Cảm biến OXY – Oxygen Sensor: Cấu tạo, Thông số & Nguyên lý

Đây là bài viết thứ 10 về những cảm biến quan trọng trên ô tô quyết định đến sự hoạt động ổn định, công suất định mức và sự an toàn của động cơ ô tô. Hôm nay, VATC – trường dạy nghề sửa chữa điện ô tô Việt Nam sẽ gửi đến các bạn bài viết: Tìm hiểu chi tiết về cảm biến OXY – Oxygen sensor.

Oxygen sensor – chi tiết về cảm biến Ô XY

>>> Xem thêm: Các bài viết cảm biến trên ô tô tổng hợp

Các bạn có thể tham khảo tất cả các bài viết về cảm biến ô tô của VATC tại đường link phía trên. Còn ngay bây giờ chúng ta hãy cùng tìm hiểu chi tiết về cảm biến Oxy ngay dưới đây thông qua 9 mục như tất cả các bài viết phân tích cảm biến khác:

1. Chức năng và nhiệm vụ của cảm biến.
2. Cấu tạo của cảm biến.
3. Nguyên lí hoạt động của cảm biến.
4. Thông số kĩ thuật của cảm biến.
5. Sơ đồ mạch điện của cảm biến.
6. Vị trí của cảm biến.
7. Cách thức kiểm tra và đo kiểm cảm biến.
8. Các hư hỏng thường gặp của cảm biến.
9. Kinh nghiệm thực tế khi sửa chữa cảm biến.

1. Chức năng và nhiệm vụ của cảm biến Oxy

Chúng được sử dụng để đo nồng độ oxy còn thừa trong khí xả gửi về ECU, ECU dựa vào tín hiệu cảm biến ô xy gửi về sẽ hiểu được tình trạng nhiên liệu đang giàu (đậm) hay đang nghèo (nhạt) và từ đó đưa ra tín hiệu điều chỉnh lượng phun cho thích hợp. Phân tích thông số Long Term Fuel Trim và Short Term Fuel Trim để thấy được sự hiệu chỉnh nhiên liệu.

2. Cấu tạo của cảm biến đo lượng Oxy

Chúng có có 2 loại cơ bản:

a) Cảm biến Oxy loại narrowband:

Loại làm bằng Gốm Ziconium: Loại được làm bằng gốm ziconium và được phủ 1 lớp Platin ở bề mặt tiếp xúc với khí xả. có đường dẫn không khí đi vào bên trong lõi cảm biến. Ở điều kiện nhiệt độ cao (trên 350 độ C), với sự chênh lệch nồng độ khí xả của 2 bề mặt ngoài và trong lõi cảm biến, cảm biến sẽ tạo ra 1 tín hiệu điện áp nằm trong khoảng 0.1-0.9V.

+ Điện áp càng nhỏ là càng nghèo nhiên liệu.
+ Điện áp càng lớn là càng giàu nhiên liệu.

Để cảm biến nhanh đạt tới nhiệt độ vận hành khi mới khởi động (trên 350 độ C), Cảm biến có thêm 1 điện trở nung nóng bên trong để nung nóng cảm biến khi mới nổ máy.

+ Giá trị của điện trở nung nóng nằm khoảng 6-13Ω.

Loại làm bằng Titanium: Loại này làm bằng  titanium, loại này ít dùng vì giá thành rất đắt (phản ứng nhanh hơn, không cần đưa không khí đi vào lõi của cảm biến, độ bền cao hơn), loại này thay đổi điện trở theo nồng độ oxy trong khí xả.  Cảm biến có thêm 1 điện trở nung nóng bên trong để nung nóng cảm biến khi mới nổ máy.

b) Cảm biến Oxy loại Wideband:

Loại cảm biến Wideband (A/F sensor) Loại cảm biến này phức tạp hơn, gồm có Nernst Cell giống cảm biến oxy Ziconium đồng thời có Pump Cell để Oxy hóa oxy trong buồng tham chiếu.

>>> Tham khảo: Cảm biến A/F và sự khác biệt với cảm biến Oxy

3. Nguyên lí hoạt động của cảm biến Oxy

Loại cảm biến Oxy hay dùng là Ziconium:

– Được lắp tại ống xả , bề mặt làm việc của cảm biến tiếp xúc trực tiếp với khí xả, trong lõi của cảm biến có đường đưa không khí từ ngoài vào, sự chênh lệch về nồng độ oxy giữa 2 bề mặt của cảm biến sẽ tạo ra 1 điện áp: 0,1-0,9V.

+ Tín hiệu điện áp gần 0V là hỗn hợp nhiên liệu đang nghèo.
+ Tín hiệu điện ápgần 0.9V là hỗn hợp nhiên liệu đang giàu.

– cảm biến oxy làm việc trên dựa vào độ chênh lệch nồng độ oxy giữa 2 bề mặt của cảm biến, cảm biến sẽ làm việc tốt ở nhiệt độ 350̊C, cho nên người ta bố trí 1 bộ phận nung nóng trong cảm biến để giúp cảm biến nhanh đạt đến nhiệt độ làm  việc khi động cơ nguội.

– Khi On chìa dây sấy của cảm biến sẽ được ECU nhịp mát để nung nóng cảm biến.

