II. Kỹ thuật cải tiến khí xả:
3. Cơ chế hoạt động của bộ trung hòa khí thải:
Hầu hết, các loại xe hiện nay được trang bị bộ trung hòa khí thải gồm ba lớp. Qua ba lớp này sẽ giảm phần lớn các loại khí độc hại kể trên là: CO, HC, và NOX . Bộ lọc sử dụng hai lớp xúc tác khác nhau, một lớp làm giảm lượng khí thải và một lớp oxi hóa chúng. Cả hai lớp này đều được chế tạo bằng ceramic với vỏ bọc kim loại bên ngoài. Người ta phải tạo ra bề mặt tiếp xúc lớn nhất giữa bề mặt lớp xúc tác với dòng khí thải, trong khi đó phải giảm thấp nhất lượng chất xúc tác yêu cầu (do quá đắt).
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 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:
2CO + O2 → 2CO2
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.
Ngoài ra người ta còn gắn thêm cảm biến ô-xy để kiểm soát lượng khí xả dễ dàng hơn. 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÷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÷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).