انسداد گازهای خروجی می تواند باعث ایجاد برخی ناهنجاری ها در موتور احتراقی OTTO شود و راندمان موتور را کاهش دهد، مبدل کاتالیزوری به گونه ای ساخته شده است که دوام مشابه خودرو داشته باشد، اما برخی شرایط این دوام را بسیار کوتاه تر می کند.. اما قبل از ورود به تحلیل گرافیکی با مبدل فشار، مفاهیمی در مورد کاتالیزور، هوای اتمسفر، سوخت و دینامیک گاز را مرور می‌کنیم تا مبنای بهتری در مورد آنچه در مطالعات با مبدل‌ها ارائه خواهد شد، داشته باشیم.
کاتالیزور - کاتالیزور عنصری است که یک واکنش شیمیایی را تحریک می کند، اما تحت تأثیر واکنش قرار نمی گیرد. مبدل های کاتالیزوری اساساً راکتورهای گازی هستند که میزان آلاینده های مضر موجود در گازهای خروجی را هنگام عبور از سیستم اگزوز کاهش می دهند. کاتالیزورها با هیدروکربن ها، مونوکسید کربن و اکسیدهای نیتروژن موجود در گازهای خروجی واکنش می دهند و آنها را به انتشار کمتر مضر تبدیل می کنند. یک مبدل کاتالیزوری از یک محفظه فولادی ضد زنگ تشکیل شده است که یک هسته لانه زنبوری سرامیکی را احاطه کرده است. هسته دارای یک پوشش آلومینا است که با فلزات نجیب (پلاتین، پالادیوم یا رودیم) آغشته شده است. هسته لانه زنبوری به این دلیل استفاده می شود که جریان گاز آزاد را از طریق مبدل فراهم می کند و همچنین سطح وسیعی از تماس بین کاتالیزور و گاز خروجی را فراهم می کند. یک سطح بزرگ مورد نیاز است زیرا واکنش در سطح کاتالیزور انجام می شود.
مبدل های کاتالیستی را مبدل های دو طرفه یا سه طرفه می نامند.مبدل‌های دو طرفه یا اکسیدان‌ها از پلاتین و پالادیوم به عنوان کاتالیزور استفاده می‌کنند و HC و CO را به HZO و CO2 تبدیل می‌کنند، H2O آب است و CO2 (دی‌اکسید کربن) گازی که ضرر کمتری برای سلامتی دارد. مبدل های کاتالیزوری دو طرفه با NOx واکنش نشان نمی دهند و بنابراین موتور همچنان به یک سیستم EGR برای کنترل انتشار NOx نیاز دارد. کاتالیزورهای سه طرفه دارای یک هسته سرامیکی اضافی با روکش رودیوم هستند که واکنش نشان می دهد و NOx را در گازهای خروجی کاهش می دهد. در برخی از سیستم های EGR، هوا قبل از مبدل به سیستم اگزوز تزریق می شود تا هوای ثانویه را تامین کند. این هوا اکسیژن اضافی را تامین می کند که برای تحریک واکنش با NOx در مبدل لازم است.
هوای اتمسفر - ترکیب هوای اتمسفر عمدتاً شامل مخلوط همگن 4 گاز است که دارای حجم های زیر است: نیتروژن (78.09٪)، اکسیژن (20.95٪)، آرگون (0.93٪) و دی اکسید کربن (0.03) %).
محصول احتراق - محصول احتراق از گازهای سمی مانند HC - هیدروکربن ها، CO - مونوکسید کربن و NOx - اکسید نیتروژن تشکیل شده است، این مولکول ها با کاتالیزور واکنش نشان می دهند که به H2O، CO2 - گاز کربنیک تبدیل می شود - و N2 - نیتروژن.
نیتروژن N2 - نیتروژن به صورت گازی بی رنگ، بی بو، غیر قابل احتراق و غیر سمی ظاهر می شود. بیشتر جو را تشکیل می دهد، اما زندگی را به تنهایی حفظ نمی کند. در فرآوری مواد غذایی، تصفیه سیستم های تهویه مطبوع و تبرید، و لاستیک های هواپیما تحت فشار استفاده می شود. ممکن است با جابجایی هوا باعث خفگی شود. تحت قرار گرفتن طولانی مدت در معرض آتش یا گرما، ظروف ممکن است به شدت پاره شوند و آتش بگیرند.
اکسیژن - اکسیژن گازی بی رنگ، بی بو و بی مزه است. این قابل احتراق نیست، اما به طور فعال از سوزاندن مواد قابل احتراق پشتیبانی می کند. برخی از موادی که در هوا نمی سوزند در اکسیژن می سوزند. موادی که در هوا می سوزند با شدت بیشتری در اکسیژن می سوزند.اکسیژن خالص قابل اشتعال نیست، اما تحت قرار گرفتن طولانی مدت در معرض آتش یا گرمای شدید، ظروف ممکن است به شدت پاره شده و منفجر شوند.
دینامیک هوا - در موتور احتراق داخلی، هوا از ورودی از طریق لوله ورودی به خروجی اگزوز حرکت می کند. اختلاف فشار ناشی از حرکت رو به پایین پیستون ها باعث می شود که فشار منیفولد ورودی کمتر از فشار اتمسفر (Pressure Delta) باشد. این اختلاف فشار باعث ایجاد خلاء در کلکتور می شود و بنابراین هوای اتمسفر به داخل کلکتور کشیده می شود. هنگامی که پیستون در فرآیند پذیرش است، هوای ذخیره شده در منیفولد به داخل سیلندر کشیده می شود، در آنجا فشرده می شود و در نتیجه وارد فرآیند احتراق و اگزوز می شود. پس از احتراق، گازها توسط دریچه اگزوز آزاد می شوند و به ترتیب از کاتالیزور عبور می کنند که در آن مولکول های محصول احتراق گازهای سمی تولید می کنند مانند هیدروکربن های HC، مونوکسید کربن CO و اکسید نیتروژن NOx به کمتر تجزیه می شوند. مولکول های سمی مانند H2O، دی اکسید کربن CO2 و نیتروژن N2.
C8H18 بنزین - ترکیب شیمیایی دقیق بنزین بسته به درجه یا درجه اکتان آن متفاوت است، اما معمولاً مخلوطی از سوخت های هیدروکربنی است. این رتبه بندی اکتان کیفیت سوخت را توصیف می کند و مقدار آن بر اساس نسبت دو ترکیب در بنزین است، به ویژه ایزو اکتان، ترکیبی با فرمول شیمیایی مشابه با اکتان اما با ساختار و خواص کمی متفاوت، و هپتان معمولی…
هر چه عدد اکتان بیشتر باشد، کیفیت سوخت بالاتر است. این کیفیت عالی سوخت تضمین می کند که سوخت به موقع مشتعل می شود و پیش اشتعال رخ نمی دهد. بنزین ترکیبی آلی است که در ترکیب خود حاوی اتم های کربن و هیدروژن است که از هشت اتم کربن و 18 اتم هیدروژن تشکیل شده است، فرمول مولکولی آن C8H18 است که در حالت مایع است. رنگ آن بستگی به نوع موادی دارد که با آن مخلوط می شود تا در پمپ بنزین بفروشد.
اتانول C2H5OH - از نظر شیمیایی، اتانول یک الکل است که به عنوان الکل اتیلیک یا الکل قابل شرب نیز شناخته می شود. اتانول را می توان به عنوان سوخت استفاده کرد، زیرا می تواند انرژی حرارتی را در نتیجه احتراق الکل تولید کند.
احتراق - احتراق یک فرآیند شیمیایی است که در آن یک ماده به سرعت با اکسیژن واکنش داده و گرما منتشر می کند. ماده اولیه را سوخت و منبع اکسیژن را اکسیدان می نامند. سوخت می تواند جامد، مایع یا گاز باشد، اگرچه برای خودروها سوخت معمولاً مایع است مانند بنزین و اتانول. در طی احتراق، مواد شیمیایی جدیدی از سوخت و اکسیدان ایجاد می‌شود.
این مواد را گازهای خروجی اگزوز می نامند. بیشتر اگزوزها از ترکیب شیمیایی سوخت و اکسیژن می آیند. هنگامی که یک سوخت هیدروژن-کربن (مانند بنزین) می سوزد، اگزوز شامل آب (هیدروژن + اکسیژن) و دی اکسید کربن (کربن + اکسیژن) می شود.اما اگزوز همچنین می تواند شامل ترکیبات شیمیایی اکسیدان به تنهایی باشد. اگر بنزین در هوا سوزانده شود که حاوی 21٪ اکسیژن و 78٪ نیتروژن است، اگزوز ممکن است شامل اکسیدهای نیتروژن نیز باشد (NOX، نیتروژن + اکسیژن).
دمای اگزوز به دلیل انتقال حرارت به اگزوز در هنگام احتراق بالا است. به دلیل دمای بالا، اگزوز معمولاً به صورت گاز ظاهر می شود، اما می تواند محصولات اگزوز مایع یا جامد نیز وجود داشته باشد. به عنوان مثال، دوده نوعی اگزوز جامد است که در برخی از فرآیندهای احتراق رخ می دهد. موتور فرسوده یا تنظیم نشده و همچنین عملکرد نادرست تزریق الکترونیکی نیز می تواند به قطعه کاتالیزوری آسیب برساند، زیرا احتمال ذوب یا گرفتگی توسط دوده وجود دارد.
