Vì sao xe hiện đại cần nhiều hơn một cảm biến oxy?

Trước hết, cần hiểu cảm biến oxy trên ô tô là một bộ phận thuộc hệ thống xả, có nhiệm vụ đo lượng oxy còn lại trong khí thải. Thông tin này đóng vai trò quan trọng vì nhiều lý do, trong đó có hai yếu tố then chốt liên quan trực tiếp đến hiệu suất vận hành và mức độ phát thải của động cơ.

Yếu tố đầu tiên là tỷ lệ hòa trộn lý tưởng giữa không khí và nhiên liệu, thường được gọi là tỷ lệ hòa khí lý thuyết. Đối với động cơ xăng, tỷ lệ này vào khoảng 14,7 phần không khí trên một phần nhiên liệu, được xem là điều kiện tối ưu để quá trình đốt cháy diễn ra hiệu quả nhất.

Tuy nhiên, việc duy trì tỷ lệ này trên thực tế không hề đơn giản, bởi lượng oxy trong không khí có thể thay đổi theo nhiều yếu tố như điều kiện vận hành của động cơ, độ cao so với mực nước biển, nhiệt độ môi trường hay áp suất khí quyển.

Nếu hỗn hợp hòa khí quá nghèo, tức là thiếu nhiên liệu, công suất động cơ sẽ giảm, đồng thời làm tăng nguy cơ kích nổ và phát sinh nhiều khí ôxít nitơ gây hại cho môi trường.

Ngược lại, nếu hỗn hợp quá giàu, nghĩa là thừa nhiên liệu, động cơ có thể cho công suất cao hơn nhưng một phần nhiên liệu sẽ không được đốt cháy hết. Lượng nhiên liệu dư này theo dòng khí thải thoát ra ngoài, làm gia tăng mức phát thải độc hại.

Đây chính là lúc cảm biến oxy phát huy vai trò của mình. Cảm biến được đặt trước bộ xúc tác có nhiệm vụ đo lượng oxy còn lại trong khí thải sau quá trình đốt cháy, từ đó giúp bộ điều khiển động cơ điều chỉnh tỷ lệ hòa khí sao cho tiệm cận mức lý tưởng.

Trong khi đó, việc trang bị thêm một cảm biến oxy thứ hai, đặt sau bộ xúc tác, cho phép hệ thống đánh giá hiệu quả làm việc của bộ phận xử lý khí thải này bằng cách kiểm tra lượng oxy còn sót lại sau khi khí thải đã đi qua.

Trên thực tế, cấu hình tiêu chuẩn của nhiều mẫu xe hiện đại là mỗi dãy xi lanh sẽ có hai cảm biến oxy, một đặt trước và một đặt sau bộ xúc tác. Do mỗi dãy xi lanh tạo ra dòng khí thải riêng, các mẫu xe sử dụng động cơ V6 hoặc V8 thường được trang bị tới bốn cảm biến oxy.

Điều này cũng đồng nghĩa với việc có nhiều bộ phận cần được theo dõi hơn, bởi cảm biến oxy hỏng là một trong những nguyên nhân có thể dẫn đến hiện tượng động cơ bỏ máy hoặc hoạt động không ổn định.

Đèn báo lỗi động cơ trên bảng táp lô có thể giúp người lái nhận biết khi hệ thống phát hiện sự cố liên quan đến cảm biến. Tuy nhiên, việc xóa lỗi chỉ mang tính tạm thời. Nếu không xử lý tận gốc nguyên nhân, cảnh báo này sẽ sớm xuất hiện trở lại.

Những dấu hiệu hư hỏng của cảm biến oxy cũng thể hiện khác nhau tùy vào vị trí của cảm biến. Cảm biến đặt sau bộ xúc tác chủ yếu có nhiệm vụ giám sát hiệu quả xử lý khí thải, vì vậy khi bộ phận này gặp trục trặc, xe sẽ phát thải nhiều hơn nhưng người lái thường khó nhận ra ngay trong quá trình sử dụng hàng ngày.

Ngược lại, cảm biến đặt trước bộ xúc tác có ảnh hưởng trực tiếp đến việc điều chỉnh hòa khí, nên khi gặp sự cố, các biểu hiện thường rõ ràng hơn.

Một tình trạng khá phổ biến là cảm biến bị bẩn hoặc nhiễm tạp chất, khiến khả năng đo lượng oxy không còn chính xác. Khi đó, hệ thống có xu hướng bổ sung quá nhiều nhiên liệu vào hỗn hợp đốt cháy.

Hệ quả là động cơ có thể chạy không đều ở chế độ không tải, khả năng tăng tốc kém và mức tiêu thụ nhiên liệu tăng cao. Trong một số trường hợp, người lái còn có thể thấy khói đen kèm mùi khó chịu thoát ra từ ống xả do nhiên liệu không được đốt cháy hết.

Việc phải thay cảm biến oxy rõ ràng không phải là điều dễ chịu, nhưng chi phí này vẫn thấp hơn rất nhiều so với việc thay thế bộ xúc tác.

Đáng lưu ý là nếu cảm biến oxy hoạt động sai trong thời gian dài, chính bộ xúc tác cũng có thể bị hư hỏng do phải xử lý lượng nhiên liệu dư thừa trong khí thải.

Vì vậy, việc phát hiện sớm và khắc phục kịp thời các vấn đề liên quan đến cảm biến oxy không chỉ giúp xe vận hành ổn định hơn mà còn góp phần giảm chi phí sửa chữa về lâu dài.