نقش کاتالیست در خودرو چیست؟ تاثیر آن بر شتاب و مصرف سوخت
نقش کاتالیست در خودرو فراتر از یک قطعه ساده است؛ این مبدل حیاتی، سدی نامرئی میان آلاینده‌های سمی خروجی از موتور و هوای پاکی است که تنفس می‌کنیم!
در خودروهای امروزی، کاتالیست با استفاده از واکنش‌های شیمیایی پیشرفته، گازهای خطرناکی مثل هیدروکربن‌های نسوخته، مونوکسید کربن و اکسیدهای نیتروژن را به ترکیبات بی‌خطرِ آب، دی‌اکسید کربن و نیتروژن تبدیل می‌کند. بدون این فناوری، آلودگی هوا به سطحی فاجعه‌بار می‌رسید و استانداردهای محیط‌زیستی مانند یورو 4 یا 6 غیرقابل دستیابی بودند.
در ادامه، دقیق‌تر بررسی می‌کنیم که این قطعه چگونه سلامت زمین و کارایی خودروی شما را تضمین می‌کند.
نقش کاتالیست در خودرو
وظیفه اصلی مبدل کاتالیستی، تبدیل سه گاز سمی اصلی خروجی از موتور به ترکیبات بی‌خطر است: هیدروکربن، مونوکسید کربن و اکسیدهای نیتروژن.
این تبدیل‌ها روی سطح کاتالیزوری پوشیده از فلزات گرانبها (پلاتین، پالادیوم، رودیم) رخ می‌دهد. این فلزات با تسهیل واکنش‌های شیمیایی در دمای ~۴۰۰ درجه سانتی‌گراد، آلاینده‌ها را تجزیه میکنند بدون مصرف شدن خودشان. نتیجه آن کاهش ۹۰٪ آلودگی خروجی اگزوز و پیشگیری از انتشار سمومی که برای سلامت انسان (مثل بیماری‌های تنفسی) و محیط زیست (شامل تخریب لایه اوزون و گرمایش زمین) است که خطر جدی ایجاد میکنند.
درون کاتالیست چه اتفاقی رخ می‌دهد؟
درون کاتالیست، یک ساختار لانه‌زنبوری از جنس سرامیک یا فلز وجود دارد که با مواد ویژه‌ای مثل پلاتین، پالادیوم و رودیم پوشیده شده. این مواد دو کار حیاتی انجام میدهند: اول، گازهای سمی را جذب میکنند. دوم، باعث می‌شوند این گازها با سرعت بالا به ترکیبات بی‌خطر تبدیل شوند.
برای اینکه این فرآیند بطور موفقیت آمیز و بدون مشکل انجام شود ابتدا باید کاتالیست داغ باشد. رسیدن به دمای مطلوب بسته به آب و هوا حدودا 15 دقیقه پس از استارت خودرو اتفاق می‌افتد. از طرفی موتور هم باید به اندازه کافی سوخت بسوزاند تا کاتالیزور بتواند فعالیت خود را آغاز کند.
درواقع نقش کاتالیست در خودرو شما از بین بردن کلی گازها نیست بلکه آنها را با واکنش شیمیایی به سایر گازهای بی‌خطر تبدیل می‌کند. این قطعه همانند سایر مصرفی‌های ماشین عمر مشخصی دارد و پس از آن قادر به کارایی نخواهد بود. لذا زمانی که آلایندگی های خروجی افزایش یابند معاینه‌فنی آن را تشخیص داده و مجوز صادر نخواهد کرد.
تاثیر کاتالیزور بر شتاب و مصرف سوخت
کاتالیزور سالم مستقیماً روی قدرت موتور یا مصرف سوخت تأثیر نمی‌گذارد، اما اگر خراب شود، به‌طور غیرمستقیم عملکرد خودرو را به هم می‌ریزد. کاتالیست سالم و استاندارد مانند یک لوله صاف عمل می‌کند. بدون ایجاد مقاومت اضافی در مسیر اگزوز گازهای خروجی را پاک‌سازی می‌کند . بنابراین روی شتاب یا مصرف سوخت اثر منفی ندارد.
