کاتالیزور چیست؟ آشنایی کامل با عملکرد و پارامترها در دیاگ

کاتالیزور چیست و چرا اهمیت دارد؟

کاتالیزور به انگلیسی Catalyst یا مبدل کاتالیست به انگلیسی Catalytic Converter یکی از مهم‌ترین قطعات خودروهای مدرن است که برای کاهش آلایندگی و حفاظت از محیط زیست طراحی شده است.

در چند دهه اخیر بیش از هر زمان دیگری بحث کنترل و کاهش آلودگی هوا و راهکارهای مبارزه و جلوگیری از آن و همچنین تمرکز بر آلایندگی هایی که توسط خودروهایی که در کشور تولید می شوند و تردد می کنند مطرح است. بارها سازمان حفاظت از محیط زیست از کمپانی های تولید خودرو در داخل کشور به دلیل عدم رعایت دقیق قوانین آلایندگی هوا، شکایت کرده است.

نهادهای دولتی همواره در زمان های مختلف در فکر حل کردن این مشکل بسیار بزرگ که گریبان گیر شهرهای صنعتی و بزرگ و حتی شهرهای کوچک هست یعنی همان آلودگی هوا، بوده اند و در این راستا کارهایی نیز انجام شده است. جایگزین شدن تدریجی خودروهای برقی برای صنعت حمل و نقل عمومی و تاکسیرانی، کاهش تعرفه واردات خودروهای برقی و البته سختگیرانه‌تر شدن استانداردهای آلودگی برای تولید و شماره‌گذاری خودروهای بنزینی جدید از قبیل اقداماتی است که در حال انجام هستند و مسئولین می خواهند که از این طریق بتوانند آلودگی هوا را تا حدی کنترل کنند.
ولی مهمترین مسئله ای که در زمان کنونی با آن مواجه هستیم و مشکل بسیار بزرگی محسوب می شود، تردد روزانه هزاران خودروی بنزینی‌ هستند که هم‌اکنون در داخل کشور تردد دارند و اصلی ترین منبع تولید آلودگی هوا هستند و آلایندگی آن‌ها سلامت افراد جامعه حتی افراد سالم را نیز به چالش کشیده است. موارد زیادی هستند که باعث می شود یک خودرو آلودگی تولید کند. از تکنولوژی های قدیمی ساخت موتور های خودرو تا کیفیت پایین قطعات که بعد از مدتی استفاده فرسوده شده و آلودگی آن هر روز بیشتر می شود. اما هر خودرویی با هر موتوری که داشته باشد، اگر به قول معروف تنظیم نباشد و قطعاتی که در خودرو درگیر کنترل آلودگی آن هستند فرسوده شده و عمر مفید خود را از دست داده باشند، میزان آلایندگی آن خودرو افزایش می‌یابد.
در صورتی که موتور یک خودرو از سلامت کامل برخوردار باشد و یا اصطلاحاً تنظیم باشد، دود خروجی از آن به نسبت خودرویی که تنظیم نباشد، پاک تر است و آلودگی کمتری تولید می کند. صرف نظر از میزان سلامت موتور، تمامی دودهای تولیدی موتور توسط قطعه ای به نام “کاتالیزور یا کاتالیست” تصفیه می شود.

کاتالیست قطعه ای ‌است که در مسیر دودهای خروجی موتور قرار گرفته و وظیفه دارد گازهای تولید شده از احتراق داخل موتور را در داخل خود تصفیه کند. در واقع این قطعه از آلیاژ فلزهایی تشکیل شده است که گازهای مضر برای سلامتی انسان و محیط زیست را به خود جذب می کند و مانع از ورود این دودها به محیط زیست می شود.

لذا خودروهای بنزینی که هم اکنون در داخل کشور تردد دارند، اگر در سلامت کامل باشند و یا اصطلاحاً تنظیم باشند و همچنین دارای کاتالیزور نیز باشند، تا حد بسیار زیادی میزان تولید آلایندگی توسط آن خودرو کاهش می یابد و میزان تولید آلودگی توسط خودروها تا حد قابل قبولی کاهش می یابد.

