เซ็นเซอร์ออกซิเจนสำหรับรถยนต์
เซ็นเซอร์ออกซิเจนในรถยนต์เป็นเซ็นเซอร์ป้อนข้อมูลหลักในระบบควบคุมเครื่องยนต์ EFI และเป็นส่วนสำคัญในการควบคุมการปล่อยไอเสียของรถยนต์ ลดมลภาวะทางสิ่งแวดล้อมจากรถยนต์ และปรับปรุงคุณภาพการเผาไหม้เชื้อเพลิงของเครื่องยนต์รถยนต์
เซ็นเซอร์ออกซิเจนมีสองชนิด คือ เซอร์โคเนียและไทเทเนียมไดออกไซด์
เซ็นเซอร์ออกซิเจนใช้ส่วนประกอบเซรามิกที่ไวต่อการตรวจจับเพื่อวัดปริมาณออกซิเจนในเตาเผาหรือท่อไอเสียต่างๆ และคำนวณความเข้มข้นของออกซิเจนที่สอดคล้องกันโดยใช้หลักการสมดุลทางเคมี เพื่อตรวจสอบและควบคุมอัตราส่วนอากาศต่อเชื้อเพลิงในการเผาไหม้ในเตาเผา เพื่อให้มั่นใจในคุณภาพของผลิตภัณฑ์และมาตรฐานการปล่อยไอเสีย เซ็นเซอร์ออกซิเจนเป็นส่วนประกอบที่ใช้ในการวัดอย่างกว้างขวางในเตาเผาถ่านหิน เตาเผาน้ำมัน เตาเผาก๊าซ และการควบคุมบรรยากาศในเตาเผาอื่นๆ ทุกประเภท
เซ็นเซอร์ออกซิเจนใช้สำหรับควบคุมระบบควบคุมป้อนกลับทางอิเล็กทรอนิกส์ของอุปกรณ์ฉีดเชื้อเพลิง เพื่อตรวจจับความเข้มข้นของออกซิเจนในก๊าซไอเสียและความหนาแน่นของอัตราส่วนอากาศต่อเชื้อเพลิง เพื่อตรวจสอบอัตราส่วนอากาศต่อเชื้อเพลิงตามทฤษฎี (14.7:1) ในการเผาไหม้ในเครื่องยนต์ และส่งสัญญาณป้อนกลับไปยังคอมพิวเตอร์
หลักการทำงาน
เซ็นเซอร์ออกซิเจนทำงานคล้ายกับแบตเตอรี่ โดยธาตุเซอร์โคเนียในเซ็นเซอร์ทำหน้าที่เหมือนอิเล็กโทรไลต์ หลักการทำงานพื้นฐานคือ ภายใต้เงื่อนไขบางอย่าง (อุณหภูมิสูงและการเร่งปฏิกิริยาด้วยแพลทินัม) ความแตกต่างของความเข้มข้นของออกซิเจนระหว่างภายในและภายนอกเซอร์โคเนียจะถูกนำมาใช้เพื่อสร้างความต่างศักย์ และยิ่งความแตกต่างของความเข้มข้นมากเท่าใด ความต่างศักย์ก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น ปริมาณออกซิเจนในบรรยากาศอยู่ที่ 21% ก๊าซไอเสียหลังจากการเผาไหม้แบบเข้มข้นนั้นแทบไม่มีออกซิเจน และก๊าซไอเสียที่เกิดจากการเผาไหม้ของส่วนผสมเจือจางหรือก๊าซไอเสียที่เกิดจากการขาดการเผาไหม้จะมีออกซิเจนมากกว่า แต่ก็ยังน้อยกว่าออกซิเจนในบรรยากาศมาก
