزایا و کاربرد کاتالیزور خودرو

کنترل انتشار گازهای اگزوزی

مبدل کاتالیزوری یا کاتالیزور خودرو یکی از قطعات مهم در ماشین است که وظیفه آن کنترل انتشار گازهای اگزوزی می باشد. این قطعه واکنش اکسیداسیون و کاهش گازهای سمی و آلاینده های موجود در گازهای خروجی از یک موتور احتراق داخلی را به آلاینده های با سمیت کمتر تبدیل می نماید.

کاهش سمیت گازهای خروجی

کاتالیزور خودرو سبب شده تا از شدت سمیت و آلایندگی گازهای خروجی موتور تا حدود زیادی کاسته شده و دودی که از اگزوز خودرو بیرون می آید، به محیط زیست صدمه کمتری وارد کند.

استفاده در موتورهای احتراق داخلی

ماشین هایی که با گازوئیل یا بنزین کار می کنند و موتور آن ها احتراق داخلی بوده از این قطعه استفاده می نمایند. از مبدل کاتالیزوری یه جز سیستم اگزوز ماشین در موتور سیکلت، کشتی، اتوبوس، کامیون، لیفتراک، تجهیزات معدن، لوکوموتیو و … نیز به کار می رود. حتی در بعضی اجاق های چوبی جهت کنترل میزان انتشار گازهای سمی هم به کار گرفته می شوند.

استفاده گسترده به دلیل قوانین حفظ محیط زیست

استفاده گسترده از این قطعه به علت قوانین و مقررات بین المللی در راستای حفظ هوای پاک و محیط زیست ایجاد شده از این رو رعایت آن از سوی خودروسازان اجباری می باشد.

عملکرد کاتالیزور خودرو

بعد از روشن شدن خودرو، موتور آن شروع به کار کرده و در این هنگام گازهای آلاینده تولید می شوند که اگر این گازها به صورت مستقیم به هوا وارد شوند، اثرات مخرب و جبران ناپذیری بر سلامت و محیط زیست بر جای می گذارند. ولی کاتالیزور خودرو با برخورداری از ساختاری شبیه لانه زنبور از جنس رودیوم، پلاتین یا پالادیوم مانع از این کار می شود.

فعالیت در دماهای بالا

کاتالیزور در دمای بیشتر از ۸۰۰ درجه فارنهایت آغاز به کار نموده و توسط یک واکنش شیمیایی، گازهای سمی را به دی اکسید کربن، بخار آب و اکسیژن که عناصر ایمن تری می باشند، تبدیل می کند. به این ترتیب آنچه از اگزوز بیرون می آید، نتیجه واکنش های شیمایی است که در کاتالیست خودرو روی داده است.

ساختار مواد تشکیل دهنده کاتالیزور خودرو

هسته کاتالیست

این بخش بستری از جنس سرامیک مونولیت بوده که بیشتر اوقات ساختار لانه زنبوری داشته و در مرکز کاتالیزور قرار دارد.

ماده کاتالیست

این بخش از فلزاتی مانند رادیوم، پالادیوم، طلا، پلاتین، کادمیوم یا ترکیبی از این مواد تشکیل شده است. استفاده از این فلزات باارزش سبب افزایش قیمت کاتالیست اگزوز می شود که اهمیت حفظ و نگهداری آن را برای عمر بیشتر نشان می دهد.

لایه اکسیدی

این لایه از اکسید آلومینیوم، دی اکسید تیتانیوم، سیلیکا یا آلومینا ساخته شده است که وظیفه اش نگهداری و محافظت از ماده کاتالیست می باشد.

معرفی کاتالیزور خودرو

هر کاتالیزور خودرو به عنوان مبدل کاتالیستی شناخته می‌شود که از سه بخش هسته، ماده کاتالیست، و لایه اکسیدی تشکیل شده است. شکل و فاز کاتالیست‌ها در یک واکنش شیمیایی می‌تواند به شکل هم‌فاز با مواد واکنش‌دهنده یا در اختلاف فازی با آن‌ها باشد.

بر این اساس، مبدل کاتالیستی به دو دسته همگن و ناهمگن دسته‌بندی شده است. کاتالیزورهای همگن در فاز مشترک با مواد واکنش‌دهنده بوده و نوع ناهمگن در فازی متفاوت با مواد واکنش‌دهنده می‌باشند. اجرای واکنش در نوع ناهمگن در سطح آن صورت می‌گیرد.

انواع کاتالیزورهای خودرو و کاربردها

۱. مبدل اکسیداسیون دوگانه

این کاتالیزور دو وظیفه همزمان اکسیداسیون مونواکسید کربن به دی‌اکسید کربن و اکسیداسیون هیدروکربن‌ها به دی‌اکسید کربن و آب را بر عهده دارد. این کاتالیزور به صورت گسترده در موتورهای دیزلی استفاده می‌شود و کاربرد آن در کاهش انتشار هیدروکربن و مونواکسید کربن است. با این حال، به علت عدم توانایی در کنترل اکسیدهای ازت دیگر در کانادا و ایالات متحده مورد استفاده قرار نمی‌گیرد.

