فاعل، موضوع:
- عمومی
- عملیات کاتالیست سه طرفه/اکسیداسیون
- دمای کاری
- عملیات کاتالیست NOx
- پیری و علل آن
جلبک:
نام Catalyst در اصل از کلمه یونانی Katalysis (به معنی انحلال) گرفته شده است. یک کاتالیزور از اواخر سال 1992 برای برآوردن الزامات زیست محیطی ضروری بوده است. گازهای خروجی حاوی مواد مضر هستند: CO (مونوکسید کربن)، NOx (اکسید نیتروژن) و CH (هیدروکربن نسوخته). این مواد به مواد غیر مضر (اکسید) تبدیل می شوند. از این رو کاتالیست اکسیداسیون نامیده می شود.
در شیمی، کاتالیزور ماده ای است که واکنش شیمیایی را تحریک می کند و بدون اینکه خود تغییری کند، آن را تسریع یا کند می کند.
عملیات کاتالیست سه طرفه/اکسیداسیون:
کاتالیزور یک فیلتر نیست، بلکه می تواند به عنوان یک عنصر تبدیلی دیده شود که در آن فلزات گرانبهایی مانند پلاتین، رودیوم یا پالادیوم اضافه شده است. اگر گازهای خروجی با آن تماس پیدا کنند، یک واکنش شیمیایی بسیار سریع رخ می دهد. مولکول های گازهای مضر تجزیه شده و با مولکول های دیگر پیوند می خورند و در نتیجه گازی غیر مضر ایجاد می شود. این کاتالیزور قادر است گازهای خروجی را تا 90 درصد تصفیه کند. با این حال، این به قیمت مصرف بیشتر و قدرت کمتر تمام می شود. این به این دلیل است که مقاومت هوای خاصی را در مسیر اگزوز ایجاد می کند.
مواد موجود در گازهای خروجی:
- CO2: دی اکسید کربن (مضر برای محیط زیست، انسان و حیوانات در غلظت های بالا)
- CO: مونوکسید کربن (گاز ناقص سوخته، همچنین برای سلامتی مضر)
- CH: هیدروکربن ها (قطعات بنزین نسوخته)
- O2: قطعات اکسیژن (که در احتراق شرکت نمی کنند)
- NOx: ترکیب نیتروژن (که فقط در دمای احتراق بسیار بالا تشکیل می شود.
کاتالیزور 3 جزء مضر CO، HC و NOx را به 3 جزء بی ضرر تبدیل می کند: CO2، H2O و N2. نام کاتالیزور سه طرفه نیز از اینجا آمده است.
برای افزودن O2 و CO به کاتالیزور به طوری که تبدیل انجام شود، باید الگوی تزریق موتور تنظیم شود. برای تشکیل O2 مخلوط باید بدون چربی باشد (سوخت کمتر، هوا بیشتر). برای تشکیل CO، مخلوط باید غنی باشد (سوخت بیشتر، هوا کمتر). مورد دوم در مورد موتورهای مخلوط ناب صدق نمی کند، فصل کاتالیزور NOx را در پایین صفحه ببینید.
همیشه با تزریق کمی بیش از حد و کمی بیش از حد سوخت به داخل سیلندرها، مخلوطی غنی و بدون چربی ایجاد می شود. بنابراین، مازاد CO و O2 به کاتالیزور ختم می شود. در کاتالیزور، پلاتین با CO و HC واکنش می دهد. رودیوم کاهش NOx را تضمین می کند. این همچنین توضیح می دهد که چرا یک ولتاژ متغیر هنگام اندازه گیری در سنسور لامبدا اندازه گیری می شود. در آنجا ولتاژ بین 0,2 تا 0,8 ولت متغیر است (از فقیر تا غنی و ...) سیستم مدیریت موتور خودرو (ECU) خود این را تنظیم می کند. بنابراین هیچ چیز نیاز به تنظیم ندارد.
| ماده مضر: | افزودن از: | منجر می شود به: |
| CO+ | O2 = | CO2 |
| HC+ | O2 = | CO2 + H2O |
| NOx+ | CO = | N2 + CO2 |
برای افزودن O2 و CO به کاتالیزور به طوری که تبدیل انجام شود، باید الگوی تزریق موتور تنظیم شود. برای تشکیل O2 مخلوط باید بدون چربی باشد (سوخت کمتر، هوا بیشتر). برای تشکیل CO، مخلوط باید غنی باشد (سوخت بیشتر، هوا کمتر). مورد دوم در مورد موتورهای مخلوط ناب صدق نمی کند، فصل کاتالیزور NOx را در پایین صفحه ببینید.