اما اگر در کاتالیزور در اثر ضربه یا استهلاک گرفتگی ایجاد شود و شبکه‌های درون آن فرو ریزند مانند سدی جلوی خروجی قرار می‌گیرند. این مشکل نفس ماشین را تا حد زیادی می‌گیرد. در برخی موارد جدی حتی ممکن است ماشین نتواند از دنده دو فراتر برود و دمای موتور شدیدا افزایش یابد. این شرایط ممکن است اطلاعات غلطی به سنسور اکسیژن ارسال کند و آن را نیز سردرگم نماید در نتیجه مصرف سوخت نیز دچار افزایش می‌گردد.
پیشینه تاریخی
داستان کاتالیست خودرو با بحران آلودگی هوا در شهرهای بزرگ آغاز شد. دهه 1950 میلادی، لس‌آنجلس در ابردود سمی غرق شده بود! دانشمندان دریافتند خودروها عامل اصلی انتشار گازهای کشنده مانند مونوکسید کربن هستند. پنج سال بعد اولین کاتالیست ساخته‌شد. طی ادامه و در سال 1981 با معرفی حسگر اکسیژن کاتالیست‌های سه‌راهی متولد شدند که گاز NOx را هم حذف می‌کردند. در نهایت از سال 1994 در سراسر اروپا قانونی به تصویب رسید که کلیه خودروهای تولیدی باید دارای کاتالیزور باشند.
در اوایل کار چالش‌های متعددی پیش‌روی سازندگان این قطعه بود. مثلا بنزین سرب‌دار بطورکلی کاتالیزور را از بین می‌برد و روی سطح آن رسوب می‌کرد. پس از حذف سرب از بنزین اوضاع کمی بهتر شد. در حال حاضر کاتالیست های امروزی با پوشش نانومتری عمر طولانی‌تر را به خود اختصاص داده‌اند و حدودا 160 هزارکیلومتر جوابگو هستند. البته به دلیل کیفیت پایین بنزین در ایران این آمار ممکن است متفاوت باشد.
علت و علائم خرابی کاتالیزور ماشین
کاتالیزور هم مثل هر قطعه دیگری ممکن است فرسوده یا خراب شود. شناخت دلایل و نشانه‌های خرابی، جلوی هزینه‌های بی‌دلیل را می‌گیرد.
چرا کاتالیزور خراب می‌شود؟
- سوخت نامرغوب: بنزین/گازوییل بی‌کیفیت (مثلاً گوگرد بالا) مواد درون کاتالیست را مسموم می‌کند.
- ضربه فیزیکی: تصادفات یا سنگ‌های پرتاب شده به زیر خودرو، ساختار لانه‌زنبوری را خرد می‌کند.
- مشکلات موتور: روغن‌سوزی، واترپمپ معیوب یا احتراق ناقص، دوده و ذرات فلزی وارد کاتالیست کرده و آن را می‌بندند.
- رشته‌سازی: گرمای شدید ناشی از سوختن ناقص، فلزات گرانبها را ذوب یا بی‌اثر می‌کند.
- فرسودگی طبیعی: پس از ۸ تا ۱۰ سال یا ۱۶۰,۰۰۰ کیلومتر کارکرد، عملکرد کاتالیست کاهش می‌یابد.
نشانه‌های واضح خرابی
- کاهش محسوس قدرت موتور: پدال گاز را تا ته فشار می‌دهید ولی خودرو احساس خفگی دارد.
- افزایش مصرف سوخت: بدون تغییر سبک رانندگی، بنزین/گازوییل بیشتری مصرف می‌شود.
- انتشار بوی بد از اگزوز: ترکیبات گوگردی در مسیر بسته اگزوز بوی متعفنی را تولید میکنند.
- چراغ چک روشن: خطای کاتالیزور ممکن است با خطای سنسور اکسیژن اشتباه گرفته شود.
