Ngày nay, ô tô đã trở thành phương tiện đi lại của hàng triệu người trên khắp thế giới, mỗi loại xe thải một lượng đáng kể các loại khí độc hại ra môi trường sống. Đặc biệt là ở những thành phố lớn, lượng khí thải của các loại ô tô đang lưu thông thật sự đã trở thành một vần đề lớn mang tính toàn cầu.
Để đối mặt với vấn đề này, các thành phố, bang và các nước đã đưa ra các luật về khí thải sạch áp đặt với các loại ô tô. Rất nhiều văn bản luật giới hạn khối lượng khí thải ô nhiêm trên ô tô đã được ban hành. Và để đương đầu với các đạo luật đó, các nhà sản xuất ô tô phải tiến hành cải tiến động cơ của xe và hệ thống nhiên liệu. Họ đã phát triển một thiết bị gọi là: Bộ trung hòa khí thải (catalytic convert), thiết bị này sẽ xử lý lượng khí thải để loại bỏ hầu hết những chất độc hại trước khi thải ra môi trường.
Để giảm lượng khí thải, các loại xe hiện đại kiểm soát rất chặt lượng nhiên liệu đốt trong động cơ. Từ đó có thể giữ tỉ lệ hỗn hợp không khí và nhiên liệu gần với điểm lý tưởng nhất. Nếu đạt được điều đó, toàn bộ nhiên liệu hút vào sẽ được cháy hết hoàn toàn. Với động cơ xăng, tỉ lệ tối ưu giữa xăng và không khí là 14,7:1, tức là với mỗi pound xăng, 14,7 pound không khí sẽ được đốt cháy. Tuy nhiên trong thực tế khi vận hành, tỉ lệ này có thể thường xuyên thay đổi xung quanh tỉ lệ lý tưởng (thấp hơn hoặc cao hơn tỉ lệ 14,7:1)
Các loại khí thải chính của một chiếc xe là:
Các loại khí không gây hại:
Lớp làm giảm khí thải: Đây là bước hoạt động đầu tiên của bộ trung hòa khí thải. Sử dụng Platinum (bạch kim) và rhodium(Rodi) để làm giảm lượng khí thải Nox. Khi các phân tử NO hay NO2 tiếp xúc với chất xúc tác, chất xúc tác sẽ phá hủy cấu trúc phân tử của các khí này thành các nguyên tử và được giữ lại đó, các nguyên tử này sẽ phân hủy thành N2 và O2 theo phản ứng sau.
Lớp ôxy hóa khí thải: Đây là bước thứ hai của quá trình trung hòa khí thải. Các loại khí hudrocarbon không cháy và khí CO sẽ đốt cháy dưới tác dụng của các chất xúc tác như platium và palladium. CO và các hydrocarbon sẽ phản ứng với lượng khí O2 còn thừa trong trong khí thải:
Lớp thứ 3 là một hệ thống kiểm soát dòng khí thải, và sử dụng những thông tin nhận được để điều khiển hệ thống phun nhiên liệu. Đó chính là một cảm biến ôxy được đặt gần động cơ hơn so với bộ trung hòa khí thải. Cảm biến này sẽ thông báo cho máy tính kiểm soát động cơ lượng ôxy trong khí thải. Thông qua đó, máy tính có thể tăng hoặc giảm lượng ôxy bằng cách thay đổi tỉ lệ ô xy và nhiên liệu. Điều đó cho phép máy tính biết được động cơ có đang làm việc ở điểm lý tưởng hay không, và cũng cho biết lượng O2 cần thiết để cho phép các chất xúc tác đốt cháy các khí thải độc hại.
Bộ trung hòa khí thải là một giải pháp rất hiệu quả. Tuy nhiên, vẫn cần phải được hoàn thiện thêm nữa. Một trong những thiếu sót lớn nhất là hệ thống chỉ hoạt động ở nhiệt độ cao. Khi bạn mới khởi động một chiếc xe, hệ thống không hề hoạt động để làm sạch khí thải. Một giải pháp có thể giải quyết thiếu sót trên đó là di chuyển bộ trung hòa khí thải đến gần động cơ hơn. Điều đó khiến nó sẽ nhận được lượng khí thải nóng hơn và sẽ được làm nóng nhanh hơn.