این قطعه، با استفاده از واکنش‌های شیمیایی خاص، گازهای مضر تولید شده در حین احتراق موتور را تصفیه کرده و از ورود این گازها به محیط زیست جلوگیری می‌کند.

مواد تشکیل دهنده کاتالیست مانند پلاتین، پالادیم و رودیوم ساخته شده است که در واکنش با گازهای خروجی موتور، ترکیباتی مانند اکسیدهای نیتروژن، مونواکسید کربن و هیدروکربن‌ها را به گازهای کم‌ضررتری تبدیل می‌کند.

در بسیاری از کشورها، استفاده از قطعات استاندارد برای خودروهای جدید اجباری است و در ایران نیز سازمان‌های مختلف تلاش می‌کنند تا با اعمال استانداردهای سخت‌گیرانه، آلایندگی خودروها را کاهش دهند.

انواع کاتالیزورهای خودرو

کاتالیزورهای خودرو بر اساس ساختار و عملکرد به دو دسته کلی تقسیم می‌شوند: تک‌مرحله‌ای و سه‌مرحله‌ای.

کاتالیزور تک‌مرحله‌ای بیشتر در خودروهای قدیمی استفاده می‌شد و به طور خاص برای تبدیل مونوکسید کربن و هیدروکربن‌ها به دی‌اکسیدکربن و آب کاربرد داشت.
کاتالیزور سه‌مرحله‌ای در خودروهای مدرن نصب می‌شود و به کمک فلزات گرانبهایی مثل پلاتین و رودیوم، نه تنها مونوکسید کربن و هیدروکربن‌ها، بلکه اکسیدهای نیتروژن را نیز به گازهای بی‌ضرر تبدیل می‌کند.
کاتالیست سه‌مرحله‌ای تأثیر قابل توجهی در کاهش آلودگی هوای شهری دارند و در بسیاری از کشورها نصب آنها در خودروها به عنوان استاندارد اجباری شده است.

شرکت‌های تولیدکننده کاتالیزور خودرو

در ایران نیز به دلیل اهمیت کاهش آلودگی هوا، شرکت‌های متعددی در زمینه تولید کاتالیزور خودرو فعالیت دارند. این شرکت‌ها با استفاده از تکنولوژی‌های روز دنیا، محصولات با کیفیتی تولید می‌کنند که بتوانند استانداردهای آلودگی را رعایت کنند.

در سطح جهانی، شرکت‌های بزرگی مانند BASF و Johnson Matthey از تامین‌کنندگان اصلی کاتالیزورهای خودرو هستند که محصولات آنها با بهره‌گیری از فناوری‌های پیشرفته و استفاده از فلزات کمیاب، در کاهش آلایندگی موثرند. بهره‌گیری از تکنولوژی‌های روز و رعایت استانداردهای جهانی باعث می‌شود که این کالیست‌ها عمر طولانی‌تری داشته باشند و عملکرد بالاتری در تصفیه گازهای خروجی از خود نشان دهند.

کاتالیزور از چه موادی تشکیل شده؟

کاتالیزورها ترکیبی از فلزات گران‌بها و ساختارهای شیمیایی مخصوصی هستند که به جذب و تجزیه گازهای آلاینده کمک می‌کند. از جمله مهم‌ترین مواد تشکیل‌دهنده کاتالیزور می‌توان به پلاتین، پالادیم و رودیوم اشاره کرد. این فلزات گران‌بها به علت مقاومت بالا در برابر حرارت و قابلیت کاتالیستی قوی، نقش حیاتی در عملکرد آن دارند.

پلاتین و رودیوم به طور خاص در تبدیل مونوکسیدکربن و هیدروکربن‌ها به دی‌اکسید کربن و آب و کاهش اکسیدهای نیتروژن بسیار مؤثر هستند.

آیا حذف کاتالیزور موجب بهبود عملکرد خودرو می‌شود؟

بسیاری از افراد تصور می‌کنند که با حذف کاتالیزور، عملکرد خودرو و شتاب آن افزایش می‌یابد؛ اما این تصور اشتباه است. حذف این قطعه نه تنها به محیط زیست آسیب می‌رساند، بلکه در بلندمدت می‌تواند به قطعات موتور نیز آسیب بزند. از سوی دیگر، در صورت حذف آن، خودرو نمی‌تواند معاینه فنی را پاس کند.

