Cảm biến O2: Nguyên lý hoạt động, cấu tạo và sự khác biệt

Table of Contents

1. Giới thiệu về cảm biến oxy tiêu chuẩn
2. Cấu tạo của cảm biến oxy zirconia
3. Cấu tạo của cảm biến oxy titania
4. Sự khác biệt giữa cảm biến oxy zirconia và cảm biến oxy titania
5. Nguyên lý hoạt động của cảm biến oxy zirconia
   1. Phản ứng xúc tác
   2. Mẫu thử oxy
   3. Sự chênh lệch oxy
6. Sự cần thiết của cảm biến oxy tiêu chuẩn
7. Nguyên lý công việc của cảm biến oxy tiêu chuẩn
   1. Chuyển đổi stoichiometric
   2. Sự chuyển đổi tần số
   3. Điện áp đầu ra
8. Đánh giá kết quả của cảm biến oxy tiêu chuẩn
   1. Điều kiện nghèo nhiên liệu
   2. Điều kiện giàu oxy
9. Tần số chuyển đổi và thời gian đáp ứng của cảm biến oxy
10. Môi trường làm việc của cảm biến oxy
    1. Nhiệt độ tối ưu
    2. Nguồn điện
11. Tháo lắp và lắp đặt cảm biến oxy
12. Lời kết

🚗 1. Giới thiệu về cảm biến oxy tiêu chuẩn

Cảm biến oxy tiêu chuẩn là một phần quan trọng trong hệ thống xử lý khí thải của các phương tiện giao thông. Cảm biến này giúp đo lường nồng độ oxy trong bụi khí xả và cung cấp thông tin quan trọng cho hệ thống điều khiển động cơ. Điều này giúp điều chỉnh tỷ lệ nhiên liệu và không khí để đảm bảo hoạt động hiệu quả và giảm thiểu khí thải ô nhiễm.

🏭 2. Cấu tạo của cảm biến oxy zirconia

Cảm biến oxy zirconia là loại cảm biến oxy phổ biến nhất và được sử dụng rộng rãi trong các phương tiện giao thông hiện nay. Nó được cấu tạo dựa trên nguyên lý hoạt động của vật liệu zirconia có khả năng dẫn điện thay đổi theo nồng độ oxy.

Cảm biến oxy zirconia được chia thành hai phần chính: cơ quan cảm biến và điện cực. Cơ quan cảm biến gồm một ống thủy tinh chứa vật liệu zirconia, tạo điều kiện cho oxy di chuyển qua màng lọc và tiếp xúc với điện cực. Điện cực được tạo từ chất phản ứng với oxy, tạo ra một mức điện áp thay đổi, phản ánh nồng độ oxy trong khí thải.

⚙️ 3. Cấu tạo của cảm biến oxy titania

Cảm biến oxy titania là một loại cảm biến oxy đã cũ, ít được sử dụng trong các phương tiện hiện đại. Nó được cấu tạo từ chất liệu titania và hoạt động dựa trên nguyên lý tương tự như cảm biến oxy zirconia.

Tuy nhiên, do sự phức tạp và không hiệu quả của cảm biến oxy titania, nó đã bị thay thế bởi các loại cảm biến oxy mới hơn trong hầu hết các ứng dụng.

🔀 4. Sự khác biệt giữa cảm biến oxy zirconia và cảm biến oxy titania

Cảm biến oxy zirconia và cảm biến oxy titania có một số điểm khác biệt quan trọng. Cảm biến oxy zirconia phổ biến hơn và cung cấp độ chính xác cao hơn trong việc đo lường nồng độ oxy. Cảm biến oxy titania chỉ được sử dụng trong một số ứng dụng cũng như trên một số loại xe hơi cũ.

⚡️ 5. Nguyên lý hoạt động của cảm biến oxy zirconia

Cảm biến oxy zirconia hoạt động dựa trên một quá trình gọi là phản ứng xúc tác. Nó tạo ra một điện áp dựa trên sự chênh lệch của nồng độ oxy trong khí thải so với nồng độ oxy trong không khí.

Khi khí thải chứa ít oxy hơn so với không khí, cảm biến sẽ tạo ra một điện áp cao. Ngược lại, khi khí thải chứa nhiều oxy hơn, cảm biến sẽ tạo ra một điện áp thấp. Điện áp này được sử dụng để điều chỉnh tỷ lệ nhiên liệu và không khí để đảm bảo hoạt động hiệu quả của động cơ.

✅ 6. Sự cần thiết của cảm biến oxy tiêu chuẩn

Cảm biến oxy tiêu chuẩn là một phần quan trọng trong hệ thống điều khiển động cơ. Nó cung cấp thông tin quan trọng về tỷ lệ nhiên liệu và không khí, giúp điều chỉnh hoạt động của động cơ để giảm thiểu khí thải ô nhiễm và tăng hiệu quả nhiên liệu.

🔁 7. Nguyên lý công việc của cảm biến oxy tiêu chuẩn

Cảm biến oxy tiêu chuẩn hoạt động dựa trên nguyên tắc chuyển đổi stoichiometric. Khi tỷ lệ nhiên liệu và không khí trong động cơ là tỷ lệ stoichiometric lý tưởng, điện áp đầu ra của cảm biến sẽ ở mức khoảng 450 mV.

Điện áp đầu ra của cảm biến không được giữ ở một điểm cố định, mà chuyển đổi liên tục. Điều này sẽ tạo ra một tín hiệu điện áp trung bình tại mức 450 mV, cho biết tỷ lệ nhiên liệu và không khí là tỷ lệ stoichiometric lý tưởng.

🔋 8. Đánh giá kết quả của cảm biến oxy tiêu chuẩn

Cảm biến oxy tiêu chuẩn cho phép đánh giá các điều kiện nghèo nhiên liệu và giàu oxy dựa trên mức điện áp đầu ra.

Khi nồng độ oxy trong khí thải thấp hơn so với không khí, tức là trong điều kiện nghèo nhiên liệu, cảm biến sẽ tạo ra một mức điện áp cao gần 1V.

Ngược lại, khi nồng độ oxy trong khí thải cao hơn, tức là trong điều kiện giàu oxy, cảm biến sẽ tạo ra một mức điện áp thấp gần 0V.

⌚️ 9. Tần số chuyển đổi và thời gian đáp ứng của cảm biến oxy

Cảm biến oxy tiêu chuẩn được thiết kế để chuyển đổi tần số và thời gian đáp ứng nhanh chóng để đảm bảo hoạt động chính xác trong mọi điều kiện.

Một cảm biến oxy tiêu chuẩn tốt sẽ chuyển đổi từ điện áp thấp đến cao hoặc từ cao đến thấp trong thời gian dưới 100 milliseconds.

🌡️ 10. Môi trường làm việc của cảm biến oxy

Để hoạt động đúng cách, cảm biến oxy tiêu chuẩn cần được đưa vào môi trường làm việc phù hợp.

Nhiệt độ tối ưu để cảm biến oxy hoạt động là khoảng 600 độ Fahrenheit. Thông qua nguồn điện, cảm biến cũng cần được cấp điện cho phần đốt của nó để duy trì nhiệt độ hoạt động.

⚙️ 11. Tháo lắp và lắp đặt cảm biến oxy

Tháo lắp và lắp đặt cảm biến oxy cần thực hiện cẩn thận để tránh hư hỏng hoặc thiếu chính xác.

Có một số dụng cụ đặc biệt có sẵn để giúp bạn tháo lắp cảm biến trong vị trí hẹp. Tuy nhiên, khi gặp khó khăn trong việc tháo lắp, tốt nhất là sử dụng nguồn nhiệt để làm nóng cảm biến cũ để dễ dàng tháo ra.

Khi lắp đặt cảm biến mới, hãy chắc chắn sử dụng một lượng nhỏ chất chống gỉ trên đường ren để tránh việc gỉ sét và giúp việc tháo lắp sau này dễ dàng hơn.

🏁 12. Lời kết

Cảm biến oxy tiêu chuẩn là một phần quan trọng trong hệ thống xử lý khí thải và điều khiển động cơ của các phương tiện giao thông. Hiểu rõ nguyên lý hoạt động và cách sử dụng cảm biến này sẽ giúp duy trì hiệu suất và tuổi thọ của động cơ, đồng thời giảm thiểu khí thải ô nhiễm.