آلاینده ها و کاتالیزور خودرو

صفحه 1:


صفحه 2:
آلاینده ها و کاتالیزورهای خودرو استاد* ‎SRR KK‏ دانشجو: ‎SROKA‏ 1400_99 

صفحه 3:
میلیون ها خودرو در سرتاسر جهان در حال تردد می باشند که هر کدام به عنوا ن یک منبع آلودگی بشمار می روند .اين مورد » خصوصاً در شهرهای بزرگتر به عنوان مسئله بزرگی و بصورت لاینحل از زمان های قدیم مورد بحث بوده است .جهت حل اين مشکل » قوانینی به مرحله اجرا در آمده است که مقادیر آلاینده خروجی از سیستم اگزوز خودروها را تحت کنترل در آورده و محدود کرده است . به همین منظور »کارخانجات خودروسازی ۰ سیستم های پالایش کننده ای را جهت کنترل مقادیر آلاینده خروجی از سیستم های موتور و سوخت . رسانی تهیه و مورد بهره برداری قرار داده اند 

صفحه 4:
در سال 497200 » دولت آمریکا پس از آنکه گزارش آژانس کنترل آلودگی هوای کالیفرنیا را بررسی کرد ۰ اصلاحیه هوای تمیز را از تصویب گذراند و بدین ترتیب تولید کننده های آمریکایی به شدت دست به کار شده و مطابق قوانین ضدآلودگی وضع شده » کمبودهای خود را برطرف کردند . در سال 19720 قوانینی مصوب گردیدکه اکثریت کمپانی های خودرو سازی » مجبور به استفاده از سیستم مبدل کاتالیتیکی در خودروها شدند . به طور خلاصه طرز کار این سیستم بدین صورت بود که با انجام واکنش های شیمیایی گازهای سمی را به دی اکسید کربن و بخارآب تبدیل می کرد .نصب مبدل کاتالیتیکی از همین سال در سراسر آمریکا اجباری گردید و در اروپا نیز از سال . 960 مورد بهره برداری قرار گرفت در اين مقوله در خصوص انواع آلاینده های تولید شده توسط موتور خودروها و هم چنین نحوه عملکرد مبدل های کاتالیتیکی در خصوص کم کردن مقادیر اين آلاینده ها صحبت .خواهد شد 

صفحه 5:
به منظور کاهش انتشار آلاينده‌هاي توليدي توسط موتور خودروهاي جدید» سازندگان با دقت زیاد مقدار سوخت مصرفي موتور را کنترل مي‌کنند. آنها سعي مي‌کنند نسبت هوا به سوخت را هر چه بیشتر به نقطه استوكيومتري نزديك کنند که نسبت ایده‌ال هوا و سوخت در احتراق تلقي مي‌شود. از لحاظ نظري, با چنین نسبتي تمامي سوخت به طور کامل با اکسیژن هوا ترکیب شده و احثراق کامل انجام خواهد گرفت. براي احتراق بنزین» نسبت استوکيومتري در حدود 0: 2/6 است. يعني براي سوختن يك كيلوكرم بنزين به “7/00 كيلوكرم هوا نياز است. در واقع طي رانندكي؛ اين نسبت همواره در حد ایده‌آل نبوده و تغییر مي‌کند. مثلا در مواردي» مخلوط هوا و سوخت غني‌تر مي‌شود. يعني نسبت هوا به سوخت پایین‌تر از 2/46۴" مي شود. عمده گازهاي خروجي ناشي از عملکرد موتور خودرو عبارتند از: نیتروژن یا ازت (20۱:))6 درصد از هوا را گاز نیتروژن تشکیل مي‌دهد و بیشتر اين گاز از محفظه احتراق موتور» بدون هیچ‌گونه واكنشي خارج مي‌شود. ‎ams! ga‏ کرین (206)): اين گاز يكي از گازهاي محصولات احتراق بوده که از ترکیب کربن سوخت با اکسیژن هوا تشکیل مي‌شود. ‎uy! (LEO) GI Jy‏ بخار نیز محصول دیگر احتراق است که از ترکیب هیدروژن و هیدروکربورهاي سوخت با اکسیژن هوا ایجاد مي‌شود. ‎ 

صفحه 6:
How Catalytic Converters Work Catalytic Converter 

صفحه 7:
كرجه انتشار دي‌اکسید کربن به گرم شدن کره زمین كمك مي‌کند» اما اساسا این گازهاي خروجي بي‌خطرند.از آنجا که فرایند احتراق هیچ‌گاه کامل نیست؛» بسته به نحوه عملکرد موتور مقداري گازهاي مضر نیز توسط موتور خودرو تولید مي‌شود که اين گازها عبارتند از: مونواکسید کربن ‎(CO)‏ گازي بسیار سمي که فاقد رنگ و بوست. هيدرو كربنها يا ترکیبات ارگانيك فرار (0۱)62062: که ناشي از سوخت نسوخته تبخیر شده‌اند. نور خورشيدء هیدروکربنها را به اکسیدانت‌ها شکسته و با انجام واکنش با اكسيدهاي نیتروژن» موجب ایجاد اوزن سطحي در زمینه مي‌شود که عامل ایجاد «مه دود» است. اكسيدهاي نیتروژن: (20) یا ©0000 كه به صورت (6() نشان داده مي‌شود. به ایجاد «مه دود» و باران‌هاي اسيدي كمك کرده و موجب بروز ناراحتي‌هاي پوستي مي‌شود. 