- صداهای غیرعادی: شنیدن خش‌خش یا غژغژ از زیر خودرو هنگام گاز دادن.
- دود سیاه یا آبی از اگزوز: نشانه احتراق ناقص است که کاتالیست را مسدود می‌کند.
توجه کنید که در خودروهای دارای توربو اهمیت ندادن به مشکلات کاتالیزور ممکن است آسیب جدی به سیستم توربوشارژر وارد کند.
اهمیت وجود کاتالیزور
وجود کاتالیست در سیستم اگزوز خودرو، نقشی فراتر از کاهش آلایندگی ایفا می‌کند. این قطعه به‌عنوان تنظیم‌کننده حیاتی دمای موتور عمل می‌نماید و از آسیب‌های گرمایی به اجزای حساس پیشگیری می‌کند. عملکرد نادرست یا عدم وجود کاتالیست، موجب احتباس گازهای داغ در سیستم اگزوز می‌شود. این پدیده دمای منیفولد اگزوز را به‌طور خطرناکی افزایش داده و گرمای بازگشتی به سیلندرها، احتمال کوبش پیستون و کاهش عمر موتور را به دنبال دارد.
پیامدهای تخلیه کاتالیزور
شاید در ابتدا که کاتالیزور را تخلیه می‌کنید و جایگزینی برای آن قرار نمی‌دهید از اینکه نفس خودروی شما بازشده خوشحال باشید. درواقع احساس می‌کنید شتاب ماشین بیشترشده و موتور عملکرد بهتری را اجرا می‌کند. این قضیه درست است اما بیایید به غیر از انتشار آلایندگی سایر عواقب آن را هم بررسی کنیم.
یکی از جدی‌ترین تبعات خرابی کاتالیست، تخریب سنسور اکسیژن است. این حسگر که در مجاورت کاتالیست نصب می‌شود، مستقیماً در معرض گازهای تصفیه‌نشده و ذرات داغ قرار می‌گیرد. تماس مداوم با ترکیبات شیمیایی خورنده و دماهای غیراستاندارد، موجب کاهش دقت اندازه‌گیری یا سوختن کامل سنسور می‌شود. اختلال در داده‌های ارسالی به واحد کنترل موتور (ECU)، تنظیم نادرست نسبت سوخت به هوا را سبب‌شده که پیامد آن افزایش مصرف سوخت، کاهش شتاب و تشدید فرسایش قطعات داخلی موتور است.
در خودروهای مجهز به توربو شارژر، گرفتگی کاتالیست فشار معکوس خطرناکی ایجاد می‌کند. این فشار اضافی موجب استهلاک سریع پره‌های توربین، کاهش راندمان توربو و در موارد حاد ترکیدن لوله‌های رابط می‌شود. هزینه‌های تعمیر این آسیب‌ها اغلب چندین برابر تعویض به‌موقع کاتالیست است.
ارزش خاک داخل کاتالیست
همانطور که در طول مطلب اشاره کردیم، داخل کاتالیست خودرو از فلزات گرانبهایی استفاده‌شده است. زمانی که شبکه زنبوری داخل آن فرو می‌ریزد باید آن را تعویض کنید اما ممکن است تعمیرکار شما به اشتباه پیشنهاد تخلیه آن را برای کاهش هزینه به شما بدهد. در اینجا مسئله حائز اهمیت آن است که در هر حالت، چه تعویض و چه تخلیه لازم است خاک خارج‌شده را همراه خود ببرید!
متاسفانه بسیاری از افراد در اثر عدم آگاهی این خاک را بی‌اهمیت می‌دانند و یا ممکن است تحت تاثیر حرف‌های سوءاستفاده‌گران آن را رها کنند و بروند. اما شما که درحال خواندن این مطلب هستید نباید کلاه سرتان برود!
اگر مکانیک ادعا کرد این خاک در عوض دستمزد آن است مخالفت کنید و در صورت نیاز به اتحادیه شکایت نمایید. خاک را هم بهتر است در چند کیسه پلاستیک بریزید و همه داخل یک کیسه نباشد.
