PDA

توجه ! این یک نسخه آرشیو شده میباشد و در این حالت شما عکسی را مشاهده نمیکنید برای مشاهده کامل متن و عکسها بر روی لینک مقابل کلیک کنید : مبدل كاتاليزوري در خودرو


روابط عمومی آکو فروم
12-15-2009, 10:34 PM
مبدل های کاتالیزوری چگونه کار می کنند؟
معرفی مبدل های کاتالیزوری
در آمریکا میلیون ها خودرو در حال حرکت اند، و هرکدام منبع آلودگی بالقوه می باشند. به خصوص در شهرهای بزرگ، این میزان آلودگی که از جمع خودروها تولید می گردد، می تواند مشکلاتی بس عظیم به وجود آورد.
برای حل مشکلاتی از این دست، شهرها و ایالات و دولت فدرال، قوانین هوای-پاک ایجاد می کنند؛ و بسیاری از قوانین، وعظ گردیده اند تا میزان آلودگی تولیدی توسط خودروها را محدود سازند. به منظور هماهنگی با این قوانین، خودروسازان اصلاحات بسیاری را بر روی موتور و سیستم سوخت رسانی اعمال کرده اند. برای کمک به کاهش آلودگی های خروجی، قطعه جالبی به نام مبدل کاتالیزوری طراحی کردند، که در سر راه گاز خروجی قرار گرفته و مقدار زیادی از آلودگی می کاهد.
http://static.howstuffworks.com/gif/catalytic-converter-location.jpg

محل مبدل کاتالیزوری در خودرو

در این مقاله، شما فرا خواهید گرفت که موتور یک خودرو چه آلاینده هایی را تولید کرده و علت تولید آنها چیست؛ و اینکه مبدل کاتالیزوری چگونه از پس این آلاینده ها برمی آید. مبدل های کاتالیزوری به صورت شگفت آوری قطعات ساده ای می باشند، بنابراین دیدن اینکه چه تاثیر بزرگی می گذارند، غیر قابل باور است!
آلاینده هایی که موتور خودرو تولید می کند
به منظور کاهش آلودگی خروجی، موتور خودروهای نوین به طور دقیقی میزان سوخت مصرفی را کنترل می نمایند. آنها سعی می کنند تا نسبت هوا به سوخت را در نقطه محاسبه میزان عناصر (اِستوکیومتریک) نگاه دارند، و آن همان نسبت محاسبه شده ی ایده آل هوا به سوخت باشد. از دیدگاه نظری، در این نسبت، همه سوخت با استفاده از تمامی اکسیژن موجود در هوا می سوزد. برای بنزین، نسبت محاسبه میزان عناصر در حدود 14.7 به 1 می باشد، بدان معنی که برای هر پوند بنزین (حدود 450 گرم)، 14.7 پوند هوا (حدود 6.668 کیلوگرم) سوزانده خواهد شد. در عمل و در هنگام رانندگی، ترکیب سوخت با نسبت ایده آل دارای مقداری تفاوت می باشد. گاهی اوقات ترکیب رقیق(نسبت هوا به سوخت بیشتر از 14.7) و گاهی اوقات غنی (نسبت هوا به سوخت کمتر از 14.7) می شود.
مهم ترین خروجی های موتور خودرو از این قرار است:





گاز نیتروژن 78 درصد هوا را نیتروژن تشکیل می دهد، و میزان زیادی از این گاز به داخل موتور راه پیدا می کند.
دی اکسید کربن (CO2) – این گاز یک محصول عمل احتراق می باشد. کربن سوخت با اکسیژن هوا ترکیب می شود.
بخار آب (H2O) – این هم یک محصول دیگر عمل احتراق می باشد. هیدروژن سوخت با اکسیژن هوا ترکیب می شود.

خروجی ها اکثراً بی ضرر می باشند (هر چند اعتقاد بر این است که دی اکسید کربن به روند گرمایش جهانی کمک می نماید). حال به این دلیل که روند احتراق هیچ گاه کامل نیست، نوع دیگری از خروجی ها با مقدار کمتر و ضرر بیشتر در موتور خودرو تولید می گردد:





مونواکسید کربن (CO) – گاز سمی بدون رنگ و بو.
هیدروکربن ها یا ترکیبات آلی فرّار (VOCs) – اغلب از سوختی که نسوخته و بخار شده به وجود می آید.

نور خورشید این ترکیبات را می شکند تا اکسیدان ها را تشکیل دهند، که با اکسید نیتروژن واکنش داده و اوزون سطح پایه (O3) را ایجاد می کند و آن جزء اصلی دود و بخار می باشد.




اکسید نیتروژن (NO و NO2، همراه هم NOx خطاب می شوند) – دود و باران اسیدی را سبب شده و باعث ایجاد سوزش در ترشحات مخاطی انسان می گردد.

این سه و بعضی دیگر، موادی هستند که مبدل های کاتالیزوری، برای کاهش آنها طراحی گردیده اند.

مبدل های کاتالیزوری چگونه آلودگی را کاهش میدهند
اکثر خودروهای نوین مجهز به مبدل های کاتالیزوری سه-وجهی می باشند. "سه-وجهی" به سه گاز خروجی تحت کنترل، که وسیله در تلاش برای کاهش شان می باشد، بر می گردد – مونواکسید کربن، VOCs و مولکول های NOx. مبدل از دو نوع کاتالیزور (واکنش یار) متفاوت استفاده می کند، یک کاتالیزور کاهش و یک کاتالیزور اکسیدگر. هر دو نوع شامل یک ساختار سرامیکی می باشند که با یک کاتالیزور فلزی پوشیده شده، معمولاً پلاتینیوم، رُدییُم و یا پالادیوم. هدف، ایجاد یک ساختار است که بیشترین سطح پوشش کاتالیزور را روی گاز خروجی اعمال کند، همچنین در عین حال، میزان به کارگیری کاتالیزور را به حداقل برساند (این مواد بسیار گران قیمت می باشند).
http://static.howstuffworks.com/gif/catalytic-converter-side.jpg
http://static.howstuffworks.com/gif/catalytic-converter-cutopen.jpg
http://static.howstuffworks.com/gif/catalyst-converter-2-labels.gif
یک مبدل کاتلیزوری سه-وجهی؛ توجه کنید که دو کاتالیزور جدا از هم وجود دارند.

دو نوع ساختار اصلی برای مبدل های کاتالیزوری وجود دارد – بافت لانه زنبوری و مهره های سرامیکی. اکثر خودروهای امروزی از ساختار لانه زنبوری بهره می برند.
http://static.howstuffworks.com/gif/catalytic-converter-catalyst.jpg

ساختار کاتالیزور لانه زنبوری ِ سرامیکی

کاتالیزور کاهش
اولین مرحله مبدل کاتالیزوری، کاتالیزور کاهش می باشد. این کاتالیزور با استفاده از پلاتینیوم و رُدییُم به کاهش خروجی های NOx کمک می نماید. هنگامی که یک مولکول NO و یا NO2 با کاتالیزور برخورد می کند، کاتالیزور، اتم نیتروژن را از مولکول جدا کرده و به آن می چسبد و از آن طرف اکسیژن در قالب O2 آزاد می گردد. اتم های نیتروژن با دیگر اتم های نیتروژنی که به کاتالیزور چسبیده اند، پیوند خورده و N2 را تشکیل می دهند. برای مثال:

NO2 => N2 + O2or2NO2 => N2 + 2O2

کاتالیزور اکسیدگر

دومین مرحله مبدل کاتالیزوری، کاتالیزور اکسیدگر می باشد. این کاتالیزور با سوزاندن (اکسیده کردن) هیدروکربن های نسوخته و مونواکسید کربن بر روی یک کاتالیزور پلاتینیوم و پالادیوم، از مقدار آنها می کاهد. این کاتالیزور، به واکنش CO و هیدروکربن ها با باقیمانده اکسیژن موجود در گاز خروجی، یاری می رساند. برای مثال:
2CO + O2 => 2CO2
اما این اکسیژن از کجا می آید؟
سیستم کنترل
سومین مرحله، سیستم کنترلی است که گاز خروجی را بررسی کرده و با استفاده از اطلاعات به دست آمده، سیستم تزریق سوخت را کنترل می نماید. یک حسگر اکسیژن درست قبل از مبدل وجود دارد، بدان معنی که حسگر نسبت به مبدل، به موتور نزدیک تر است. این حسگر به کامپیوتر ِ موتور، میزان اکسیژن موجود در گاز خروجی را گزارش می دهد. کامپیوتر موتور می تواند میزان اکسیژن در گاز خروجی را با تنظیم نسبت هوا-به-سوخت، کم یا زیاد کند. این طرح ِ کنترل، به کامپیوتر موتور این امکان را می دهد تا از فعالیت موتور در نزدیک ترین حالت، به نقطه محاسبه میزان عناصر، اطمیان حاصل کرده؛ و همچنین میزان اکسیژن را به اندازه کافی برای کاتالیزور اکسیدگر، به منظور سوزاندن هیدروکربن ها و CO فراهم می سازد.