صفحه 8:
اين سه كاز عواملي آلاینده‌اند که باید به دقت مورد کنترل قرار گیرند. مبدل كاتاليزورء به منظور کاهش این آلودگي‌ها طراحي شده است. انواع مبدلهای کاتالیستی براساس نوع جنس کاتالیستها براساس نوع جنس به سه نوع عمده: گلوله اي6 » سراميكي9 و فلزي تقسیم ميشوند. اولین نوع مبدلهاي كاتاليستي» گلولهاي بودند که از كرههاي پرسوراخ آلومینا (0,09)) که فلزات گرانبها (۳60)) در داخل آنها کاشته شده بود» تشکیل ميشدند (شکل 9). قطر اين كلولهها بين 0 تا 9/0 اینچ بود که درون محفظهاي فلزي زیر خودروها قرار میگرفتند. این نوع مبدلها براي موتورهاي با حجم زیاده سرعت پایین و دماي پایین» همچون کامیونها استفاده ميشدند. 

صفحه 9:
كاتاليستهاي نوع دوم. از دیواره هاي نازك سراميكي لانه زنبوري4 تشکیل یافته و مونوليتهاي سراميكي هستند. این دیواره ها, محل نشستن فلزات گرانبها نیستند (شکل 3). بلکه فلزات گرانبها براي داشتن سطوح تماس بیشتر بر روي ‎me‏ خارجي به نام ‎Mo Reo‏ قرار میگیرند که این لابه, شامل | آلومینا (۵۱203) و سریا ((602) است (شٌ شکل 3: مبدلهاي كاتاليستي سرا 

صفحه 10:
یی - ساختمان اصلي كاتاليستهاي سراميكي معمولا از طريق اكستروزن ماده سراميكي كوردريت5 81203-5.5102-2.1100.2 ساخته ميشود. كاتاليست نوع سوم كه كمتر از نوع دوم مورد استفاده قرار ميكيرد. مونوليتهاي نوع ‎as canals‏ لباز رات با معاوست ارس با تسیل یاف است مورلنهای فلزي نیز مانند سراميكي, از سوراخهاي بسياري تشکیل شده که از ورق هاي فنري مانند فرم یافته کتار هم ساخته میشوند (شکل 5.) 

صفحه 11:
مزاياي كاتاليستهاي سراميكي نسبت به فلزي عبارت است از : تولید آسانتر» پوششدهي راحتتر و ارزانتر بودن» قدرت نگهداري دما و بازیافت راحنتر. مزاياي نوع فلزي نسبت به سراميكي» مقاومت بالاتر در برابر ضربه و حرارت. قابلیت کاهش ضخامت دیواره (داراي تعداد سوراخ بیشتر یا بیپی بالاتر) و افت فشار کمتر و گرم شدن سریعتر است. هماکنون» کاتالیست رایج بورادهه انس کاتالیست سراميکي است که حدود 606 درصد از کل تولیدات مبدل کاتالیست را تشکیل میدهد. 

صفحه 12:
مبدلهاي كاتاليستي براساس تکامل تكنيكي از ابتدا تاكنون» به صورت زیر تقسيمبندي ميشوند (شكل ©): » مبدلهاي كاتاليستي با عايق حرارتي خارجي© * مبدلهاي كاتاليستي با عايق حرارتي داخلي مخروطيم” © ‏مبدلهاي كاتاليستي با عايق حرارتي داخلي همراه با مبدل كاتاليستي كرم كننده‎ ٠ ‏كه نزديكتر به موتور نصب ميشوند‎ » مبدلهاي كاتاليستي که بسیار نزديك به موتور بوده» اما با فلانج به مانیفولد وصل ميشوند© ‎٠»‏ مبدلهاي كاتاليستي جوششده به مانيفولد00) 

صفحه 13:
کل 6: تکامل تكنيكي مبدلهاي كاتاليستي از ابتدا تا اکنون عوامل : كران 115 د ارده دل كانالسدى انف ار متحصات و عوامل هوسر دی ای سو رافها (51م )! شسيت بار اسك 11 و سامت جارنها میباشد. همانطور که در جدول 1 مشخص است, هر چه چگالي سوراخهاي (05۱) بیشتر ‎La Igo) oa‏ نازکتر و در عیجه سطوح تماس بیشتر خواهد ‎py‏ ‏سای ماس تشر رده تاعبت افراکس ‎eal sls gosh‏ دار دز طول کاتالیستت توا بوی معایست مطالعات انیام شوه پرباره مس ات ‎ele cae‏ کاالست الشان مده که وهای کل ‎es st‏ 1۳ دایز داراي بهترين بارده کانالیست هاست! 

