Bộ chuyển đổi xúc tác: Cấu tạo, nguyên lý hoạt động & hư hỏng thường gặp

Bộ chuyển đổi xúc tác đóng vai trò then chốt trong việc giảm thiểu khí thải độc hại từ xe ô tô, giúp không khí trong lành hơn. Nhưng liệu bạn đã hiểu rõ về cấu tạo, nguyên lý hoạt động và cách bảo dưỡng bộ chuyển đổi xúc tác để đảm bảo hiệu suất tối ưu cho “xế yêu”? Cùng cố vấn Bùi Hải Nam của Honda Ô tô Mỹ Đình khám phá các loại bộ chuyển đổi xúc tác, nhận biết dấu hiệu hư hỏng, cách kiểm tra và bảo dưỡng, thậm chí cả hướng dẫn thay thế nếu cần thiết nhé!

Bộ chuyển đổi xúc tác là gì?

Bộ chuyển đổi xúc tác là một thiết bị kiểm soát khí thải. Nó chuyển những khí độc và chất ô nhiễm trong khói thải thành những chất thải ít độc hơn. Đó là nhờ sự xúc tác một phản ứng oxy hóa khử. Những bộ chuyển đổi xúc tác được sử dụng với động cơ đốt trong có nhiên liệu là xăng hoặc diesel.

Bộ chuyển đổi xúc tác là một bộ phận hình trụ, thường được làm bằng thép không gỉ, nằm ở vị trí giữa động cơ và ống xả. Bên trong bộ chuyển đổi có chứa các kim loại quý như platinum, palladium và rhodium, được phủ lên bề mặt của một cấu trúc tổ ong làm bằng gốm hoặc kim loại.

Bộ chuyển đổi xúc tác được giới thiệu lần đầu tiên vào những năm 1950 do Eugène Houdry, một kỹ sư cơ khí người Pháp phát minh. Đến những năm 1970, bộ chuyển đổi xúc tác bắt đầu được sử dụng rộng rãi trên ô tô ở Mỹ để đáp ứng các quy định về khí thải ngày càng nghiêm ngặt. Để tuân thủ quy định nghiêm ngặt hơn về lượng khí thải của Cơ quan Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ, hầu hết các xe chạy bằng xăng bắt đầu từ năm mô hình năm 1975 phải được trang bị bộ chuyển đổi xúc tác. Hiện nay, bộ chuyển đổi xúc tác đã trở thành một bộ phận tiêu chuẩn trên hầu hết các xe ô tô trên toàn thế giới. Công nghệ chế tạo bộ chuyển đổi xúc tác cũng không ngừng được cải tiến để tăng hiệu quả và độ bền.

Các loại bộ chuyển đổi xúc tác

Bộ chuyển đổi xúc tác là một thành phần quan trọng trong hệ thống khí thải của ô tô, giúp giảm thiểu ô nhiễm môi trường bằng cách chuyển đổi các khí độc hại thành các chất ít độc hại hơn. Hiện nay, có nhiều loại bộ chuyển đổi xúc tác khác nhau, mỗi loại đều có ưu nhược điểm và ứng dụng riêng.

Bộ chuyển đổi xúc tác 2 chiều (DOC – Diesel Oxidation Catalyst)

Bộ chuyển đổi xúc tác 2 chiều chủ yếu được sử dụng cho động cơ diesel. Nó có khả năng oxy hóa carbon monoxide (CO) thành carbon dioxide (CO2) và hydrocarbon (HC) thành nước (H2O) và carbon dioxide (CO2).

• Ưu điểm: Cấu tạo đơn giản, giá thành rẻ, hiệu quả trong việc giảm thiểu khí thải CO và HC.
• Nhược điểm: Không có khả năng xử lý oxit nito (NOx), một loại khí thải gây ô nhiễm nghiêm trọng.
• Ứng dụng: Chủ yếu được sử dụng trên các xe tải, xe buýt và các phương tiện sử dụng động cơ diesel đời cũ.

