Cảm biến A/F và sự khác biệt với cảm biến Oxy [Cẩm nang chi tiết]

Tìm hiểu cảm biến A/F và sự khác biệt với cảm biến Oxy

Trước đây, vẫn có nhiều thợ sửa chữa điện ô tô vẫn lầm tưởng rằng cảm biến A/F chính là cảm biến Oxy. Tuy nhiên nó không phải vậy, hôm nay, các bạn hãy cùng trường dạy nghề sửa chữa điện ô tô Việt Nam VATC phân tích kỹ hơn về 2 loại cảm biến để chúng ta nhận thấy sự khác biệt cũng nhưng phân loại nhiệm vụ của chúng nhé!

Đây là bài viết tiếp tục để giải thích thêm cho bạn đọc hiểu thông qua bài viết Tìm hiểu chi tiết về cảm biến OXY – Oxygen sensor. Chúc các bạn có thêm nhiều kinh nghiệm bổ ích khi sửa chữa các hệ thống này. Còn bây giờ, chúng ta hãy cùng bắt đầu tìm hiểu Cảm biến A/F và sự khác biệt với cảm biến Oxy.

Cảm biến A/F – Air Fuel Ratio Sensor (hay Lam da Sensor hay Wide Range Air Fuel sensor hay Wide ratio Air/Fuel sensor hoặc Wide Band oxygen sensor) đó đều là những tên gọi của cảm biến oxy dãy rộng.

Ngày trước, trên ô tô thường được sử dụng cảm biến Oxy truyền thống. Tuy nhiên từ đầu những năm 2000, chúng lại được thay thế bằng loại cảm biến A/F với một sự nổi trội cao đó là có độ chính xác cao và dãy hoạt động rộng hơn so với cảm biến oxy truyền thống Narrow Band Oxygen Sensor.

1. Cần thay thế cảm biến A/F cho cảm biến Oxy thông thường

Như ở bài viết trước về cảm biến Oxy, chúng có chức năng đo lượng oxy còn sót lại trong khí xả rồi gửi tín hiệu về ECU. Lúc này, ECU dựa vào tín hiệu đó để hiệu chỉnh lượng phun nhiên liệu sao cho đạt được tỉ lệ hòa khí 14.7/1 để tối ưu công suất hoạt động và giảm thiểu khí thải ra ngoài môi trường.

Có nghĩa, khi ECU nhận thấy tín hiệu tỉ lệ hòa khí thấp hơn 14,7/1, lúc này hòa khí đang thiếu gió đồng nghĩa với thừa xăng cho nên ECU sẽ giảm lượng phun nhiên liệu bằng cách giảm thời gian phun để tỉ lệ hòa khí quay trở về mức 14.7/1. Và quy trình sẽ ngược lại khi ECU nhận thấy rằng tín hiệu tỉ lệ hòa khí cao hơn 14,7/1.

Tuy nhiên, yếu điểm của cảm biến oxy thông thường là khi động cơ hoạt động ở các chế độ cần giàu nhiên liệu hơn từ 12/1 đến 13.5/1 hoặc chế độ nghèo từ 17/1 đến 22/1 thì chúng lại không nhận biết được tỉ lệ này. Do đó, ECU không thể hiệu chỉnh được lượng nhiên liệu bù thêm hoặc giảm đi bao nhiêu cho phù hợp.

Đó là lý do mà cảm biến A/F được phát triển để khắc phục yếu điểm của cảm biến oxy thông thường. Cảm biến A/F hoạt động với một dãy rộng và độ chính xác rất cao, có thể hoạt động trong bất kỳ điều kiện vận hành nào của động cơ một cách tốt nhất.

2. Nguyên lý cấu tạo và hoạt động trên cảm biến A/F

Sự nhầm lẫn chung là vẻ bề ngoài của cảm biến A/F không khác gì so với cảm biến oxy truyền thống.

Cảm biến A/F được cấu tạo bởi 3 bộ phận chính: Nernst cell giống như cảm biến oxy thông thường; Pump cell bộ tạo áp điện hóa học và Monitoring chamber buồng giám sát. Nhiệm vụ là giữ cho điện áp ở Nernst cell luôn ở mức 450 milivolts.

Để làm được điều này, cảm biến A/F đã thay đổi chiều các ion oxy trong pump cell. Và ECU sẽ giám sát dòng điện tạo ra này để từ đó điều chỉnh tỉ lệ A/F tương ứng. Cụ thể chúng hoạt động như sau:

Khi khí thải đi vào những lỗ thông của cảm biến A/F, nó sẽ di chuyển qua buồng khuếch tán để đến Nernst cell. Phần Nernst cell thực chất là một cảm biến oxy thông thường nên nó sẽ sản sinh ra điện áp khoảng từ 100 milivolts đến 900 millivolts tùy vào lượng oxy còn sót lại trong khí xả.

