Cảm biến oxy ô tô.
Cảm biến oxy trong ô tô là cảm biến phản hồi quan trọng trong hệ thống điều khiển động cơ phun xăng điện tử (EFI), và là bộ phận then chốt để kiểm soát khí thải ô tô, giảm ô nhiễm môi trường và cải thiện chất lượng đốt cháy nhiên liệu của động cơ ô tô.
Có hai loại cảm biến oxy, đó là zirconia và titan dioxide.
Cảm biến oxy sử dụng các phần tử nhạy cảm bằng gốm để đo nồng độ oxy trong các lò nung hoặc ống xả khác nhau, tính toán nồng độ oxy tương ứng theo nguyên lý cân bằng hóa học, nhằm giám sát và kiểm soát tỷ lệ không khí-nhiên liệu trong lò, đảm bảo chất lượng sản phẩm và tiêu chuẩn khí thải. Nó được sử dụng rộng rãi trong tất cả các loại lò đốt than, lò đốt dầu, lò đốt khí và các lò kiểm soát môi trường khác.
Cảm biến oxy được sử dụng để điều khiển điện tử hệ thống điều khiển phản hồi của thiết bị phun nhiên liệu nhằm phát hiện nồng độ oxy trong khí thải và mật độ tỷ lệ không khí-nhiên liệu, theo dõi tỷ lệ không khí-nhiên liệu lý thuyết (14,7:1) trong quá trình đốt cháy động cơ và gửi tín hiệu phản hồi đến máy tính.
Nguyên lý hoạt động
Cảm biến oxy hoạt động tương tự như pin, với thành phần zirconia trong cảm biến đóng vai trò như chất điện phân. Nguyên lý hoạt động cơ bản là: dưới những điều kiện nhất định (nhiệt độ cao và xúc tác bạch kim), sự chênh lệch nồng độ oxy giữa bên trong và bên ngoài oxit zirconia được sử dụng để tạo ra hiệu điện thế, và sự chênh lệch nồng độ càng lớn thì hiệu điện thế càng lớn. Hàm lượng oxy trong khí quyển là 21%, khí thải sau quá trình đốt cháy tập trung thực tế không chứa oxy, và khí thải sinh ra sau quá trình đốt cháy hỗn hợp loãng hoặc khí thải sinh ra do thiếu lửa chứa nhiều oxy hơn, nhưng vẫn ít hơn nhiều so với oxy trong khí quyển.
Dưới tác động của nhiệt độ cao và bạch kim, oxy bám vào cảm biến oxy bị tiêu thụ, tạo ra sự chênh lệch điện áp. Điện áp đầu ra của hỗn hợp đậm đặc gần bằng 1V, và của hỗn hợp loãng gần bằng 0V. Dựa trên tín hiệu điện áp của cảm biến oxy, tỷ lệ không khí-nhiên liệu được điều khiển để điều chỉnh độ rộng xung phun nhiên liệu, do đó, điều khiển điện tử cảm biến oxy là cảm biến quan trọng trong việc định lượng nhiên liệu. Cảm biến oxy chỉ hoạt động đầy đủ chức năng ở nhiệt độ cao (đạt trên 300°C) và có thể xuất ra điện áp. Nó phản ứng nhanh nhất với sự thay đổi của hỗn hợp ở khoảng 800°C.
Mẹo
Cảm biến oxy zirconium dioxide phản ánh sự thay đổi nồng độ hỗn hợp nhiên liệu thông qua sự thay đổi điện áp, trong khi cảm biến oxy titanium dioxide phản ánh sự thay đổi hỗn hợp nhiên liệu thông qua sự thay đổi điện trở. Hệ thống điều khiển điện tử sử dụng cảm biến oxy zirconium dioxide không thể điều khiển tỷ lệ không khí-nhiên liệu thực tế gần với tỷ lệ lý thuyết khi điều kiện hoạt động của động cơ xấu đi, trong khi cảm biến oxy titanium dioxide có thể điều khiển tỷ lệ không khí-nhiên liệu thực tế gần với tỷ lệ lý thuyết khi điều kiện hoạt động của động cơ xấu đi.
Thể tích phun (độ rộng xung phun) được bộ điều khiển điều chỉnh trong một khoảng thời gian ngắn dựa trên tín hiệu từ cảm biến oxy được gọi là hiệu chỉnh nhiên liệu ngắn hạn, được điều khiển bởi điện áp đầu ra của cảm biến oxy.
