عیب یابی بازدهی کاتالیست در خودرو
کاتالیست یا مبدل کاتالیستی یکی از مهمترین اجزای سیستم اگزوز خودرو است که وظیفه کاهش آلایندههای خروجی موتور و حفظ محیط زیست را بر عهده دارد. بازدهی پایین کاتالیست نهتنها باعث افزایش آلایندهها میشود بلکه منجر به کاهش عملکرد موتور و افزایش مصرف سوخت نیز میگردد. در این مقاله به صورت جامع به عیبیابی بازدهی کاتالیست، بررسی علل کاهش کارایی و روشهای صحیح تشخیص و تعمیر این قطعه کلیدی میپردازیم.
کاتالیست چیست و چه نقشی در خودرو دارد؟
مبدل کاتالیستی یا Catalytic Converter، قطعهای است که در سیستم اگزوز نصب شده و با استفاده از کاتالیستهای فلزی (معمولاً پلاتین، پالادیوم و رودیم) واکنشهای شیمیایی را تسریع میکند تا آلایندههای موتور مانند مونوکسید کربن (CO)، هیدروکربنهای نسوخته (HC) و اکسیدهای نیتروژن (NOx) به گازهای بیضرر مثل دیاکسید کربن (CO2)، آب (H2O) و نیتروژن (N2) تبدیل شوند.
ساختار داخلی کاتالیست
کاتالیست شامل یک بستر سرامیکی یا فلزی است که سطح زیادی به دلیل ساختار لانهزنبوری دارد. این سطح با لایهای از فلزات گرانبها پوشیده شده است که نقش کاتالیزگر را ایفا میکند. جریان گازهای خروجی موتور از بین این ساختار عبور میکند و واکنش شیمیایی کاهش آلایندهها انجام میگیرد.
دلایل کاهش بازدهی کاتالیست
بازدهی پایین کاتالیست میتواند ناشی از عوامل متعددی باشد. شناخت این عوامل اولین قدم در فرآیند عیبیابی صحیح است.
1. آلودگی و گرفتگی کاتالیست
رسوب روغن، ذرات سوخت نسوخته و ترکیبات کربنی روی سطح داخلی کاتالیست باعث گرفتگی مسیر عبور گازها میشود. گرفتگی، جریان اگزوز را محدود کرده و فشار پشت کاتالیست را افزایش میدهد که در نتیجه عملکرد موتور نمونهای مثل کاهش شتاب و افزایش مصرف سوخت نمایان میشود.
2. آسیب حرارتی (Thermal Degradation)
دمای بسیار بالا، معمولاً به علت احتراق ناقص یا اشتعال مخلوط سوخت و هوا در قسمت اگزوز (به ویژه ضربه زدن موتور) میتواند ساختار کاتالیست را تخریب کند. آسیب حرارتی موجب تغییر ساختار سرامیکی و از بین رفتن خاصیت کاتالیستی فلزات روی سطح میشود.
3. آلودگی شیمیایی (Contamination)
ورود مواد شیمیایی مانند سرب، گوگرد و سیلیکاتها در سوخت یا روغن موتور باعث مسدود شدن و کاهش کارایی کاتالیست میشود. مثلاً سرب که در گذشته در برخی سوختها وجود داشت، به شدت برای کاتالیست مضر است.
4. عیب در سنسورهای اکسیژن (O2 Sensors)
سنسورهای اکسیژن نقش کلیدی در تنظیم مخلوط سوخت و هوا دارند. بروز خطا در این سلولها میتواند باعث سوخترسانی نادرست شود که در نتیجه موجب آسیب به کاتالیست میگردد.
5. خرابی فنی مرتبط با موتور
عیوب موتور مانند پیچ خوردگی شمعها، سیستم جرقهزنی نامناسب، خرابی سیستم سوخترسانی و نشت روغن، موجب احتراق ناقص یا ورود روغن به سیستم اگزوز و آسیب کاتالیست میشود.
علائم کاهش بازدهی کاتالیست
شناسایی دقیق علائم به راننده و تعمیرکار کمک میکند تا به موقع اقدام به رفع عیب کنند.
1. روشن شدن چراغ چک موتور (Check Engine)
یکی از اولین نشانههای مشکل در بازدهی کاتالیست روشن شدن چراغ هشدار موتور است که با استفاده از دستگاه دیاگ میتوان P0420 و کدهای مرتبط را بررسی کرد.
2. کاهش شتاب و عملکرد موتور
گرفتگی کاتالیست باعث افزایش فشار پسای اگزوز میشود و موتور مجبور به کارکرد سختتر است. این مسئله کاهش قابل توجهی در شتاب و توان خودرو ایجاد میکند.
3. افزایش مصرف سوخت
کاهش کارایی کاتالیست، باعث اختلال در مخلوط سوخت و هوا شده و مصرف سوخت به صورت غیرطبیعی افزایش مییابد.