Bộ chuyển đổi xúc tác 3 chiều (TWC – Three-Way Catalytic Converter)

Bộ chuyển đổi xúc tác ba chiều có thêm chức năng thứ ba trên bộ chuyển đổi hai chiều. Để thực hiện chức năng này, bộ chuyển đổi xúc tác được chia làm hai giai đoạn. Giai đoạn đầu tiên xử lý lượng khí thải NOx, quá trình này dễ thực hiện hơn nếu không có oxy. Giai đoạn thứ hai sử dụng một máy bơm không khí để thêm oxy trở lại hỗn hợp, đây là điều cần thiết cho phản ứng hóa học được sử dụng để khử hydrocacbon và carbon monoxide thành CO2 và nước.

Bộ chuyển đổi xúc tác 3 chiều là loại phổ biến nhất hiện nay, được sử dụng cho cả động cơ xăng và diesel. Nó có khả năng oxy hóa CO và HC, đồng thời khử NOx thành nitơ (N2) và oxy (O2).

• Ưu điểm: Hiệu quả trong việc giảm thiểu cả ba loại khí thải độc hại là CO, HC và NOx, được sử dụng rộng rãi trên nhiều loại xe ô tô.
• Nhược điểm: Cấu tạo phức tạp hơn, giá thành cao hơn so với bộ chuyển đổi 2 chiều, yêu cầu điều kiện vận hành tối ưu để đạt hiệu quả cao nhất.

Bộ chuyển đổi xúc tác 3 chiều tiên tiến

Đây là phiên bản cải tiến của bộ chuyển đổi 3 chiều, sử dụng các vật liệu và công nghệ mới để tăng hiệu quả xử lý khí thải và độ bền.

• Ưu điểm: Hiệu quả xử lý khí thải cao hơn, đặc biệt là NOx, tuổi thọ cao hơn, khả năng hoạt động tốt trong điều kiện nhiệt độ cao.
• Nhược điểm: Giá thành cao hơn so với bộ chuyển đổi 3 chiều thông thường.
• Ứng dụng: Được sử dụng trên các xe ô tô hiện đại, đặc biệt là các xe có tiêu chuẩn khí thải cao.

Bộ chuyển đổi xúc tác diesel (DOC+DPF+SCR)

Hệ thống này gồm 3 thành phần chính: bộ chuyển đổi oxy hóa diesel (DOC), bộ lọc hạt diesel (DPF) và hệ thống khử xúc tác chọn lọc (SCR).

• Ưu điểm: Hiệu quả cao trong việc giảm thiểu khí thải của động cơ diesel, đặc biệt là NOx và hạt bụi mịn, đáp ứng các tiêu chuẩn khí thải nghiêm ngặt nhất hiện nay.
• Nhược điểm: Cấu tạo phức tạp, giá thành cao, yêu cầu bảo dưỡng định kỳ và sử dụng dung dịch AdBlue.
• Ứng dụng: Được sử dụng trên các xe tải, xe buýt và các phương tiện sử dụng động cơ diesel hiện đại.

Các loại bộ chuyển đổi xúc tác khác

• SCR (Selective Catalytic Reduction): Sử dụng dung dịch AdBlue (urea) để chuyển hóa NOx thành nitơ và nước.
• DPF (Diesel Particulate Filter): Lọc và đốt cháy các hạt bụi mịn trong khí thải động cơ diesel.
• GPF (Gasoline Particulate Filter): Lọc các hạt bụi mịn trong khí thải động cơ xăng.

Cấu tạo bộ chuyển đổi xúc tác

Bộ chuyển đổi xúc tác ô tô (Catalytic Converter) là một thiết bị quan trọng trong hệ thống xả khí thải, giúp giảm thiểu ô nhiễm môi trường bằng cách chuyển hóa các khí độc hại thành các chất ít độc hại hơn. Cấu tạo của bộ chuyển đổi xúc tác bao gồm các thành phần chính sau:

Vỏ bảo vệ

Thường được làm bằng thép không gỉ, có khả năng chịu nhiệt và chống ăn mòn tốt. Vỏ bọc bảo vệ có  chức năng bảo vệ các thành phần bên trong khỏi các tác động vật lý và hóa học từ môi trường bên ngoài, đồng thời giúp duy trì nhiệt độ hoạt động tối ưu cho các phản ứng xúc tác diễn ra bên trong.

