Cảm Biến Oxy – Oxygen sensor – Cấu tạo, nguyên lý và cách kiểm tra
VATC – Trước đây, người thợ cần có nhiều kinh nghiệm để tìm nhanh và chính xác nguyên nhân gây ra những hư hỏng của xe.
Ngày nay, với sự phát triển nhanh chóng của kỹ thuật điện tử, vai trò của kinh nghiệm không còn có tính cách quyết định như trước đây nữa. Các bộ cảm biến dùng cho xe hơi đã được nhà chế tạo bố trí ở mọi vị trí cần thiết trên động cơ và hộp số nhằm thông tin cho computer (PCM hay Powertrain Control Module) của động cơ hay computer của hộp số về những bất thường xảy ra. Ngay lúc đó đèn ‘Check Engine’ sẽ nổi sáng và với một dụng cụ dò tìm (scanner) đơn giản để ghi nhận mã số báo hỏng (error code), người thợ có thể xác định ngay bộ phận hay vị trí cần được sửa chữa hoặc thay thế. Kinh nghiệm của người thợ trong lúc này sẽ hữu ích để giải thích các thông tin ngắn gọn nhận được từ Scanner nhằm đưa ra phương án giải quyết hợp lý.
Những bộ cảm biến này thường là: Cảm biến vị trí bướm ga (Throttle Position sensor), cảm biến kích nổ (Knock sensor), cảm biến trục máy (Crankshaft sensor), cảm biến trục cam (Camshaft sensor), cảm biến lượng khí nạp (MAF hay Mass Air Flow sensor) và một số khác cảm biến nữa tùy theo từng loại xe.
Hôm nay, chúng ta tiếp tục tìm hiểu về một cảm biến quan trọng không kém gì các loại cảm biến khác – đó là Cảm biến Oxy (Oxygen sensor), mời các bạn theo dõi!
1. Chức năng và nhiệm vụ
Cảm biến oxy có chức năng đo lượng oxy dư trong khí thải động cơ và truyền tín hiệu về ECU nhằm điều chỉnh tỉ lệ nhiên liệu và không khí cho phù hợp.
2. Nguyên lý hoạt động
Khi khí xả được thải ra và đi qua cảm biến oxy, tiếp xúc của khí thải và đầu dò của cảm biến sẽ khiến cảm biến phát sinh một dòng điện có điện thế tỉ lệ nghịch với hàm lượng oxy của khí thải để truyền đến PCM. Nếu hàm lượng oxy cao hay hòa khí ‘nghèo xăng’ (lean mixture), điện thế do cảm biến oxy phát sinh sẽ ở vào khoảng 0.1V. Nếu hàm lượng oxy thấp hay hòa khí ‘giàu xăng’ (rich mixture), điện thế do cảm biến phát sinh sẽ ở vào khoảng 0.9V. Dựa trên điện thế này PCM sẽ điều chỉnh thời gian mở của các kim phun nhiên liệu một cách thích hợp để hỗn hợp khí nạp có được một tỷ lệ không khí / xăng gần với tỷ lệ lý tưởng (14.7: 1).
3. Cấu tạo
Bộ cảm biến oxy thường có 2 loại: Nung nóng (heated) và không nung nóng (unheated).
– Loại nung nóng: Bên trong có điện trở để sấy nóng bộ cảm biến với mục đích nhanh chóng đưa nó lên đúng nhiệt độ làm việc, từ 600 – 650 độ F, để có thể sản sinh ra một điện thế. Loại này có thể có 2, 3 hoặc 4 dây nhằm phục vụ cho việc sấy nóng.
– Loại không nung nóng: Sẽ mất nhiều thời gian hơn để đạt nhiệt độ làm việc và trong khoảng thời gian này động cơ sẽ phải hoạt động với một hòa khí không đúng tiêu chuẩn.
4. Sơ đồ mạch điện
5. Cách kiểm tra
Thiết bị cần dùng: Volt kế
– Điều chỉnh Volt kế để đo dòng điện một chiều (DC) ở mức 1 Volt, đầu dương (+) của dây đo nối với đầu ra của bộ cảm biến oxy thông qua một dây nối (jumper wire). Đầu âm (-) của Volt kế nối với sườn xe hay thân máy (ground). Nếu máy đang nóng, vặn chìa khóa xe đến vị trí ON nhưng không ‘đề’ máy, điện thế phát sinh từ bộ cảm biến oxy (output voltage) phải ở mức khoảng 0.4 – 0.45V.
– Khi máy còn nóng, tháo rời đầu nối của bộ cảm biến oxy để nối với Volt kế. Cho máy nổ rồi thay đổi tốc độ động cơ bằng cách lên xuống ga, dòng điện phát sinh từ bộ cảm biến phải có điện thế dao động trong khoảng 0.5V, nếu không cảm biến đã bị hỏng.
– Khi mới nổ máy hay khi máy còn nguội, điện thế này phải ở mức 0.1- 0.2 Volts. Khi nhiệt độ động cơ lên đến khoảng 600 – 650 F, điện thế này sẽ phải dao động trong khoảng từ 0.1 – 0.9 Volts, cần phải cẩn thận để không bị phỏng. Với những bộ cảm biến có nhiều đầu dây, dây cung cấp nguồn điện sấy nóng sẽ là 12 Volts, dây ‘ground’ sẽ là O Volts và dây còn lại sẽ có điện thế dao động như đã nói ở trên.
– Nếu bộ cảm biến này đã được tháo rời, dùng bàn kẹp (vise) hay kềm bấm để giữ chặt phần thân đồng thời dùng mỏ hàn ‘ga’ (propane torch) để đốt nóng phần đầu, trong khi các dây đo của Volt kế được nối như đã nói ở trên. Điện thế phát sinh từ bộ cảm biến phải ổn định ở mức 0.6V trong khoảng 20 giây. Khi tắt mỏ hàn, điện thế này phải giảm xuống thấp hơn 0.1V sau khoảng 1 giây.
6. Vị trí lắp đặt
Thông thường, cảm biến oxy (upstream oxygen sensor) được vặn vào lỗ có ven răng ở ngay phía trước bộ phận lọc khí thải (catalytic converter) của động cơ, bộ phận này ở gần cuối ống thoát khí cháy. Đôi khi một bộ cảm biến thứ hai được bố trí ngay phía sau bộ lọc khí thải (downstream oxygen sensor), nhưng mục đích của bộ cảm biến này chỉ để xác định tính năng làm việc của chính bộ lọc khí thải này. Động cơ của những kiểu xe mới hoặc nhiều xy lanh thường có từ 2 đến 4 bộ cảm biến oxy bố trí trên các nhánh của ống thoát khí thải.
7. Các triệu chứng hư hỏng thường gặp
Cảm biến oxy thường bị hỏng do đóng nhiều muội than đến từ những chất phụ gia của xăng (fuel additives) hay nhớt làm trơn lọt vào buồng đốt. Những dấu hiệu ban đầu cho thấy cảm biến oxy không còn tốt nữa là mức tiêu thụ nhiên liệu của xe bắt đầu tăng cao (fuel economy drop), máy có vẻ yếu dần đi (power losing). Và khi cảm biến hỏng: đèn Check Engine nổi sáng, mức tiêu hao nhiên liệu tăng, tăng tốc không tốt, tốc độ cầm chừng không ổn định, mức độ ô nhiễm môi trường tăng.
Chúc bạn học tập hiệu quả!
Trung Tâm Huấn Luyện Kỹ Thuật Ô Tô Việt Nam VATC – Học Để Làm Được
