از آنجایی که سیستم اگزوز مسئولیت دستوپنجه نرمکردن با آلایندهها را در خودرو بر عهده دارد، اکثر تلاشها برای کاهش این مواد در این قسمت صورت گرفته است. موفقترین متد به کار رفته، توسعه تجهیزاتی به نام کاتالیزور است که به کاهش آلودگی تولید شده کمک میکنند. سوال این است که چرا و به چه شکلی این قطعه باعث میشود هوای پاکتری داشته باشیم؟ چه بایدها و نبایدهایی در به کارگیری و نگهداری آن وجود دارد؟
کاتالیزور چیست؟
سیستم اگزوز یکی از اصلیترین سیستمهای خودروهاست که به عنوان مکمل سیستم موتور عمل میکند. هر بار که در سیلندر موتور احتراق اتفاق میافتد، حجم قابل توجهی دوده، ذرات معلق و گازهای سمی و مضر مانند کربن مونواکسید تولید میشود. حضور این مواد میتواند فرآیند احتراق را با مشکل روبرو کرده و حتی باعث خفگی موتور شود. پس نیاز به یک سیستم اختصاصی برای هدایت این تولیدات به بیرون از فضای موتور وجود دارد که زمینه ساز معرفی و توسعه سیستم اگزوز شده است.
این سیستم دارای بخشهای متعددی است که یکی از آنها کاتالیزور است. این قطعه اغلب در یک سوم ابتدایی سیستم اگزوز قرار گرفته و به شکل یک محفظه فلزی کوچک طراحی میشود. وظیفه آن دریافت گازها و مواد خروجی و تغییر طبیعت شیمیایی آنها به منظور کاهش حجم مواد مضر است.
چرا استفاده از این قطعه در خودرو ضرورت دارد؟
به طور کلی، خودروهای احتراق داخلی تولیدکننده آلایندههای مختلف نیتروژنی، اکسیدهای کربن و بخار آب هستند. با این وجود، کاتالیزور بیشتر اوقات برای مقابله با سمیترین و خطرناکترین موارد آنها سر و کار دارد که معمولاً به خاطر کامل نبودن واکنشهای صورت گرفته در حین احتراق تولید میشوند. مهمترین این آلایندهها که این قطعه باید با آنها مقابله کند عبارتند از:
- کربن مونواکسید
- هیدروکربن ها
- اکسیدهای نیتروژن
هر کدام از این مواد اگر در هوای آزاد پخش شوند میتوانند مضرات متعددی برای انسانها و دیگر موجودات زنده به همراه داشته باشد. برای مثال کربن مونواکسید در مقادیر بالا میتواند باعث سرگیجه، بیهوشی و حتی مرگ افراد شود و اکسیدهای کربن که شامل نیتروژن مونواکسید و نیتروژن دی اکسید هستند، با مخلوط شدن با رطوبت میتوانند سیتریک اسید تولید کنند که یکی از خورنده های نیرومند فلزات است.
ساختار کاتالیزور
اگر با علم شیمی آشنایی داشته باشید، عبارت کاتالیزور را به عنوان مادهای میشناسید که یک واکنش شیمیایی را تسریع میکند. در داخل قطعهای که به این نام در صنعت خودرو استفاده میشود، از دو ماده کاتالیزور استفاده شده است که با مواد شیمیایی مضر تولیدی در فرآیند احتراق مقابله میکنند. فرآیند کار شامل عبور دادن گازها، دوده و مواد تولیدی موتور به سمت لوله خروجی اگزوز از داخل این محصول است. مواد داخل این قطعه با مواد شیمیایی درگیر میشوند و با انجام واکنشهای شیمیایی آنها را به مواد کم خطرتری بدل میکنند.
در داخل بدنه فلزی این قطعه با یک ساختار مشابه کندوی زنبور عسل با طرحهای شش گوشه روبرو میشوید که از جنس سرامیک پیشرفته ساخته شده است. این ساختار با نواری از چندین فلز گرانبها پوشانده شده است که هر فلز وظیفه خاصی در فرآیند کاهنده مواد آلاینده بر عهده دارد. همچنین، این ساختار میزبان مواد کاتالیزوری است که برای واکنش پذیری با خروجیهای موتور به کار میروند.
- یک ماده کاهنده از جنس پلاتین و رودیوم که با اکسیدهای نیتروژن مقابله میکند و در نتیجه فعالیت خود اتمهای نیتروژن را از گازهای خروجی اگزوز بیرون کشیده و اکسیژن را به بیرون میفرستد. این ماده در داخل سازههای لانه زنبوری تعبیه میشود.
