Bộ xử lý khí thải (BXLKT) 3 tác dụng thường được đề cập rất nhiều khi nói đến vấn đề giảm thiểu ô nhiễm môi trường do động cơ ôtô gây ra. Vì sao mà nó lại được coi trọng như vậy? Lý do thật đơn giản, bởi đây là hệ thống thể hiện sự nỗ lực tuyệt vời của các hãng sản xuất xe hơi nhằm thỏa mãn những tiêu chuẩn nghiêm ngặt nhất về khí thải động cơ trên toàn thế giới.
BXLKT 3 tác dụng là gì?
Thuật ngữ Bộ xử lý khí thải 3 tác dụng được hiểu là bộ xử lý đồng thời ba thành phần chất gây ô nhiễm CO, HC và NOx. Ưu điểm của nó là có thể xử lý gần như hoàn toàn các thành phần chất ô nhiễm nói trên bằng các phản ứng hoá học và chuyển hóa thành các khí Cacbonic (CO2), Ni-tơ (N2) và hơi nước (H2O). BXLKT 3 tác dụng bắt đầu được lắp đặt trên động cơ xăng từ năm 1975 và ngày nay nó trở nên rất phổ biến trên các phương tiện giao thông đường bộ.
Do các phản ứng nói trên phải mất thời gian dài để có thể chuyển hóa được hoàn toàn, thời điểm kết thúc các phản ứng là rất khác nhau dẫn đến tỷ lệ thành phần các chất ô nhiễm trong khí thải vẫn còn khá cao khi đi ra khỏi đường thải. Để tăng tốc độ phản ứng, các nhà chế tạo đã sử dụng các chất xúc tác là các kim loại quý: Bạch kim - Pt (platinum), Palađi - Pd (palladium), và rodi (rhodium).
BXLKT 3 tác dụng gồm những gì?
BXLKT kiểu xúc tác 3 đường được bố trí nằm giữa đường ống thải động cơ và bộ giảm âm, nhưng gần đường ống thải hơn để tận dụng nhiệt lượng cho các phản ứng hóa học (nhiệt độ lý tưởng 200 - 3000C), vật liệu chế tạo là thép không gỉ, hình trụ tròn hoặc ô van, ở hai đầu có lắp mặt bích để nối với các đường ống trung gian trong hệ thống thải. Cấu tạo bên trong BXLKT bao gồm phần lõi và các lớp phủ chất xúc tác.
Bộ phận quan trọng nhất của BXLKT 3 tác dụng là phần lõi của nó. Hiện nay có ba dạng lõi khác nhau đó là lõi dạng viên gốm, lõi gốm nguyên khối và lõi bằng kim loại.
+ Lõi dạng viên gốm gồm các lớp viên gốm hình cầu. Vật liệu chế tạo được làm từ gốm chịu nhiệt độ cao (cordierite 2MgO.2Al2.5SiO2), có hệ số hấp thụ nhiệt thấp và nhiệt độ nóng chảy cao (khoảng 1.4000C). Các viên gốm có đường kính khoảng 2 - 3mm được phủ bề mặt ngoài bằng ôxít nhôm, chúng có khả năng chống mòn và ma sát tốt sau khi được nhiệt luyện ở nhiệt độ khoảng 1.000 0C và được gọi là lớp nền. Sau khi được phủ bề mặt ngoài, các vật liệu quý Platin (Pt), Paladi (Pd) và Rođi (Rh) sẽ được thấm trực tiếp trên bề mặt của các viên gốm.
+ Dạng lõi gốm nguyên khối thường có cấu trúc tổ ong, gồm rất nhiều rãnh nhỏ li ti kích cỡ milimet được xếp song song với dòng chảy của khí thải. Lõi gốm cũng được làm từ vật liệu chịu nhiệt cordierit, các rãnh nhỏ song song có tiết diện ngang hình tam giác hoặc hình vuông. Các rãnh dẫn khí thải này được phủ một lớp ôxit nhôm (A12O3) xốp, mấp mô dày khoảng 0,02 mm. Sau đó lõi gốm được thấm các kim loại quý bạch kim - Pt (platinum), Paladi - Pd (palladium) và Rodi (rhodium).
+ Lõi kim loại gồm các lá thép phẳng và các lá thép dập lượn sóng có độ dày từ 0,04 - 0,05mm được xếp thành lớp. Sau đó, chúng được cuộn tròn thành hình dạng chữ S hoặc hình tròn. Phổ biến nhất là loại lõi kim loại chia thành 2 phần riêng biệt, giữa hai phần có một khoảng trống nhỏ.