– Những xe đời mới sử dụng thêm 1 cảm biến Oxy phía sau bầu xúc tác khí xả để giám sát sự làm việc của bầu xúc tác khí xả. Điện áp đầu ra của Oxygen Sensor số 2 rất ít thay đổi, thông thường nằm ở mức 0.45V.

4. Thông số kĩ thuật của Oxygen Sensor

Cảm biến oxy có 2 phần:

– Phần điện trở nung nóng: 6-13 Ω  (Loại A/F sensor : 2-4 Ω)

– Phần tín hiệu:

* Loại thường: ở dạng tín hiệu điện áp thay đổi
– Loại Ziconium: 0.1V -0,9V  

– Loại Titanium: 0.1V – 5V

* Loại wideband (A/F): 2.2V -4.2V

Ngược với cảm biến Oxy loại thông thường, Điện áp cảm biến A/F càng lớn thể hiện là càng nghèo, điện áp càng nhỏ là càng đậm nhiên liệu.

5. Sơ đồ mạch điện

6. Vị trí của cảm biến Oxy

Có vị trí nằm ngay trên ống xả, gần chỗ nối chung cửa xả của các máy, những xe đời cũ chưa có bầu catalytic sử dụng 1 con cảm biến oxy, những xe đời mới có bầu catalytic thường có 2 con trên 1 nhánh, 1 con trước bầu trung hòa khí thải 1 con phía sau.

7. Cách thức kiểm tra và đo kiểm

– Sử dụng đồng hồ đo điện trở nung nóng của cảm biến nằm khoảng 6-13Ω. (cảm biến A/F khoảng 2-4Ω ).

– Sử dụng máy hiển thị sóng hoặc xem data list trong máy chẩn đoán để thấy được thông số của cảm biến trong lúc đang nổ máy, oxygen sensor số 1 phải dao động tín hiệu trong khoảng 0,1V-0,9V. cảm biến số 2 phải ít thay đổi (nếu thay đổi liên tục theo tín hiệu cảm biến oxy số 1 thì là bầu catalytic hư).

+ Tín hiệu điện áp gần 0V là hỗn hợp nhiên liệu đang nghèo.
+ Tín hiệu điện ápgần 0.9V là hỗn hợp nhiên liệu đang giàu.

– Với cảm biến A/F thì không đo tín hiệu bằng đồng hồ được, phải dùng máy chẩn đoán để phân tích Data list (bình thường nằm khoảng 3.2V), có thể kích hoạt để kiểm tra cảm biến A/F bằng máy chẩn đoán.

+ Tín hiệu điện áp >3.2V là hỗn hợp nhiên liệu đang nghèo.
+ Tín hiệu điện ápgần <3.2V là hỗn hợp nhiên liệu đang giàu.

8. Các hư hỏng thường gặp của cảm biến Oxy

– Thường hay bị đứt dây điện trở sấy.
– Bị bám muội than ở đầu cảm biến cần tháo ra vệ sinh.

Các mã lỗi test khi hư hỏng

• Oxygen Sensor Cycle Fault: Lỗi mạch cảm biến.
• P0137 Oxygen Sensor Low Voltage: Lỗi điện áp thấp.
• P0138 Oxygen Sensor High Voltage: Lỗi điện áp cao.
• P0133 Oxygen Sensor Slow Response: Lỗi phản hồi chậm.
• P0171 Oxygen Sensor System Too Lean Fault Bank A: Lỗi nhiên liệu hệ thống nghèo nhánh A.    
• P0172 Oxygen Sensor System Too Rich Fault Bank A: Lỗi nhiên liệu hệ thống giàu nhánh A.    
• P0171 Oxygen Sensor System Too Lean Fault Bank B: Lỗi nhiên liệu hệ thống nghèo nhánh B.    
• P0172 Oxygen Sensor System Too Rich Fault Bank B: Lỗi nhiên liệu hệ thống giàu nhánh B.

9. Kinh nghiệm thực tế khi sửa chữa cảm biến Oxy

– Hư dây sấy
– Báo lỗi too lean – too rich

Phân tích thông số Long Term Fuel Trim và Short Term Fuel Trim để thấy được sự hiệu chỉnh nhiên liệu.

>>> Xem tiếp: Nguyên tắc hiệu chỉnh nhiên liệu của động cơ ô tô – Fuel Trim

* System to lean

– Hở đường nạp, Kim phun bị kẹt, cảm biến oxy chết, bơm xăng không đủ áp, bộ đo gió báo sai, hở cổ ống xả, hỏng van thông hơi các te….

* System to rich:

– Kim phun đái, bugi kém, bô bin đánh lửa kém, tắc lọc gió, mất áp suất buồng đốt, Áp lực bơm xăng quá cao, cảm biến Oxy hư, tắc ống xả, cảm biến đo gió báo sai.

Trung tâm huấn luyện kỹ thuật ô tô Việt Nam VATC chúc các bạn có những kiến thức bổ ích với bài viết phân tích cụ thể này. Các bạn đừng quên nhấp vào các bài viết giới thiệu liên quan để cập nhật kiến thức một cách toàn diện nhé!

Mọi ý kiến và đóng góp xin vui lòng gửi về

Trung Tâm Huấn Luyện Kỹ Thuật Ô Tô Việt Nam VATC

Địa chỉ: số 50 đường 12, P.Tam Bình, Q.Thủ Đức, TP.HCM
Điện thoại: 0945.71.17.17
Email: info@oto.edu.vn