Chất nền

Có thể là gốm hoặc kim loại. Chất nền gốm có cấu trúc dạng tổ ong với nhiều kênh nhỏ, giúp tăng diện tích bề mặt tiếp xúc của khí thải với lớp phủ xúc tác. Chất nền kim loại có dạng sợi kim loại đan xen, cũng có tác dụng tương tự.

Chất nền có chức năng cung cấp bề mặt lớn để lớp phủ xúc tác bám vào, tạo điều kiện cho khí thải tiếp xúc với lớp phủ xúc tác một cách hiệu quả giúp phân tán nhiệt đều, tránh hiện tượng quá nhiệt cục bộ

Lớp phủ xúc tác

Bao gồm các kim loại quý như platinum (Pt), palladium (Pd) và rhodium (Rh). Chất phủ xúc tác hoạt động như chất xúc tác, thúc đẩy các phản ứng hóa học chuyển đổi khí thải độc hại thành các chất ít độc hại hơn. Platinum và palladium chủ yếu tham gia vào quá trình oxy hóa (chuyển đổi CO và HC thành CO2 và H2O). Rhodium chủ yếu tham gia vào quá trình khử (chuyển đổi NOx thành N2 và O2).

Nguyên lý hoạt động của bộ chuyển đổi xúc tác khí thải

Bộ chuyển đổi xúc tác chuyển đổi các chất ô nhiễm độc hại trong hệ thống khí thải thành các chất ô nhiễm ít độc hại hơn bằng cách sử dụng phương pháp oxy hóa khử. Bộ chuyển đổi xúc tác được đặt trên hệ thống xả của xe và rất cần thiết để kiểm soát lượng khí thải của xe. Về cơ bản, nó đốt cháy khí thải và chuyển chúng thành hơi nước và oxy. Khí thải chính của bạn bao gồm khí nitơ, carbon dioxide (CO2), hơi nước (H2O), carbon monoxide (CO), hydrocacbon (VOC) và nito oxit (NO VÀ NO2).

Hầu hết các phương tiện hiện đại đều được trang bị bộ chuyển đổi xúc tác với 3 giai đoạn:

• Giai đoạn đầu tiên là xúc tác thử: Trong giai đoạn này, rhodi và platin làm giảm lượng khí thải nitơ oxit.
• Giai đoạn hai là xúc tác oxy hóa: Tại đây cacbon monoxit và hydrocacbon chưa cháy được khử bằng cách đốt cháy chúng trên chất xúc tác paladi và platin.
• Giai đoạn ba là hệ thống điều khiển: Nó giám sát dòng khí thải, sử dụng thông tin này để điều khiển hệ thống phun nhiên liệu thông qua cảm biến oxy. Cảm biến sẽ gửi thông tin đến động cơ về lượng oxy trong khí thải. Nếu có quá nhiều hoặc quá ít oxy, máy tính của động cơ có thể tăng hoặc giảm lượng bằng cách điều chỉnh tỷ lệ không khí và nhiên liệu. Điều này đảm bảo có đủ oxy trong khí thải để đảm bảo chất xúc tác oxy hóa có thể đốt cháy carbon monoxide và hydrocacbon một cách hiệu quả.

Những dấu hiệu nhận biết bộ chuyển đổi xúc tác bị hư hỏng

Bộ chuyển đổi xúc tác là một bộ phận quan trọng trong hệ thống khí thải của ô tô, có tác dụng giảm thiểu ô nhiễm môi trường. Tuy nhiên, sau một thời gian sử dụng, bộ chuyển đổi xúc tác có thể bị hư hỏng và cần được sửa chữa hoặc thay thế. Dưới đây là những dấu hiệu nhận biết bộ chuyển đổi xúc tác bị hỏng:

Đèn báo kiểm tra động cơ bật sáng

Đây là dấu hiệu phổ biến nhất cho thấy có vấn đề với hệ thống khí thải, bao gồm cả bộ chuyển đổi xúc tác. Khi đèn báo này sáng, bạn nên mang xe đến gara để kiểm tra và chẩn đoán chính xác nguyên nhân.

