Ngày nay, xe ô tô đã và đang trở thành một phương tiện đi lại không thể thiếu của hàng triệu người trên khắp thế giới. Bên cạnh đó, đi kèm với sự tiện lợi đó là mỗi chiếc xe sẽ thải một lượng đáng kể các loại khí độc hại ra môi trường sống và gây ô nhiễm nghiêm trọng. Do vậy, nên các nhà sản xuất đã chế tạo ra Catalytic converter (bộ lọc khí thải) để giúp mang lại một môi trường xanh. Vậy hãy cùng tìm hiểu đôi chút về Catalytic converter là gì và bộ lọc khí thải trên xe hơi hoạt động như thế nào qua bài viết sau.
Catalytic converter là gì?
Catalytic converter là gì?
Xem thêm: Nguyên lý hoạt động của hệ thống lái của xe ô tô
Catalytic converter hay còn gọi là bộ lọc khí thải được biết tới với danh nghĩa là bộ phận đóng một vai trò vô cùng quan trọng nhằm làm giảm lượng khí thải độc hại ra môi trường bên ngoài nhanh chóng. Không chỉ vậy, catalytic converter còn được trang bị thêm cho hầu hết tất cả các loại xe ô tô hiện đại ngày nay, bởi ô tô chính là một trong những phương tiện an toàn và hiệu quả nhất. Tuy nhiên, nó cũng góp phần không nhỏ mang tới sự ô nhiễm môi trường rất cao.
Cấu tạo của bộ lọc khí thải gồm 3 lớp cấu trúc như sau:
Cấu tạo của bộ lọc khí thải gồm 3 lớp
Xem thêm: Hệ thống hỗ trợ khởi hành ngang dốc HSA (Hill Start Assist) là gì?
– Lớp xúc tác đầu tiên (the Reduction Catalyst): đây chính là lớp lọc đầu tiên của bộ trung hòa khí thải. Đặc biệt, nó sử dụng platinum và rhodium để làm giảm lượng khí NOx. Nếu khi một phân tử NO hay NO2 tiếp xúc với lớp xúc tác, khi đó các nguyên tử nitrogen sẽ bị tách ra khỏi phân tử và bám lại trên bề mặt của lớp xúc tác. Lúc này, các nguyên tử nitrogen sẽ kết hợp với nhau để tạo ra N2. (2NO => N2 + O2 hoặc 2NO2 => N2 + 2O2).
– Lớp xúc tác oxy hóa (the Oxidization Catalyst): đây chính là lớp lọc thứ nhì. Nó giúp làm giảm lượng hydrocarbon và carbon monoxide bằng cách đốt cháy (oxy hóa) chúng nhờ vào platinum và palladium. Lớp này có khả năng giúp CO và hydrocarbon phản ứng được với lượng oxy còn lại trong khí thải ra (2CO + O2 => 2CO2).
Ngoài ra, nó còn đóng vai trò quan trọng trong việc biến các khí độc hại trở thành các chất khí không gây ảnh hưởng đến môi trường đó là oxy. Hơn nữa, lượng oxy này sẽ được điều chỉnh bởi máy tính.
– Lớp thứ ba chính là hệ thống giúp kiểm soát dòng khí thải và sử dụng các thông tin này để có thể điều chỉnh được hệ thống phun nhiên liệu. Điểm đặc biệt, có một cảm biến không khí được gắn giữa bộ trung hòa khí cùng động cơ (gần động cơ hơn). Cảm biến này sẽ thông báo cho máy tính về lượng không khí còn xót lại trong khí thải ra.
Hơn nữa, máy tính có thể tăng hoặc giảm lượng oxy trong khí thải bằng cách người dùng tự điều chỉnh tỷ lệ hỗn hợp khí cùng với nhiên liệu. Với sơ đồ kiểm soát cho phép máy tính có thể đảm bảo được tỷ lệ hỗn hợp nhiên liệu – khí trong của động cơ gần đạt mức tối ưu nhất. Không chỉ vậy, nó còn đảm bảo đủ lượng oxy trong khí thải để nhằm cho phép sự lớp xúc tác oxy hóa và đốt cháy được lượng hydrocarbon và CO còn thừa sau một kỳ nổ trong động cơ.