راه های دیگر کاهش آلودگی
مبدل کاتالیزوری نقش بسیار مهمی در کاهش آلودگی ایفا می کند، اما در واقع برای بهتر شدن، هنوز جای کار دارد. یکی از بزرگترین نواقصش این است که مبدل، تنها در دمای بالا کارایی دارد. هنگامی که شما خودروی خود را پس از مدتی روشن کنید و موتور سرد باشد، مبدل کاتالیزوری برای کاهش آلودگی گاز خروجی، تقریباً هیچ کاری انجام نمی دهد.
یک راه حل ساده برای این مشکل، نزدیک تر کردن مبدل به موتور خودرو می باشد. بدین شرح که گازهای خروجی داغ تری به مبدل رسیده و آن را زودتر گرم می سازد؛ اما این مسئله به علت تحمیل دماهای بسیار بالا به مبدل، ممکن است که از عمر مفید آن بکاهد. اکثر خودروسازان، مبدل را زیر جایگاه سرنشین جلو قرار می دهند تا به میزانی که به آن آسیب نرسد از موتور فاصله داشته باشد و گازهایی با دمایی پایین تر به آن برسند.
از پیش گرم کردن (قبل از روشن شدن موتور) مبدل کاتالیزوری، یک راه خوب برای کاهش آلاینده های خروجی می باشد. آسان ترین راه برای از پیش گرم کردن مبدل، استفاده از وسایل گرمایش الکتریکی می باشد. متاسفانه سیستم های الکتریکی 12 ولت موجود بر روی اکثر خودروها، انرژی و قدرت کافی را فراهم نمی آورند تا بتوان به سرعت، مبدل ها را گرم نمود. اکثر مردم حاضر نیستند قبل از روشن نمودن خودرویشان چندین دقیقه صبر نمایند تا مبدل کاتالیزوری گرم شود. خودروهای هیبریدی که دارای بسته های باطری بزرگ و با ولتاژ بالا هستند، می توانند قدرت لازم برای گرم نمودن مبدل کاتالیزوری، با سرعت زیاد فراهم نمایند.

Marshal
12-29-2009, 12:41 PM
مبدل كاتاليستي يا كاتاليزور

مبدلهاي كاتاليستي از دهه 70 با هدف كاهش آلودگي هوا، بر سر راه خروجي موتورهاي بنزيني نصب شدهاند. جديدترين و مرسومترين نوع آنها، مبدلهاي سه راهه هستند كه اولين نوع آنها در 1976 در امريكا براي موتورهاي بنزيني اجباري شد.
علت انتخاب نام سه راهه براي اين مبدلها آن است كه براي كاهش همزمان سه نوع گاز سمي و آلاينده هوا شامل: مونوكسيدكربن (CO)، هيدروكربنهاي حاصل از احتراق ناقص (HC) و اكسيد نيتروژن (NOX) و تبديل آنها به گازهاي غيرسمي بخار آب (H2O)، نيتروژن (N2) و دياكسيد كربن ((CO2، مورداستفاده قرار ميگيرند (شكل 1).


شكل 1: مبدل كاتاليستي و گازهاي ورودي و خروجي
http://khodroha.com/mobadel-kata1.jpg



انواع مبدلهاي كاتاليستي براساس نوع جنس
كاتاليستها براساس نوع جنس به سه نوع عمده: گلوله اي2 ، سراميكي3 و فلزي تقسيم ميشوند. اولين نوع مبدلهاي كاتاليستي، گلولهاي بودند كه از كرههاي پرسوراخ آلومينا (AL2O3) كه فلزات گرانبها (PM) در داخل آنها كاشته شده بود، تشكيل ميشدند (شكل 2). قطر اين گلولهها بين 10/1 تا 8/1 اينچ بود كه درون محفظهاي فلزي، زير خودروها قرار ميگرفتند. اين نوع مبدلها براي موتورهاي با حجم زياد، سرعت پايين و دماي پايين، همچون كاميونها استفاده ميشدند.


شكل 2: مبدلهاي كاتاليستي گلوله اي
http://khodroha.com/mobadel-kata2.jpg
كاتاليستهاي نوع دوم، از ديواره هاي نازك سراميكي لانه زنبوري4 تشكيل يافته و مونوليتهاي سراميكي هستند. اين ديواره ها، محل نشستن فلزات گرانبها نيستند (شكل 3). بلكه فلزات گرانبها براي داشتن سطوح تماس بيشتر بر روي لايه خارجي به نام washcoat قرار ميگيرند كه اين لايه، شامل اكسيد فلزات (BMO) همچون آلومينا (Al2o3) و سريا ((CeO2 است (شكل 4).

شكل 3: مبدلهاي كاتاليستي سراميكي
http://khodroha.com/mobadel-kata3.jpg

شكل 4: مشخصات لايه washcoat و چگونگي تعامل فلزات گرانبها و اكسيد فلزات
http://khodroha.com/mobadel-kata4.jpg



ساختمان اصلي كاتاليستهاي سراميكي معمولا از طريق اكستروژن ماده سراميكي كوردريت5 2.Al2O3-5.SiO2-2.MgO ساخته ميشود.
كاتاليست نوع سوم كه كمتر از نوع دوم مورد استفاده قرار ميگيرد، مونوليتهاي نوع فلزي است كه از آلياژ فلزات با مقاومت حرارتي بالا تشكيل يافته است. مونوليتهاي فلزي نيز مانند سراميكي، از سوراخهاي بسياري تشكيل شده كه از ورق هاي فنري مانند فرم يافته كنار هم ساخته ميشوند (شكل 5).

شكل 5: م كاتاليستي فلزي
http://khodroha.com/mobadel-kata5.jpg


مزاياي كاتاليستهاي سراميكي نسبت به فلزي عبارت است از: توليد آسانتر، پوششدهي راحتتر و ارزانتر بودن، قدرت نگهداري دما و بازيافت راحتتر. مزاياي نوع فلزي نسبت به سراميكي، مقاومت بالاتر در برابر ضربه و حرارت، قابليت كاهش ضخامت ديواره (داراي تعداد سوراخ بيشتر يا cpsi بالاتر) و افت فشار كمتر و گرم شدن سريعتر است.
هماكنون، كاتاليست رايج commercial catalyst، كاتاليست سراميكي است كه حدود 85 درصد از كل توليدات مبدل كاتاليست را تشكيل ميدهد.

تكامل تكنيكي مبدلهاي كاتاليستي از ابتدا تاكنون
مبدلهاي كاتاليستي براساس تكامل تكنيكي از ابتدا تاكنون، به صورت زير تقسيمبندي ميشوند (شكل 6):
• مبدلهاي كاتاليستي با عايق حرارتي خارجي6
• مبدلهاي كاتاليستي با عايق حرارتي داخلي مخروطي7
• مبدلهاي كاتاليستي با عايق حرارتي داخلي همراه با مبدل كاتاليستي گرم كننده8 كه نزديكتر به موتور نصب ميشوند
• مبدلهاي كاتاليستي كه بسيار نزديك به موتور بوده، اما با فلانج به مانيفولد وصل ميشوند9
• مبدلهاي كاتاليستي جوششده به مانيفولد10


شكل 6: تكامل تكنيكي مبدلهاي كاتاليستي از ابتدا تا اكنون
http://khodroha.com/mobadel-kata6.jpg


عوامل مهم طراحي و ساخت مبدل كاتاليستي
ميزان كارايي و بازده مبدل كاتاليستي، تابعي از مشخصات و عوامل هندسي همچون چگالي سوراخها (cpsi)، نسبت بازي سطح11 و ضخامت ديوارهها ميباشد. همانطور كه در جدول 1 مشخص است، هر چه چگالي سوراخهاي (cpsi) بيشتر باشد، ديوارها نازكتر و در نتيجه سطوح تماس بيشتر خواهد بود. سطوح تماس بيشتر (GSA)، باعث افزايش بازده و كاهش افت فشار در طول كاتاليست خواهد بود. مقايسه مطالعات انجام شده درباره مشخصات حفره هاي كاتاليست، نشان ميدهد كه سوراخهايي با شكل نزديكتر به شكل دايره، داراي بهترين بازده كاتاليست هاست.