ภายใต้การเร่งปฏิกิริยาของอุณหภูมิสูงและแพลทินัม ออกซิเจนที่เกาะอยู่กับเซ็นเซอร์ออกซิเจนจะถูกใช้ไป ทำให้เกิดความต่างศักย์ขึ้น โดยแรงดันเอาต์พุตของส่วนผสมเข้มข้นจะใกล้เคียง 1 โวลต์ และส่วนผสมเจือจางจะใกล้เคียง 0 โวลต์ อัตราส่วนอากาศต่อเชื้อเพลิงจะถูกควบคุมโดยสัญญาณแรงดันของเซ็นเซอร์ออกซิเจนเพื่อปรับความกว้างของพัลส์การฉีดเชื้อเพลิง ดังนั้นการควบคุมทางอิเล็กทรอนิกส์ของเซ็นเซอร์ออกซิเจนจึงเป็นเซ็นเซอร์สำคัญสำหรับการวัดปริมาณเชื้อเพลิง เซ็นเซอร์ออกซิเจนจะทำงานได้อย่างเต็มประสิทธิภาพเฉพาะที่อุณหภูมิสูง (สูงสุดเกิน 300 °C) และสามารถให้แรงดันเอาต์พุตได้ โดยจะตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงของส่วนผสมได้เร็วที่สุดที่ประมาณ 800 °C
เคล็ดลับ
เซ็นเซอร์ออกซิเจนชนิดเซอร์โคเนียมไดออกไซด์จะสะท้อนการเปลี่ยนแปลงของความเข้มข้นของส่วนผสมเชื้อเพลิงผ่านการเปลี่ยนแปลงของแรงดันไฟฟ้า ในขณะที่เซ็นเซอร์ออกซิเจนชนิดไทเทเนียมไดออกไซด์จะสะท้อนการเปลี่ยนแปลงของส่วนผสมเชื้อเพลิงผ่านการเปลี่ยนแปลงของความต้านทาน ระบบควบคุมอิเล็กทรอนิกส์ที่ใช้เซ็นเซอร์ออกซิเจนชนิดเซอร์โคเนียมไดออกไซด์ไม่สามารถควบคุมอัตราส่วนอากาศต่อเชื้อเพลิงจริงให้ใกล้เคียงกับอัตราส่วนทางทฤษฎีได้เมื่อสภาวะการทำงานของเครื่องยนต์เสื่อมลง ในขณะที่เซ็นเซอร์ออกซิเจนชนิดไทเทเนียมไดออกไซด์สามารถควบคุมอัตราส่วนอากาศต่อเชื้อเพลิงจริงให้ใกล้เคียงกับอัตราส่วนทางทฤษฎีได้เมื่อสภาวะการทำงานของเครื่องยนต์เสื่อมลง
ปริมาณการฉีดเชื้อเพลิง (ความกว้างของพัลส์การฉีด) ที่หน่วยควบคุมปรับในช่วงเวลาสั้นๆ ตามสัญญาณจากเซ็นเซอร์ออกซิเจน เรียกว่า การปรับแก้เชื้อเพลิงระยะสั้น ซึ่งควบคุมโดยแรงดันเอาต์พุตของเซ็นเซอร์ออกซิเจน
การปรับแก้เชื้อเพลิงระยะยาว คือค่าที่กำหนดโดยหน่วยควบคุม ซึ่งปรับเปลี่ยนโครงสร้างข้อมูลการทำงานของหน่วยควบคุมตามการเปลี่ยนแปลงของสัมประสิทธิ์การปรับแก้เชื้อเพลิงระยะสั้น
ข้อผิดพลาดทั่วไป
เมื่อเซ็นเซอร์ออกซิเจนทำงานผิดปกติ คอมพิวเตอร์ของระบบฉีดเชื้อเพลิงอิเล็กทรอนิกส์จะไม่สามารถรับข้อมูลความเข้มข้นของออกซิเจนในท่อไอเสียได้ ดังนั้นจึงไม่สามารถควบคุมอัตราส่วนอากาศต่อเชื้อเพลิงแบบป้อนกลับได้ ซึ่งจะทำให้การสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงของเครื่องยนต์และมลพิษไอเสียเพิ่มขึ้น และเครื่องยนต์จะแสดงอาการรอบเดินเบาไม่คงที่ สตาร์ทไม่ติด กระชาก และอาการผิดปกติอื่นๆ ดังนั้นจึงต้องกำจัดหรือเปลี่ยนชิ้นส่วนที่เสียในเวลาที่เหมาะสม [1]