۲. مبدل اکسیداسیون سه‌گانه

کاربرد این کاتالیزور در سامانه‌های کنترل انتشار گاز وسایل نقلیه در اکثر مناطق دنیا، از جمله کانادا و ایالات متحده، رایج است. مقررات سخت در مورد آلاینده‌های خودرو استفاده از مبدل سه‌گانه در خودروهای بنزینی را تقریباً اجباری نموده است. این نوع کاتالیزور یکی از مهم‌ترین اختراعات تاریخ خودرو شناخته شده و کاربرد آن سه‌گانه می‌باشد.

به این معنی که همزمان سه کار کاهش اکسیدهای نیتروژن به نیتروژن و اکسیژن، اکسیداسیون هیدروکربن‌های نسوخته به دی‌اکسید کربن و آب، و اکسیداسیون مونواکسید کربن به دی‌اکسید کربن را انجام می‌دهد. این کاتالیزور متداول‌تر بوده زیرا کنترل بیشتری بر کاهش میزان گازهای آلاینده دارد.

۳. مبدل اکسیداسیون دیزل

این کاتالیزور معمولاً برای احتراق فشاری مانند موتورهای دیزلی استفاده می‌شود. این سیستم از اکسیژن موجود در جریان گازهای خروجی برای تبدیل مونواکسید کربن به دی‌اکسید کربن و هیدروکربن‌ها به دی‌اکسید کربن و آب استفاده می‌نماید. این نوع مبدل کاتالیستی با کارایی ۹۰ درصد کار می‌کند زیرا می‌تواند بوی گازوئیل را از بین ببرد و ذرات قابل مشاهده پراکنده شده را کاهش دهد.

محل نصب و طول عمر کاتالیزور خودرو

کاتالیزور خودرو برای کارایی به گرمای بسیار بالای ۸۰۰-۹۰۰ درجه سانتی‌گراد نیاز دارد. بنابراین روی قسمتی از اگزوز تعبیه می‌شود که بیشترین گرما را تولید می‌کند. از سوی دیگر، کاتالیزور به جذب گرما و کاهش دمای موتور خودرو کمک می‌کند. به این دلیل، کاتالیزور در بخش انتهایی اگزوز سمت خودرو نصب می‌شود که کنار خروجی منیفولد دود جای گرفته و با توجه به دمای بسیار بالا در این بخش، بهترین عملکرد را دارد.

در رابطه با طول عمر مبدل‌های کاتالیزوری باید اشاره کرد که محدود بوده و بخش اسفنجی استفاده شده در داخل کاتالیزور به مرور زمان خاصیتش را از دست می‌دهد. از این رو، فرآیند تبدیل گاز سمی به غیرسمی با اختلال روبرو شده و به تعویض نیاز پیدا می‌کند. طول عمر مفید کاتالیزورهای خودرو به نوع سوخت مورد استفاده در ماشین بستگی دارد، و خریدار کاتالیست خودرو باید به این موضوع دقت داشته و در زمان مناسب به تعویض آن اقدام کند.

گزارش شده است که استفاده از مبدل کاتالیستی می‌تواند حدود ۹۰ درصد از آلاینده‌ها و گازهای سمی خارج شده از اگزوز ماشین‌ها را بی‌تاثیر کند. کاربرد کاتالیزورها در کاهش آلودگی‌های گازهای خارج شده از اگزوز، اهمیت زیادی دارد. در صورت حذف آن‌ها، هوا بسیار آلوده خواهد شد.

طول عمر کاتالیزورهای خودرو

مبدل‌های کاتالیزوری دارای محدودیت‌هایی در طول عمر خود هستند. بخش اسفنجی مورد استفاده در داخل کاتالیست، به مرور زمان خاصیت خود را از دست می‌دهد. این امر باعث اختلال در فرآیند تبدیل گازهای سمی به غیر سمی می‌شود و نیاز به تعویض پیدا می‌کند.

طول عمر مفید کاتالیزور خودرو به نوع سوخت مورد استفاده در خودرو بستگی دارد. خریداران کاتالیست خودرو باید این نکته را در نظر داشته باشند و در زمان مناسب به تعویض آن اقدام کنند.

گزارش‌ها نشان می‌دهند که استفاده از مبدل کاتالیزی می‌تواند به حدود ۹۰ درصد از گازهای سمی و آلاینده‌های خروجی از اگزوز خودروها را بی‌تاثیر کند. این مبدل‌ها تولید شده‌ها در اثر سوختن ناقص در موتورها، هیدروکربن‌ها را به آب و دی‌اکسید کربن تبدیل می‌کنند. به عبارت دیگر، کاربرد کاتالیزورها به کاهش آلودگی گازهای خروجی از اگزوز مشغول است و در صورت حذف آنها، هوا به شدت آلوده خواهد شد.

با گذر زمان و استفاده مداوم، نقص‌هایی در کاتالیزورها به وجود می‌آید و باید آنها را تعمیر یا حتی با کاتالیزور جدید جایگزین کرد. در کل، عمر مفید کاتالیزورهای خودروهای بنزینی حدود ۸۰ هزار کیلومتر یا ۴ سال اعلام شده است و پس از رسیدن به این حد، تعویض ضروری است.

• تعمیر کاتالیزور ولستر
• دلیل بد کار کردن خودرو
• تعمیر کاتالیزور النترا
• تعمیر کاتالیزور آوانته
• تعمیر کاتالیزور سورنتو