Tiếng kêu lạ từ bộ chuyển đổi xúc tác

Khi bộ chuyển đổi xúc tác bị hỏng, các bộ phận bên trong có thể bị vỡ hoặc lỏng lẻo, gây ra tiếng kêu lạch cạch hoặc rung lắc khi xe di chuyển.

Mùi hôi từ khí thải

Nếu bạn ngửi thấy mùi trứng thối hoặc mùi hôi khó chịu từ khí thải, có thể bộ chuyển đổi xúc tác đã bị hỏng và không thể xử lý hết các khí độc hại.

Giảm công suất động cơ

Bộ chuyển đổi xúc tác bị tắc nghẽn có thể làm giảm lưu lượng khí thải, khiến động cơ bị thiếu oxy và giảm công suất. Bạn có thể cảm thấy xe ì ạch, khó tăng tốc hoặc không thể đạt được tốc độ tối đa.

Tăng tốc kém

Tương tự như giảm công suất động cơ, bộ chuyển đổi xúc tác bị hỏng cũng có thể làm cho xe tăng tốc chậm và kém hơn bình thường.

Tiêu hao nhiên liệu tăng

Khi bộ chuyển đổi xúc tác không hoạt động hiệu quả, động cơ sẽ phải tiêu thụ nhiều nhiên liệu hơn để tạo ra cùng một lượng công suất, dẫn đến tăng mức tiêu hao nhiên liệu.

Khí thải có màu sắc bất thường (đen, xám, trắng)

Khí thải có màu đen có thể là dấu hiệu của việc động cơ đốt cháy quá nhiều nhiên liệu do bộ chuyển đổi xúc tác bị hỏng. Khí thải màu xám hoặc trắng có thể là dấu hiệu của các vấn đề khác trong hệ thống khí thải.

Xe không đạt tiêu chuẩn khí thải

Nếu xe của bạn không đạt tiêu chuẩn khí thải trong quá trình kiểm định, nguyên nhân có thể là do bộ chuyển đổi xúc tác bị hỏng.

Lưu ý: Nếu bạn nhận thấy bất kỳ dấu hiệu nào trên đây, hãy mang xe đến gara uy tín để được kiểm tra và sửa chữa kịp thời. Việc chần chừ có thể dẫn đến những hư hỏng nghiêm trọng cho động cơ và hệ thống khí thải, đồng thời gây ô nhiễm môi trường.

Cách kiểm tra bộ chuyển đổi xúc tác

Bộ chuyển đổi xúc tác trên xe ô tô có thể bao gồm nhiều thành phần, chẳng hạn như bộ chuyển đổi catalytic hoặc hệ thống xúc tác. Nếu bạn nghi ngờ rằng bộ chuyển đổi xúc tác của xe ô tô của bạn hư hỏng, dưới đây là một số biện pháp xử lý mà bạn có thể thực hiện:

• Kiểm tra mã lỗi: Sử dụng máy đọc mã lỗi xe để kiểm tra xem hệ thống xúc tác có gửi bất kỳ mã lỗi nào hay không. Điều này sẽ giúp xác định vấn đề cụ thể và hướng dẫn sửa chữa.
• Kiểm tra các cảm biến: Hệ thống xúc tác thường sử dụng các cảm biến để đo lường và kiểm soát lượng khí thải. Kiểm tra cảm biến để đảm bảo chúng hoạt động đúng cách.
• Kiểm tra rò rỉ: Kiểm tra xe có rò rỉ hay không trong hệ thống xúc tác. Rò rỉ có thể gây mất hiệu suất và gây hại đến các thành phần xúc tác.
• Kiểm tra nắp đậy xúc tác: Nắp đậy xúc tác có thể bị hỏng hoặc kín không đúng cách. Đảm bảo rằng nắp đậy xúc tác được đóng kín và không có vết nứt.
• Kiểm tra lưu lượng không khí: Đảm bảo rằng lưu lượng không khí vào hệ thống xúc tác không bị chặn hoặc giảm sút. Các rối loạn trong lưu lượng không khí có thể ảnh hưởng đến hiệu suất của xúc tác.
• Kiểm tra tình trạng lọc xúc tác: Lọc xúc tác có thể bị tắc nghẽn hoặc bị hỏng. Kiểm tra và thay thế nếu cần thiết.
• Kiểm tra cổng xả: Đảm bảo rằng cổng cả không bị tắc nghẽn và không có vật cản nào ảnh hưởng đến luồng khí xả.
• Thay thế bộ chuyển xúc tác: Nếu tất cả các kiểm tra mà vấn đề vẫn không được giải quyết, có thể cần thay thế toàn bộ bộ chuyển đổi xúc tác.

Lưu ý: Việc xử lý bộ chuyển đổi xúc tác có thể đòi hỏi sự chuyên nghiệp và kiến thức chuyên sâu về hệ thống xúc tác. Trong mọi trường hợp, nếu bạn không chắc chắn về cách xử lý vấn đề, hãy liên hệ với một người chuyên nghiệp hay thợ ô tô.

Thay thế bộ chuyển đổi xúc tác

Việc thay thế bộ chuyển đổi xúc tác khá phức tạp và đòi hỏi kiến thức chuyên môn về cơ khí ô tô. Do đó, bạn nên mang xe đến gara để được thực hiện bởi kỹ thuật viên có kinh nghiệm. Tuy nhiên, nếu bạn muốn tự thay thế, dưới đây là các bước cơ bản:

Bước 1: Chuẩn bị

• Nâng gầm xe lên và chèn bánh xe để đảm bảo an toàn.
• Chuẩn bị bộ chuyển đổi xúc tác mới phù hợp với đời xe và model của bạn.
• Chuẩn bị các dụng cụ cần thiết như cờ lê, mỏ lết, bộ dụng cụ tháo lắp ống xả,…
• Đeo găng tay và kính bảo hộ để bảo vệ bản thân.

Bước 2: Tháo bộ chuyển đổi xúc tác cũ

• Xác định vị trí của bộ chuyển đổi xúc tác (thường nằm ở dưới gầm xe, gần động cơ).
• Tháo các bu lông hoặc kẹp giữ bộ chuyển đổi xúc tác với ống xả.
• Cẩn thận tháo bộ chuyển đổi xúc tác cũ ra khỏi xe.

Bước 3: Lắp bộ chuyển đổi xúc tác mới

• Lắp bộ chuyển đổi xúc tác mới vào vị trí của bộ chuyển đổi cũ.
• Siết chặt các bu lông hoặc kẹp giữ bộ chuyển đổi xúc tác.
• Kiểm tra kỹ các mối nối để đảm bảo không có rò rỉ khí thải.

Bước 4: Kiểm tra lại hệ thống

• Khởi động động cơ và kiểm tra xem đèn báo kiểm tra động cơ có còn sáng không.
• Kiểm tra lại các mối nối để đảm bảo không có rò rỉ khí thải.
• Nếu có bất kỳ vấn đề gì, hãy mang xe đến gara để được kiểm tra và khắc phục.
• Hướng dẫn các bước thay thế bộ chuyển đổi xúc tác.
• Chi phí thay thế bộ chuyển đổi xúc tác.
• Nơi mua bộ chuyển đổi xúc tác uy tín.

Giá bộ chuyển đổi xúc tác

Giá bộ chuyển đổi xúc tác ô tô rất đa dạng, phụ thuộc vào nhiều yếu tố. Dưới đây là bảng giá tham khảo cho một số loại bộ chuyển đổi xúc tác phổ biến trên thị trường:

• Loại bộ chuyển đổi: Bộ chuyển đổi xúc tác 3 chiều tiên tiến và bộ chuyển đổi xúc tác diesel thường có giá cao hơn do cấu tạo phức tạp và sử dụng nhiều kim loại quý hơn.
• Thương hiệu và chất lượng: Các thương hiệu nổi tiếng như Bosch, Denso, Walker,… thường có giá cao hơn các thương hiệu ít tên tuổi. Tuy nhiên, chất lượng của các sản phẩm này thường được đảm bảo hơn.
• Loại xe: Bộ chuyển đổi xúc tác cho xe sang, xe nhập khẩu thường có giá cao hơn so với xe phổ thông, xe sản xuất trong nước.
• Đời xe: Bộ chuyển đổi xúc tác cho xe đời mới thường có giá cao hơn so với xe đời cũ do công nghệ sản xuất và tiêu chuẩn khí thải khác nhau.
• Tình trạng bộ chuyển đổi: Bộ chuyển đổi xúc tác mới sẽ có giá cao hơn bộ chuyển đổi xúc tác cũ hoặc đã qua sử dụng.
• Nơi mua: Giá cả có thể khác nhau tùy thuộc vào đại lý, cửa hàng hoặc trang thương mại điện tử mà bạn chọn mua.

Câu hỏi thường gặp (FAQ):

Tuổi thọ của bộ chuyển đổi xúc tác là bao lâu?

Tuổi thọ của bộ chuyển đổi xúc tác phụ thuộc vào nhiều yếu tố, bao gồm chất lượng sản phẩm, điều kiện vận hành, loại nhiên liệu sử dụng và việc bảo dưỡng định kỳ. Tuy nhiên, thông thường, bộ chuyển đổi xúc tác có thể hoạt động tốt trong khoảng 80.000 – 120.000 km hoặc 5-7 năm.

Bộ chuyển đổi xúc tác có thể tái chế được không?

Có, bộ chuyển đổi xúc tác có thể tái chế được. Các kim loại quý như platinum, palladium và rhodium bên trong bộ chuyển đổi có giá trị cao và có thể được thu hồi và tái sử dụng. Quá trình tái chế này giúp giảm thiểu tác động đến môi trường và tiết kiệm tài nguyên.

Bộ chuyển đổi xúc tác có ảnh hưởng đến hiệu suất động cơ không?

Khi hoạt động bình thường, bộ chuyển đổi xúc tác không ảnh hưởng đáng kể đến hiệu suất động cơ. Tuy nhiên, khi bộ chuyển đổi bị hỏng hoặc tắc nghẽn, nó có thể làm giảm công suất động cơ, tăng mức tiêu hao nhiên liệu và gây ra các vấn đề về khí thải.

Bộ chuyển đổi xúc tác có tác dụng giảm tiếng ồn không?

Bộ chuyển đổi xúc tác có tác dụng giảm thiểu một phần tiếng ồn từ động cơ. Tuy nhiên, đây không phải là chức năng chính của nó. Chức năng chính của bộ chuyển đổi xúc tác là chuyển hóa các khí thải độc hại thành các chất ít độc hại hơn.

Bộ chuyển đổi xúc tác, một bộ phận tuy nhỏ bé nhưng lại đóng vai trò vô cùng quan trọng trong việc bảo vệ môi trường và đảm bảo hiệu suất động cơ của chiếc xe. Để đảm bảo bộ chuyển đổi xúc tác luôn hoạt động hiệu quả, bạn nên kiểm tra và bảo dưỡng định kỳ theo khuyến cáo của nhà sản xuất. Nếu bạn có bất kỳ thắc mắc hoặc cần tư vấn thêm về bộ chuyển đổi xúc tác ô tô, đừng ngần ngại liên hệ với chúng tôi qua hotline 0375 83 79 79 hoặc tới showroom tại 02 Lê Đức Thọ, Cầu Giấy, Hà Nội nhé!

• Đại lý Honda Mỹ Đình: https://hondaotomydinh.vn/
• Fanpage: Honda Ôtô Hà Nội – Mỹ Đình
• Youtube: Honda Ôtô Hà Nội – Mỹ Đình
• Hotline: 0375 83 79 79

Honda Mỹ Đình

Với những chiến lược đầu tư và kinh doanh đúng đắn, Honda Ôtô Mỹ Đình tự hào được đánh giá là một trong các nhà phân phối uy tín nhất hiện nay. Honda Ôtô Mỹ Đình luôn cam kết phục vụ quý khách hàng theo phong cách chuyên nghiệpnhằm mang đến các dịch vụ tốt nhất, vượt trên cả sự mong đợi của quý vị.