چرا کاتالیزور یکی از حیاتی‌ترین قطعات خودرو است؟

وقتی خودرویی روشن می‌شود، فقط حرکت نیست که آغاز می‌شود؛ فرآیندی شیمیایی هم در دل موتور شکل می‌گیرد که حاصل آن، دود و آلاینده‌هایی است که به هوا وارد می‌شوند. شاید تا چند دهه پیش کسی به این خروجی‌ها توجهی نداشت، اما امروزه با سخت‌گیرتر شدن قوانین محیط‌زیستی، توجه به کاهش آلاینده‌های خودرو بیش از همیشه اهمیت دارد. در این میان، قطعه‌ای نسبتاً کوچک اما بسیار حیاتی به نام کاتالیزور نقش اصلی را ایفا می‌کند.

در این مطلب از دیجیاتو، دقیق‌تر بررسی می‌کنیم کاتالیزور خودرو چیست، چه وظیفه‌ای دارد و چرا نبود یا خرابی آن می‌تواند هم برای خودرو و هم برای محیط‌زیست دردسرساز باشد. اگر دنبال پاسخ سؤالاتی مثل «کار کاتالیزور چیست؟» یا «وظیفه کاتالیزور ماشین چیست؟» هستید، تا پایان این راهنما با ما همراه باشید.

کاتالیزور چیست؟

برای پاسخ دقیق به این پرسش، بایستی به مفهوم علمی کاتالیزور نگاهی داشته باشیم. واژه کاتالیست (Catalyst) در علم شیمی، به ماده‌ای اطلاق می‌شود که سرعت واکنش شیمیایی را افزایش می‌دهد، البته بدون آن‌که در این واکنش مصرف شود.

در دنیای خودرو، کاتالیزور به طور دقیق مبدل کاتالیستی (Catalytic Converter) نام دارد. این قطعه در مسیر اگزوز خودرو قرار می‌گیرد تا گازهای سمی و خطرناک حاصل از احتراق را پیش از خروج، به گازهای کم‌خطر یا بی‌خطر تبدیل کند. تبدیل گازهای خطرناک همچون مونواکسید کربن به گازهای بی‌خطر نظیر دی‌اکسید کربن، از طریق واکنش شیمیایی در کاتالیست صورت می‌گیرد.

وظیفه کاتالیزور در خودرو چیست؟

همان‌طور که در قسمت قبل اشاره کردیم، کاتالیزور با انجام واکنش شیمیایی، گازهای پرخطر را به گازهای بی‌خطر یا کم‌خطر تبدیل می‌کند. بنابراین کار اصلی کاتالیزور، کنترل آلایندگی خودرو است. از جمله گازهایی که در این فرآیند تبدیل می‌شوند، می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

مونوکسید کربن، گازی بی‌بو و سمی که به دی‌اکسید کربن تبدیل می‌شود.

هیدروکربن‌های نسوخته که ناشی از احتراق ناقص هستند و به آب و دی‌اکسید کربن تبدیل می‌شوند.

اکسیدهای نیتروژن که عامل اصلی باران اسیدی هستند. کاتالیزور این گازها را به نیتروژن و اکسیژن تجزیه می‌کند.

محل قرارگیری کاتالیزور کجاست؟

کاتالیزور برای انجام واکنش شیمیایی، به دمای بالایی نیاز دارد. اکثر کاتالیزورها این کار را در دمای ۴۰۰ تا ۸۰۰ درجه سانتی‌گراد انجام می‌دهند. به همین دلیل محل نصب کاتالیزور در خودرو بلافاصله پس از منیفولد دود در نظر گرفته می‌شود. نزدیکی کاتالیزور به موتور باعث می‌شود تا این قطعه سریع‌تر گرم شود و شروع به کار کند.

اجزای داخلی کاتالیزور خودرو

کاتالیزور ماشین از سه بخش اصلی تشکیل شده است که به شرح زیر هستند:

• هسته کاتالیزور :  یک ساختار لانه زنبوری سرامیکی است که سطح تماس گازها با مواد کاتالیست را افزایش می‌دهد.

• لایه اکسیدی :  لایه‌ای است که روی هسته سرامیکی کشیده می‌شود تا فلزات گران‌بهای کاتالیزور روی آن قرار گیرند.