Marshal
12-29-2009, 12:41 PM
جدول 1: مشخصات مهم هندسي مونوليتها http://khodroha.com/mobadel-kata7.jpg



محدوده عوامل مهم تاثيرگذار و متداول در مبدل كاتاليستي، در جدول 2 خلاصه شده است.

جدول 2: محدوده عوامل مهم در مبدل كاتاليستي
http://khodroha.com/mobadel-kata8.jpg



چگونگي از بين رفتن كارايي كاتاليست
عوامل از بين رفتن كارايي كاتاليستها عبارتند از:
1. حرارت بالا
2. سمي شدن بهوسيله مواد خروجي از موتور
3. خرابي مكانيكي مبدل
دماي بسيار بالا، باعث چسبيدن فلزات گرانبها به هم و كاهش سطوح محل اثر آنها در كاتاليستها و در نتيجه، كاهش اثردهي آنها ميشود. معمولاً دماي 800 تا 1000 درجه سانتيگراد به بالا، باعث تهنشيني و چسبيدن فلزات گرانبها ميشود. عامل اصلي در افزايش دما عدم جرقهزني شمعهاست.
سموم رايج در كاتاليستها، عبارتند از: سرب، فسفر و سولفور كه معمولا جزئي از افزودنيهاي معمولي به بنزين و روغن هستند. سرب، معمولا به عنوان عامل ضدصدا، فسفر به عنوان ماده افزودني در روغن و سولفور بهعنوان عامل موجود در بنزين و روغن شناخته شده اند. دو عامل اول، اثر منفي بيشتري بر فلزات گرانبها و عامل سوم، اثر منفي بيشتري بر اكسيد فلزات دارند.
ضربه هاي مكانيكي خارجي وارده بر مبدلهاي كاتاليستي، بويژه كاتاليستهاي كاركردهاي كه حالت تردي پيدا ميكنند، باعث شكستن، گرفتگي و ... در كاتاليستها ميشوند.
هر يك از سه عامل ياد شده، باعث پايين آمدن كارايي كاتاليست در خودروها ميشوند.

چگونگي اثر سوخت در بازده مبدلهاي كاتاليستي و كنترل آن
نمايي كلي از موقعيت كاتاليست و سيستم كنترل آن در شكل 7 ارائه شده است. براي اينكه بتوان نسبتي مناسب از تركيب هوا به سوخت را به منظور تبديل مناسب گازهاي سمي به غير سمي داشته باشيم، سيستم كنترل نسبت هوا به سوخت ميبايستي در خودرو نصب شود. هدف اين است كه نسبت هوا به سوخت را در محدودهاي باريك به نام «پنجره
http://khodroha.com/landa.jpg

» نگاه داريم. اين همان محدودهاي است كه در آن، همزمان سه گاز، HC، CO و NOX قابل تبديل با بازده مناسب ميباشند. پهناي اين پنجره باريك (محدود) بوده و حدود 3 درصد نسبت هوا به سوخت است. اين پهنا به فرمولاسيون كاتاليست و شرايط كاري موتور بستگي دارد (شكل 8).

شكل 7: نماي كلي موقعيت كاتاليست و سيستم كنترل آن
http://khodroha.com/mobadel-kata9.jpg


شكل 8: محدوده نسبت هوا به سوخت براي بازده بالاي تبديل HC، CO و NOX، نسبت هوا به سوخت 6/14 به معني عملكرد استوكيومتري است.
http://khodroha.com/mobadel-kata10.jpg


http://khodroha.com/bobadel-kata11.jpg

چگونگي كنترل نسبت سوخت به هوا در شكل 1 نشان داده شده است. معمولا اين كنترل توسط ECUا12 انجام ميشود.

معيارهاي تست آلودگي
براي اينكه كاتاليستي از نظر آلودگي بتواند شرايط لازم را احراز كند، آن را براساس معيارهايي ارزيابي ميكنند كه يكي از مهمترين آنها، استاندارد اروپايي يورو 1 تا 5 است. اين معيارها در جدول شماره 3 ارائه شده اند.

Marshal
12-29-2009, 12:42 PM
جدول 3: معيارهاي استاندارد آلودگي اروپايي يورو 1 تا 5 http://khodroha.com/mobadel-kata12.jpg



هماكنون، استاندارد رايج در ايران، استاندارد يورو 2 است.
قبل از انجام تست آلودگي، كاتاليست را بر اين اساس كه Fresh، Degreened (3000كيلومتر) و يا Aged (80 يا 100 هزار كيلومتر) باشد، آماده ميكنند. اين آمادهسازي براي كاتاليستهاي degreened و aged، ميتواند براساس نوع كوره، مدلسازي با موتور و يا خودروي اصلي، انجام پذيرد كه براساس نياز مشتري و اعلام چرخه و زمان موردنياز آنها انجام ميشود. روش مرسوم براي انجام Aging معمولا مدلسازي با موتور است. بعد از آمادهسازي كاتاليست، آن را بر روي دينو13 توسط ماشين و مطابق چرخههاي اروپايي، تست ميكنند. نتايج چرخه تست آن در نمودار شكل 9 ارائه شده است. بعد از جمع آوري گازهاي آلاينده خروجي در زمان تست، ميزان آن را با معيار موجود در جدول 3 مقايسه و بررسي ميكنند.

شكل 9: نمودار چرخه تست اروپايي در دو بخش 1 (شهري) و 2 (برون شهري)
http://khodroha.com/bobadel-kata14.jpg


مشكلات موجود
با توجه به افزايش آلودگيهاي شهرها بويژه شهرهاي بزرگ، به نظر ميرسد كه براي حل اين معضل، بايد مشكلات را هر چه زودتر از ميان برداشت، اين مشكلات عبارتند از:
1. مشكل عدم آگاهي كه ناشي از عدم آشنايي مردم با مبدل كاتاليست و تاثير آن بر بهبود آلودگي هواست و نيازمند كار فرهنگي در سطح جامعه است. برخي افراد از كاهش قدرت موتور به دليل عملكرد مبدل كاتاليست گله دارند كه بايد به آنها گفت، در صورتي كه موتور و سيستمها تنظيم باشند، مبدل كاتاليست فقط مقدار كمي بر شتاب اثر ميگذارد كه اين بها را ميبايستي همگان براي بهبود و پاكيزگي هوا پرداخت كنند.
2. نبود الزام استفاده از كاتاليست در خدمات پس از فروش و خودروهاي قديمي. با توجه به تعداد بسيار زياد خودروهاي قديمي اكثر آلودگيهاي شهرها ناشي از عملكرد اين نوع خودروهاست. سازمان محيطزيست بايد طرح اجباري شدن استفاده از مبدل كاتاليست را براي تمام خودروهاي قديمي اجرا كند تا هزينههاي دولت در اجباري كردن خودروهاي توليدي جديد، هدر نرود.
3. نبود افراد متخصص و عدم دقت در ايستگاههاي تست معاينه فني. باتوجه به اينكه خودروها، مجبور به گذراندن مراحل معاينه فني سالانه شدهاند، سازمان حفاظت از محيطزيست بايد نظارت خود را در اين ايستگاهها افزايش دهد تا احيانا تخلفي (عمدي يا سهوي) صورت نپذيرد. براي مثال، مشاهده شده است كه خودروهاي قديمي قبل از تست معاينه فني، توسط مكانيك كاملا هواخور (Lean) شدهاند، به طوريكه اگر گاز داده نشود، خاموش ميشوند. اين خودروها به معاينه فني مراجعه كرده و تست آلودگي را پاس ميكنند. سپس، با مراجعه به مكانيك به حالت معمولي تنظيم ميشوند. با توجه به اينكه كاتاليستها در محدودهاي خاص از نسبت هوا به سوخت، كار ميكنند (معمولا بين 03,0±1 شكل 8) اگر تستكننده به اين مسئله دقت كند و در زمان تست، نسبت هوا به سوخت در اين محدوده باشد، نتيجه تست هر چه كه باشد، واقعي بوده و در غير اين صورت، كاملا غلط است. براي دقت بيشتر در تستها، پيشنهاد ميشود تست معاينه فني حداقل هر 6 ماه يكبار، انجام پذيرد.
ناگفته پيداست كه براي رفع معضل آلودگيهاي هوا كه همگي در آن نقش داشتهايم، بايد دست در دست يكديگر گذاشته و از تندرستي افراد جامعه بويژه كودكان و سالخوردگان، حفاظت كنيم
نویسنده : دکتر تورج خصوصی
منبع : ماهنامه صنعت خودرو

