Mục đớch của cảm biến Lambda là đo liờn tục nồng độ khớ xả và hiệu chỉnh
liờn tục lượng xăng phun ra tựy theo kết quả đo, thụng qua ECU.
Cú 2 loại cảm biến khớ xả bao gồm cảm biến oxygen và cảm biến hũa khớ nghốo. Cảm biến oxygen cú 2 loại. Loại thứ nhất sử dụng một ống Sứ ZrO2, loại này khi làm việc tạo ra điện ỏp ≈ 0 ữ 1V, loại thứ 2 sử dụng ống bằng Titan, khi làm việc điện trở thay đổi tựy theo hàm lượng O2 trong khớ xả. Cảm biến hũa khớ nghốo khi làm việc làm thay đổi dũng nuụi. Ở đõy ta chỉ xột loại cảm biến oxygen sử dụng ống ZrO2. Hỡnh 2.5 là kết cấu của cảm biến Lambda loại ZrO2.
Đặc điểm cấu tạo của loại này bao gồm một ống sứ ZrO2, một đầu bịt kớn, với hai bề mặt là cỏc điện cực được tạo thành bởi một lớp Platin( bạch kim) rất mỏng và cú cấu trỳc rỗng, cho phộp khớ cú thể thẩm thấu qua. Một điện cực( mặt ngoài ống) tiếp xỳc trực tiếp với khớ xả từ động cơ, điện cực kia( mặt trong ống) tiếp xỳc với khụng khớ chuẩn. Mặt ống đo hướng về khớ xả được phủ một lớp xứ rỗng nhằm bảo vệ lớp Platin khỏi sự xúi mũn do cỏc chất cặn, muội trong khớ xả. Ống bảo vệ cú thể chịu được nhiệt độ tới 1000ºC, được xẻ rónh chữ chi nhằm trỏnh rung động trực tiếp của khớ xả lờn phần tử đo. Nguyờn lý đo dựa trờn sự so sỏnh hàm lượng oxy trong khụng khớ chuẩn và khớ xả. Khi cú sự chờnh lệch về lượng oxy thỡ trờn hai bề mặt ống sứ xuất hiện điện ỏp, giỏ trị điện ỏp phụ thuộc mức độ chờnh lệch hàm lượng oxy với điều kiện cảm biến đó được nung núng đến nhiệt độ nhất định.
ranh giới 3 pha
Pt-điện cực trong
Pt-điện cực ngoài ZrO2
ZrO2-chất điện phân đặc Khí xả Không khí (PO2") PO2' PO 2 " đi ện á p ra V λ=1 giàu nghèo Us 0,2 0,8
Hỡnh 2.5. Kết cấu cảm biến Lambda.
Giỏ trị điện ỏp giữa hai điện cực được tớnh:
2' 2" ln 4 O O s p p F RT U = Trong đú : R : hằng số chất khớ T : nhiệt độ tuyệt đối F : hằng số Faraday
pO2’ : ỏp suất riờng phần của khớ oxy trong khớ xả
Sự chờnh lệch điện ỏp giữa hai bề mặt chỉ xuất hiện khi cú sự chờnh lệch về tỉ lệ khớ O2 giữa hai bề mặt. Và chờnh lệch này sẽ gia tăng đột ngột tại vị trớ λ ≈ 1 do quan hệ giữa điện ỏp với tỷ số giữa ỏp suất oxy của khụng khớ tiờu chuẩn và ỏp suất oxy của khớ xả là quan hệ hàm logarit
Khi λ = 0,9 điện ỏp trờn hai cực < 0,2V Khi λ = 1,1 điện ỏp trờn hai cực > 0,8V
Cảm biến Lambda chỉ hoạt động cú hiệu quả khi nhiệt độ của cảm biến > 250ºC.
Cảm biến Lambda của hệ thống mà em lựa chọn cũn được trang bị thờm một sợi đốt nằm bờn trong cảm biến nhằm rỳt ngắn thời gian sấy núng cảm biến khi động cơ mới khởi động, quỏ trỡnh sấy núng được điều khiển từ ECU