همیشه با تزریق کمی بیش از حد و کمی بیش از حد سوخت به داخل سیلندرها، مخلوطی غنی و بدون چربی ایجاد می شود. بنابراین، مازاد CO و O2 به کاتالیزور ختم می شود. در کاتالیزور، پلاتین با CO و HC واکنش می دهد. رودیوم کاهش NOx را تضمین می کند. این همچنین توضیح می دهد که چرا یک ولتاژ متغیر اندازه گیری می شود سنسور لامبدا در حال اندازه گیری است. در آنجا ولتاژ بین 0,2 تا 0,8 ولت متغیر است (از فقیر تا غنی و ...) سیستم مدیریت موتور خودرو (ECU) خود این را تنظیم می کند. بنابراین هیچ چیز نیاز به تنظیم ندارد.
آنچه در جدول بالا مشاهده می شود این است که همه مواد از جمله به CO2 تبدیل می شوند. CO2 در حال حاضر به عنوان یک ماده خطرناک برای محیط زیست و مسئول گرمایش جهانی دیده می شود. با این حال، فرد CO2 را نیز بازدم می کند. این توسط درختان و گیاهان دوباره به O2 (اکسیژن) تبدیل می شود. CO2 بیش از حد اثر مضری دارد. درختان و گیاهان در اقلیت هستند و قادر به تبدیل همه چیز به O2 نیستند. برای موتورهای احتراقی، میزان CO2 باید تا حد امکان بالا باشد. این دیوانه به نظر می رسد، زیرا شما فکر می کنید که این تا حد ممکن پایین نگه داشته می شود. موضوع اینگونه است؛ هر چه مقدار CO2 بیشتر باشد، CO و HC کمتری آزاد می شود. CO و HC هنگام استنشاق مستقیماً برای سلامتی مضر هستند. تنها راه کاهش سطح دی‌اکسید کربن، تغییر به سوخت‌های جایگزین، موتورهای احتراقی کوچک‌تر (به صرفه‌تر) و رانندگی آرام‌تر است.
دمای کاری:
اثر مفید کاتالیزور از دمای 250 درجه شروع می شود و در دمای 450 درجه حداکثر است. پس از راه اندازی موتور، مدتی طول می کشد تا اثر تصفیه شروع شود. مبدل کاتالیزوری تا حد امکان نزدیک به منیفولد اگزوز نصب می شود، زیرا زودتر به دمای کار خود می رسد. دمای گازهای خروجی بین 800 تا 1000 درجه، پیری حرارتی سریع‌تری را تضمین می‌کند که طول عمر را کوتاه می‌کند و در نتیجه سطح فعال را کاهش می‌دهد.
همچنین مبدل‌های کاتالیزوری با عنصر گرمایشی وجود دارد که تضمین می‌کند که کاتالیزور پس از شروع سرد سریعتر به دما می‌رسد. پس از روشن شدن موتور، این می تواند حتی سریعتر تنظیم شود و در نتیجه گازهای خروجی تمیزتر شود.
برای گرم کردن کاتالیزور در سریعترین زمان ممکن پس از شروع سرد، الف پمپ باد ثانویه
عملکرد کاتالیزور NOx:
قبلاً توضیح داده شد که NOx می تواند توسط کاتالیزور با بدست آوردن CO اضافی در گاز خروجی کاهش یابد. این فقط برای غنی شدن مخلوط امکان پذیر است. در موتورهای ترکیبی بدون چربی فولکس واگن (FSI) و BMW (دینامیک کارآمد)، موتورها همیشه روی مخلوطی با هوای اضافی در بار جزئی و سرعت پایین (یعنی بدون چربی و هرگز غنی) کار می کنند. بنابراین با یک کاتالیزور سه طرفه معمولی، تبدیل NOx به N2 + CO2 غیرممکن است. برای حذف NOx از گازهای خروجی، یک کاتالیزور NOx (ذخیره‌ای) ویژه با یک جزء باریم ویژه مورد نیاز است. این کاتالیزور علاوه بر جزء باریم حاوی فلزات گرانبهایی مانند پلاتین و رودیم نیز می باشد.
کاتالیزور سه طرفه مقادیر CO و HC را همانطور که قبلا توضیح داده شد به CO2 و H2O تبدیل می کند. NOx توسط کاتالیزور NOx تبدیل می شود. سنسورهای دمای اضافی و سنسور NOx برای نظارت دائمی مقادیر مورد نیاز است.
تصویر زیر یک سیستم اگزوز را نشان می دهد که توسط VW، BMW (و بیشتر و بیشتر مارک های دیگر) استفاده می شود.