L90
02-24-2010, 12:42 PM
معرفی

a) مبدل کاتالیست :

مبدل کاتالیستی وسیله ای است که در سیستم اگزوز تمام ماشین ها بکار گرفته شده است حتی در وانت و ماشین های باری تا بدینوسیله آلاینده های شیمیایی مانند:کربن منو اکسید ، اکسید نیتروژن ، هیدروکربن ها را تبدیل به ترکیبات بی ضرر نماید .



b) محصول ها

مبدل های کاتالیستی از سال 1992 در تمام ماشین های اروپائی بکار رفته است و کشورهای عضو EEC از پیشقروالان تولید مبدل های کاتالیستی در کل اروپا بوده اند آنها ابتدا با ماشین هایی که نزد خریداران طرفدار بیشتری داشتند شروع کردند و بعد آن را تعیم دادند تا جائیکه امروزه بالغ بر 2000 نوع از اتواع کاتالیست تولید می کنند که در اروپا ، آسیا و آمریکا در طیف وسیعی از ماشین ها مانند بنز ، بی . ام . و ، آئودی – فورد – جنرال موتور و .... بکار می رود .

در سال 2002 کمپانی A&M انگلستان با کمک EEC تصمیم به تولید مبدل های کاتالیست برای ماشین های ایرانی گرفتند با این هدف که در صورت اجازه بازار و امکانات ایران ساخت کارخانه های آنرا به ایران انتقال دهند در همین راستا کارخانه میثاق ، که یکی از بزرگترین تولید کنندگان اگزوز در ایران می باشد با همکاری شرکت A&M شروع به تولید مبدل های کاتالیستی در اگزوز ابتدا برای بازار ایران و سپس صدور به کشور های اروپائی نموده است .

همانگونه که می دانیم استانداردی برای مبدل کاتالیستی وجود ندارد و فقط دو « حد مجاز » اروپائی و امریکایی برای مقدار گازهای مضری که ماشین ها تولید می کنند . می توانند برای سارندگان میان قرار بگیرد .

حد مجاز اروپایی به طور مشروح با توضیح مختصات آن در قسم تست و گواهی ها آمده است .

تولید ما توسط کارخانجات مختلف مورد آزمایش قرار گرفته و حتی همیشه بالاتر از حد نصاب های تعیین شده نیز جواب گرفته است مانند محصولی که در ماشین های فورد استفاده می شود .

حالا به تشریح گازهایی که در اثر استفاده از سوخت های فسیلی متصاعد می شود به طور مختصر می پردازیم .

تصعید گازهای اگزوز

1-2) منو اکسید کربن : این گاز بی رنگ ، بی بو و بدون طعم و مزه در صورت تنفس مسموم کننده ی باشد چون در شش ها جذب خون می شود و مانع از جذاب اکسیژن می گردند .

جذب مقدار کمی از آن باعث سردرد و کم شدن فعالیت های مغزی می گردد و جذب مقدار زیادی از آن بیهوشی و مرگ را به همراه دارد .

در هوای آزاد بدن انسان می تواند منو اکسید کربن را از خود دفع نماید به شرط آنکه به مقدار زیاد در معرض آن قرار نگیرد .

2-2) هیدروکربن ها گازهای خروجی اگزوز در بردارنده ترکیبات هیدروکربنی بسیاری می باشد که عموما بدون ضرر ولی قابل احتراق می باشند اما به هر جهت بعضا این هیدروکربن ها سرطان زا می توانند باشند به اضافه اینکه باعث تحریک چشم ها و مخاط های گلو می شوند .

هیدروکربن ها در تشکیل باران های اسیدی نقش دارند و همچنین بعضی از ترکیبات آن در مقابل اشعه موارء بنفش در تشکیل گرد و غبار شیمیایی موثر می باشند .

3-2) اکسید های نیتروژن (NOX )

سوخت نیتروژن و اکسیژن در کنار هم مخلوط اکسید نیتروژن به وجود می آورد .

اکسید نیتروژن می تواند تبدیل به منو اکسید نیتروژن (NO) شود که گازی بدون بو ، رنگ و طعم می باشد که در مجاورت بیشتر اکسیژن به راحتی به دی اکسید نیتروژن (NO2) که گازی به رنگ قرمز متمایل به قهوه ای است تبدیل می شود .

این گاز سمی دارای بوی نافذی است که باعث از بین رفتن بافت شش ها می گردد .

این گازها به صورت ترکیبی و در کنار هم متصاعد می شوند به همین جهت فرمول کلی NO به آها اطلاق می شود در حالیکه پسوند X در بردارنده طیفی از یک و دو اتم می باشد .

اکسید نیتروژن در ترکیب باآب تشکیل باران اسیدی میدهندکه ترکیب پیچیده ای از اسید نیتروژنی می باشد و بخصوص برای محیط زیست زیان آور می باشد .

در شرایط خاصی از ارتفاع و یا تابش شدیدآفتاب ورطوبت زیاد اکسید نیتروژن در ترکیب با هیدروکربن باعث تشكیل گردوغبار میگردند .

موتور های با قابلیت احتراق کم در درجه حرارت بالاتری عملی میکنند در نتیجه نیتروژن موجود در هوا را با اکسیژن بیشتری می سوزانند و به این ترتیب مقدار زیادی دی اکسید نیتروژن به وجود می آورند که این باعث تولید بیشتری از باران های اسیدی در اتمسفرمی شوند .

4-2) سرب (pb )

سرب فلز سمی سنگینی است که حالت مسموم کنندگی بالایی دارد بالاخص در مغز و دستگاه عصب و برای حیوانات و گیاهان نیز زیان آور است .

بدن از دو راه سرب را جذب ی کند

• a ) از طریق شش ها به هنگام تنفس

• b ) از طریق دستگاه گوارش ازراه خوارکهای آلوده به سرب / سرب به صورت افزودنی anti – knock ..... در سوخت به دو حالت تتراتیل سرب و تترامتیل و با برومید بکار می رود که باعث یکنواختی احتراق می گردید .

در حدود 10% از این سرب به صورت ذرات به قطر کمتر 25X10 – 6mm در هوا متصاعد می شود که امکان اینکه در هوا به صورت معلق باقی بمانند وجود دارد .

25% ازاین سرب هم مخلوط باروغنهای تسهیل کننده می گردد یا در سیستم اگزوز باقی می مانند .

مقداری ازآن هم به سرعت درهواتجزیه شده ونشست می کنند در قسمت های بعدی راههای چگونگی خلاصی ازاین مواد مضر بررسی می شود .

شرایط عملکرد مبدل کاتالیستی

گازهای خروجی در یک موتور بنزینی در حد 300 درجه تا 400 درجه سانتیگراد حرارت دارند در حالیکه ممکن است که این درجه حرارت در حالت عمل با بار کامل به 900 درجه سانتیگراد هم برسد

در حالیکه شاخص درجه حرارت برای یک مبدل در شرایط خوب که طیفی بین 500 تا 600 درجه باید باشد بنابراین مبدل ها باید نوری ساخته شوند که طیفی بین 400 تا 800 درجه را بتوانند تحمل کنند.

