Cảm biến oxy là gì? Cấu tạo, tác dụng và nguyên lý hoạt động

Cảm biến oxy (oxygen sensor) đóng vai trò quan trọng trong hệ thống vận hành trên xe ô tô. Tuy nhiên, không phải người điều khiển phương tiện nào cũng hiểu rõ về cấu tạo, nguyên lý làm việc của cảm biến oxy là gì, dấu hiệu nhận biết cũng như cách kiểm tra khi cảm biến bị lỗi.

Cảm biến oxy được gắn phía sau bộ trung hòa khí xả, dùng để xác định sự suy giảm của bộ trung hòa khí xả và điều chỉnh tỷ lệ khí – nhiên liệu đến mức tối ưu. Bộ phận này cũng được sử dụng trong động cơ có cảm biến AF.

Cảm biến oxy là gì?

Cảm biến oxy có tác dụng đo nồng độ oxy còn sót lại trong khí thải của ô tô, nhằm giúp động cơ điều chỉnh mức độ phun nhiên liệu phù hợp. Nhờ đó mà động cơ ô tô không những đạt hiệu suất mà còn đảm bảo tiêu chuẩn khí thải.

Cấu tạo cảm biến oxy

Hiện nay, loại cảm biến oxy thường dùng trên xe ô tô là loại ZIRCONA và được chia thành 2 kiểu là: nung nóng và không nung nóng.

• Cảm biến loại nung nóng (Heated Oxygen Sensor): loại này có khả năng nung nóng bộ phận cảm biến thông qua một điện trở. Vì vậy sẽ giúp đưa cảm biến đạt được nhiệt độ làm việc một cách nhanh chóng, chúng sẽ dao động trong khoảng 600 – 650 độ F, 315 – 343 độ C.
• Cảm biến loại không nung nóng (Unheated Oxygen Sensor): vì không được hỗ trợ nung nóng nên loại này phải tự làm nóng đến nhiệt độ làm việc nhất định. Do đó, xe cần nhiều thời gian hơn để đạt nhiệt độ phù hợp. Bởi tỉ lệ hoà khí nhiên liệu ban đầu thấp, đối với xe sử dụng loại cảm biến này cần mất một lượng thời gian nhất định để có thể đạt được tỉ lệ hòa khí lý tưởng.

Nguyên lý hoạt động của cảm biến oxy

Cảm biến oxy ô tô được đặt ngay tại nơi xả khí thải động cơ để xác định hàm lượng oxy trong khí thải. Lượng oxy đo được bởi cảm biến sẽ được thể hiện dưới dạng điện áp (V) và tín hiệu điện áp này được gửi đến hộp điều khiển ECU liên tục. Được lắp tại ống xả, bề mặt làm việc của cảm biến khí thải 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 – 0,9 V.

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

Cảm biến oxy có tác dụng gì?

Cảm biến oxy giúp xác định nồng độ oxy trong khí thải bằng tín hiệu điện áp được chuyển đổi bởi cảm biến gửi về hộp ECU. Từ đó hộp ECU sẽ tính toán được độ “giàu” hoặc “nghèo” trong hỗn hợp không khí – nhiên liệu và điều khiển tỉ lệ phun nhiên liệu để xe có thể đạt được hiệu suất tốt nhất.

Nguyên nhân và dấu hiệu nhận biết cảm biến oxy bị lỗi

Trong quá trình sử dụng, chủ xe không thể tránh khỏi tình trạng xe bị xuống cấp do nhiều lý do khách quan và chủ quan. Tính chất đoạn đường di chuyển, thời tiết, cách chuyển số, cách bảo quản các thiết bị,… đều có thể ảnh hưởng đến xe. Như vậy, sau khoảng thời gian chạy nhất định, một số chi tiết, bộ phận sẽ bị hao mòn, giảm khả năng hoạt động, đặc biệt là hệ thống cảm biến trên ô tô trong đó có cảm biến oxy. Vậy vì đâu mà cảm biến oxy gặp vấn đề và người lái có thể phát hiện nhờ đặc điểm nhận biết nào, chúng tôi sẽ phân tích ngay sau đây:

Nguyên nhân cảm biến oxy bị lỗi

Vì liên quan mật thiết với nguồn nhiên liệu sử dụng trong động cơ nên nếu khách hàng dùng nhiên liệu kém chất lượng hoặc không tương thích với xe có thể làm cảm biến oxy hỏng dần. Ngoài tạo ra khí thải độc hại gây ảnh hưởng trực tiếp đến cảm biến oxy, chúng còn làm giảm tuổi thọ của động cơ, công suất động cơ giảm và hao nhiên liệu. Mặt khác, đứt dây điện hay làm biến dạng cảm biến cũng là nguyên nhân gây ra tình trạng cảm biến oxy bị lỗi.

