Ô tô là một hệ thống phức tạp với nhiều thành phần, mỗi thành phần thực hiện một chức năng khác nhau. Một trong số đó là cảm biến oxy, còn được gọi là đầu dò lambda.
Thiết kế cảm biến oxy
Cảm biến ôxy hoặc đầu dò lambda (từ chữ cái Hy Lạp λ, biểu thị hỗn hợp xăng và không khí) là một thành phần đặc biệt của động cơ ô tô để đánh giá lượng ôxy tự do còn lại trong khí thải. Theo nguyên lý hoạt động, thiết bị là một tế bào điện có chất điện phân gốm rắn làm bằng zirconium dioxide. Các điện cực bạch kim dẫn điện được đặt trên đầu đồ gốm được pha tạp chất ôxít yttri. Khí thải đi vào một trong các điện cực và không khí từ khí quyển đi vào điện cực kia. Trong quá trình hoạt động, đầu dò lambda nóng lên đến 300-400 độ, giúp đo lượng oxy dư. Ở nhiệt độ này, chất điện phân zirconium trở nên dẫn điện, và sự khác biệt về lượng oxy trong khí thải và oxy trong khí quyển dẫn đến điện áp đầu ra ở các điện cực.
Nếu nồng độ oxy ở cả hai bên như nhau, cảm biến điện phân ở trạng thái cân bằng và hiệu điện thế của nó bằng không. Khi nồng độ oxy thay đổi trên một trong các điện cực, sự chênh lệch điện thế phát sinh, tỷ lệ với logarit của nồng độ oxy ở phía làm việc của cảm biến. Ngay sau khi hỗn hợp dễ cháy đạt đến thành phần cân bằng, hàm lượng oxy trong khí thải giảm hàng trăm nghìn lần, dẫn đến sự thay đổi đột ngột trong cảm biến, được phát hiện bởi một thiết bị đo điện trở cao (máy tính trên bo mạch của một xe hơi).
Chức năng cảm biến oxy
Cảm biến oxy không phải là một thiết bị độc lập. Nó hoạt động với sự tham gia của một bộ chuyển đổi xúc tác khí thải được thiết kế để oxy hóa các chất độc hại (hydrocacbon, nitơ oxit và cacbon monoxit) thành carbon dioxide, nước và nitơ trong phản ứng xúc tác. Chất xúc tác trở nên hiệu quả (với sự trung hòa lên đến 80% các thành phần) trong một phạm vi khá hẹp: tại λ từ 0,85 đến 0,9, công suất tối đa của hệ thống được cung cấp và tại λ từ 1,1 đến 1,3 (van tiết lưu của động cơ xăng mở hoàn toàn) đạt được mức tiết kiệm nhiên liệu cao nhất. Một hệ thống cung cấp năng lượng đặc biệt với bộ phun nhiên liệu rời rạc (điện tử), cũng như bản thân cảm biến oxy, có liên quan đến việc đạt được các chỉ số chính xác cần thiết cho hoạt động hiệu quả của động cơ đốt trong. Kiểm soát mức tiêu thụ nhiên liệu và hàm lượng ôxy trong đó cho phép bạn tránh được các trục trặc khác nhau trong hoạt động của tất cả các hệ thống động cơ.