صفحه 14:
بیشتر خودروهاي جدید. مجهز به مبدل کاتالیزور سه راهه‌اند3. اصطلاح سه راهه. بیانگر کاهش مت آلینده موتوا کسید کرین: مولکول‌های هيدروكربن و اکسیده ای ازت در مبدل است. در اين مبدلهاء از دو نوع کاتالیزور مختلف استفاده می‌شود. کاتالیزور احیاء کننده؛ و کاتالیزور اکسید کننده» .هم دو كونه شامل ساختمان سرامیکی بوده که با کاتالینروری فلری (معمولاً بلاتين؛ روديم ويايا 

صفحه 15:
1 سطح مبدل به منظور افزايش تماس با کازهاي خروجي, باید حداکثر باشد. 2 الیل قیچت بتیار بای عواد تاتالیر ورد انستاده از این مواد با دور حداقل باشد. اساسا مبدل‌هاي کانالیزور به دو صورت ساخته مي‌شوند. شبکه لانه‌زنبوري و بستر سراميگي. آمروزه بیشتر خودروها از ساختمان شبکه لانه زنبوري استفاده مي‌کنند. مبدل کاتالیزور سه‌راهه (به 2 کاتالیزور جداگانه توجه کنید): کاتالیز احیاء کننده وای ره ول تاالیرور ایا کننده کار دارد. در این مره منظور جلوگيري از انتشار اكسيدهاي ازت, از بلاتين و رودیم استفاده شده ری ی تن وا کر مولكول هاي ب نیتروژن و کاتالیزور اکسیدکننده ددني مرجله مبدل کاتالیرور ۲ , در این قسمت, با سوزاندن (اکسایش) ل وق ملو ل اورقا دكن ب ا ادر رد ا مونواکسید كرين‌هاي خروجي, کاهش داده مي‌شوند. این کاتالیزور, به کمك اکسیژن دود خروجي؛ مقدار (6) و هیدروكرين‌هاي نسوخته را کاهش مي‌دهد. يعني: 

صفحه 16:
اما سوال این است که اکسیژن لازم از کجا فراهم مي‌شود؟ سیستم کنترل اکسیژن دود اگزوز سومین مرحله. سیستم كنترلي است که دود خروجي اگزوز را مورد بررسي قرار داده و با لستفاده از نتابج این بررسي؛ سیستم تزریق سوخت را تحت کنترل قرار مي‌دهد. يك حسگر اکسیژن. قبل از مبدل کاتالیزور بین موتور و کاتالیزور نصب شده است. این حسگر» مقدار اکسیژن موجود در دود خروجي را به کامپیوتر موتور اطلاع مي‌دهد. کامپیوتر خودرو با تنظیم مقدار سوخت هواء مقدار اکسیژن دود خروجي را افزلیش یا کاهش مي‌دهد. در این طرح؛ کامپیوتر همواره موتور را در وضعيتي نزديك به نقطه استوکيومتري نگه مي‌دارد. این ‎ee‏ باعث مي‌شود تا همواره اکسیژن كافي در دود خروجي براي اکسایش هیدروکربن‌ها و 20) در اختیار کاتالیزور لکسیدکننده وجود داشته باشد. 

صفحه 17:
دیگر راه‌های کاهش آلاینده‌ها مبدل کاتالیزور. نقش بزرگي در کاهش آلاینده‌ها دارد. با این حال, هنوز هم ‎ae‏ تغییر و تحولاتي است. يکي از بزرگترین معایب مبدل کاتالیزور نها در دماي نسبتاً بالاست . هنكامي که هیور خودرو سرد است/ 7 برت نمي‌دهد. راه‌حلي ساده بیشتر نزدیکتر به موتور نصب کرده و هر چه سریع‌تر آن را گرم ‎ti ins‏ این کار مي‌تواند به علت برخورد گازهاي بسیار داغ اگزوز جه قدلا ‎Saas aol eel‏ سارتکان حور بل زارت ور درست زير صندلي جلو قرار مي‌دهند تا به حد كافي از موتور دور باشد و از گازهاي خروجي صدمهاي نز بیش گرم کردن مبدل کاتالیزور نیز راه خوبي براي کاش انتشار آلاده‌هاست شاده‌ترس روش ترات !ان كاز استفاوه از گرمکن‌های الکتر یکره است. متأسفانه سیستم الكتريکي 12 ولتي خودرو فاقد توان كافي براي گرم اک ا استارت زدن, منتظر گرم شدن مبدل عطاقت خودروهاي هیبرید ؟ ‎So fi‏ 

صفحه 18: