Katalitik Konvertör Nedir ve Nasıl Çalışır?

 

Merhaba,

“İçimde uyanan yaratma hevesi sınırsızdı.”

Ben de başladım.. Kendi yarattığım yolda kalıcı olabilmek dileğiyle. Keyifli okumalar.

Katalitik konvertörün görevi, egzozdan çıkan zararlı egzoz gazlarını (emisyonları) zararsız hale dönüştürmektir. Bu zararlı gazlar; yanmamış hidrokarbon (HC), Karbonmonoksit (CO), Nitro oksitdir(NOx). Katalitik konvertör ise bu gazları kimyasal reaksiyona sokarak zararsız hale getirmektedir. Katalitik konvertörün bir diğer adı ‘’oksidasyon katalizörü’’dür.

 

Katalitik konvertör hem benzinli hem de dizel motorlarda kullanılır. Yapılan yasal düzenlemelerle araçların belirli egzoz standartlarına uyması gerekmektedir. Bu da katalitik konvertörün kullanımını zorunlu hale getirmiştir.

 

Katalitik Konvertör Nasıl Çalışır ? (Benzinli Motorlarda)

Günümüzde kullanılan katalitik konvertörler “Üç Yollu Katalitik Konvertör : TWC: Three-WaycatalyticConverters” tipidir. Üç farklı egzoz gazını birden zararsız hale çevirebilen katalitik konvertörlere üç yollu katalitik konvertör denir.  Bunlar karbonmonoksit, hidrokarbonlar ve nitro oksitlerdir. (Nitro oksit ve azot oksit aynı şeydir.)

Reaksiyonlar şu şekilde gerçekleşir;

Önce nitro oksitlerden oksijen ayrışır (indirgeme reaksiyonu), böylece geriye N (azot zararsız) ve Oksijen (zararsız) kalır. Buradan açığa çıkan N (azot) atmosfere salınır, zaten havanın %78’i azottur. Oksijen ise, sonraki reaksiyonlarda karbonmonoksit ve hidrokarboları yakmak için kullanılır.

 

* Nitro oksit (NOx) ——> Oksijene (O2) ve Nitrojen’e (N2) dönüştürür.

 

Aşağıdaki iki reaksiyonsa, oksidasyon (oksijen vererek yakma) reaksiyonudur, yukarıdaki reaksiyondan oluşan oksijenle; karbonmonoksitler (CO) ve hidrokarbonlar (HC) yakılır. Geriye su ve karbondioksit kalır ve egzozdan atılır.

 

* Karbonmonoksit’i (CO)——> Karbondioksit’e (CO2) ,

* Yanmamış Hidrokarbonlar’ı (HC)   ——> Karbondioksit (CO2) ve Suya (H2O) dönüşür.

 

Katalitik konvertörün içerisinde çok küçük deliklere sahip seramik bir petek yapı vardır, seramik peteğin üzeri katalizör elementlerle kaplıdır ve bu petek yapı sayesinde, egzoz gazlarının katalizör elementlere temas yüzeyi arttırılmıştır. Katalitik konvertörün peteksi yapısı açılmış olsa, yüzey alanı olarak bir futbol sahası büyüklüğüne ulaşılabilir.

Katalitik konvertörün içerisinde, egzoz gazlarını kimyasal reaksiyona sokan katalizör elementler vardır.Bunlar; Platin, Paladyum, İridyum, Radyum’dur.

Katalizör: Bir kimyasal reaksiyonu hızlandıran ve kendisi kimyasal yapısı değişmeyen maddelere denir.

Katalitik konvertörler soğukken çalışamazlar, içerisindeki kimyasal elementler yüksek sıcaklıklarda aktif olabilmekte ve görevlerini yapabilmektedir. Bu sebeple, çabuk ısınsın diye konvertörler motora daha yakın konuma takılır. Katalitik konvertör çalışma sıcaklığı: 400 °C – 500 °C’dir.

Ayrıca kurşunlu benzin kullanılması yasaktır. Kurşunsuz yakıt kullanılmalıdır, kurşun yüzeye yapışır ve delikleri tıkar.

 

Katalitik konvertörler, karbonmonoksik, hidrokarbon ve nitro oksitleri (azotoksitleri) % 90 oranında, zararsız olan nitrojene (N2) , suya (H2O) ve karbon dioksite dönüştürür.

Egzoz hattında bulunan lamda (oksijen) sensörleri sayesinde, egzoz gazındaki oksijen miktarı sürekli takip edilir (buna kapalı devre çalışma denir). Egzozdaki bu oksijen miktarının takip edilmesiyle, hava yakıt oranı ECU tarafından her zaman ideal hava-yakıt oranına (14,7hava/1yakıt) yakın aralıkta tutulur, bu işlem alınan hava (gaz kelebeği) ve yakıt enjeksiyonunun (enjektör) ayarlanmasıyla sağlanır, böylece katalitik konvertörün verimi maksimum olur.

 

Dizel Araçlarda Kullanılan Katalitik Konvertör

Dizel motorlarda kullanılan katalitik konvertöre, “Dizel Oksidasyon Katalizörü – dieseloxidationcatalyst (DOC)” denir. Dizel oksidayson katalizöründe, katalizör olarak; platinyum, paladyum ve alüminyum oksit kullanılır. Bu katalizörlerin üçü de oksidasyon işlevini yerine getirir; yani HC (hidrokarbon) ve CO (karbonmonoksiti), oksijen ile yakarak, zararsız olan Su (H2O) ve Karbondioksite (CO2) dönüştürür. Bu tip katalitik konvertörlere“İki Yollu Katalitik Konvertör : Two-Way Catalytic Converters” denir, çünkü azot oksiti (NOx) indirgeyemezler ve sadece aşağıdaki iki yanma reaksiyonunu gerçekleştiriler.

2CO + O2 → 2CO2

CxH2x+2 + ((3x+1)/2) O2 → x CO2 + (x+1) H2O

Dizel motorda, NOx (nitro oksit) emisyonunu azaltmak için, katalitik konvertör (dizel oksidasyon katalizörü) kullanılamaz. Çünkü dizel motorlar sürekli fakir karışımla çalıştığı için (çok hava – az yakıt), egzoz gazlarında da yüksek oranda oksijen bulundururlar. Dizel motorlarda NOxemisyonunu azaltmak için iki yöntem kullanılır, bunlar EGR sistemi (exhaust gas recirculation: egzoz gazı resirkülasyonu) ve SCR (selectivecatalyticreduction: Seçici Katalitik İndirgeme) sistemleridir.Mercedes BlueTec , VolkswagenBlueMotion-BlueTDI, SCR sistemine sahip çevre dostu dizel motor egzoz emisyon teknolojileridir.

Ayrıca dizel motorlarda, benzinli motorlardan farklı olarak, egzozdan toz şeklinde kurum partikülleri yoğun olarak çıkmaktadır. Dizel araçlarda, çevreye zararlı olan bu partikülleri filtreleyip yakarak, atmosfere salınmasını önleyen, katalitik konvertörden sonra egzoz hattına ayrıca takılan “dizel partikül filtresi – DPF: DieselParticulateFilter”  kullanılmaktadır. Son olarak, Volkswagen – Audi firması, dizel partikül filtresiyle, oksidasyon katalizörünü tek bir kutu içerisinde birleştirerek, “katalitik kaplamalı dizel partikül filtresini” geliştirmiştir.

 

Kaynakça:

otomobilteknoloji.blogspot.com.tr

Facebook Sayfamizdan Bizleri Takip Edebilirsiniz