گازهای NOx در حالت سرد در این کاتالیزور ذخیره می شوند. سایر گازهای اگزوز می توانند راه خود را از طریق اگزوز ادامه دهند. در طول دوره غنی از اکسیژن، گازهای NOx در جزء باریم ذخیره می شوند. NOx انباشته می شود (درست مانند دوده که در فیلتر ذرات ذخیره می شود). با گذشت زمان کاتالیزور اشباع می شود. آن لحظه ای است که پر از NOx است. سپس کاتالیزور باید بازسازی شود. سنسور NOx این را تشخیص می دهد و سیگنالی را به ECU ارسال می کند. در این زمان مخلوط غنی می شود، به ویژه برای بازسازی کاتالیزور NOx. این تنها زمانی اتفاق می افتد که کاتالیست NOx به دمای 800 درجه رسیده باشد (این توسط سنسور دما ثبت می شود و همچنین به واحد کنترل موتور منتقل می شود). غنی سازی موقت CO اضافی آزاد می کند. با کمک این CO، تبدیل به N2 + CO2 می تواند از طریق اجزای پلاتین و رودیوم انجام شود. پس از بازسازی، موتور دوباره روی یک مخلوط بدون چربی کار می کند تا زمانی که کاتالیزور دوباره اشباع شود.
همچنین ممکن است در این سیستم اشکالاتی رخ دهد. اگر ماشین فقط برای مسافت های کوتاه رانده شود (که برای کل ماشین بد است)، کاتالیزور NOx نمی تواند به دمای کار خود برسد. به محض اینکه اشباع (پر) شد، باید دوباره تولید شود. تنها اگر سنسور دما به اندازه گیری دمای خیلی پایین ادامه دهد، ECU هرگز مخلوط را غنی نمی کند. اگر کاتالیزور در دمای عملیاتی نباشد، اجزای پلاتین و رودیوم هنوز نمی توانند تبدیل را تحت تأثیر قرار دهند. در این زمان چراغ عیب موتور روشن می شود و با اسکن خودرو علت آن مشخص می شود. سپس کاتالیزور با کمک کابینت تست یا یک تست رانندگی سریع بازسازی می شود. بنابراین بهتر است گهگاه مسیرهای طولانی (مثلاً 50 کیلومتر یا بیشتر در بزرگراه) و ترجیحاً با سرعت بالاتر رانندگی کنید. سپس کاتالیزور به راحتی به دمای کاری خود می رسد.
امروزه موتورهای دیزلی از کاتالیزور SCR (کاهش کاتالیستی انتخابی). کاربردی. این کاتالیزور SCR همچنین NOx را ذخیره می کند، اما یکی نیز وجود دارد سیستم دوز AdBlue اضافه شده به.
پیری و علل آن:
- بنزین: یک مبدل کاتالیزوری سه طرفه فقط می تواند با بنزین بدون سرب کار کند. اگر بنزین سرب سوخت گیری شود، به صورت یک لایه نازک به فلز گرانبها می چسبد که تماس با گازهای خروجی را کاهش می دهد و پس از مدتی حتی آن را غیرممکن می کند. یک واکنش شیمیایی دیگر نمی تواند رخ دهد. کاتالیزور در حال حاضر از کار افتاده و باید تعویض شود. این یک موضوع پرهزینه است. بنزین سرب برای رسیدن به یک حد معین ضربه اضافه شد. از آنجایی که امروزه از سنسورهای ضربه ای استفاده می شود، سرب از سوخت حذف شده است.
- روغن همچنین تأثیر مخربی بر فضای داخلی دارد. اگر نشت روغن در امتداد، به عنوان مثال، رینگ های پیستون، راهنماهای سوپاپ یا توربو وجود داشته باشد، مقدار زیادی روغن می تواند به مبدل کاتالیزوری ختم شود. این روغن همچنین باعث می شود که یک لایه به فلز گرانبها بچسبد که سپس کارایی خود را از دست می دهد.
- رانندگی در مسافت های کوتاه: با رانندگی در مسافت های کوتاه، کاتالیزور به ندرت یا هرگز به دمای کار خود نمی رسد. باقی مانده های HC (بنزین) نسوخته به سطح سرامیکی می چسبند. اگر برای مسافت طولانی رانندگی شود، این باقیمانده های HC همچنان می سوزند. اگر به رانندگی در مسافت‌های کوتاه ادامه دهید، این باقیمانده‌های HC نیز به داخل می‌چسبند و باعث می‌شوند کاتالیزور در طول زمان کارایی خود را از دست بدهد.
سنسور لامبدا دوم (حسگر پرش) اغلب اندازه گیری می کند که آیا کاتالیزور گازها را به درستی تبدیل کرده است یا خیر. اگر کاتالیزور کهنه شود یا داخل آن معیوب باشد، این سنسور لامبدا دوم این را اندازه گیری می کند. سپس یک چراغ خطا روی داشبورد روشن می شود. پس از آن تعویض کاتالیزور ضروری است. اطلاعات بیشتر در مورد سنسور لامبدا را می توانید در صفحه پیدا کنید سنسور لامبدا.