عمر مفید کاتالیزور چقدر است؟

کاتالیست نیز مانند هر قطعه دیگری بعد از مدتی استفاده فرسوده می شود و بعد از اتمام عمر مفید آن باید تعویض شود. بعضی افراد از ما سوال می پرسند که آیا کاتالیزور معیوب به دیگر قطعات خودرو آسیب می زند یا خیر.

رسالت اصلی به وجود آمدن کاتالیزور این است که از آلودگی هوا که سالانه باعث بیماری و مرگ و میر بسیار زیادی از مردم دنیا می شود جلوگیری کند. و از دید فنی اگر این موضوع را بررسی کنیم به این نتیجه می رسیم که اگر این قطعه خراب باشد یا اصطلاحاً پر شده باشد، می تواند به قطعات موتور نیز آسیب برساند.

کاتالیزور از منافذ و سوراخ های بسیار ریز تشکیل شده است که در اثر عبور دودهای خروجی موتور از این منافذ گازهای سمی آن گرفته می شود و گازها در اثر برخورد با فلزات موجود در داخل آن فیلتر شده و سالم تر می شوند.

کاتالیزوری که در اثر کارکرد زیاد فرسوده شده و کارکردش را از دست داده باشد در واقع منافذ داخلی آن توسط دودهای تولیدی موتور پر شده است و دودهای تولیدی موتور به راحتی نمی توانند از آن عبور کنند و همین باعث می شود که منیفولد دود خودرو سرخ شود و همچنین به دلیل اینکه دودهای خروجی به خوبی خارج نمی شوند راندمان و شتاب خودرو نیز کم می شود.

این اتفاق متعاقباً عملکرد موتور را تحت تأثیر قرار می دهد و به دلیل اینکه باعث افزایش فشار هوای داخل منیفولد هوا می شود، قطعاً زمان پاشش سوخت و به دنبال آن مصرف سوخت خودرو نیز افزایش می یابد.

به طور معمول، کاتالیزور خودرو پس از حدود ۸۰ هزار تا ۱۲۰ هزار کیلومتر نیاز به تعویض دارد. استفاده از سوخت‌های با کیفیت و نگهداری منظم خودرو می‌تواند عمر مفید کاتالیزور را افزایش دهد، در حالی که استفاده از سوخت‌های ناخالص و نگهداری نامناسب، عمر کاتالیزور را کاهش می‌دهد.

نشانه‌های پر شدن و خراب شدن کاتالیزور

روش های متعددی برای تشخیص پر یا خراب بودن کاتالیزور وجود دارد. روش سنتی تشخیص آن به این صورت است که در حالی که خودرو روشن است و به حرارت کارکرد عادی رسیده است، باید ابتدا و انتهای لوله های منتهی به کاتالیزور را لمس کنیم و یا از یک دماسنج لیزری استفاده کنیم.

اگر حرارت ورودی و خروجی به یک اندازه باشد نشان از آن دارد که کاتالیست مسدود و یا پر نیست ولی اگر دمای ورودی و خروجی کاتالیزور تفاوت داشته باشد نشان از پر شدن کاتالیزور دارد.

تشخیص پر یا مسدود بودن کاتالیزور، با استفاده از دیاگ خودرو و بررسی نوسانات ولتاژ سنسور اکسیژن انجام می‌شود. اگر دمای خروجی و ورودی کاتالیزور اختلاف داشته باشد، نشان‌دهنده آن است که کاتالیست به خوبی کار نمی‌کند.

از مهم‌ترین نشانه‌های پر شدن کاتالیزور می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• افزایش مصرف سوخت
• کاهش شتاب خودرو
• روشن شدن چراغ چک

یکی دیگر از نشانه های پر بودن کاتالیزور این است که منیفولد دود سرخ می شود (این ایراد در خودروهای با موتور TU5 شایع تر است) همچنین مصرف سوخت خودرو، کشش و راندمان خودرو کاهش می یابد. اگر سنسور اکسیژن دوم خودرو سالم باشد حتی چراغ چک خودرو نیز روشن خواهد شد.