• فلزات کاتالیزگر :  این بخش شامل فلزات گران‌بهایی همچون پلاتین، پالادیوم و رودیوم می‌شود که روی شبکه لانه زنبوری قرار دارند. این فلزات مسئول انجام واکنش شیمیایی هستند.

به جز سه بخش بالا، هر کاتالیزور از یک پوشش فلزی بیرونی نیز بهره می‌برد. این پوشش از انتقال حرارت شدید به بدنه خودرو جلوگیری می‌کند.

انواع کاتالیزور خودرو

با توجه به نوع سوختی که خودرو مصرف می‌کند و فناوری ساخت موتور، کاتالیست خاصی روی خودرو نصب می‌شود. با این حال اکثر کاتالیزورها در یکی از دسته زیر قرار می‌گیرند:

۱.کاتالیزور دو‌راهه: این نوع کاتالیست، قدیمی‌ترین و ساده‌ترین نوع کاتالیزور محسوب می‌شود. کاتالیزور دوراهه قادر است تا مونوکسیدکربن و هیدروکربن‌ها را تصفیه کند.

۲. کاتالیزور سه‌راهه: این نوع کاتالیست مدرن‌تر است و در خودروهای امروزی مورد استفاده قرار می‌گیرد. کاتالیزور سه راهه‌ قادر است تا مونوکسید کربن، هیدروکربن‌های نسوخته و اکسید نیتروژن را تصفیه کند. در پاسخ به پرسش‌هایی همچون کاتالیزور پژو چیست یا کاتالیزور پراید چیست، باید گفت که کاتالیست این دو خودرو از نوع سه‌راهه است.

۳.کاتالیزور دیزل: خودروهای دیزلی به دلیل استفاده از سوخت گازوئیل، ذرات معلق نیز تولید می‌کنند. بنابراین در خودروهای دیزلی از کاتالیست اکسیداسیون دیزل و فیلتر ذرات معلق استفاده می‌شود.

دلایل خرابی کاتالیزور خودرو چیست؟

کاتالیزور خودرو قطعه‌ای مقاوم است و عمر بالایی دارد اما برخی اقدامات ممکن است باعث نابودی آن شوند. در ادامه به ذکر برخی از این عوامل خواهیم پرداخت:

کیفیت پایین سوخت

وجود گوگرد بالا در بنزین بی‌کیفیت، باعث می‌شود تا لایه فلزی کاتالیست پوشانده شود و این قطعه قابلیت خود را از دست بدهد. این اتفاق را تحت نام مسمومیت کاتالیزور می‌شناسند.

خرابی سنسور اکسیژن

اگر سنسور اکسیژن خودرو به درستی کار نکند، تنظیم سوخت و هوا برهم خواهد خورد. این موضوع به کاتالیزور آسیب می‌رساند. مطالعه مقاله علائم خرابی سنسور اکسیژن می‌تواند در تشخیص سریع مشکل به شما کمک کند

خرابی شمع‌‌ها و وایرها

وجود ایراد در سیستم جرقه‌زنی خودرو، باعث ورود بنزین خام به اگزوز می‌شود. این بنزین در کاتالیزور مشتعل می‌شود و آن را ذوب می‌کند.

ورود روغن موتور یا ضدیخ به کاتالیزور

ایجاد نشتی در واشر سرسیلندر باعث ورود مایع خنک کننده یا روغن موتور به کاتالیزور می‌شود. درصورتی‌که ضدیخ یا روغن به کاتالیست وارد شوند، شبکه لانه زنبوری دچار گرفتگی می‌شود.

ضربه‌های فیزیکی

پرش از روی دست‌اندازهای نامطلوب باعث وارد شدن ضربه به کاتالیزور خودرو می‌شود و شبکه سرامیکی درون آن را خرد می‌کند.

