كيف يعمل المحول الحفاز للسيارات؟

أثناء تشغيل محرك الاحتراق الداخلي ، تنبعث غازات العادم في الغلاف الجوي ، والتي ليست فقط أحد الأسباب الرئيسية لتلوث الهواء ، ولكن أيضًا أحد أسباب العديد من الأمراض.

تتكون هذه الغازات ، التي تأتي من أنظمة عادم المركبات ، من عناصر ضارة للغاية ، ولهذا السبب تم تجهيز السيارات الحديثة بنظام عادم خاص ، حيث يوجد المحفز بالضرورة.

يدمر المحول الحفاز الجزيئات الضارة لغازات العادم ويجعلها آمنة قدر الإمكان للأشخاص والبيئة.

ما هو المحفز؟

المحول الحفاز هو نوع من الأجهزة مهمته الرئيسية هي تقليل الانبعاثات الضارة من غازات العادم لمحركات السيارات. جهاز المحفز بسيط. هذا خزان معدني يتم تثبيته في نظام العادم للسيارة.

هناك نوعان من الأنابيب في الخزان. يتم توصيل "دخل" المحول بالمحرك ، وتتدفق غازات العادم من خلاله ، ويتم توصيل "الخرج" بمرنان نظام عادم السيارة.

عندما يدخل عادم المحرك المحفز ، تحدث تفاعلات كيميائية فيه. إنها تدمر الغازات الضارة وتحولها إلى غازات آمنة يمكن إطلاقها في البيئة.

ما العناصر التي يتكون منها المحول الحفاز؟

من أجل توضيح كيفية عمل المحول الحفاز للسيارات ، دعنا نفكر في ما هي عناصره الرئيسية. دون الخوض في التفاصيل ، نذكر فقط العناصر الرئيسية التي تم بناؤها.

الركيزة

الركيزة هي الهيكل الداخلي للمحفز الذي يتم طلاء المحفز والمعادن الثمينة عليه. هناك عدة أنواع من الركائز. الفرق الرئيسي بينهما هو المواد التي صنعت منها. غالبًا ما تكون مادة خاملة تعمل على تثبيت الجسيمات النشطة على سطحها.

تغطية

تتكون المادة الحفازة النشطة عادة من الألومينا ومركبات مثل السيريوم والزركونيوم والنيكل والباريوم واللانثانوم وغيرها. الغرض من الطلاء هو توسيع السطح المادي للركيزة والعمل كقاعدة ترسب عليها المعادن الثمينة.

المعادن الثمينة

تعمل المعادن الثمينة الموجودة في المحول الحفاز على إجراء تفاعل تحفيزي بالغ الأهمية. المعادن الثمينة شائعة الاستخدام هي البلاتين والبلاديوم والروديوم ، ولكن في السنوات الأخيرة بدأ عدد كبير من الشركات المصنعة في استخدام الذهب.

Корпус

الغلاف هو الغلاف الخارجي للجهاز ويحتوي على الركيزة وعناصر أخرى من المحفز. المواد التي تصنع منها العلبة عادة هي الفولاذ المقاوم للصدأ.

أنابيب

تربط الأنابيب المحول الحفاز للسيارة بنظام عادم السيارة والمحرك. وهي مصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ.

كيف يعمل المحول الحفاز للسيارات؟

لتشغيل محرك الاحتراق الداخلي ، من المهم أن تتم عملية احتراق مستقرة لخليط الوقود والهواء في أسطواناته. خلال هذه العملية ، تتشكل غازات ضارة ، مثل أول أكسيد الكربون وأكاسيد النيتروجين والهيدروكربونات وغيرها.

إذا لم يكن للسيارة محول حفاز ، فإن كل هذه الغازات شديدة الضرر ، بعد إطلاقها في مشعب العادم من المحرك ، ستمر عبر نظام العادم وستدخل الهواء الذي نتنفسه مباشرة.

إذا كانت السيارة تحتوي على محول حفاز ، فسوف تمر غازات العادم من المحرك إلى كاتم الصوت من خلال قرص العسل في الركيزة وتتفاعل مع المعادن الثمينة. نتيجة لتفاعل كيميائي ، يتم تحييد المواد الضارة ، ويدخل فقط عادم غير ضار ، يتكون بشكل رئيسي من ثاني أكسيد الكربون ، البيئة من نظام العادم.

نعلم من دروس الكيمياء أن المحفز هو مادة تسبب تفاعل كيميائي أو تسرعه دون التأثير عليه. تشارك المحفزات في التفاعلات ولكنها ليست مواد متفاعلة ولا منتجات لتفاعل تحفيزي.

