کاتالیزور ماشین چیست؟ عمر مفید و راهکار جلوگیری از خرابی کاتالیزور

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.