Nếu xe báo lỗi, người sử dụng xe cần nhanh chóng đến các cơ sở bảo dưỡng uy tín để kiểm tra/sửa chữa hoặc vệ sinh cảm biến oxy, không nên để lâu vì có thể sẽ gây ảnh hưởng đến hoạt động của xe và gây ra những hư hỏng kéo theo khác làm tăng chi phí sửa chữa/thay thế.

Dấu hiệu nhận biết cảm biến oxy bị lỗi

Ô tô thường có các dấu hiệu sau khi cảm biến oxy bị lỗi:

• Hao xăng hơn thông thường: Khi cảm biến oxy bị lỗi, sẽ không có dữ liệu nào chính xác về lượng oxy dư trong khí thải để truyền đến ECU. ECU chỉ có thể ước lượng lượng nhiên liệu nạp vào nhờ vào cảm biến lưu lượng khí nạp. Vì vậy, lượng nhiên liệu được phun vào sẽ không đủ hoặc hơn mức cần thiết gây ra hao xăng.
• Mùi xăng sống từ khói xe: Mùi xăng sống có thể cảnh báo cảm biến oxy đang gặp vấn đề. Cốt lõi là do trong quá trình cháy ở kỳ nổ của động cơ, lượng xăng được phun vào không thể cháy hết nên phần nhiên liệu dư được thải ra ngoài qua hệ thống ống xả. Từ đó, tạo ra mùi dễ dàng ngửi thấy bên ngoài xe.
• Nổi đèn check engine trên đồng hồ taplo: Người điều khiển đều hiểu rằng phải kiểm tra động cơ xe và các bộ phận liên quan khi đèn Check Engine sáng. Bên cạnh đó, xe bị hỏng cảm biến oxy sẽ dẫn đến một số hậu quả không mong muốn đối với sự vận hành xe.
• Tăng sự tiêu thụ nhiên liệu: Dù nhiên liệu bị hao hụt xuất phát từ những nguyên nhân khác nhau. Tuy nhiên, khi cảm biến không còn chức năng hoạt động, lượng hao hụt sẽ cao đáng kể. Hậu quả là quá trình đốt cháy nhiên liệu không đạt hiệu quả, động cơ yếu.
• Ô nhiễm môi trường: Cảm biến oxy lỗi tạo ra khí thải độc hại thải ra môi trường.
• Đèn Check Engine liên tục bật sáng gây mất tập trung cho người điều khiển phương tiện.

Cách kiểm tra cảm biến oxy trên xe ô tô

Kiểm tra cảm biến oxy thường xuyên giúp bộ phận này không bị bám bẩn và giúp bạn phát hiện các hư hỏng kịp thời để sửa chữa, thay thế. Việc tự kiểm tra cảm biến oxy trên ô tô có thể giúp tiết kiệm chi phí và thời gian, tuy nhiên bạn cần phải có kỹ năng và kiến thức về thiết bị này. Bởi khi tiến hành kiểm tra, bạn cần phải tháo cảm biến oxy ra khỏi xe để đảm bảo an toàn và chính xác. Do đó, nếu không tự tin về khả năng của mình, bạn nên nhờ đến sự giúp đỡ của các chuyên gia hoặc trung tâm sửa chữa uy tín.

Cảm biến oxy trên xe ô tô giúp động cơ điều chỉnh mức độ phun nhiên liệu phù hợp. Trong quá trình vận hành xe, xe không thể tránh khỏi các vấn đề trục trặc từ các bộ phận, đặc biệt là các hệ thống cảm biến. Do đó, bạn cần thường xuyên kiểm tra và chú ý đến các mốc bảo dưỡng xe ô tô định kỳ để ngăn chặn sớm những hư hỏng và giúp kéo dài tuổi thọ của xe.