کاتالیست ماده ای است که می تواند با کاهش انرژی فعال سازی موجب افزایش سرعت واکنش های شیمیایی گردد. با استفاده از این ماده مبدل هایی را تولید کرده اند که با نصب آن ها در خروجی موتور می توان به صورت چشم گیری خروج آلاینده ها از خودرو را کاهش داد. با گذشت زمان این کشف کامل تر شد و پس از پی بردن به اهمیت استفاده از این مبدل کاتالیستی از سال 1976 در آمریکا استفاده از این مبدل بر روی خودروهای بنزینی اجباری شد. در ایران نیز از سال 1383 استفاده از مبدل کاتالیستی لازم دانسته شده است. در این مقاله به شرح این سوال می‌پردازیم که کاتالیست چیست و چه عملکردی دارد.
مبدل های سه راهه
مبدل های سه راهه که جدیدترین نوع مبدل های کاتالیستی می باشند، این قابلیت را دارند که به طور همزمان خروج سه گاز آلاینده و سمی را از خودرو کاهش دهند. این سه گاز سمی شامل مونواکسید کربن، هیدروکربن های حاصل از احتراق و اکسید نیتروژن می باشد. مبدل کاتالیستی این گازهای سمی را در ورودی دریافت کرده و در خروجی گازهای غیر سمی مانند دی اکسید کربن، نیتروژن و بخار آب را تولید خواهد کرد.
در خودروهایی که میزان کاتالیست در حد استاندارد نباشد و یا اصلا از کاتالیست استفاده نشده باشد ممکن است، در ابتدا عملکردی مطلوب و شتابی زیاد را از خودرو شاهد باشیم، اما رفته رفته شاهد آسیب دیدن موتور و عملکرد غیر قابل قبولی از آن خواهیم بود. پس استفاده از کاتالیست در خودرو از اهمیت بالایی برخوردار می باشد.
عملکرد کاتالیست ها در زمان خروج گازهای مضر
همانطور که اشاره شد کاتالیست ها وظیفه دارند، گازهای مضر خارج شده از خودرو را کاهش داده و به گازهای غیر سمی تبدیل کنند. زمانی که نسبت CO به NOX در خودرو در محدوده استوکیومتری باشد مبدل کاتالیستی حداکثر میزان تبدیل همزمان سه گاز سمی به گازهای کم خطر را خواهد داشت و عملکرد موتور خودرو به درستی کنترل خواهد شد.
وظیفه نگه داشتن نسبت این گازها در محدوده استوکیومتری را کاربراتور یا انژکتور بر عهده دارد. اگر به هر دلیلی کاربراتور یا انژکتور به درستی عمل نکند و میزان سوخت و هوا را به میزان درستی با هم مخلوط نکند، میزان آلاینده ها افزایش پیدا کرده و به تدریج عملکرد موتور با خطا مواجه خواهد شد.
تاثیر سوخت برکاتالیست
مواد استفاده شده در سوخت می تواند عملکرد کاتالیست را با اختلال مواجه کند. به طور مثال اگر در یک سوخت از گوگرد نیز استفاده شده باشد، می تواند موجب مسمویت پایدار در کاتالیست شود و واکنش تصفیه گازهای سمی را تحت تاثیر قرار دهد و کاتالیست را از کار بیندازد.
همچنین برای تولید سوخت و بنزین استفاده شده در خودروها می بایست، استاندارد های جهانی رعایت شده باشد و غلظت گوگرد و سرب موجود در بنزین، به میزان درستی در نظر گرفته شده باشد.
محل قرارگیری مبدل کاتالیست
مبدل کاتالیست مابین انباره لوله اگزوز و منیفولد خروجی دود قرار میگیرد تا بتواند در مسیر گازهای خارج شده از موتور قرار بگیرد و عمل تبدیل گازهای سمی به گازهای غیر سمی را به راحتی انجام دهد.
قبل از اکتشاف و تولید کاتالیست و مبدل های کاتالیستی اگزوز خودروها تنها از دو بخش تشکیل می شد. بخش اول وظیفه کاهش دما را بر عهده داشت و بخش دوم به منظور کاهش صدای تولیدی از موتور و خودرو مورد استفاده قرار می گرفت.
عملکرد کاتالیزور
با کشف این ماده اعجاب انگیز و مفید برای خودرو بخشی دیگر به اگزوز خودروها افزوده شد. مبدل های کاتالیستی گازهای سمی حاصل از عملکرد موتور را به گازهای کم خطر تولید کرده و از آلودگی هوا به صورت قابل توجهی جلوگیری خواهند کرد. کاتالیست نمونه ای از کاتالیزورهای استفاده شده در آزمایش های شیمی بوده و تقریبا همان کار را انجام خواهد داد.
