Khói xe là một trong những nguồn gây ô nhiễm môi trường tệ hại nhất trên hành tinh. Những hóa chất trong đó gây nên những chứng bệnh khó điều trị, phá hủy tầng ozone bảo vệ bầu khí quyển và góp phần tạo nên những thiên tai bất thường.
Đặc tính của khói xe tùy thuộc chủ yếu vào chất lượng đốt cháy hỗn hợp xăng và không khí bên trong buồng đốt (combustion chamber) của động cơ.
Các phó sản (by-product) chủ yếu của phản ứng này là nước (H2O) và carbon dioxide (CO2), do đó ống thoát khí cháy (tail pipe) của một động cơ tốt thường có nước nhễu ra, dễ nhận thấy khi động cơ đang trong quá trình làm nóng máy (warm up).
Phản ứng này tạo thêm những phó sản như carbon monoxide (CO) và nitrogen oxides (NOx) rất có hại cho sức khỏe. Những phó sản khác như sulfur monoxide (SO) và sulfur dioxide (SO2) với hàm lượng lớn trong môi trường còn góp phần tạo nên hiện tượng mưa acid (acid rain ). Lượng xăng thừa hay hydrocarbons do nhiên liệu không cháy hết tác dụng với không khí nóng của buồng đốt và của đường ống thoát khí tạo ra muội than (soot) bám trên các chi tiết máy và thải ra bên ngoài dưới dạng khói đen. Dưới tác dụng của ánh sáng, hydrocarbons còn tạo nên khí ozone (O3) ở tầng thấp (ground-level ozone) có thể gây ngứa mắt, đau họng, chảy nước mũi, các chứng bệnh về phổi và còn có thể là tác nhân ung thư.
Để giảm thiểu hiện tượng cháy không hoàn chỉnh:
Bộ lọc khí thải Thành phần chính của bộ lọc khí thải là một cấu trúc hình tổ ong (honeycomb) làm bằng sứ hay thép không rỉ mạ chất xúc tác như platinum, rhodium hay palladium, nằm trong hộp chứa bằng thép mỏng. Khi khí thải từ động cơ tiếp xúc với chất xúc tác trên một diện tích bề mặt khá lớn, các hydrocarbons, CO và NOx trở thành những khí trơ (inert) ít có hại như CO2, N và O.
Do không có khả năng biến đổi hàm lượng NOx lẫn trong khí thải, sau năm 1981 bộ lọc khí thải ba chiều được sử dụng để thay thế cho loại hai chiều nói trên. Ngoài những nhiệm vụ tương tự như bộ lọc loại cũ, bộ lọc loại này phải thực hiện thêm việc biến đổi NOx thành O và N:
Một số bộ cảm biến NOx được bố trí ở hai đầu bộ lọc khí thải loại SCR (Selective Catalytic Reduction) có công dụng tương tự như những bộ cảm biến oxy. Tuy nhiên loại này chưa được phổ biến lắm vì còn khá đắt tiền.
Oxygen Sensor
www.oto-hui.com ( Hùng Nguyễn - DHSPKTTD)
Đặc tính của khói xe tùy thuộc chủ yếu vào chất lượng đốt cháy hỗn hợp xăng và không khí bên trong buồng đốt (combustion chamber) của động cơ.
-
[*]Động cơ mới và được điều chỉnh đúng cho phản ứng cháy hoàn chỉnh (complete combustion) hay phản ứng cháy thừa oxy:
Xăng + Không khí → Carbon Dioxide + Nước + Nitrogen
Các phó sản (by-product) chủ yếu của phản ứng này là nước (H2O) và carbon dioxide (CO2), do đó ống thoát khí cháy (tail pipe) của một động cơ tốt thường có nước nhễu ra, dễ nhận thấy khi động cơ đang trong quá trình làm nóng máy (warm up).