سنسورهای اکسیژن و نقش آنها در تشخیص عملکرد کاتالیست

سنسورهای اکسیژن یکی از بخش‌های حیاتی در سیستم دیاگ خودرو هستند که عملکرد کاتالیست را کنترل می‌کنند. این سنسورها، اطلاعات مربوط به میزان اکسیژن موجود در گازهای خروجی را به ECU ارسال می‌کنند و به کمک این داده‌ها، تنظیمات موتور بهینه می‌شود.

در صورت خرابی کاتالیزور، سنسور اکسیژن دوم، که بعد از کاتالیست قرار دارد، نوسانات ولتاژ غیرعادی را گزارش می‌دهد. این اطلاعات کمک می‌کنند تا مشکل سریع‌تر تشخیص داده شود و از آسیب دیدن دیگر قطعات خودرو جلوگیری گردد.

پارامترهای کاتالیزور در دستگاه دیاگ

دیاگ خودرو یکی از ابزارهای اصلی برای تشخیص و کنترل وضعیت عملکرد کاتالیست است. با استفاده از دستگاه دیاگ، می‌توان به طور دقیق پارامترهای مختلف موتور و کاتالیزور را بررسی کرد. از طریق دیاگ، نوسانات ولتاژ سنسورهای اکسیژن قبل و بعد از کاتالیزور قابل مشاهده است که نشان‌دهنده سلامت یا خرابی کاتالیزور می‌باشد.

برای مثال، نوسانات ولتاژ سنسور اکسیژن اول باید بین ۰.۱ تا ۰.۹ ولت باشد، در حالی که نوسانات سنسور دوم در حالت سلامت کاتالیزور باید محدودتر و در بازه ۰.۴ تا ۰.۶ ولت باشد. اگر این پارامترها نوسانات غیرعادی داشته باشند، ممکن است نشان‌دهنده این باشد که کاتالیست مسدود شده یا عملکرد آن کاهش یافته است.

شما می‌توانید پارامترهای سنسور اکسیژن خودرو را در دستگاه دیاگ لمسی موتورآزمای ثمین به صورت گراف مشاهده کنید.

اگر سنسور اکسیژن اول اعداد بالا را گزارش نماید و یا اینکه غلظت سوخت را غلیظ گزارش کند و همزمان پارامتر سنسور مپ نیز افزایش پیدا کرده باشد می توانیم به این نکته مشکوک شویم که کاتالیزور خودرو مسدود شده.

دلیل این افزایش پارامترها آن است که به دلیل مسدود بودن کاتالیزور دودهای خروجی نمی توانند به خوبی خارج شوند و سنسور اکسیژن قبل از کاتالیست دود را غلیظ می بیند و با بالا نگه داشتن پارامتر سعی در گزارش آن دارد.

از طرفی چون منیفولد دود نیز پر از دود می شوند عملیات مکش و تخلیه موتور به خوبی انجام نمی شود و هر موتوری که مکش خوبی نداشته باشد، پارامتر سنسور مپ آن افزایش پیدا می کند.

پیشنهاد ویژه: آموزش پارامترخوانی دانلود و پیکربندی ایسیو

نحوه عملکرد کاتالیزور در خودروهای جدید و مدرن

با پیشرفت تکنولوژی، خودروهای جدید از کاتالیست‌های سه‌مرحله‌ای بهره می‌برند که عملکرد بهتری در کاهش آلاینده‌ها دارند. در این سیستم‌ها، کاتالیست با تبدیل سه دسته اصلی آلاینده‌ها (مونوکسید کربن، هیدروکربن‌ها و اکسیدهای نیتروژن) به گازهای بی‌ضرر، نقش موثرتری ایفا می‌کند.

این کاتالیزورها به طور خاص برای تصفیه گازهای خطرناک طراحی شده‌اند و با کاهش خروجی گازهای سمی از اگزوز، به افزایش کیفیت هوا کمک می‌کنند. در دیاگ خودروهای جدید، اطلاعات دقیق‌تری از این سه پارامتر بررسی می‌شود تا عملکرد کاتالیزور به طور بهینه انجام شود.