اگر درجه حرارت مبدل در اگزوز برای مدتی به 800 درجه تا 100 درجه برسد فلز اصلی مبدل و پوشش لایه ای آن به تف جوشی رسیده و در نتیجه به فرسودگی آن کمک می شود کار یک مبدل در شرایط ایده آل در حدود 100000 کیلومتر عمر مفید می باشد

زور بیش از حد به موتور و در نتیجه هدر رفتن انرژی ممکن است که در اثر احتراق ناقص در اثر سرعت های غیر معقول و یابار بیش از حد در شرایط غیر عادی به وجود بیاید که این می تواند موحد بالا رفتن درجه حرارت گازهای خروجی از اگزوز گردد که اگر این حرارت 1400 درجه سانتی گراد بالاتر رود موجب ذوب شدن لایه های زیرین به کار رفته در مبدل می شود و در نتیجه خرابی مبدل ها را در پاساژهای شانه عسلی بدنبال دارد .

در حالیکه در درجه حرارت ثابت بالای 300 درجه سانتی گراد قابلیت یک ظرف مبدل نو در مورد مونو اکسید کربن ها 68% تا 99 % و برای هیدروکربن ها 95% می باشد .

اگر چه در درجه حرارت خیلی پائین تر از 300 درجه سانتیگراد مبدل ها قابلیت خود را از دست می دهند .

در درجه حرارتی که مبدل ها به قابلیت و کارایی 50% می رسند اصطلاحا درجه حرارت عطف و یا شاخص اطلاق می شود .

یک مبدل کاتالیستی هنگامی کارایی خود را از دست می دهند که مواد فعال در آ در معرض درجه حرارت گازهای اگزوز قرار بگیرند بین معنی که مواد تشکیل دهنده فعال در یک کانورتور کارائی خود را در اثر حرارت زیاد و تف جوشی خاصیت خود را از دست بدهند و این شرایط در اثر قرار گرفتن رویه فعال به مدت طولانی در معرض شرایط گفته شده و در نتیجه از دست دادن خاصیت جذب گازهایی که از پاساژ فعال عبور می کند حاصل می شود تماس طولانی با عناصر مداخله کننده مانند عنصر ضد ضربه انفجار در اثر احتراق ( سرب ) و فسفرهای افزوده در روغن ها باعث بسته شدن سایت فعال در کانورتورها و در نتیجه جلوگیری از تاثیر مواد شیمیایی فعال در کانورتور می شود به این عمل سمی شدن مواد شیمیایی در کنورتور گفته می شود که این عمل در مورد بنزین های بدون سرب در طولانی مدت نیز ممکن است اتفاق بیفتد .

مبدل های کاتالیست باید با کمترین حرارت مواد فعال آنها نسبت به منواکسید کربن ها و هیدروکربت ها فعال شوند کهاین مدت باید زیر یک دقیقه و حتی در حدود 30 ثانیه باشد و این مهم با قرار دادن کونوتو در نزدیکترین محل به مانیفولد موتور بدست می اید .
اگر چه نزدیکی زیاد بهلوله چند راهه اگزوز باعث می شود که گازهای اگزوز ( در شرایط خاص) و حرارت آنها از درجه مناسب بالاتر رود و بدین ترتیب به فلز اصلی و لایه های فعال کانورتور زیان رسانده و در نتیجه عمر مفید کانورتور را پایین بیاورد باید در شرایط نسبی استاکیومتری نسبت سوخت به هوای ، خوب کار بکند .
تولید اکسید های نیتروژن نسبت زیادی با بار موتور بخصوص ترکیب سوخت و هوای آن بخصوص اگر این نسبت در حدپائین استاکیومتری باشد دارد و این نکته اهمیت ترکیب سوخت و هوارا بخصوص نزدیکی آن به نقطه ایده آل استوکیومتری می رساند چون در این حالت تصاعد گازهای مضر به حداقل می رسد .

L90
02-24-2010, 12:46 PM
ساختار مبدل کاتالیست سه گانه

مبدل های سه گانه کاتالیستی در جلوی منبع صداگیر و هر چه نزدیکتر به لوله چند راهه اگزوز کار گذاشته می شود

بار موتور و تاثیر آن بر اکسید نیتروژن که در محل ترکیب استوکیومتری مبدل کاتالیست سه گانه قرار دارد شکل فولاد ضد زنگ سیلندری و یا پوسته بیضی شکل با جلوی مخروطی و یا شبه مخروطی و عقبه لوله ای با فلانژ کوتاه به خود می گیرد که این حالت گازهای ورودی خام و گازهای تبدیل شده را به نسبت کنترل می کند

این دستگاه در داخل و میان پوسته بیضی شکل سیلندری قرار دارد که بستر ان متشکل از سطوح فعال نسبت به مواد الاینده پوشانده شده است که این مونولیت ها و ماتریس مخروطی که در میان ساختار خود دارای گذرهای زیاد و کوچکی هستند



این بستر کاتالیستی ممکن است که شکل ها و فرم های سه گانه ای داشته باشند .

a )گلوله های کوچک سرامیکی

b)شانه های سرامیکی ( شانه عسل ) یک تخته

c)شانه های متالیکی یک تخته

a )گلوله های کوچک سرامیکی

در این نوع کاتالیست لایه هایی از گلوله های کروی سرامیکی بر روی یکدیگر واقع شده اند .

این گلوله که از جنس سیلیکات آلومینیوم و منگنزیوم می باشند مقام به درجه حرارت بالا می باشند .

راههای عبور در نقطه تماس این گلوله ها با یکدیگر ایجاد شده اند و سطح وسیع این گلوله در معرض دود اگزوز قرار می گیرند .

این گلوله های کاتالیستی با پوششی از فلزات گرانبها مانند پلانتینیوم Pt ، و رادیوم ، از جنس آلومینیوم می باشند و در حدود 3 میلی متر قطر دارند و در یک فضای 250 × 6-15 میلیمتر واقع شده اند .

این گلوله های سرامیک آلومینا نسبت به سایش و برخورد مقاوم می باشند حتی در 1000 درجه سانتیگراد .
این گلوله ها در یک بسته سوراخ دار جاسازی شده اند که در داخل یک بدنه کونورتو قرار دارد .
یک سمت این بسته به منزله ورودی گازها عمل می کند در حالی که سمت دیگرآن گازهای تبدیل شده را اجازه خروج می دهد . اسن ساختار گلوله ها را از ضربه های خارجی که در جاده ممکن است به پوسته خارجی وارد شود محفوظ نگاه می دارد .



b) شانه سرامیکی یک تخته

ماتریس این کانورتور شباهت به ساختار شانه های عسل دارد که از هزاران کانال های موازی ساخته شده که از میان آنها گازهای اگزوز عبور می کنند .

لایه های این شانه از سیلیکات آلومینیوم ، منگنزیوم ساخته شده که در درجه حرارت های بالا هم ثبات خویش را حفظ می کند و منفذ های ان نیزدارای لایه آلومینا (AL203 )به ضخامت 10-6mm ×20 می باشند که کارایی کانال ها را با عامل تقریبا 700 افزایش می دهد روکش این شانه ها با فلزات گرانبها پلانتینیوم و رادیوم بارور شده اند و این شانه ها دارای منافذ 1 میلیمتر مربع می باشند که دارای دیوارهای نفوذی 0.3mm × 0.15 ضخامت هستند .



این منافذ در هر سانتیمتر مربع دارای 30 تا 60 منفذ می باشند ر قسمت جلوی کانورتور
قسمت روکش سطحی باندازه 100 تا 200 میلیمتر مربع بر گرم را می پوشاند و دارای جرمی برابر با 5% تا 15% سطح شانه یک تخته شامل می گردد .
ساختار شانه سرامیکی بسیار آسیب پذیر ی باشد بنابراین در داخل یک پوشش و بدنه از آلیاژ ، فولاد و ذرات سیمی قرار دارد و این بدنه شانه سرامیکی را از تاثیرات حرارتی و برخوردهای خارجی که به بدنه ممکن است صدمه بزند در امان نگاه می دارد



c ) شانه متالیک ( یک تخته )

لایه های شانه این دستگاه شامل ورقه های فولادی نازک که یک در میان تخت و تابدار که ضخامت آنها از 0.04mm تا 0.05mm می باشند ( بسته به طول هر لایه ) به شکل مارپیچ یا s تاب خورده و آنها را می پوشانند معمولا دو لایه شانه ای در هر دستگاه وجود دارد که انتهای /آنها با یکدیگر مطابقت داده شده است و دارای فاصله کمی از هم می باشند که این اجازه می دهد که مخلوطی از گازهای اگزوز عبور کرده و از لایه دیگر جریان مبدل گازها عبور کنند و باین ترتیب گازهای آلاینده تبدیل به گازهای بی ضرر شوند .