ความผิดพลาดจากการวางยาพิษ
การปนเปื้อนของตะกั่วในเซ็นเซอร์เป็นปัญหาที่เกิดขึ้นบ่อยและป้องกันได้ยาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งในรถยนต์ที่ใช้เชื้อเพลิงเบนซินที่มีตะกั่วเป็นประจำ แม้แต่เซ็นเซอร์ออกซิเจนใหม่ก็อาจใช้งานได้เพียงไม่กี่พันกิโลเมตรเท่านั้น หากเป็นการปนเปื้อนตะกั่วเพียงเล็กน้อย การใช้เชื้อเพลิงเบนซินไร้ตะกั่วก็สามารถกำจัดตะกั่วที่เกาะอยู่บนผิวเซ็นเซอร์ออกซิเจนและทำให้กลับมาใช้งานได้ตามปกติ อย่างไรก็ตาม บ่อยครั้งที่เนื่องจากอุณหภูมิไอเสียสูง ตะกั่วจะแทรกซึมเข้าไปภายใน ทำให้การแพร่กระจายของไอออนออกซิเจนถูกขัดขวาง ทำให้เซ็นเซอร์ออกซิเจนทำงานไม่ได้ ซึ่งในกรณีนี้จำเป็นต้องเปลี่ยนใหม่
นอกจากนี้ การปนเปื้อนของซิลิคอนในเซ็นเซอร์ออกซิเจนก็เป็นปัญหาที่พบได้บ่อยเช่นกัน โดยทั่วไปแล้ว ซิลิกาที่เกิดขึ้นหลังจากการเผาไหม้ของสารประกอบซิลิคอนที่มีอยู่ในน้ำมันเบนซินและน้ำมันหล่อลื่น รวมถึงก๊าซซิลิคอนที่ปล่อยออกมาจากการใช้ปะเก็นยางซิลิโคนที่ไม่เหมาะสม จะทำให้เซ็นเซอร์ออกซิเจนทำงานผิดปกติ ดังนั้นจึงควรใช้น้ำมันเชื้อเพลิงและน้ำมันหล่อลื่นที่มีคุณภาพดี
เมื่อทำการซ่อมแซม จำเป็นต้องเลือกและติดตั้งปะเก็นยางให้ถูกต้อง ห้ามใช้สารละลายและสารป้องกันการเกาะติดอื่นใดนอกเหนือจากที่ผู้ผลิตกำหนดไว้กับเซ็นเซอร์ เป็นต้น เนื่องจากการเผาไหม้ของเครื่องยนต์ไม่ดี ทำให้เกิดคราบคาร์บอนบนพื้นผิวของเซ็นเซอร์ออกซิเจน หรือมีน้ำมัน ฝุ่นละออง และตะกอนอื่นๆ เข้าไปภายในเซ็นเซอร์ออกซิเจน ซึ่งจะขัดขวางหรือปิดกั้นอากาศภายนอกไม่ให้เข้าไปภายในเซ็นเซอร์ออกซิเจน ทำให้สัญญาณเอาต์พุตของเซ็นเซอร์ออกซิเจนผิดเพี้ยนไป หน่วยควบคุมอิเล็กทรอนิกส์ (ECU) ไม่สามารถปรับอัตราส่วนอากาศต่อเชื้อเพลิงได้ทันท่วงที การเกิดคราบคาร์บอนส่วนใหญ่แสดงออกในรูปของการสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงที่เพิ่มขึ้นและความเข้มข้นของไอเสียที่เพิ่มขึ้นอย่างมาก ในขณะนี้ หากกำจัดตะกอนออกไปได้ การทำงานก็จะกลับสู่ปกติ