- یک ماده با کاربری اکسیداسیون که از پلاتین و پالادیوم برای اکسید کردن یا سوزاندن کربن مونواکسید و هیدروکربن های موجود در گاز استفاده میکنند و به این ترتیب آلایندههای سمی را کاهش میدهند.
با عبور مواد تولیدی فرآیند احتراق از میان ساختار لانه زنبوری، شاهد تبدیل عمده آنها به مواد خنثی و بعضاً بیخطری هستیم که بدون مشکل میتوانند وارد هوای آزاد شوند. اغلب اوقات خودروها از یک سنسور اکسیژن هم در مجاورت کاتالیزور بهره میبرند تا بتوانند مقدار ناقص بودن فرآیند احتراق را تحت نظر داشته باشند. اگر بر اثر احتراق ناقص سوخت وارد سیستم اگزوز شود، به راحتی در هنگام عبور از این قطعه ساختارهای لانه زنبوری را میسوزاند و عمر سیستم شما را به شدت کاهش میدهد.
سه نکته برای بهره برداری بهتر از کاتالیزورها
- از شیر EGR استفاده کنید و آن را مرتب بررسی کنید: شیر EGR بخشی از دود اگزوز که حاوی سوخت اضافی است، به سمت موتور برمیگرداند این کار به مصرف سوخت بهینه کمک میکند و همچنین در کنترل دمای سیستم هم مفید است. در نظر داشته باشید که وارسی دائمی این قطعه هم اهمیت فراوانی دارد، به خصوص چون هرگونه ترک خوردگی، شکستگی یا خوردگی میتواند به شدت در عملکرد آن موثر باشد.
- از رنگهای پوششی با پایه سیلیکونی برای درزگیری سیستم اگزوز استفاده نکنید: برای بالا بردن بهرهوری، از رنگهای پوششی مخصوصی در سیستم موتور و اگزوز استفاده میشود تا از نشت هوا و گاز جلوگیری کنند. مدلهای سیلیکونی این رنگها در سالیان اخیر طرفداران بیشتر پیدا کردهاند. مشکل آنجاست که این نوع رنگ بر اثر حرارت ذرات سیلیکون را از خود منتشر کرده و به راحتی قادر است داخل کاتالیزورها را مسدود کند.
- سیستم اگزوز خود را مرتباً تحت نظر داشته باشید: آلودگی روغن یکی از شایعترین علل خراب شدن کاتالیزورهاست. این موضوع به خاطر نفوذ روغن موتور به داخل سیستم اگزوز رخ میدهد که میتواند جریان گاز و دوده داخل مسیر را مختل کرده و شرایط را برای گرفتگی لولههای این سیستم فراهم آورد. ورود آن به کاتالیزورتان میتواند به راحتی باعث خرابی آن شود، پس حتماً هر چند وقت یک بار سیستم اگزوز را بررسی و عیبیابی کنید.
آیا کاتالیزور قدرت موتور را کم میکند؟
اکثر اوقات جواب این سوال یک «خیر» محکم و مطمئن است. گرچه به لحاظ منطقی حضور این قطعه بر سر راه اگزوز می تواند باعث کاهش سرعت خروج گاز شده و اصطلاحاً کمی از نفس موتور را بگیرد، اما اختلاف ایجاد شده در خودروهای شخصی و عمومی چندان موثر یا قابل توجه نیست. اما در نهایت آثار ناشی از این کار می تواند هم برای خودرو، هم برای صاحبان آن و هم برای محیط زیست بسیار خطرناک و ویرانگر باشد.
جمع بندی
در این مطلب به بررسی کاتالیزورها در سیستم اگزوز پرداختیم. بحث کردیم که چرا استفاده از آنها میتواند به سلامت محیط زیست کمک کند و هوای آلوده را از شر بخشی از آلایندههای ناشی از موتورهای احتراقی برهاند. سپس به نحوه کارکرد آن پرداختیم و بررسی کردیم که چطور به کمک این قطعه میتوان از شر کربن مونواکسید، اکسیدهای نیتروژن و هیدروکربنها در مواد خروجی خودرو خلاص شد. تمام این موارد به روشنی نشان میدهند که در خودروهایمان نباید اهمیت این قطعه را فراموش کنیم. امید است با اشراف بر این دانش و نادیده نگرفتن اهمیت کاتالیزورها در خودرو، بتوانیم آینده پاکتر، درخشانتر و موفقتری را برای فرزندان این مرز و بوم رقم بزنیم.
منبع : پیا صنعت