کاتالیزور نیز به واکنش های شیمیایی سرعت می بخشید بدون اینکه تغییری در ماهیت خودش اتفاق بیفتد. کاتالیست استفاده شده در خودرو نیز قادر است، 90 درصد گازهای سمی خودرو را از بین ببرد و از آلودگی هوا جلوگیری نماید.
معایب کاتالیست
البته کاتالیست می تواند مشکلی را در خودرو به وجود بیاورد و آن مشکل نیز کاهش توان موتور است. برخی از افراد به همین دلیل این قطعه را از خودرو خود باز می کنند. اما باید گفت مزایای کاتالیست بسیار بیشتر از مضرات آن است و بهتر است حتما در خودرو باقی بماند.
زمان مناسب برای تعویض کاتالیست ها
همچنین برخی از کاتالیست ها از جنس خوبی برخوردار نیستند و عملکرد مناسبی ندارند. البته کاتالیست قطعه ای مصرفی بوده و پس از مدت زمان مشخصی باید تعویض گردد. کاتالیست ها در خودروهای بنزینی می توانند تا 4 سال (80 هزار کیلومتر) عمر مفید داشته باشند و پس از این مدت می بایست برای تعویض آن ها اقدام نمود.
ساختار کاتالیست ها
همانطور که اشاره شد کاتالیست ها دارای ساختاری اسفنجی شکل بوده و بسیار حساس و آسیب پذیر می باشند. گرفتگی سوراخ ها و منافذ کاتالیست یکی از رایج ترین علل خرابی آن محسوب می شود.
همچنین اگر به این قطعه ضربه وارد شود به راحتی خرد خواهد شد و آسیب می بیند. کاتالیست به دمای زیاد بسیار حساس است. اگر این قطعه در معرض دمای زیاد قرار بگیرد به راحتی خاصیت خود را از دست داده و درست عمل نخواهد کرد. این قطعه در مجاورت موتور قرار دارد و اگر دمای موتور بالا برود قطعا این قطعه نیز داغ خواهد شد و خراب می شود.
علل خرابی کاتالیست ها
از دیگر علل خرابی کاتالیست ها می توان به آغشته شدن گازهای خروجی از سیلندر به مواد دیگر، ایجاد مشکل در سیستم جرقه زنی موتور و استفاده از مکمل های انژکتور شور در اکتان بوسترها و باک اشاره نمود.
کاتالیست ها عموما در مکانی از خودرو قرار میگیرند که قابل مشاهده نیستند و نمی توان آن ها را از نزدیک دید. اما با دقت به علائمی می توان از خرابی آن ها مطلع شد و نسبت به تعویض آن ها اقدام نمود.
از علائم خرابی کاتالیست خودرو می توان به افت ناگهانی شتاب خودرو، افزایش مصرف سوخت خودرو، وجود مشکلاتی در استارت خودرو، روشن نشدن خودرو، مردود شدن خودرو در تست آلایندگی، روشن شدن چراغ چک خودرو، عدم عملکرد صحیح و لرزش داشتن خودرو در دورهای آرام و استشمام بوی بدی شبیه به بوی تخم مرغ فاسد شده از خودرو اشاره نمود.
راههای دیگری نیز برای تشخیص خرابی کاتالیست وجود دارد.
دستگاه حرارت سنج
اگر دستگاهی به نام حرارت سنج اینفرارد را در اختیار داشته باشیم، با تشخیص دمای کاتالیست می توانیم از خرابی آن مطلع شویم. دمای پایین کاتالیست نشان دهنده خراب بودن این قطعه می باشد.
در صورت دستیابی به این قطعه از خودرو می توانیم آن را تکان دهیم. اگر هیچ صدایی از آن نشنیدیم یعنی کالتالیزور سالم است. اما اگر با تکان دادن آن صدایی شبیه به سنگریزه از آن شنیدیم، یعنی شبکه های کاتالیست فرو ریخته است و این قطعه به درستی عمل نخواهد کرد.
سخن پایانی
کاتالیست استفاده شده در خودروها شبیه به اسفنج بوده و از فلزاتی مانند پلاتین، پالادیوم و رودیم ساخته شده است. این فلزات گرانبها هستند. پس سعی نمایید در نگهداری از آن نهایت دقت خود را به کار ببرید. در بخش سیستیم سوخت رسانی میچرخه، بهترین قطعات با بهترین قیمت را خریداری نمایید.