Tại buồng giám sát Monitoring chamber, nhiệm vụ của nó là luôn giữ cho tỉ lệ A/F ở mức 14.7/1 tương ứng với điện áp 450 millivolt của Nernst cell. Sự thay đổi điện áp trong Nernst cell sẽ được Monitoring chamber giám sát, từ đó điều khiển sự thay đổi dòng điện trong pump cell. Và ECM dựa vào sự thay đổi dòng điện này để hiệu chỉnh tỉ lệ không khí/ nhiên liệu.

Dòng điện trong Nernst cell là phản ánh trực tiếp tỉ lệ không khí/ nhiên liệu.

Nếu tỉ lệ A/F là 14.7/1 thì dòng điện sẽ không được sản sinh trong pump cell.

Nếu như có quá nhiều oxygen khiến hòa khí nghèo, lúc này điện áp của Nernst cell sẽ rớt xuống dưới 450 millivolt. Để bù vào sự sụt áp này thì pump cell sẽ sản sinh ra một dòng điện chiều dương, làm cho ion oxy di chuyển ngược lại với chiều dòng điện trong Nernst cell để giảm lượng oxy trong buồng giám sát.

Dòng điện này sẽ thay đổi sao cho Nernst cell giữ được 450 millivolts. Và ECM sẽ giám sát sự thay đổi dòng điện này qua pump cell.

Đây chính là tín hiệu để ECM điều chỉnh lượng phun nhiên liệu tương ứng.

Nếu như có quá ít oxygen khiến hòa khí giàu, làm cho điện áp của Nernst cell sẽ tăng cao hơn 450 millivolt. Lúc này, để bớt vào sự tăng đó, pump cell sẽ sinh ra một dòng điện chiều âm làm tăng lượng oxy trong buồng giám sát.

Dòng điện này sẽ thay đổi để giữ sao cho Nernst cell giữ được 450 millivolt. Và ECM một lần nữa giám sát sự thay đổi dòng điện để điều chỉnh lượng phun nhiên liệu.

Các dòng điện hiệu chỉnh này không lớn, chỉ nằm trong khoảng 0.020A hoặc thấp hơn. ECM sẽ chuyển đổi tín hiệu dòng điện sang tín hiệu điện áp để hiển thị lên máy chẩn đoán – Đó chính là lý do vì sao giá trị của cảm biến A/F trên máy chẩn đoán được tính bằng Volt chứ không phải bằng Ampere.

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

3. Sự khác nhau của cảm biến A/F với cảm biến oxy truyền thống

Tùy theo từng loại mà cảm biến A/F có thể tới 6 dây, và sự khác biệt dễ nhận thấy nhất giữa cảm biến A/F và cảm biến oxy truyền thống là cảm biến A/F nhất định sẽ có nhiều dây hơn (6 dây so với 4 dây của cảm biến oxy).

Cảm biến oxy thông thường chỉ đo được tỉ lệ hòa khí ở dãy rất nhỏ là từ 14.5/1 – 15/1. Trong khi đó cảm biến A/F lại có thể đo được tỉ lệ không khí/nhiên liệu ở dãy rất rộng từ 5/1 cho đến 22/1.

Khi xem tín hiệu cảm biến bằng đồ thị, thì đồ thị sóng của cảm biến oxy truyền thống sẽ liên tục dao động theo dạng hình Sin, và điện áp của nó chỉ dao động trong khoảng từ 0.1 đến 0.9V. Trong khi đó, cảm biến A/F lại ít dao động hơn và giá trị của cảm biến có thể lớn hơn 1V tùy loại.

Tiếp theo, cảm biến A/F sinh ra dòng điện và ECM dựa vào tín hiệu dòng điện để biết được tỉ lệ hòa khí. Còn cảm biến oxy truyền thống lại sản sinh ra điện áp trực tiếp. Khi dùng máy chẩn đoán bạn chỉ thấy giá trị điện áp chứ không thấy giá trị dòng điện khi vào xem Live Data, bởi ECU trên một số dòng xe đã chuyển đổi tín hiệu dòng điện sang điện áp để hiển thị.

Lời kết: Cảm biến A/F và cảm biến oxy thông thường là 2 loại cảm biến khác nhau. Cảm biến A/F được sinh ra để thay thế cho oxy thông thường với độ chính xác cao hơn và dãy hoạt động rộng hơn.

Trung tâm huấn luyện kỹ thuật ô tô Việt Nam VATC chúc các bạn có những kiến thức bổ ích tại đây, các bạn có thể tham khảo các bài viết tương:

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

Thông tin chi tiết xin vui lòng liên hệ:

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

Source: Green Car