เซรามิกแตก
เซรามิกของเซ็นเซอร์ออกซิเจนนั้นแข็งและเปราะ การกระแทกด้วยวัตถุแข็งหรือการเป่าด้วยลมแรงอาจทำให้แตกหักและเสียหายได้ ดังนั้นจึงจำเป็นต้องระมัดระวังเป็นพิเศษเมื่อพบปัญหาและควรเปลี่ยนใหม่ให้ทันเวลา
สายไฟของบล็อกไหม้แล้ว
ลวดต้านทานความร้อนของเซ็นเซอร์ไหม้ สำหรับเซ็นเซอร์ออกซิเจนแบบใช้ความร้อน หากลวดต้านทานความร้อนไหม้ จะทำให้เซ็นเซอร์ไม่สามารถทำงานได้ที่อุณหภูมิปกติและจะสูญเสียการทำงานไป
การตัดการเชื่อมต่อสาย
วงจรภายในของเซ็นเซอร์ออกซิเจนถูกตัดการเชื่อมต่อ
วิธีการตรวจสอบ
การตรวจสอบความต้านทานของฮีตเตอร์
ถอดปลั๊กของสายไฟเซ็นเซอร์ออกซิเจนออก แล้วใช้มัลติมิเตอร์วัดค่าความต้านทานระหว่างขั้วฮีตเตอร์และขั้วเหล็กในขั้วต่อเซ็นเซอร์ออกซิเจน ค่าความต้านทานควรอยู่ระหว่าง 4-40 โอห์ม (โปรดดูคำแนะนำของรุ่นเฉพาะ) หากค่าที่ได้ไม่ตรงตามมาตรฐาน ให้เปลี่ยนเซ็นเซอร์ออกซิเจน
การวัดแรงดันป้อนกลับ
เมื่อทำการวัดแรงดันป้อนกลับของเซ็นเซอร์ออกซิเจน ควรดึงปลั๊กสายไฟของเซ็นเซอร์ออกซิเจนออก แล้วต่อสายไฟเส้นเล็กจากขั้วเอาต์พุตของแรงดันป้อนกลับของเซ็นเซอร์ออกซิเจนตามแผนผังวงจรของรุ่น แล้วเสียบปลั๊กสายไฟกลับเข้าไปใหม่ สามารถวัดแรงดันป้อนกลับได้จากสายไฟขณะที่เครื่องยนต์ทำงาน (บางรุ่นสามารถวัดแรงดันป้อนกลับของเซ็นเซอร์ออกซิเจนได้จากซ็อกเก็ตตรวจจับความผิดปกติด้วย) ตัวอย่างเช่น รถยนต์บางรุ่นของบริษัทโตโยต้าสามารถวัดแรงดันป้อนกลับของเซ็นเซอร์ออกซิเจนได้โดยตรงจากขั้ว OX1 หรือ OX2 ในซ็อกเก็ตตรวจจับความผิดปกติ
ในการวัดแรงดันป้อนกลับของเซ็นเซอร์ออกซิเจน ควรใช้มัลติมิเตอร์แบบเข็มที่มีช่วงการวัดต่ำ (โดยทั่วไปคือ 2V) และความต้านทานสูง (ความต้านทานภายในมากกว่า 10MΩ) วิธีการตรวจวัดเฉพาะมีดังต่อไปนี้:
1. สตาร์ทเครื่องยนต์ให้ร้อนจนถึงอุณหภูมิการทำงานปกติ (หรือเดินเครื่องที่ 2500 รอบ/นาที หลังจากสตาร์ทเป็นเวลา 2 นาที)
2. ต่อปลายด้านลบของมัลติมิเตอร์เข้ากับ E1 หรือขั้วลบของแบตเตอรี่ในซ็อกเก็ตตรวจจับข้อผิดพลาด และต่อปลายด้านบวกเข้ากับแจ็ค OX1 หรือ OX2 ในซ็อกเก็ตตรวจจับข้อผิดพลาด หรือเข้ากับหมายเลข | บนปลั๊กสายไฟของเซ็นเซอร์ออกซิเจน
