1. Vì sao phải thay thế cảm biến oxy thông thường bằng cảm biến A/F
Trong hệ thống điều khiển động cơ, cảm biến oxy có chức năng đo lượng oxy còn sót lại trong khí xả để gửi tín hiệu về ECU. ECU dựa vào tín hiệu đó để điều chỉnh lượng phun nhiên liệu sao cho đạt được tỉ lệ hòa khí 14.7/1 sẽ tối ưu công suất hoạt động và giảm thiểu khí thải.
Giả dụ ECU nhận thấy rằng tín hiệu hòa khí đang ở mức 14.5/1 có nghĩa là 14.5 gam không khí/ 1 gam nhiên liệu. Tỉ lệ này đang thiếu không khí so với tiêu chuẩn là 14.7, thiếu gió đồng nghĩa với thừa xăng cho nên ECU sẽ điều khiển giảm lượng phun nhiên liệu lại bằng cách giảm thời gian nhấc kim để làm sao tỉ lệ hòa khí quay trở về mức 14.7/1
Trường hợp ECU nhận thấy rằng tín hiệu hòa khí đang ở mức 15/1 có nghĩa là 15 gam không khí/ 1 gam nhiên liệu. Tỉ lệ này đang thừa không khí so với tiêu chuẩn là 14.7, thừa gió đồng nghĩa với thiếu xăng cho nên ECU sẽ điều khiển tăng lượng phun nhiên liệu bằng cách tăng thời gian nhấc kim để làm sao tỉ lệ hòa khí quay trở về mức 14.7/1
Đó là khi động cơ hoạt động ở chế độ bình thường, còn 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 cảm biến oxy thông thường lại không nhận biết được tỉ lệ này, do đó ECU sẽ không thể điều chỉnh được lượng nhiên liệu bù thêm vào hay giảm đi bao nhiêu. Đó cũng là lý do cảm biến A/F được phát triển. Cảm biến A/F hoạt động với một dãy rộng và độ chính xác cao hơn có thể hoạt động tốt trong bất kỳ điều kiện vận hành nào của động cơ.
2. Cấu tạo và hoạt động của cảm biến A/F
Nhìn chung vẻ bề ngoài của cảm biến A/F không khác gì so với cảm biến oxy truyền thống
Cảm biến A/F cấu tạo gồm 3 bộ phận chính: Nernst cell giống như một cảm biến oxy thông thường, pump cell bộ tạo áp điện hóa học và Monitoring chamber buồng giám sát. Mục tiêu là giữ cho điện áp ở Nernst cell luôn ở mức 450 milivolts
Điều này đạt được bằng cách thay đổi chiều các ion oxy trong pump cell. ECU sẽ giám sát dòng điện tạo ra từ đó điều chỉnh tỉ lệ A/F tương ứng. Bây giờ chúng ta sẽ tìm hiểu chúng hoạt động như thế nào
Khí thải đi vào những lỗ thông của cảm biến. Nó sẽ di chuyển qua buồng khuếch tán đến Nernst cell. 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
Buồng giám sát (Monitoring chamber) có nhiệm vụ luôn giữ cho tỉ lệ A/F ở mức 14.7/1 tương ứng với điện áp 450 millivolt của Nernst cell. Nó giám sát sự thay đổi điện áp trong Nernst cell từ đó điều khiển sự thay đổi dòng điện trong pump cell. ECM dựa vào sự thay đổi dòng điện này để biết được tỉ lệ không khí/ nhiên liệu hiện đang là bao nhiêu.
Dòng điện trong Nernst cell sẽ phản ánh trực tiếp tỉ lệ không khí/ nhiên liệu
Nếu tỉ lệ A/F là 14.7/1 sẽ không có dòng điện sản sinh trong pump cell
Nếu như hòa khí nghèo do quá nhiều oxygen, điện áp của Nernst cell sẽ rớt xuống dưới 450 millivolt
Để bù vào sự sụt áp đó đòi hỏi pump cell sản sinh ra một dòng điện chiều dương, nó sẽ làm ion oxy di chuyển ngược lại với chiều dòng điện trong Nernst cell do đó làm giảm lượng oxy trong buồng giám sát
Dòng điện sẽ thay đổi để làm sao Nernst cell giữ được 450 millivolts. 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 tỉ lệ nhiên liệu giàu do quá ít oxygen, điều ngược lại sẽ diễn ra đó là điện áp của Nernst cell sẽ tăng cao hơn 450 millivolt Và cũng để bù vào sự tăng đó pump cell sẽ sản sinh ra một dòng điện chiều âm làm tăng lượng oxy trong buồng giám sát.
Dòng điện sẽ thay đổi nhằm giữ được 450 millivolt tại Nernst cell. Và ECM một lần nữa giám sát sự thay đổi dòng điện để điều chỉnh lượng phun nhiên liệu. Nói về dòng điện này, dòng điện không lớn, nó chỉ khoảng 0.020A hoặc thấp hơn.
ECM sẽ chuyển đổi tín hiệu tín hiệu dòng điện sang tín hiệu điện áp để hiển thị lên máy chẩn đoán - Đó cũng chính là lý do vì sao anh em thấy giá trị của cảm biến A/F trên máy chẩn đoán vẫn tính bằng Volt chứ không phải bằng Ampere.
3. Sự khác nhau giữa cảm biến oxy truyền thống và cảm biến A/F
- Một điều đơn giản nhất để nhận ra giữa cảm biến A/F và cảm biến oxy truyền thống là cảm biến A/F nhất định sẽ có nhiều dây hơn. Tùy từng loại cảm biến A/F có thể có tới 6 dây
- Nếu như cảm biến oxy thông thường chỉ đo được tỉ lệ hòa khí ở dãy rất nhỏ là từ 14.5/1 cho đến 15/1 thì cảm biến A/F có thể đo được tỉ lệ không khí/ nhiên liệu ở dãy rất rộng từ 5/1 cho đến 22/1
- Nếu như khi xem tín hiệu cảm biến bằng đồ thị, để ý rằng đồ thị sóng của cảm biến oxy thuyền thống dao động liên tục theo dạng hình Sin, điện áp của cảm biến chỉ dao động trong khoảng từ 0.1 đến 0.9V. Còn đối với cảm biến A/F chúng ta sẽ thấy ít dao động hơn và giá trị của cảm biến có thể lớn hơn 1V tùy loại
- Một sự khác biệt giữa cảm biến A/F và cảm biến oxy truyền thống là cảm biến A/F sinh ra dòng điện và ECM dựa vào tín hiệu dòng điện để biết được tỉ lệ hòa khí trong khi cảm biến oxy truyền thống lại sản sinh ra điện áp trực tiếp. Thế nhưng có thể bạn chỉ thấy giá trị điện áp chứ không thấy giá trị dòng điện khi vào xem Live Data bởi vì trên một số dòng xe ECU đã chuyển đổi tín hiệu dòng điện sang điện áp để hiển thị.
Bài viết trên đã trình bày sự khác nhau giữa cảm biến oxy thông thường và cảm biến A/F. Nó thật sự là hai cảm biến khác nhau. Cảm biến oxy thông thường là đời cũ còn cảm biến A/F là đời mới với độ chính xác cao hơn và dãy hoạt động rộng hơn. Cảm biến A/F (Air Fuel Ratio Sensor) cũng chính là cảm biến Lamda, cũng là Wide band oxyen sensor hay Wide range oxygen sensor. Đó đều là những tên gọi khác nhau của cảm biến oxy dãy rộng.
Sưu tầm nhiều nguồn.
mọi người ơi ai có sơ đồ đi điện của động cơ 1NZ FE không ạ cho e xin với