- Động cơ cũ hoặc không được điều chỉnh đúng cho phản ứng cháy không hoàn chỉnh (incomplete combustion) hay thiếu oxy:
Xăng + Không khí → Hydrocarbons + Nitrogen Oxides + Carbon Dioxide + Carbon Monoxide + Nước
Phản ứng này tạo thêm những phó sản như carbon monoxide (CO) và nitrogen oxides (NOx) rất có hại cho sức khỏe. Những phó sản khác như sulfur monoxide (SO) và sulfur dioxide (SO2) với hàm lượng lớn trong môi trường còn góp phần tạo nên hiện tượng mưa acid (acid rain ). Lượng xăng thừa hay hydrocarbons do nhiên liệu không cháy hết tác dụng với không khí nóng của buồng đốt và của đường ống thoát khí tạo ra muội than (soot) bám trên các chi tiết máy và thải ra bên ngoài dưới dạng khói đen. Dưới tác dụng của ánh sáng, hydrocarbons còn tạo nên khí ozone (O3) ở tầng thấp (ground-level ozone) có thể gây ngứa mắt, đau họng, chảy nước mũi, các chứng bệnh về phổi và còn có thể là tác nhân ung thư.
Để giảm thiểu hiện tượng cháy không hoàn chỉnh:
- Động cơ cần được thường xuyên bảo trì.
- Lọc gió (air filter) cần đươc thay mỗi 25000km.
- Hệ thống cung cấp nhiên liệu (fuel system) sạch và không rò rỉ.
- Bộ lọc khí thải (catalytic converter) và bộ cảm biến oxy (oxygen sensor) luôn ở tình trạng làm việc tốt.
Lọc gió
Bộ lọc khí thải
- Khi bộ lọc khí thải bị nghẹt nhiệt độ làm việc của động cơ cao hơn mức bình thường khiến cho nước làm mát máy (coolant) có thể bị sôi.
- Sau khoảng 250000 Km, phần lớn chất xúc tác của bộ lọc khí thải có thể bị phân hủy, xe nổi đèn “Check Engine” do hàm lượng các độc chất thải đi vào không khí tăng cao.
- Oxy hóa (oxidation) CO thành CO2:
2CO + O2 → 2CO2 - Oxy hóa hydrocarbons của nhiên liệu không được đốt cháy hay chỉ cháy một phần thành CO2 và H2O:
CxH2x+2 + [(3x+1)/2] O2 → xCO2 + (x+1) H2O
Nếu nhiên liệu sử dụng là xăng C8H18, thì mẫu tự x trong phản ứng nói trên sẽ là x = 8
Do không có khả năng biến đổi hàm lượng NOx lẫn trong khí thải, sau năm 1981 bộ lọc khí thải ba chiều được sử dụng để thay thế cho loại hai chiều nói trên. Ngoài những nhiệm vụ tương tự như bộ lọc loại cũ, bộ lọc loại này phải thực hiện thêm việc biến đổi NOx thành O và N:
2NOx → xO2 + N2
Để tăng cường hiệu quả của bộ lọc khí thải, hai bộ cảm biến oxy bố trí phía trước và sau bộ lọc khí thải cùng lúc sẽ chuyển tín hiệu thăm dò được về lượng oxy còn sót trong khí thải đến computer của xe (ECU hay Engine Control Unit). Khi bộ lọc khí thải còn tốt, thông tin nhận được từ hai bộ cảm biến oxy này rất khác nhau, ngược lại các thông tin này sẽ rất giống nhau. Qua đó ECU sẽ điều chỉnh tỉ lệ của xăng và không khí sao cho phù hợp để giảm thiểu lượng nhiên liệu còn sót lại sau phản ứng cháy.Một số bộ cảm biến NOx được bố trí ở hai đầu bộ lọc khí thải loại SCR (Selective Catalytic Reduction) có công dụng tương tự như những bộ cảm biến oxy. Tuy nhiên loại này chưa được phổ biến lắm vì còn khá đắt tiền.
Oxygen Sensor
- Đời sống của một bộ cảm biến oxy thường ở vào khoảng 100,000 miles hay 160.000 km. Lượng muội than tích lũy sẽ khiến cho bộ phận này giảm dần độ nhạy cảm cho đến khi hoàn toàn ngưng hoạt động.
- Khi bộ cảm biến oxy ngưng hoạt động đèn “Check Engine” sẽ nổi lên, mức độ ô nhiễm do khí thải gia tăng, động cơ tiêu thụ nhiều xăng hơn, tăng tốc (acceleration) không đều và ngập ngừng ở tốc độ cầm chừng (rough idling).
www.oto-hui.com ( Hùng Nguyễn - DHSPKTTD)