3. ให้เครื่องยนต์ทำงานด้วยความเร็วประมาณ 2500 รอบ/นาที และตรวจสอบว่าเข็มของโวลต์มิเตอร์สามารถแกว่งไปมาระหว่าง 0-1 โวลต์ได้หรือไม่ และบันทึกจำนวนครั้งที่เข็มโวลต์มิเตอร์แกว่งภายใน 10 วินาที ภายใต้สถานการณ์ปกติ เมื่อการควบคุมแบบป้อนกลับดำเนินไป แรงดันไฟฟ้าป้อนกลับของเซ็นเซอร์ออกซิเจนจะเปลี่ยนแปลงขึ้นลงเหนือและใต้ 0.45 โวลต์อย่างต่อเนื่อง และแรงดันไฟฟ้าป้อนกลับควรเปลี่ยนแปลงไม่น้อยกว่า 8 ครั้งภายใน 10 วินาที
หากค่าที่ได้น้อยกว่า 8 เท่า แสดงว่าเซ็นเซอร์ออกซิเจนหรือระบบควบคุมป้อนกลับทำงานผิดปกติ ซึ่งอาจเกิดจากการสะสมของคาร์บอนบนพื้นผิวของเซ็นเซอร์ออกซิเจน ทำให้ความไวลดลง วิธีแก้ไขคือ ควรสตาร์ทเครื่องยนต์ที่ความเร็ว 2500 รอบต่อนาที ประมาณ 2 นาที เพื่อขจัดคราบคาร์บอนที่สะสมอยู่บนพื้นผิวของเซ็นเซอร์ออกซิเจน จากนั้นตรวจสอบแรงดันไฟฟ้าป้อนกลับ หากเข็มของโวลต์มิเตอร์ยังคงเปลี่ยนแปลงช้าๆ หลังจากขจัดคาร์บอนออกแล้ว แสดงว่าเซ็นเซอร์ออกซิเจนเสียหาย หรือวงจรควบคุมป้อนกลับของคอมพิวเตอร์มีข้อบกพร่อง
4. การตรวจสอบสีของเซ็นเซอร์ออกซิเจน
ถอดเซ็นเซอร์ออกซิเจนออกจากท่อไอเสียและตรวจสอบว่ารูระบายอากาศบนตัวเรือนเซ็นเซอร์อุดตันหรือไม่ และแกนเซรามิกเสียหายหรือไม่ หากเสียหาย ให้เปลี่ยนเซ็นเซอร์ออกซิเจนใหม่
นอกจากนี้ ยังสามารถตรวจสอบความผิดปกติได้โดยการสังเกตสีของส่วนบนของเซ็นเซอร์ออกซิเจน:
1. ส่วนบนสีเทาอ่อน: นี่คือสีปกติของเซ็นเซอร์ออกซิเจน;
2. ฝาครอบสีขาว: เกิดจากมลภาวะจากซิลิคอน ต้องเปลี่ยนเซ็นเซอร์ออกซิเจนในขณะนี้
3. ส่วนบนสีน้ำตาล (ดังแสดงในรูปที่ 1) : เกิดจากมลพิษจากตะกั่ว หากรุนแรง ต้องเปลี่ยนเซ็นเซอร์ออกซิเจนด้วย
(4) คราบดำ: เกิดจากการสะสมของคาร์บอน หลังจากกำจัดข้อผิดพลาดการสะสมคาร์บอนของเครื่องยนต์แล้ว การสะสมคาร์บอนบนเซ็นเซอร์ออกซิเจนโดยทั่วไปจะถูกกำจัดออกไปโดยอัตโนมัติ
ถ้าอยากรู้เพิ่มเติม โปรดอ่านบทความอื่นๆ ในเว็บไซต์นี้ต่อไป!
โปรดติดต่อเราหากคุณต้องการผลิตภัณฑ์ดังกล่าว
Zhuo Meng Shanghai Auto Co., Ltd.มุ่งมั่นที่จะจำหน่ายอะไหล่รถยนต์ MG&MAUXS ยินดีต้อนรับซื้อ.