Để đối mặt với vấn đề này, các thành phố, bang và các nước đã đưa ra các luật về khí thải sạch áp đặt với các loại ô tô. Rất nhiều văn bản luật giới hạn khối lượng khí thải ô nhiêm trên ô tô đã được ban hành. Và để đương đầu với các đạo luật đó, các nhà sản xuất ô tô phải tiến hành cải tiến động cơ của xe và hệ thống nhiên liệu. Họ đã phát triển một thiết bị gọi là: Bộ trung hòa khí thải (catalytic convert), thiết bị này sẽ xử lý lượng khí thải để loại bỏ hầu hết những chất độc hại trước khi thải ra môi trường.
Vị trí đặt Bộ trung hòa khí thải trên ô tô.
Để giảm lượng khí thải, các loại xe hiện đại kiểm soát rất chặt lượng nhiên liệu đốt trong động cơ. Từ đó có thể giữ tỉ lệ hỗn hợp không khí và nhiên liệu gần với điểm lý tưởng nhất. Nếu đạt được điều đó, toàn bộ nhiên liệu hút vào sẽ được cháy hết hoàn toàn. Với động cơ xăng, tỉ lệ tối ưu giữa xăng và không khí là 14,7:1, tức là với mỗi pound xăng, 14,7 pound không khí sẽ được đốt cháy. Tuy nhiên trong thực tế khi vận hành, tỉ lệ này có thể thường xuyên thay đổi xung quanh tỉ lệ lý tưởng (thấp hơn hoặc cao hơn tỉ lệ 14,7:1)
Các loại khí thải chính của một chiếc xe là:
Các loại khí không gây hại:
-
- Khí N2 – trong không khí Ni tơ chiếm tới 78%, phần lớn lượng khí Ni tơ thoát thẳng ra động cơ xe.
- Khí CO2- Đây là sản phẩm tạo ra bởi quá trình cháy.
- Hơi nước: Cũng là một sản phẩm từ quá trình cháy.
- Khí CO: Loại khí rất độc, không màu, không mùi vị.
- Hydrocarbon hay hỗn hợp các chất hữu cơ bay hơi (VOC). Sinh ra chủ yếu từ nhiên liệu chưa cháy hết.
- Oxit nito (Nox): Loại chất gây ra sương mù và mưa acid, thậm chí còn gây ra ảnh hưởng xấu tới não.
A:lớp làm giảm khí thải.
B: Lớp Oxi hóa khí thải.
Lớp làm giảm khí thải: Đây là bước hoạt động đầu tiên của bộ trung hòa khí thải. Sử dụng Platinum (bạch kim) và rhodium(Rodi) để làm giảm lượng khí thải Nox. Khi các phân tử NO hay NO2 tiếp xúc với chất xúc tác, chất xúc tác sẽ phá hủy cấu trúc phân tử của các khí này thành các nguyên tử và được giữ lại đó, các nguyên tử này sẽ phân hủy thành N2 và O2 theo phản ứng sau.
2NO => N2 + O2 hoặc 2NO2 => N2 + 2O2
2CO + O2 => 2CO2
Bộ trung hòa khí thải là một giải pháp rất hiệu quả. Tuy nhiên, vẫn cần phải được hoàn thiện thêm nữa. Một trong những thiếu sót lớn nhất là hệ thống chỉ hoạt động ở nhiệt độ cao. Khi bạn mới khởi động một chiếc xe, hệ thống không hề hoạt động để làm sạch khí thải. Một giải pháp có thể giải quyết thiếu sót trên đó là di chuyển bộ trung hòa khí thải đến gần động cơ hơn. Điều đó khiến nó sẽ nhận được lượng khí thải nóng hơn và sẽ được làm nóng nhanh hơn.
NM (theo howstuffwork)