لایه متالیکی به صورت مارپیچ و یا s شکل پیچ خورده که این باعث توزیع بهتر حرارت و در نتیجه ثبات مکانیکی و عمر مفید دستگاه می شود نقاط تماس بین لایه مسطح و سطح دارای پستی و بلندی دارای روکش مخصوص مقاوم به حرارت می باشند که حمایت و سختی لازم را برای هزاران کانال موجود در صفحه نازک فراهم می کند .
صفحه و لایه متالیکی دارای پوشش منفذدار آلومینا ( ALO3) نیز دارای پوشش نازکی است که به طور پراکنده در آن از دو فلز گرانبها پلاتونیوم و رادیوم استفاده شده است .



این ساختار شانه ای متالیک در داخل یک بدنه جاسازی شده است که دارای جنس فولاد ضد زنگ می باشد و این ساختار اجازه می دهد که دیواره موثر جلویی و کانال ورودی آن افزایش یابد در حدود 15% نسبت شانه سرامیک که باید بوسیله سیم یا دیواره فایبری پوشش داده شود تا از گزند ضربه های سخت در امان باشد .
دیواره نازک فلزی در ناحیه جلو برای کانال های عبور گاز ناحیه وسیع تری را برای صفحه و روی کانورتور فراهم می کند و ممانعت کمتری در عبور گازها از خود دارد .
همچنین این ورقه فولادی دارای عمر مکانیکی بیشتر و مقاومت بیشتر در مقابل فرسودگی می باشد به اضافه در مقابل فشار پس زنی گازهای اگزوز می تواند مقاومت بیشتری در مقابل ز شکل افتادگی از خود نشان بدهد . عدم مزیت آن فقط سنگین بودن آن در مقایسه با سرامیک می باشد و اینکه 15% از آن گرانتر در می آید .



5- تست و گواهی نامه ها

قوانین اروپا حاکم بر تصاعد گازهای اگزوز ماشین بر اسا راهبردهای سه گانه زیرین می باشند .

a ) کشورهای غیر عضو در شوراهی همکاری اروپا

مقررات ارژینال ECER 15 کمیسیون اقتصادی اروپا

مقررات ارژینال ECER 15.01

مقررات ارژینال ECER 15.02

مقررات ارژینال ECER 15.03

مقررات ارژینال ECER 15.04

b ) سوئد با امریکا ( 1973 )
مقررات F23
مقررات F40

c) کشورهای عضو شورای همکاری اروپا
EEC / 220 / 70
EEC / 290 / 74
EEC / 102 / 77
EEC / 665 / 78
EEC / 351 / 83



کمیسیون اتحادیه اروپا مقررات ECER15 و ECER 15.04 را وضع نمود ، همچنین این کمیسیون مقررات 20/200/EEC تا EEC / 351 / 83 را که منطبق با ECER15 را بود تعیین کرد .
مقررات سوئد در این مورد F23 و F40 منطبق با مقررات ایالات متحده وضع شده در سال 1973 می باشد .
مقررات ECER 15.04 در آزمایش تصاعد گازها در هر سیکل گردش موتور بر گرم می باشد . مونواکسید کربن در آزمایش در هر تست /58 گرم
هیدرو کربن ها در هر تست /19 گرم
اکسید های نیتروژن در هر تست / گرم × HC + NO



در آوریل 1991 مقررات اروپایی 88/77/EEC بر اساس ساعت در قبال کیلووات/ ساعت و بر ساس 15 دور موتور تنظیم و به مرحله اجرا در امد که جدول آن بر اساس زیر می باشد:
منواکسید کربن KWh / گرم 11.2
هیدور کربن ها KWh / گرم 2.40
اکسید های نیتروژن KWh / گرم 14.4



سه آزمایش لازم برای گذراندن آزمایش تصاعد گاز موتور در اروپا به شرح زیر می باشد :

- 5/1 سیکل محرکه :

روش سیکل تحرک که به نام مدل سیکل 15 شناخته شده است برای اساس بنا شده است که از حالت ایست کامل تا حرکت به دنده 3 شبیه سازی شده و مقدار تصاعد گاز اندازه گیری می شود اگر چه سیکل واقعی حرکت و ازمایش آن در هنگام گردش موتور به دست می اید و گازهای متصاعد شد در هر مرحله در سه کیسه متفاوت جمع می شود برای اندازه گیری هر مرحله قسمت اول آزمایش مربوط به شرایط شروع کار ماشین و در هنگامی که موتور سرد است می باشد که در بردارنده مراحل یک تا5 آزمایش است .

قسمت دوم آزمایش مربوط به پایان دوره گردش می باشد که در بردارنده 13 سیکل باقیمانده از مراحل 15 گانه سیکل می باشد و این در حالی است که موتور گرم شده است و در نتیجه حرارت سیلندر ها به بالاترین حد خود رسیده است در این حالت نیز ترکیبات بدست آمده از گازهای اگزوز آزمایش می شود .

مرحله سوم که مرحله گذار گرما نام دارد ، موقعی انجام می شود موتور را برای ده دقیقه خاموش می کند تا جذب حرارت صورت بگیرد و سپس موتور را دوباره روشن می کنند و 5 سیکل حرکت موتور دورباره روشن شده را و گازهای متصاعد شده را اندازه می گیرند .
این آخرین مرحله نمایشگر گذار گرما و در واقع متصاعد شدن گاز در حالت موتور گرم به معنی واقعی می باشد که نتیجه ان با نتیجه اولیه مورد مقایسه قرار می گیرد .

5/2 - مقدار تصاعد گازها در حالت خلاص و دور نرمال موتور در این حالت نیز مقدار گازها اندازه گرفته می شود .

5/3 - آزمایش گازهای متصاعد از کارتل
در این آزمایش گازهای متصاعد شده از کارتل در حالت سرعت کنترل شده سرعت موتور ، اندازه گرفته می شود .







کاتالیزوری در سیستم تخلیه دود قرار دارد و همه دود خروجی از موتور باید از آن عبور کند کاتالیزور ماده ای است که به انجام واکنش شیمیایی کمک می کند بدون آنکه جزئی از واکنش شیمیایی باش در حقیقت کاتالیزور و مواد شیمیایی را به انجام واکنش با یکیدیگر تشویق میکند در نتیجه دودی که از مبدل کاتالیزوری خارج میشود در مقایسه با دود ورودی مقدار کمتری HC ، CO و NOX دارد.

هر مبدل کاتالیزوری ممکن است دو کاتالیزور مختلف داشته باشد . یکی از آنها به واکنش HC و CO کمک می کند و دیگری به واکنش NOX . کاتالیزوری که به واکنش HC و CO کمک می کند سبب می شود که HC با اکسیژن ترکیب شود و H2O ( آب ) و CO2 ( دی اکسید کربن ) تولید کند . این کاتالیزور به ترکیب CO با اکسیژن و تولید CO2 نیز کمک می کند اکسید شدن یعنی ترکیب شدن با اکسیژن . از فلز های پلاتین و پالادیم به عنوان کاتالیزور های اکساینده استفاده می شود.

کاتالیزور مربوط به NOX به صورت متفاوتی عمل می کند این کاتالیزور و اکسیژن و نیتروژن را از هم جدامی کند . NOX به گازهای بی زیان اکسیژن و نیتروژن تبدیل می شود این نوع مبدل را مبدل احیا کننده می نامند در این نوع مبدل فلز رودیم NOX را به اکسیژن و نیتروژن احیا می کند .
در داخل مبدل کاتالیزوری ، دود از ناحیه ای با سطح وسیع که با کاتالیزور پوشانده شده است عبور می کند این سطح بستری تشکیل شده از مهره ها یا تیله هی کوچک ، یا یک شبکه لاه زنبوری سرامیکی است . مبدل تیله دار تخت است . مبدل لانه زنبوری گرد است بعضی از موتورهای خورجینی با سیستم مضاعف تخلیه دود دومبدل کاتالیزوری دارند . موتورهای دیگر هم ممکن است دو مبدل کاتالیزوری داشته باشند که در یک سیستم تخلیه دود نصب شده باشند .