Hiệu chỉnh nhiên liệu dài hạn là giá trị được xác định bởi sự điều chỉnh cấu trúc dữ liệu hoạt động của bộ điều khiển dựa trên sự thay đổi của hệ số hiệu chỉnh nhiên liệu ngắn hạn.
Lỗi thường gặp
Khi cảm biến oxy bị hỏng, máy tính của hệ thống phun nhiên liệu điện tử không thể nhận được thông tin về nồng độ oxy trong ống xả, do đó nó không thể điều khiển phản hồi tỷ lệ không khí-nhiên liệu, điều này sẽ làm tăng mức tiêu thụ nhiên liệu của động cơ và ô nhiễm khí thải, đồng thời động cơ sẽ xuất hiện các hiện tượng lỗi như tốc độ không tải không ổn định, thiếu lửa, giật cục và các hiện tượng lỗi khác. Do đó, lỗi này phải được khắc phục hoặc thay thế kịp thời [1].
Lỗi nhiễm độc
Nhiễm độc cảm biến oxy là một lỗi thường gặp và khó phòng ngừa, đặc biệt là ở những xe sử dụng xăng pha chì thường xuyên. Ngay cả cảm biến oxy mới cũng chỉ hoạt động được vài nghìn km. Nếu chỉ là nhiễm độc chì nhẹ, thì việc sử dụng xăng không chì có thể loại bỏ chì trên bề mặt cảm biến oxy và giúp nó hoạt động bình thường trở lại. Tuy nhiên, thường do nhiệt độ khí thải cao, chì sẽ xâm nhập vào bên trong, cản trở sự khuếch tán của các ion oxy, làm cho cảm biến oxy không hoạt động hiệu quả, lúc đó chỉ có thể thay thế.
Ngoài ra, hiện tượng nhiễm độc silicon ở cảm biến oxy cũng là một hiện tượng thường gặp. Nhìn chung, silica được tạo ra sau quá trình đốt cháy các hợp chất silicon có trong xăng và dầu bôi trơn, cùng với khí silicon phát ra do sử dụng không đúng cách các gioăng cao su silicon sẽ làm hỏng cảm biến oxy, vì vậy cần sử dụng nhiên liệu và dầu bôi trơn chất lượng tốt.
Khi sửa chữa, cần phải lựa chọn và lắp đặt đúng gioăng cao su, không được sử dụng dung môi và chất chống dính nào khác ngoài những chất được nhà sản xuất chỉ định lên cảm biến, v.v. Do quá trình đốt cháy động cơ kém, cặn carbon sẽ hình thành trên bề mặt cảm biến oxy, hoặc dầu, bụi và các chất cặn khác sẽ xâm nhập vào bên trong cảm biến oxy, làm cản trở hoặc tắc nghẽn luồng không khí bên ngoài vào bên trong cảm biến oxy, dẫn đến tín hiệu đầu ra của cảm biến oxy bị sai lệch. ECU không thể điều chỉnh tỷ lệ không khí-nhiên liệu kịp thời. Sự hình thành cặn carbon chủ yếu biểu hiện bằng việc tăng mức tiêu thụ nhiên liệu và tăng đáng kể nồng độ khí thải. Lúc này, nếu loại bỏ được cặn bẩn, động cơ sẽ hoạt động bình thường trở lại.
Gốm sứ nứt vỡ
Vật liệu gốm của cảm biến oxy cứng và dễ vỡ, va đập mạnh hoặc thổi bằng luồng khí mạnh có thể làm nó vỡ vụn và hỏng. Do đó, cần đặc biệt cẩn thận khi xử lý sự cố và thay thế kịp thời.
Dây điện bị cháy
Dây điện trở của bộ phận gia nhiệt bị cháy. Đối với cảm biến oxy gia nhiệt, nếu dây điện trở bị cháy, cảm biến sẽ khó đạt được nhiệt độ hoạt động bình thường và mất chức năng.
Ngắt kết nối đường dây
Mạch điện bên trong của cảm biến oxy đã bị ngắt kết nối.
Phương pháp kiểm tra
Kiểm tra điện trở của bộ gia nhiệt
Tháo phích cắm của dây dẫn cảm biến oxy và sử dụng đồng hồ vạn năng để đo điện trở giữa cực gia nhiệt và cực sắt trong đầu nối cảm biến oxy. Giá trị điện trở là 4-40Ω (tham khảo hướng dẫn của từng model cụ thể). Nếu không đạt tiêu chuẩn, hãy thay thế cảm biến oxy.
