Để cho động cơ có lắp đặt bộ TWC (Bộ lọc khí xả ba thành phần) đạt được hiệu quả lọc tốt nhất, cần phải duy trì tỷ lệ không khí – nhiên liệu gần với tỷ lệ lý thuyết. Cảm biến ôxy nhận biết tỷ lệ không khí – nhiên liệu là đậm hay nhạt hơn so với tỷ lệ lý thuyết. Nó được lắp trong ống xả, trong đoạn ống xả trước. Động cơ TOYOTA 5A – FE sử dụng 2 cảm biến ôxy.
Một cảm biến ôxy đặt trước ống xả và một đặt sau bộ lọc khí xả. Tín hiệu của hai cảm biến này vừa hiệu chỉnh lượng phun nhiên liệu và nếu so sánh hai tín hiệu của hai cảm biến này ta sẽ biết được hỏng hóc của bộ lọc khí xả.
Có các loại cảm biến ôxy khác nhau chúng khác nhau chủ yếu khác nhau về vật liệu của phần tử cảm nhận.
Loại Zirconia.
Hình 1.4.7.Cấu tạo cảm biến khí xả.
1. Bộ phận tiếp xúc. 6. Lò xo đĩa. 2. Gốm bảo vệ. 7. Vỏ.
3. Gốm ( ZrO2 ). 8. Thân.
4. Ống bảo vệ. 9. Điện cực âm. 5. Đầu tín hiệu ra. 10. Điện cực dương.
Cảm biến ôxy loại này có một phần tử được chế tạo bằng Điôxit Zirconia
(ZrO2, một loại gốm). Phần tử này được phủ ở cả bên trong và bên ngoài bằng một lớp mỏng platin. Không khí bên ngoài được dẫn vào bên trong của cảm biến và bên ngoài của nó tiếp xúc với khí xả.
Hoạt động.
Nếu nồng độ ôxy trên bề mặt bên trong của phần tử Zirconia chênh lệch lớn so với bề mặt bên ngoài tại nhiệt độ cao (4000C hay cao hơn), phần tử Zirconia sẽ tạo ra một điện áp, đóng vai trò như một tín hiệu OX đến ECU động cơ, để báo về nồng độ ôxy trong khí xả tại mọi thời điểm.
khí – nhiên liệu đậm, ôxy trong khí xả gần như biến mất. Điều đó tạo ra chênh lệch lớn về nồng độ ôxy bên trong và bên ngoài của của cảm biến, nên điện áp tạo ra tương đối lớn (xấp xỉ 1 V).
Hình 1.4.8. Sơ đồ nguyên lý của cảm biến
khí xả và mạch điện của cảm biến khí xả.
1. Phần tử ZrO2. 5. Đường ống xả. 2. Điện cực Platin. 6. Vỏ cảm biến. 3,4. Các cực ra của tín hiệu.
Plantin (phủ bên ngoài phần tử cảm biến) có tác dụng như một chất xúc tác, làm cho ôxy và CO (Monoxit Cacbon) trong khí xả phản ứng với nhau. Nó làm giảm lượng ôxy và tăng độ nhậy của cảm biến. Dựa trên tín hiệu phát ra từ cảm biến này, ECU động cơ tăng hay giảm
lượng phun để duy trì tỷ lệ không khí – nhiên liệu luôn gần với giá trị lý thuyết. Một vài loại cảm biến ôxy Zirconia được chế tạo với bộ sấy dùng để sấy nóng phần tử zirconia. Bộ sấy cũng được điều khiển bằng ECU.