هناك مرحلتان تمر من خلالهما الغازات الضارة في المحفز: الاختزال والأكسدة. كيف تعمل؟

عندما تصل درجة حرارة تشغيل المحفز من 500 إلى 1200 درجة فهرنهايت أو 250-300 درجة مئوية ، يحدث شيئان: الاختزال ، وبعد ذلك مباشرة تفاعل الأكسدة. يبدو هذا معقدًا بعض الشيء ، ولكنه في الواقع يعني أن جزيئات مادة ما تفقد وتستقبل الإلكترونات في وقت واحد ، وهذا هو سبب تغير تركيبها.

يهدف الاختزال (امتصاص الأكسجين) الذي يحدث في المحفز إلى تحويل أكسيد النيتريك إلى غاز صديق للبيئة.

كيف يعمل محفز السيارات في مرحلة الاسترداد؟

عندما يدخل أكسيد النيتروز من غاز عادم السيارة إلى المحفز ، يبدأ البلاتين والروديوم في العمل على تحلل جزيئات أكسيد النيتريك ، مما يجعل الغاز الضار إلى غير ضار تمامًا.

ماذا يحدث في مرحلة الأكسدة؟

المرحلة الثانية ، التي تحدث في المحفز ، تسمى تفاعل الأكسدة حيث يتم تحويل الهيدروكربونات غير المحترقة إلى ثاني أكسيد الكربون والماء عن طريق الخلط مع الأكسجين (الأكسدة).

التفاعلات التي تحدث في المحفز تغير التركيب الكيميائي لغازات العادم ، وتغير بنية الذرة التي تتكون منها. عندما تمر جزيئات الغازات الضارة من المحرك إلى المحفز ، فإنها تفصلها إلى ذرات. تتحول الذرات بدورها إلى جزيئات إلى مواد غير ضارة نسبيًا مثل ثاني أكسيد الكربون والنيتروجين والماء ، ويتم إطلاقها في البيئة من خلال نظام العادم.

الأنواع الرئيسية من المحولات الحفازة المستخدمة في محركات البنزين هي اثنان: اتجاهين وثلاثة اتجاهات.

ثنائي

يقوم المحفز ذو الجدران المزدوجة (على الوجهين) في وقت واحد بمهمتين: أكسدة أول أكسيد الكربون إلى ثاني أكسيد الكربون وأكسدة الهيدروكربونات (الوقود غير المحترق أو المحروق جزئيًا) إلى ثاني أكسيد الكربون والماء.

تم استخدام هذا النوع من محفز السيارات في محركات الديزل والبنزين لتقليل الانبعاثات الضارة للهيدروكربونات وأول أكسيد الكربون حتى عام 1981 ، ولكن نظرًا لأنه لا يمكنه تحويل أكاسيد النيتروجين ، بعد 81 عامًا تم استبداله بمحفزات ثلاثية.

ثلاثي المحول الحفاز الأكسدة

تم تقديم هذا النوع من محفزات السيارات ، كما اتضح ، في عام 1981 ، واليوم يتم تثبيته على جميع السيارات الحديثة. يقوم المحفز الثلاثي بتنفيذ ثلاث مهام في وقت واحد:

• يعيد أكسيد النيتريك إلى النيتروجين والأكسجين ؛
• يؤكسد أول أكسيد الكربون لثاني أكسيد الكربون ؛
• يؤكسد الهيدروكربونات غير المحترقة لثاني أكسيد الكربون والماء.

نظرًا لأن هذا النوع من المحولات الحفازة يقوم بخطوات الاختزال والأكسدة للحفز الحفزي ، فإنه يؤدي مهمته بكفاءة تصل إلى 98٪. هذا يعني أنه إذا كانت سيارتك مزودة بمحول حفاز ، فلن تلوث البيئة بالانبعاثات الضارة.

أنواع المحفزات في محركات الديزل

بالنسبة لمركبات الديزل ، حتى وقت قريب ، كان أحد المحولات الحفازة الأكثر استخدامًا هو محفز أكسدة الديزل (DOC). يستخدم هذا المحفز الأكسجين في تيار العادم لتحويل أول أكسيد الكربون إلى ثاني أكسيد الكربون والهيدروكربونات إلى ماء وثاني أكسيد الكربون. لسوء الحظ ، هذا النوع من المحفز فعال بنسبة 90٪ فقط ، وهو قادر على التخلص من رائحة الديزل وتقليل الجسيمات المرئية ، ولكنه غير فعال في تقليل انبعاثات أكسيد النيتروجين.

تنبعث محركات الديزل من الغازات التي تحتوي على مستوى عالٍ نسبيًا من الجسيمات (السناج) ، والتي تتكون بشكل أساسي من كربون عنصري ، والذي لا تستطيع محفزات DOC معالجته ، لذلك يجب إزالة الجسيمات باستخدام ما يسمى بمرشحات الجسيمات (DPF).