خودرو هایی که مبدل کاتالیزوری دارند باید بنزین بی سرب مصرف کنند . سرب موجود در بنزین روی کاتالیزور ر می پوشاند و آن را بی تاثیر می سازد . برای افزایش کارایی مبدل کاتالیزوری ، مخلوط هوا – سوخت باید به نسبت استوکیومتری 1: 7/14 باشد . تغییرات جزئی در نسبت مخلوط هوا – سوخت می تواند آلایندگی دود را به شدت افزیش دهد .
بیشتر موتورها به سیستم سوختت رسانی با کنترل الکترونیکی مجهزند . در این موتورها برای سنجش مقدار سوخت ورودی به موتور از سیست سوخت پاشی الکترونیکی یا کاربراتور پسخوردی استفاه می شود بدین ترتیب نسبت مطلوب هوا – سوخت را دقیقتر می توان کنترل کرد .



مبدل کاتالیزوری با بستر مضاعف ( شکل 18-24 ، ) دو بستر تیله ای ، یکی بالای دیگری دارد . یک محفظه هوا این دو بستر را از هم جدامی کند . بستر بلایی حاوی تیله هایی است که با یک کاتالیزور سه طرفه پوشانده شده اند این کاتالیزور عمدتا NOX را به اکسیژن و نیتروژن احیا می کند اما HC و CO را نیز اکسید می کند بستر پایینی به صورت کاتالیزور دو طرفه عمل می کند و کار ان اکسایش HC و CO باقیمانده است .




وقتی موتور گرم می شود هوای ثانویه که از پمپ هوا می آید به محفظه هوایی که دو بشتر را از جدا می کند وارد می شود این هوا به مبدل کاتالیزوری اکساینده کمک می کند.

بعضی از موتورهایی که کاتالیزور سه طرفه مصرف می کنند از طریق سیستم هواکشی هوا دریافت نمی کنند . در این موتورها طح محفظه احتراق و کنترل الکترونیکی سیستم سوخت رسانی سبب احتراق کاملتر می شود و دود حاصل از آنها « پاکیزه » تر است این موتور ها به هوای اضافی نیاز ندارند .

sarir
03-26-2010, 06:52 PM
مبدلهايكاتاليستي
مبدلهاي كاتاليستي از دهه 70 براي كاهش آلودگي هوا، بر سر راه خروجي موتورهاي بنزيني قرار داده شده اند. اين وسيله از 1971 در امريكا مورداستفاده قرار گرفته است. از سال 1384 توسط سازمان محيط زيست نصب اين وسيله براي خودروهاي نو در ايران اجباري شد. متاسفانه عدم شناخت و آگاهي مردم از اهميت اين وسيله و عدم سختگيري مسئولين بويژه هنگام معاينه فني، باعث شده است كه اكثر مردم اين قطعه را از خودروي خود باز كنند. در اين مقاله، سعي شده است شمايي كلي از اين قطعه و شرحي از اهميت آن در اختيار خوانندگان عزيز قرار گيرد.
مبدل كاتاليستي چيست؟
مبدلهاي كاتاليستي از دهه 70 با هدف كاهش آلودگي هوا، بر سر راه خروجي موتورهاي بنزيني نصب شده اند. جديدترين و مرسومترين نوع آنها، مبدلهاي سه راهه هستند كه اولين نوع آنها در 1976 در امريكا براي موتورهاي بنزيني اجباري شد.
علت انتخاب نام سه راهه براي اين مبدلها آن است كه براي كاهش همزمان سه نوع گاز سمي و آلاينده هوا شامل: مونوكسيدكربن (CO)، هيدروكربنهاي حاصل از احتراق ناقص (HC) و اكسيد نيتروژن (NOX) و تبديل آنها به گازهاي غيرسمي بخار آب (H2O)، نيتروژن (N2) و دي اكسيد كربن ((CO2، مورداستفاده قرار ميگيرند.
انواع مبدلهاي كاتاليستي براساس نوع جنس
كاتاليستها براساس نوع جنس به سه نوع عمده: گلوله اي ، سراميكي و فلزي تقسيم ميشوند. اولين نوع مبدلهاي كاتاليستي، گلولهاي بودند كه از كره هاي پرسوراخ آلومينا (AL2O3) كه فلزات گرانبها (PM) در داخل آنها كاشته شده بود، تشكيل ميشدند. قطر اين گلوله ها بين 10/1 تا 8/1 اينچ بود كه درون محفظهاي فلزي، زير خودروها قرار ميگرفتند. اين نوع مبدلها براي موتورهاي با حجم زياد، سرعت پايين و دماي پايين، همچون كاميونها استفاده ميشدند.
كاتاليستهاي نوع دوم، از ديواره هاي نازك سراميكي لانه زنبوري4 تشكيل يافته و مونوليتهاي سراميكي هستند. اين ديواره ها، محل نشستن فلزات گرانبها نيستند. بلكه فلزات گرانبها براي داشتن سطوح تماس بيشتر بر روي لايه خارجي به نام WASHCOATقرار ميگيرند كه اين لايه، شامل اكسيد فلزات (BMO) همچون آلومينا (Al2o3) و سريا ((CeO2است.
ساختمان اصلي كاتاليستهاي سراميكي معمولا از طريق اكستروژن ماده سراميكي كوردريت5 2.Al2O3-5.SiO2-2.MgOساخته ميشود.
كاتاليست نوع سوم كه كمتر از نوع دوم مورد استفاده قرار ميگيرد، مونوليتهاي نوع فلزي است كه از آلياژ فلزات با مقاومت حرارتي بالا تشكيل يافته است. مونوليتهاي فلزي نيز مانند سراميكي، از سوراخهاي بسياري تشكيل شده كه از ورق هاي فنري مانند فرم يافته كنار هم ساخته ميشوند.
مزاياي كاتاليستهاي سراميكي نسبت به فلزي عبارت است از: توليد آسانتر، پوشش دهي راحتتر و ارزانتر بودن، قدرت نگهداري دما و بازيافت راحتتر. مزاياي نوع فلزي نسبت به سراميكي، مقاومت بالاتر در برابر ضربه و حرارت، قابليت كاهش ضخامت ديواره (داراي تعداد سوراخ بيشتر يا CPSIبالاتر) و افت فشار كمتر و گرم شدن سريعتر است.
هم اكنون، كاتاليست رايج commercial catalyst، كاتاليست سراميكي است كه حدود 85 درصد از كل توليدات مبدل كاتاليست را تشكيل ميدهد.

تكامل تكنيكي مبدلهاي كاتاليستي از ابتدا تاكنون
مبدلهاي كاتاليستي براساس تكامل تكنيكي از ابتدا تاكنون، به صورت زير تقسيم بندي ميشوند:
•مبدلهاي كاتاليستي با عايق حرارتي خارجي
•مبدلهاي كاتاليستي با عايق حرارتي داخلي مخروطي
•مبدلهاي كاتاليستي با عايق حرارتي داخلي همراه با مبدل كاتاليستي گرم كننده كه نزديكتر به موتور نصب ميشوند
•مبدلهاي كاتاليستي كه بسيار نزديك به موتور بوده، اما با فلانج به مانيفولد وصل ميشوند
•مبدلهاي كاتاليستي جوش شده به مانيفولد

عوامل مهم طراحي و ساخت مبدل كاتاليستي
ميزان كارايي و بازده مبدل كاتاليستي، تابعي از مشخصات و عوامل هندسي همچون چگالي سوراخها (CPSI)، نسبت بازي سطح11 و ضخامت ديوارهها ميباشد. هر چه چگالي سوراخهاي (CPSI) بيشتر باشد، ديوارها نازك تر و در نتيجه سطوح تماس بيشتر خواهد بود. سطوح تماس بيشتر (GSA)، باعث افزايش بازده و كاهش افت فشار در طول كاتاليست خواهد بود. مقايسه مطالعات انجام شده درباره مشخصات حفره هاي كاتاليست، نشان ميدهد كه سوراخهايي با شكل نزديكتر به شكل دايره، داراي بهترين بازده كاتاليست هاست.