Bộ trung hòa khí có tác dụng vô cùng lớn trong việc làm giảm sự ô nhiễm cho môi trường và xét về thực chất thì hiệu quả của nó còn có thể tăng lên nữa. Tuy nhiên, một thiếu sót lớn nhất của hệ thống này chính là nó chỉ làm việc tại một nhiệt độ nhất định. Vào thời điểm khởi động xe sau một đêm trời lạnh thì bộ trung hòa khí gần như là không hoạt động.
Giải pháp đơn giản cho trường hợp này đó là gắn nó gần với động cơ. Có nghĩa là sẽ đưa khí thải tới bộ trung hòa khí được nhanh hơn. Tuy nhiên, điều đó lại làm giảm đi tuổi thọ của bộ catalytic converter. Đối với hiệu ứng sốc nhiệt (cũng giống như khi ta đổ nước nóng vào một cốc thủy tinh) sẽ gây ảnh hưởng đến chất liệu của ceramic. Chất liệu này còn gây khó khăn ở chỗ không thể làm mỏng được lớp bề mặt xúc tác như ý muốn mà còn vừa không thể tăng được diện tích bề mặt tiếp xúc với khí thải và đặc biệt là vừa gây cản trở đối với luồng khí thoát ra. Do đó, để thay thế lớp ceramic thì hiện nay các nhà sản xuất đã chế tạo ra bộ lọc sử dụng kim loại, giúp chịu nhiệt tốt hơn.
Đặc biệt, làm nóng bộ trung hòa khí thải trước khi khởi động xe chính là một giải pháp khá hữu ích để giúp giảm thiểu được những chất khí độc hại. Cách làm đơn giản nhất đó là dùng điện để sưởi. Tuy nhiên, với hệ thống điện 12V trên đa số các loại xe ôtô hiện nay thì lại không được cung cấp đủ năng lượng để có thể làm nóng được bộ catalytic converter ở thời gian cần thiết. Tuy nhiên, ít ai có thể chờ được thời một khoảng thời gian để cho bộ trung hòa khí kịp nóng trước khi xe khởi động. Với những chiếc xe hybrid hiện nay thìviệc gắn một động cơ xăng thông thường với một động cơ điện sẽ cho phép giải quyết được những khó khăn này một cách dễ dàng.
Cách thức hoạt động
Cách thức hoạt động
Sau khi đốt cháy các nhiên liệu cho dù động cơ tốt đến đâu đi chăng nữa thì quá trình đốt cháy đó vẫn có thể tạo ra được một lượng nhỏ những hợp chất vô cùng độc hại khác ví dụ như: CO, NOx, HC,… Do đó, để loại bỏ được các chất độc hại này thì bộ chuyển đổi xúc tác cần phải được trang bị một chiếc lõi lọc có dạng tổ ong. Đối với bề mặt phủ một lớp kim loại quý hiếm như vậy để làm xúc tác cho các phản ứng khử cũng như oxy hóa được diễn ra trên bề mặt lõi lọc thuận tiện nhất. Do đó, trên bề mặt lõi lọc phải được tạo ra diện tích bề mặt lớn để giúp cho các phản ứng diễn ra được dễ dàng hơn. Cũng như ít bị tiêu hao lớp kim loại quý hơn. Chính vì vậy, bộ chuyển đổi xúc tác lúc này chỉ có thể chuyển đổi được khoảng 90% các hợp chất có hại cho môi trường bên ngoài thành các hợp chất ít độc hại hơn.
Như vậy, trên đây là một số thông tin về Catalytic converter là gì và bộ lọc khí thải trên xe hơi hoạt động như thế nào. Hy vọng sẽ giúp bạn đọc có thể nắm rõ hơn những thông tin hữu ích này để có thể lựa chọn được chiếc xe ưng ý mà còn mang lại một môi trường xanh – sạch – đẹp. Cảm ơn bạn đã quan tâm!