نشانه‌های خرابی کاتالیزور خودرو

درصورتی‌که کاتالیزور خودرو دچار مشکل شود، بایستی نسبت به تعویض آن اقدام کنید. تعویض به موقع خرابی کاتالیزور می‌تواند از وارد شدن آسیب به موتور جلوگیری کند. علائم اصلی خرابی کاتالیزور عبارتند از:

• کاهش محسوس قدرت و شتاب خودرو که در اثر مسدود شدن شبکه کاتالیزور رخ می‌دهد.
• افزایش مصرف سوخت خودرو که به دلیل جبران افت توان ایجاد می‌شود.
• روشن شدن چراغ چک، رایج‌ترین نشانه‌ خرابی کاتالیزور است.
• درصورت خرابی کاتالیزور، بویی شبیه به تخم‌مرغ گندیده از خودرو خارج می‌شود. این بو ناشی از عدم تصفیه گوگرد است.
• در نهایت افزایش دمای موتور به دلیل گرفتگی کاتالیزور و بازگشت گرما به موتور، یکی دیگر از دلایل خرابی این قطعه است. اگر افزایش دمای موتور با نشانه‌های دیگری همراه بود، مقاله جوش آوردن ماشین می‌تواند به تشخیص علت اصلی کمک کند

ما در مقاله‌ی علائم خرابی کاتالیزور به‌طور کامل نشانه‌های خرابی و روش‌های تست این قطعه را توضیح داده‌ایم؛ اگر به دنبال بررسی دقیق‌تر هستید، مطالعه آن مطلب می‌تواند بسیار کمک‌کننده باشد.

تست خرابی کاتالیزور چگونه انجام می‌شود؟

برای آن‌که مکانیک‌های ماهر متوجه خرابی کاتالیزور شوند، از تست‌های خاصی استفاده می‌کنند. برخی از این تست‌ها به شرح زیر هستند:

۱. تست دیاگ و سنسور اکسیژن: با بررسی نمودار ولتاژ دوم سنسور اکسیژن که بعد از کاتالیزور قرار دارد، می‌توان نسبت به خرابی این قطعه اطمینان کسب کرد. برای آشنایی بیشتر با نحوه خطایابی خودرو، پیشنهاد می‌شود مقاله دیاگ چیست را مطالعه کنید.

۲. تست فشار بازگشتی: در این تست فشارسنج به جای سنسور اکسیژن اول بسته می‌شود تا میزان گرفتگی مسیر اگزوز سنجیده شود.

۳. تست خلا: در این تست میزان مکش منیفولد ورودی در دور موتورهای مختلف بررسی می‌شود.

۴. تست دما: در این تست با استفاده از یک دماسنج لیزری، دمای ورودی و خروجی کاتالیزور بررسی می‌شود.

عمر مفید کاتالیزور چقدر است و زمان تعویض آن چه موقع فرا می‌رسد؟

در قسمت‌های قبل گفتیم که کاتالیزور قطعه‌ای مقاوم است اما همین قطعه نیز عمر محدودی دارد. در شرایط ایده‌آل، یک کاتالیزور بین ۸۰ هزار تا ۱۰۰ هزار کیلومتر عمر مفید دارد. با استفاده اندک از خودرو و همچین وجود سوخت باکیفیت، ممکن است عمر این قطعه به ۱۵۰ هزار کیلومتر نیز برسد. در سوی دیگر بروز مشکلات فنی و استفاده از سوخت بی‌کیفیت، عمر این قطعه را تا حدود ۵۰ هزار کیلومتر کاهش می‌دهد. پس از پایان عمر کاتالیزور، خواص این قطعه از بین می‌روند و در نتیجه بایستی نسبت به تعویض آن اقدام نمایید.

هزینه تعویض کاتالیزور خودرو چقدر است؟

تعمیر کاتالیزور خودرو در اکثر موارد ناممکن یا بی‌فایده است. وقتی شبکه سرامیکی کاتالیزور ذوب شود یا مواد کاتالیزگر از بین بروند، این قطعه باید تعویض شود.

هزینه تعویض کاتالیزور در خودروهای داخلی حدود ۳ الی ۴ میلیون تومان در سال ۱۴۰۴ است. با این حال در خودروهای خارجی این رقم بسیار بالاتر است. به عنوان مثال کاتالیزور هیوندای سانتافه حدود ۱۵۰ میلیون تومان قیمت دارد.