Đo điện áp phản hồi
Khi đo điện áp phản hồi của cảm biến oxy, cần rút phích cắm dây dẫn của cảm biến oxy, và dùng một sợi dây mỏng nối từ đầu ra điện áp phản hồi của cảm biến oxy theo sơ đồ mạch của từng loại xe, sau đó cắm lại vào phích cắm dây dẫn. Có thể đo điện áp phản hồi từ dây dẫn trong quá trình động cơ hoạt động (một số loại xe cũng có thể đo điện áp phản hồi của cảm biến oxy từ ổ cắm chẩn đoán lỗi). Ví dụ, một số dòng xe của Toyota Motor Company có thể đo điện áp phản hồi của cảm biến oxy trực tiếp từ các cực OX1 hoặc OX2 trong ổ cắm chẩn đoán lỗi).
Khi đo điện áp phản hồi của cảm biến oxy, tốt nhất nên sử dụng đồng hồ vạn năng loại kim chỉ thị có thang đo thấp (thường là 2V) và trở kháng cao (điện trở trong lớn hơn 10MΩ). Các phương pháp đo cụ thể như sau:
1. Khởi động động cơ cho đến khi đạt nhiệt độ hoạt động bình thường (hoặc chạy ở tốc độ 2500 vòng/phút sau khi khởi động trong 2 phút);
2. Nối đầu đo âm của đồng hồ vạn năng vào E1 hoặc cực âm của ắc quy trong ổ cắm kiểm tra lỗi, và đầu đo dương vào giắc OX1 hoặc OX2 trong ổ cắm kiểm tra lỗi, hoặc vào số | trên đầu cắm dây dẫn của cảm biến oxy.
3. Cho động cơ chạy ở tốc độ khoảng 2500 vòng/phút và kiểm tra xem kim đồng hồ đo điện áp có thể dao động qua lại giữa 0-1V hay không, và ghi lại số lần dao động của kim đồng hồ trong vòng 10 giây. Trong điều kiện bình thường, với sự hoạt động của hệ thống điều khiển phản hồi, điện áp phản hồi của cảm biến oxy sẽ liên tục thay đổi trên và dưới 0,45V, và điện áp phản hồi phải thay đổi ít nhất 8 lần trong vòng 10 giây.
Nếu giá trị nhỏ hơn 8 lần, điều đó có nghĩa là cảm biến oxy hoặc hệ thống điều khiển phản hồi không hoạt động đúng cách, có thể do cặn carbon tích tụ trên bề mặt cảm biến oxy, làm giảm độ nhạy. Để khắc phục điều này, cần cho động cơ chạy ở tốc độ 2500 vòng/phút trong khoảng 2 phút để loại bỏ cặn carbon trên bề mặt cảm biến oxy, sau đó kiểm tra điện áp phản hồi. Nếu kim đồng hồ đo điện áp vẫn thay đổi chậm sau khi đã loại bỏ cặn carbon, điều đó cho thấy cảm biến oxy bị hỏng hoặc mạch điều khiển phản hồi của máy tính bị lỗi.
4. Kiểm tra màu sắc bề ngoài của cảm biến oxy
Tháo cảm biến oxy ra khỏi ống xả và kiểm tra xem lỗ thông hơi trên vỏ cảm biến có bị tắc nghẽn và lõi gốm có bị hư hỏng không. Nếu bị hư hỏng, hãy thay thế cảm biến oxy.
Có thể xác định lỗi bằng cách quan sát màu sắc của phần trên cảm biến oxy:
1, phần trên màu xám nhạt: đây là màu thông thường của cảm biến oxy;
2. Phần trên màu trắng: do ô nhiễm silicon gây ra, lúc này cần phải thay thế cảm biến oxy;
3. Phần trên màu nâu (như thể hiện trong Hình 1): do ô nhiễm chì gây ra, nếu nghiêm trọng, cũng phải thay thế cảm biến oxy;
(4) Đỉnh đen: do sự lắng đọng cacbon, sau khi loại bỏ lỗi lắng đọng cacbon của động cơ, sự lắng đọng cacbon trên cảm biến oxy thường có thể được loại bỏ tự động.
Nếu bạn muốn biết thêm chi tiết, hãy tiếp tục đọc các bài viết khác trên trang web này!
Vui lòng gọi cho chúng tôi nếu bạn cần những sản phẩm đó.
Công ty TNHH ô tô Zhuo Meng Thượng HảiChúng tôi cam kết bán phụ tùng ô tô MG&MAUXS.để mua.