4. بوی نامطبوع اگزوز
اگر واکنشهای شیمیایی کاتالیست به درستی انجام نشود، بوی غیرمعمول مانند بوی تخمیر یا تخم مرغ گندیده (تیرتاید هیدروژن) احساس میشود.
5. صدای غیرعادی و افزایش دمای سیستم اگزوز
صدای غرش یا ضربه به همراه افزایش غیرطبیعی دمای اگزوز میتواند نشانه آسیب حرارتی یا گرفتگی کاتالیست باشد.
روشهای فنی تشخیص بازدهی کاتالیست
برای عیبیابی دقیق و علمی بازدهی کاتالیست، ابزارهای تخصصی و روشهای زیر مورد استفاده قرار میگیرند:
1. استفاده از دیاگ OBD-II
دستگاه دیاگ پیشرفته میتواند کدهای خطای مرتبط با کاتالیست را شناسایی کند. کدهای رایج مانند P0420 یا P0430 به معنای کارایی پایین کاتالیست در سمت چپ یا راست سیستم اگزوز هستند.
2. سنجش فشار برگشتی (Backpressure Test)
با استفاده از گیج فشار میتوان میزان گرفتگی داخلی کاتالیست را تشخیص داد. فشارهای بالاتر از مقدار استاندارد (مثلاً بیشتر از 3 psi در دور آرام) نشانه گرفتگی است.
3. تست دمای لولههای ورودی و خروجی
دماسنجهای مادون قرمز یا ترموکوپل برای مقایسه دمای گازهای ورودی و خروجی از کاتالیست استفاده میشوند. اختلاف دما پایینتر از حد معمول یعنی واکنش کاتالیستی به خوبی انجام نمیگیرد.
4. آنالیز گازهای خروجی
با استفاده از دستگاه آنالیز گازهای اگزوز (گازسنج خودرو)، میزان آلایندههایی مانند CO، HC و NOx اندازهگیری شده و عملکرد کاتالیست ارزیابی میشود.
5. بررسی وضعیت فیزیکی کاتالیست
بازکردن و بررسی داخلی کاتالیست (سرامیکی یا فلزی) با استفاده از دستگاههای تصویربرداری یا دسترسی فیزیکی ممکن است بتواند ترکها یا ایجاد گرفتگی را نشان دهد.
راهکارهای تعمیر و نگهداری کاتالیست
پس از عیبیابی، انتخاب روش مناسب تعمیر یا تعویض کاتالیست مهم است تا کارایی سیستم اگزوز بهبود یابد.
1. استفاده از مکملها و تمیزکنندههای کاتالیست
برخی مواد شیمیایی به شکل مکمل در سوخت یا به صورت مستقیم وارد سیستم اگزوز میشوند که میتوانند رسوبات کربنی و گرفتگیها را کاهش دهند. البته این روش برای گرفتگیهای سطحی بیشتر مناسب است.
2. تعویض سنسور اکسیژن
در صورت خرابی یا کالیبراسیون نامناسب، تعویض سنسور O2 ضروری است تا اطلاعات صحیح به واحد کنترل موتور (ECU) منتقل شود.
3. تعمیر یا تعویض کاتالیست
در صورتی که آسیب حرارتی شدید یا شکستگی در بستر کاتالیست به وجود آمده باشد، بهترین راه تعویض قطعه است. استفاده از قطعات اصلی و با کیفیت باعث طول عمر و کارایی بالاتر میشود.
4. رفع مشکلات موتور و سیستم سوخترسانی
برای پیشگیری از آسیب مجدد کاتالیست، مشکلات ایجادکننده احتراق ناقص، نشت روغن و مصرف سوخت غیرطبیعی باید ابتدا برطرف شود.
5. سرویس دورهای و کنترل کیفیت سوخت و روغن
استفاده از روغن با کیفیت و سوخت تمیز، کاهش ذرات آلوده و افزایش طول عمر سیستم اگزوز و کاتالیست را به همراه دارد.
نتیجهگیری
کاتالیست یکی از کلیدیترین قطعات در کنترل آلایندههای خودرو است و حفظ بازدهی آن برای حفظ سلامت محیط زیست و عملکرد بهینه خودرو بسیار اهمیت دارد. عیبیابی دقیق، استفاده از تجهیزات تخصصی و نگهداری مناسب قطعات مرتبط، راهکار اصلی برای جلوگیری از کاهش کارایی کاتالیست است. در صورت مشاهده علائم خرابی، باید هرچه سریعتر اقدام به بررسی و تعمیر سیستم اگزوز نمود تا هزینهها و آسیبهای جدیتر به موتور جلوگیری شود.
منابع و مراجع فنی
- صنعت خودرو، کتاب سیستمهای فرآوری موتور، انتشارات دانشگاه تهران، 1398
- OBD-II Diagnostic Trouble Codes Guide, SAE International
- Automotive Emissions Control: Catalytic Converter Fundamentals, Bosch Technical Publication
- راهنمای سرویس و تعمیر خودروهای سواری، شرکت ایرانخودرو، 1401