عوامل مؤثر بر قیمت کاتالیزور خودرو

قیمت کاتالیزور خودرو به عوامل مختلفی بستگی دارد. عامل نخست، نوع خودرو است. خودروهایی که موتورهای حجیم‌تری داشته باشند، کاتالیزور گران‌تری دارند. مورد دوم استاندارد عدم آلایندگی خوردو است. کاتالیزور خودروهایی که از استاندارد عدم آلایندگی یورو ۵ استفاده می‌کنند، نسبت به کاتالیزور یورو ۴ گران‌تر است. دلیل این گرانی، استفاده از فلزات بیشتر در کاتالیزور یورو ۵ است. در نهایت کاتالیزورهای اصلی با برند معتبر، گران‌تر از نمونه‌های متفرقه هستند.

شستشو و تمیز کردن کاتالیزور خودرو

در بازار آزاد محلول‌هایی به عنوان شوینده کاتالیزور وجود دارد که در باک خودرو ریخته می‌شوند. این محلول‌ها می‌توانند دوده و رسوبات سطحی را تمیز کنند. با این حال اگر شبکه کاتالیزور ذوب شده باشد، ریختن این محلول در باک هیچ تاثیری ندارد. برخی تعمیرکاران نیز کاتالیزور را با اسید یا جوهرنمک شستشو می‌دهند. این روش کاملا غیراصولی است و می‌تواند فلزات گران‌بها را از بین ببرد.

بازیافت خاک کاتالیزور و ارزش اقتصادی آن

با وجود آن‌که کاتالیزور خودرو به دلیل اتمام عمر قابلیت خود را از دست می‌دهد اما همچنان باقی مانده ذرات آن ارزشمند هستند. این باقی‌مانده ذرات که تحت عنوان خاک کاتالیزور شناخته می‌شود، شامل فلزاتی از قبیل پلاتین، پالادیوم و رودیوم است.

خاک کاتالیست طی فرآیندهای پیچیده شیمیایی بازیافت می‌شود تا فلزات گران‌بها از آن استخراج شوند. بازیافت این قطعات علاوه بر حفظ ارزش زباله‌ها، از ورود آلودگی‌های خطرناک به محیط جلوگیری می‌کند. از سوی دیگر با بازیافت فلزات ارزشمند، نیازی به معدن کاوی مجدد برای استخراج فلزات گران‌بها وجود ندارد.

مزایا و معایب حذف کاتالیزور خودرو

برخی رانندگان برای افزایش شتاب و همچنین تغییر صدای خروجی پیشرانه، کاتالیزور را حذف می‌کنند. به جای کاتالیزور، از لوله مستقیم یا هدرز استفاده می‌شود. مزایای این کار شامل افزایش جزئی شتاب و کاهش هزینه تعمیر یا تعویض کاتالیست می‌شود. در سوی مقابل این کار باعث افزایش شدید آلایندگی خودرو و همچنین بالا رفتن چشم‌گیر مصرف سوخت، بروز مشکلات قانونی، افزایش صدای اگزوز، روشن شدن چراغ چک و خطای دائم سنسور اکسیژن می‌شود.

جمع‌بندی و نتیجه‌گیری

در مطلب امروز متوجه شدیم که کاتالیزور چیست و چه کاری انجام می‌دهد. کاتالیست قطعه‌ای حیاتی برای حفظ سلامت محیط زیست و کسب اطمینان از عملکرد صحیح خودرو است. این قطعه قیمت بسیار بالایی دارد و تعویض آن برای مالک هزینه‌بر است. با این حال اگر سیستم سوخت‌رسانی خودرو را سالم نگه دارید، شمع‌ها را به موقع تعویض کنید و از سوخت مناسب استفاده نمایید، عمر این قطعه افزایش خواهد یافت.

در سوی دیگر نادیده گرفتن خرابی کاتالیزور باعث آلودگی هوا می‌شود و با افزایش روزافزون مصرف سوخت خودرو، هزینه‌های نگهداری را نیز افزایش می‌دهد. بنابراین اگر کاتالیزور اتومبیل شما دچار مشکل شده است، بهتر است تا هرچه زودتر نسبت به تعویض آن اقدام کنید. راهکارهای میان‌بر همچون تخلیه کاتالیزور یا شستشوی آن، در اکثر مواقع پاسخ‌گو نخواهند بود.