كيف تتم خدمة المحفزات؟

لتجنب مشاكل المحفز ، من المهم معرفة ما يلي:

• يبلغ متوسط ​​عمر المحفز 160000،XNUMX كم. بعد أن قطعت هذه المسافة ، عليك التفكير في استبدال المحول.
• إذا كانت السيارة مزودة بمحول حفاز ، فلا يجب عليك استخدام الوقود المحتوي على الرصاص ، لأنه يقلل من فعالية المحفز. الوقود المناسب الوحيد في هذه الحالة هو الوقود الخالي من الرصاص.

مما لا شك فيه أن الفوائد البيئية والصحية لهذه الأجهزة هائلة ، ولكن بالإضافة إلى مزاياها ، فإن لها أيضًا سلبياتها.

واحدة من أكبر عيوبها هي أنها تعمل فقط في درجات حرارة عالية. وبعبارة أخرى ، عندما تقوم بتشغيل السيارة ، فإن المحول الحفاز لا يفعل شيئًا تقريبًا لتقليل انبعاثات العادم.

يبدأ العمل بكفاءة فقط بعد تسخين غازات العادم إلى 250-300 درجة مئوية. هذا هو السبب في أن بعض شركات تصنيع السيارات قد اتخذت خطوات لحل هذه المشكلة عن طريق تحريك المحفز بالقرب من المحرك ، مما يحسن من أداء الجهاز من ناحية ، ولكنه يقصر مدة خدمته ، لأن قربه من المحرك يعرضه لدرجات حرارة عالية جدًا.

في السنوات الأخيرة ، تقرر وضع المحول الحفاز تحت مقعد الراكب على مسافة تسمح له بالعمل بكفاءة أكبر دون التعرض لدرجات حرارة عالية للمحرك.

العيوب الأخرى للعوامل الحفازة هي الانسداد المتكرر وحرق الكعكة. يحدث الاحتراق عادةً بسبب دخول الوقود غير المحترق إلى نظام العادم الذي يتم إشعاله في تغذية المحول الحفاز. يحدث الانسداد غالبًا بسبب ضعف البنزين أو عدم ملاءمته، والتآكل العادي، وأسلوب القيادة، وما إلى ذلك.

هذه عيوب طفيفة للغاية وسط الفوائد الهائلة التي نحصل عليها من استخدام محفزات السيارات. بفضل هذه الأجهزة ، تكون الانبعاثات الضارة من السيارات محدودة.

يجادل بعض النقاد بأن ثاني أكسيد الكربون هو أيضًا انبعاث ضار. إنهم يعتقدون أن الحافز ليس ضروريًا في السيارة ، لأن مثل هذه الانبعاثات تزيد من تأثير الاحتباس الحراري. في الواقع ، إذا كانت السيارة لا تحتوي على محول حفاز وتنبعث منها أول أكسيد الكربون في الهواء ، فإن هذا الأكسيد نفسه سيتحول إلى ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي.

من اخترع المحفز؟

على الرغم من أن المحفزات لم تظهر بشكل كبير حتى أواخر السبعينيات ، إلا أن تاريخها بدأ قبل ذلك بكثير.

يعتبر والد المحفز هو المهندس الكيميائي الفرنسي يوجين جودري ، الذي حصل في عام 1954 على براءة اختراعه تحت اسم "محول الحفاز العادم".

قبل هذا الاختراع ، اخترعت Goodry تكسيرًا حفازًا ، حيث يتم فصل المواد الكيميائية العضوية المعقدة الكبيرة إلى منتجات غير ضارة. ثم جرب أنواعًا مختلفة من الوقود ، وكان هدفه جعله أكثر نظافة.

تم الاستخدام الفعلي للمحفزات في السيارات في منتصف السبعينيات ، عندما تم إدخال قواعد أكثر صرامة للتحكم في الانبعاثات تتطلب إزالة الرصاص من العادم بسبب البنزين المنخفض الجودة.

أسئلة وأجوبة:

كيف تتحقق من وجود عامل مساعد في السيارة؟ للقيام بذلك ، انظر فقط تحت السيارة. بالإضافة إلى كاتم الصوت الرئيسي وكاتم الصوت الصغير (الرنان الذي يجلس أمام نظام العادم) ، فإن المحفز هو لمبة أخرى.

أين المحفز في السيارة؟ نظرًا لأن المحفز يجب أن يعمل في ظروف درجات حرارة عالية ، فإنه يقع بالقرب من مجمع العادم قدر الإمكان. إنه أمام الرنان.

ما هو العامل المساعد في السيارة؟ هذا محول حفاز - لمبة إضافية في نظام العادم. مملوءة بمادة خزفية ، قرص العسل مغطى بمعدن ثمين.