وقتی مبدل کاتالیزوری تا حدی مسدود شود چه اتفاقی می افتد؟ - هنگامی که مبدل کاتالیزوری تا حدی مسدود می شود، گازهای محصول احتراق 100٪ خارج نمی شوند و از طریق دریچه اگزوز به داخل سیلندر باز می گردند.از آنجایی که گازهای خروجی حاوی نیتروژن (78.09٪)، اکسیژن (20.95٪) نیستند، به سیلندر باز می گردند و نمی سوزند. هنگامی که پیستون در حال ورود گازهای هوای اتمسفر است، پیستون گازها را وارد می کند و هوای اتمسفر و گازهای خروجی را با هم وارد می کند، بنابراین مقدار هوای اتمسفر داخل سیلندر را برای احتراق ایده آل کاهش می دهد. به دلیل مکش هوای کمتر، فشار منیفولد بیشتر می شود و زمان تزریق را افزایش می دهد و باعث فروپاشی احتراق خودرو می شود.
احتراق سیلندر به دلیل وجود گازهای خروجی در مقیاس کوچکتر خواهد بود، بنابراین بر قدرت موتور تأثیر می گذارد.
چگونه مبدل می تواند به من در تشخیص این نقص کمک کند؟ - با استفاده از مبدل فشار در سیلندر می توان 4 فاز موتور را آنالیز کرد. و در مرحله فرسودگی می‌توانیم ناهنجاری‌های مربوط به هرگونه انحراف فشار را تأیید کنیم.
فشار گازهای خروجی در موتوری که به درستی کار می کند، نزدیک به فشار اتمسفر است و هنگامی که گازهای خروجی را مسدود می کنیم، فشار اگزوز به طور قابل توجهی بیشتر از فشار جو خواهد بود.با استفاده از مبدل فشار در سیلندر می توان این انحراف فشار را به صورت نمودار تحلیل کرد. با استفاده از مبدل بر روی سیلندر موتور، یک شکل موج ایجاد می‌شود و با این شکل موج، تجزیه و تحلیلی با تمرکز بر فاز اگزوز انجام خواهیم داد.
در نمودار 3 شکل موج یک موتور کاملاً کارآمد را داریم، این شکل موج به عنوان یک شکل موج استاندارد شناخته می شود، زیرا از یک الگوی سیگنال برای موتورها در حالت کار خوب پیروی می کند، و زمانی که هر گونه ناهنجاری در مکانیک داریم. در مورد موتور، این شکل موج ویژگی های متفاوتی با استاندارد ارائه می دهد، بنابراین یادگیری نحوه تجزیه و تحلیل یک وسیله نقلیه در شرایط کاری عالی قبل از تجزیه و تحلیل یک وسیله نقلیه معیوب بسیار مهم است.
در نمودار 4 ما فاز تخلیه شکل موج مبدل فشار را برجسته می کنیم. انسداد گاز خروجی مستقیماً بر منطقه ترسیم شده تأثیر می گذارد. در نمودار 5 در خط چین قرمز ما فشار هوای جو را برجسته می کنیم. به یاد داشته باشید که فشار جو با توجه به ارتفاع زمین متغیر است و برای مرجع مطالعه از فشار 950 میلی بار استفاده خواهیم کرد.
در نمودار 6 ما فقط ناحیه اگزوز را برجسته می کنیم و می توان دید که نمودار آبی رنگ که نشان دهنده فشار اگزوز است کمی بالاتر از خط چین قرمز است، این رفتار خودرویی در شرایط خوب است. عمل. فشار آن بین 100 تا 200 میلی بار بالای خط فشار اتمسفر متغیر است.
در نمودار 7 ما یک موتور با مبدل کاتالیزوری مسدود شده را نشان می دهیم، و می توان مشاهده کرد که فشار گازهای خروجی تا حد زیادی از خط شکسته فشار اتمسفر، با فشار 600 میلی بار در بالا، بیشتر است..
در نمودار 8 ما فاز اگزوز را برجسته می کنیم و افزایش فشار گاز خروجی در رابطه با خط فشار ATM را می توان با دقت بیشتری تأیید کرد، این به دلیل این واقعیت است که گازهای خروجی به درستی خارج نمی شوند.. سایر متغیرها می توانند باعث خارج نشدن گازها شوند، اما این مطالعه برای فصل های بعدی خواهد بود، به زودی شما را می بینیم.