Lõi thép được phủ bằng A12O3 có độ xốp cao và sau đó được thấm kim loại quý Pt, Pd và Rh. So với hai loại lõi trên thì loại lõi kim loại có nhiều ưu điểm vượt trội hơn như diện tích tiết diện sử dụng có ích của các rãnh dẫn khí thải lớn hơn khoảng 10&pide;15 %, độ bền cao hơn, trở lực (mức độ cản trở chuyển động của dòng khí) đối với khí thải thấp. Nhưng công nghệ chế tạo lõi kim loại phức tạp hơn, khối lượng lớn hơn và giá thành đắt hơn 15%.
BXLKT 3 tác dụng hoạt động thế nào?
Hai kim loại quý Pt và Pd là chất xúc tác để phản ứng ô-xy hoá xảy ra (CO + O2 = CO2, HC + O2 = H2O + CO2), còn rodi là chất xúc tác cho quá trình khử NOX thành N2.
Có rất nhiều phản ứng xảy ra nhưng thời gian kết thúc các phản ứng này là không đồng thời, nguyên nhân là do nồng độ các chất HC, CO, NOx phụ thuộc vào hệ số dư lượng không khí của động cơ, khi hệ số này xấp xỉ bằng 1 thì hàm lượng CO và HC là nhỏ nhất. Để đảm bảo hiệu quả làm việc của BXLKT bắt buộc phải duy trì hệ số dư lượng không khí trong một dải rất hẹp, nếu không tỷ lệ chuyển đổi các chất ô nhiễm sẽ giảm rất nhanh.
Cảm biến ô-xy có tác dụng gì?
Cảm biến ô-xy không thực sự đo nồng độ ô-xy như nhiều người lầm tưởng, mà đo sự khác biệt giữa lượng ô-xy trong khí thải và lượng ô-xy trong không khí (để kiểm soát hệ số dư lượng không khí). Cảm biến ô-xy được chia làm hai phần chính, một phần tiếp xúc với ô-xy trong không khí và một phần tiếp xúc với ô-xy trong khí thải. Sự chênh lệch hàm lượng ô-xy trong không khí và khí thải chính là tín hiệu điện áp để bộ ECM của động cơ phân tích và tính toán hàm lượng ô-xy trong khí thải.
Khi hỗn hợp nghèo ô-xy, cảm biến ô-xy sẽ cho một tín hiệu điện áp khoảng 0,5&pide;0,8V. Ngược lại, khi hỗn hợp giàu ô-xy tín hiệu điện áp đầu ra sẽ là ra tín hiệu điện áp thấp khoảng 0,2&pide;0,5V.
Hiện nay có nhiều loại cảm biến ô-xy (lambda) khác nhau, phổ biến là hai loại chính: cảm biến ô-xy với thành phần ZrO2 (Zirconium dioxide) và cảm biến ô-xy với thành phần TiO2 (Titanium dioxide).
Hạn chế của BXLKT 3 tác dụng
Nếu động cơ bị mất lửa hoặc nổ trong đường thải có thể làm cho nhiệt độ nhất thời của khí thải tăng lên vượt quá 1.400 độ C. Khi đó, phần lõi và các lớp dẫn sẽ bị nóng chảy làm phá huỷ hoàn toàn các lớp chất hoạt tính trong đường dẫn khí thải. BXLKT kiểu xúc tác 3 đường sẽ bị mất tác dụng do sự bay hơi của vật liêu.
Trong quá trình hoạt động nếu sử dụng nhiên liệu không đúng tiêu chuẩn, các chất phụ gia và tạp chất trong nhiên liệu (phụ gia chống kích nổ, lưu huỳnh, chì,...), sẽ bám trên bề mặt lớp hoạt tính và ngăn chặn sự tiếp xúc của khí thải với các bề mặt này. Sau một thời gian sẽ làm hư hỏng tại các bề mặt hoạt tính dẫn đến mất tác dụng của bộ xử lý khí xả.
Việc sử dụng BXLKT 3 tác dụng đã làm tăng trở lực trên đường thải, tăng tổn hao công suất do giảm khả năng thải tự nhiên của sản phẩm cháy ở giai đoạn mở sớm của xu-páp xả và thải cưỡng bức trong kỳ xả của động cơ.
Theo Autocarvietnam
Copy link