اگر در یک شهر غریب خودروی خود را به تعمیرگاه بردید تا جای ممکن منتظر باشید تا آماده‌شود و محل را ترک نکنید. مواردی وجود داشته که فرد سوءاستفاده‌گر در زمان عدم حضور مراجعه‌کننده کاتالیزور را تخلیه کرده است و صاحب خودرو بی‌خبر از همه‌جا تا مدت‌ها از این کار بی‌اطلاع بوده‌است.
با خاک کاتالیزور تخلیه‌شده چه کنیم؟
افرادی هستند که آن را از شما خریداری میکنند. برای یافتن آنها کافیست در اینترنت جستجو نمایید. همچنین برخی از مراکز و فروشگاه‌های معتبر در ازای دریافت آن و با پرداخت مبلغ اندکی به شما یک کاتالیست جدید میدهند. لذا می‌توانید با هزینه کمی کاتالیست خود را تعویض نمایید و به سلامت محیط زیست کمک کنید.
نحوه تمیز کردن و نگهداری از کاتالیست
پس از مدتی بر اثر فرسایش و افزایش عمر قطعه، شبکه‌های درون آن شروع به ریزش میکنند. این اتفاق در ابتدا بصورت تدریجی به وجود می‌آید. بطوری که هرازگاهی یک تکه از آن جداشده و به درون مسیر می‌افتد و چراغ چک روشن می‌شود. برای رفع این مشکل لازم است بصورت دوره‌ای از محلول های شوینده کاتالیزور استفاده کنید تا هم مشکلات مربوطه رفع شوند و هم کاتالیست و سنسور اکسیژن طول عمر بیشتری را تجربه کنند.
این محلول‌ها همانند اکتان در باک‌ریخته می‌شوند و کل مسیر را شستشو میدهند. برند GAT آلمان از سازنده‌های برتر این محصول است که طبق نظرسنجی انجام‌شده بیشترین بازدهی را دارد.
سایر مراقبت‌ها از جمله موارد زیر به افزایش طول عمر و سلامت کاتالیزور کمک میکنند.
- استفاده از سوخت باکیفیت (فاقد گوگرد و سرب)
- رسیدگی به‌موقع به مشکلات موتور (روغن سوزی، احتراق ناقص)
- پرهیز از خاموش کردن پی‌درپی خودرو (حداقل 15 دقیقه ماشین روشن بماند تا کاتالیست به دمای مطلوب برسد)
جایگاه قرارگیری کاتالیزور در خودرو
کاتالیست در سیستم اگزوز و به‌طور دقیق‌تر در مسیر خروج گازهای حاصل از احتراق نصب می‌شود. موقعیت دقیق آن بسته‌به طراحی خودرو متفاوت است، اما عموما در اواسط زیر خودرو قرار دارد. اگر به زیر خودرو نگاه کنید یافتن آن به‌دلیل ظاهر متفاوت چندان کار سختی نیست.
به دلیل جایگاه قرارگیری این قطعه بسیار در معرض برخورد و آسیب قرار دارد. هنگام عبور از جاده‌های خاکی مراقب سنگ‌ها باشید. همچنین به آرامی از روی سرعتگیرها عبور کنید تا انتها و زیر خودرو برخورد نکند. هر برخورد کوچک می‌تواند احتمال فرو ریختن شبکه کاتالیست را افزایش دهد.
کلام آخر
نقش کاتالیست در خودرو فراتر از یک قطعه معمولی است؛ این فناوری هوشمند همچون نگهبان خاموش، همزمان از سلامت موتور و هوای پاک محافظت می‌کند. با تبدیل ۹۰٪ سموم کشنده به گازهای بی‌خطر، نه‌تنها جلوی آلودگی شهرها را می‌گیرد، بلکه با تنظیم دمای موتور و کاهش فشار بر سنسور اکسیژن، از هزینه‌های تعمیرات سنگین پیشگیری می‌نماید.
شما نیز تجربیات خود را از طریق بخش نظرات با سایر خوانندگان در میان بگذارید.