نگهداری و افزایش عمر مفید کاتالیزور

یکی از مهم‌ترین عوامل افزایش عمر مفید این قطعه حیاتی، استفاده از سوخت با کیفیت و نگهداری منظم خودرو است. تنظیم موتور و تمیزکاری دوره‌ای سیستم اگزوز نیز به افزایش عمر کاتالیزور کمک می‌کند.

اگر از خودروهای گازسوز استفاده می‌کنید، حتماً به کیفیت گاز و میزان آلودگی‌های آن توجه داشته باشید، زیرا ناخالصی‌های موجود در گاز ممکن است منافذ کاتالیست را مسدود کند و عملکرد آن را تحت تأثیر قرار دهد. همچنین، توصیه می‌شود به محض مشاهده کاهش شتاب یا افزایش مصرف سوخت، کاتالیست را بررسی کرده و در صورت نیاز آن را تعویض کنید.

یادگیری تنظیم موتور

دوره‌ی تنظیم موتور و سوخت‌رسانی انژکتوری ارائه شده توسط آکادمی SKP، یک برنامه آموزشی جامع است که مبانی برق و اصول سوخت‌رسانی و سنسورهای خودرو را آموزش می‌دهد و برای کسانی که در برق خودرو فعالیت می‌کنند بسیار مفید است.

با شرکت در این دوره، مهارت لازم برای عیب‌یابی کامل، از جمله مشکلات کاتالیزور و سنسورهای اکسیژن، را به دست خواهید آورد. اگر به یادگیری تخصصی این حوزه علاقه‌مند هستید، این دوره راهی مطمئن برای ورود به بازار کار و تقویت مهارت‌هایتان است.

تاثیر کاتالیزور در معاینه فنی و الزامات قانونی

امروزه برای دریافت معاینه فنی خودروها قوانین سختگیرانه ای وضع شده است چه در ایران و یا سایر کشورها. به خودرویی که تنظیم کار نکند و یا حتی اگر کاتالیزور نداشته باشد، به دلیل تولید دودهای سمی و مضر برای سلامتی انسان، برگ تأییدیه معاینه فنی داده نمی شود.

خودرویی که کاتالیست آن معیوب باشد، قادر به پاس کردن تست های معاینه فنی نیست. از طرف دیگر به دلیل قیمت بالای این قطعه بسیاری از مالکان به سمت روش‌های غیراصولی برای تعمیر کاتالیزور خودرو اقدام می کنند و یا حتی در بعضی موارد به طور کل این قطعه را از خودرو حذف می کنند.

ددر ایران با توجه به قوانین محیط زیستی، خودروهایی که قادر به پاس کردن تست‌های آلایندگی نباشند، نمی‌توانند معاینه فنی را دریافت کنند. بنابراین، سلامت این قطعه نه تنها از نظر زیست‌محیطی اهمیت دارد، بلکه از نظر قانونی نیز بسیار مهم است.

سوالات متداول

نتیجه‌گیری

کاتالیزور یکی از قطعات اساسی در خودرو است که به طور مستقیم در کاهش آلایندگی و بهبود کیفیت هوا نقش دارد. با استفاده از فلزات گران‌بها و طراحی مخصوص، این قطعه می‌تواند گازهای مضر را به گازهای کم‌ضرر تبدیل کند و از تأثیرات مخرب آنها بر محیط زیست جلوگیری نماید.

نگهداری صحیح و دوره‌ای این قطعه، علاوه بر کمک به کاهش آلودگی هوا، به افزایش عمر مفید آن و کاهش هزینه‌های تعمیراتی کمک می‌کند. دستگاه دیاگ نیز یکی از ابزارهای اصلی برای بررسی سلامت ککاتالیست و عملکرد دقیق آن است که می‌تواند از وقوع مشکلات جدی‌تر در آینده جلوگیری کند.

مشاهده ویدیوهای آموزشی تعمیرات خودرو در صفحه اینستاگرام SKPPART