چگونگي از بين رفتن كارايي كاتاليست
عوامل از بين رفتن كارايي كاتاليستها عبارتند از:
1.حرارت بالا
2.سمي شدن به وسيله مواد خروجي از موتور
3.خرابي مكانيكي مبدل
دماي بسيار بالا، باعث چسبيدن فلزات گرانبها به هم و كاهش سطوح محل اثر آنها در كاتاليستها و در نتيجه، كاهش اثردهي آنها ميشود. معمولاً دماي 800 تا 1000 درجه سانتيگراد به بالا، باعث ته نشيني و چسبيدن فلزات گرانبها ميشود. عامل اصلي در افزايش دما عدم جرقهزني شمعهاست.
سموم رايج در كاتاليستها، عبارتند از: سرب، فسفر و سولفور كه معمولا جزئي از افزودنيهاي معمولي به بنزين و روغن هستند. سرب، معمولا به عنوان عامل ضدصدا، فسفر به عنوان ماده افزودني در روغن و سولفور بهعنوان عامل موجود در بنزين و روغن شناخته شده اند. دو عامل اول، اثر منفي بيشتري بر فلزات گرانبها و عامل سوم، اثر منفي بيشتري بر اكسيد فلزات دارند.
ضربه هاي مكانيكي خارجي وارده بر مبدلهاي كاتاليستي، بويژه كاتاليستهاي كاركردهاي كه حالت تردي پيدا ميكنند، باعث شكستن، گرفتگي و ... در كاتاليستها ميشوند.
هر يك از سه عامل ياد شده، باعث پايين آمدن كارايي كاتاليست در خودروها ميشوند.

چگونگي اثر سوخت در بازده مبدلهاي كاتاليستي و كنترل آن
. براي اينكه بتوان نسبتي مناسب از تركيب هوا به سوخت را به منظور تبديل مناسب گازهاي سمي به غير سمي داشته باشيم، سيستم كنترل نسبت هوا به سوخت ميبايستي در خودرو نصب شود. هدف اين است كه نسبت هوا به سوخت را در محدودهاي باريك به نام «پنجره » نگاه داريم. اين همان محدودهاي است كه در آن، همزمان سه گاز، HC، COو NOXقابل تبديل با بازده مناسب ميباشند. پهناي اين پنجره باريك (محدود) بوده و حدود 3 درصد نسبت هوا به سوخت است. اين پهنا به فرمولاسيون كاتاليست و شرايط كاري موتور بستگي دارد.
كنترل نسبت سوخت به هوا توسط ECUا12 انجام ميشود.

معيارهاي تست آلودگي
براي اينكه كاتاليستي از نظر آلودگي بتواند شرايط لازم را احراز كند، آن را براساس معيارهايي ارزيابي ميكنند كه يكي از مهمترين آنها، استاندارد اروپايي يورو 1 تا 5 است.
هماكنون، استاندارد رايج در ايران، استاندارد يورو 2 است.

مشكلات موجود
با توجه به افزايش آلودگيهاي شهرها بويژه شهرهاي بزرگ، به نظر ميرسد كه براي حل اين معضل، بايد مشكلات را هر چه زودتر از ميان برداشت، اين مشكلات عبارتند از:
1.مشكل عدم آگاهي كه ناشي از عدم آشنايي مردم با مبدل كاتاليست و تاثير آن بر بهبود آلودگي هواست و نيازمند كار فرهنگي در سطح جامعه است. برخي افراد از كاهش قدرت موتور به دليل عملكرد مبدل كاتاليست گله دارند كه بايد به آنها گفت، در صورتي كه موتور و سيستمها تنظيم باشند، مبدل كاتاليست فقط مقدار كمي بر شتاب اثر ميگذارد كه اين بها را ميبايستي همگان براي بهبود و پاكيزگي هوا پرداخت كنند.
2.نبود الزام استفاده از كاتاليست در خدمات پس از فروش و خودروهاي قديمي. با توجه به تعداد بسيار زياد خودروهاي قديمي اكثر آلودگيهاي شهرها ناشي از عملكرد اين نوع خودروهاست. سازمان محيط زيست بايد طرح اجباري شدن استفاده از مبدل كاتاليست را براي تمام خودروهاي قديمي اجرا كند تا هزينه هاي دولت در اجباري كردن خودروهاي توليدي جديد، هدر نرود.
3.نبود افراد متخصص و عدم دقت در ايستگاههاي تست معاينه فني. باتوجه به اينكه خودروها، مجبور به گذراندن مراحل معاينه فني سالانه شدهاند، سازمان حفاظت از محيط زيست بايد نظارت خود را در اين ايستگاهها افزايش دهد تا احيانا تخلفي (عمدي يا سهوي) صورت نپذيرد. براي مثال، مشاهده شده است كه خودروهاي قديمي قبل از تست معاينه فني، توسط مكانيك كاملا هواخور (Lean) شدهاند، به طوريكه اگر گاز داده نشود، خاموش ميشوند. اين خودروها به معاينه فني مراجعه كرده و تست آلودگي را پاس ميكنند. سپس، با مراجعه به مكانيك به حالت معمولي تنظيم ميشوند. با توجه به اينكه كاتاليستها در محدودهاي خاص از نسبت هوا به سوخت، كار ميكنند (معمولا بين 03,0±1) اگر تست كننده به اين مسئله دقت كند و در زمان تست، نسبت هوا به سوخت در اين محدوده باشد، نتيجه تست هر چه كه باشد، واقعي بوده و در غير اين صورت، كاملا غلط است. براي دقت بيشتر در تستها، پيشنهاد ميشود تست معاينه فني حداقل هر 6 ماه يكبار، انجام پذيرد.ناگفته پيداست كه براي رفع معضل آلودگيهاي هوا كه همگي در آن نقش داشته ايم، بايد دست در دست يكديگر گذاشته و از تندرستي افراد جامعه بويژه كودكان و سالخوردگان، حفاظت كنيم.

ACO
03-26-2010, 11:00 PM
این مطلب تکراریه
در
http://acoforum.org/showthread.php?p=11231
قبلا کاملتر به همراه عکس ایجاد شده ...

لطفا همین الان در قسمت پایینی سایت در بخش جستجوی گوگل در سایت عبارت

كاتاليستي

رو وارد کنید و سرچ کنید تا به راحتی مشاهده کنید که میتونستید مطلب قبلی رو پیدا کنید.

کلیک (http://www.google.com/search?hl=en&sitesearch=http%3A%2F%2Facoforum.org&q=%DA%A9%D8%A7%D8%AA%D8%A7%D9%84%DB%8C%D8%B3%D8%AA %DB%8C&aq=f&aqi=g1&aql=f&oq=&gs_rfai=)

Reza -M
04-27-2010, 04:51 AM
ممنون
اين صداي اگزوز كه ميفرمائيد احتمالش زياده چون آخرين باري كه به نمايندگي مراجعه كرده بودم با كمال تعجب 4 تا ال90 ديدم كه همگي بخاطر ريخته شدن توري داخلي منبع وسط (بعد از كاتاليست و درست زير ترمز دستي قرار دارد) براي تعويض مراجعه كرده بودن
از كارشناس نمايندگي كه علت را جويا شدم گفت : خرابي منبع وسط در ال90 ها شايع هست و اين بخاطر حرارت بسيار بالاي موتور ال90 مخصوصا در دورهاي بالاي 4000 هست كه باعث سوختن و زود فرو ريخته شدن توري صدا گير داخلي منبع اگزوز ميشود.

دوستان سلام
ببخشید این مطلب را یکی از دوستان در یکی از تاپیکهی دیگه قرار داده بودند که فکر کردم به این تاپیک مربوط بشه و اینجا مطرح میکنم
من ماشینم زمانیکه دور موتورش بالا میره صدایی شبیه اینکه اگزوز مشکل داره از سر جلوی ماشین میده میخاستم بدونم ایا کسی از دوستانتا بحال چنین تجربه ای داره یا نه
با تشکر