Như ở buổi học trước chúng ta đã đi tìm hiểu qua những các cảm biến MAF, MAP,IAT thì hôm nay chúng ta cùng đi tìm hiểu và phân tích các loại cảm biến tiếp theo cùng VATC mọi người nhé!

1. Cảm biến nhiệt độ nước làm mát

1.1 Chức năng và nhiệm vụ của cảm biến nhiệt độ nước làm mát

Cảm biến nhiệt độ nước làm mát Engine Coolant Temperature (ECT) sử dụng để đo nhiệt độ nước làm mát của động cơ và gửi tín hiệu về ECU để ECU thực hiện những hiệu chỉnh sau:

• Hiệu chỉnh góc đánh lửa sớm
• Hiệu chỉnh thời gian phun nhiên liệu
• Điều khiển quạt làm mát
• Điều khiển tốc độ không tải
• Điều khiển chuyển số
• Ngoài ra Tín hiệu cảm biến nhiệt độ nước làm mát còn sử dụng để báo lên đồng hồ báo nhiệt độ nước làm mát (xe đời cũ sử dụng cục báo nhiệt độ nước riêng)
• Tín hiệu từ cảm biến nhiệt độ nước làm mát còn được dùng để điều khiển hệ thống kiểm soát khí xả (EGR), điều khiển trạng thái hệ thống phun nhiên liệu (Open Loop – Close Loop), điều khiển ngắt tín hiệu điều hòa không khí A/C khi nhiệt độ nước làm mát quá cao ….
• Ở một số xe, ngoài cảm biến nhiệt độ nước làm mát chính gắn trên thân động cơ, còn có 1 cảm biến nhiệt độ nước làm mát gắn ở trên két nước làm mát hoặc đầu ra của van hằng nhiệt, mục đích giám sát sự làm việc của van hằng nhiệt (van hằng nhiệt được điều khiển điện).

1.2 Cấu tạo của cảm biến nhiệt độ nước làm mát

• Cấu tạo của cảm biến ECT có dạng trụ rỗng với ren ngoài, bên trong có lắp một nhiệt điện trở có hệ số nhiệt điện trở âm.( điện trở tăng lên khi nhiệt độ thấp và ngược lại).

1.3 Nguyên lý hoạt động của cảm biến nhiệt độ nước làm mát

• Cảm biến nhiệt độ nước làm mát nằm trong khoang nước của động cơ, tiếp xúc trực tiếp với nước của động cơ.
• Vì có hệ số nhiệt điện trở âm nên khi nhiệt độ nước làm mát thấp điện trở cảm biến sẽ cao và ngược lại khi nhiệt độ nước làm mát tăng lên điện trở của cảm biến sẽ giảm xuống.
• Sự thay đổi điện trở của cảm biến sẽ làm thay đổi điện áp đặt ở chân cảm biến.
• Điện áp 5V qua điện trở chuẩn (điện trở này có giá trị không đổi theo nhiệt độ) đến cảm biến rồi trở về ECU về mass.
• Như vậy điện trở chuẩn và nhiệt điện trở trong cảm biến tạo thành một cầu phân áp.
• Điện áp điểm giữa cầu được đưa đến bộ chuyển đổi tín hiệu tương tự – số (bộ chuyển đổi ADC – Analog to Digital converter).
• Khi nhiệt độ động cơ thấp, giá trị điện trở cảm biến cao và điện áp gửi đến bộ biến đổi ADC lớn.
• Tín hiệu điện áp được chuyển đổi thành một dãy xung vuông và được giải mã nhờ bộ vi xử lý để thông báo cho ECU động cơ biết động cơ đang lạnh.
• Khi động cơ nóng, giá trị điện trở cảm biến giảm kéo theo điện áp đặt giảm, báo cho ECU động cơ biết là động cơ đang nóng.

2. Cảm biến vị trí bướm ga

2.1 Chức năng và nhiệm vụ của cảm biến vị trí bướm ga

• Cảm biến vị trí bướm ga được sử dụng để đo độ mở vị trí của cánh bướm ga để báo về hộp ECU.
• Từ đó, ECU sẽ sử dụng thông tin tín hiệu mà cảm biến vị trí bướm ga gửi về để tính toán mức độ tải của động cơ nhằm hiệu chỉnh thời gian phun nhiên liệu, cắt nhiên liệu, điều khiển góc đánh lửa sớm, điều chỉnh bù ga cầm chừng và điều khiển chuyển số.
• Khi đạp gấp ga ở trong chế độ toàn tải, ECM sẽ tự động ngắt A/C, ECU chuyển về chế độ “Open loop” để điều khiển phun nhiên liệu, bỏ qua tín hiệu từ cảm biến ô-xy.

2.2 Cấu tạo của cảm biến vị trí bướm ga

Cấu tạo của cảm biến vị trí bướm ga khá đơn giản, chúng ta có thể phân biệt chúng theo từng đời xe theo các dấu hiệu sau đây:

• Loại cảm biến bướm ga động cơ đời thấp sử dụng 2 tiếp điểm IDL và PSW.
• Loại thế hệ cao hơn 1 chút sử dụng một mạch tuyến tính ( bằng trở than) và vẫn có tiếp điểm IDL.
• Loại sau này chỉ còn dùng 1 mạch tuyến tính, không sử dụng tiếp điểm IDL nữa, với loại không có công tắc thì ECM sẽ tự động chuyển chế độ không tải khi điện áp tín hiệu báo về ECM xuống thấp.
• Các thế hệ động cơ đời mới sử dụng bướm ga điện tử sẽ có 2 tín hiệu cảm biến bướm ga để tăng độ tin cậy, và cb bướm ga cũng không sử dụng loại mạch tuyến tính trở than nữa mà sử dụng loại hiệu ứng Hall để tăng độ bền.

2.3 Nguyên lí hoạt động của cảm biến vị trí bướm ga

• Hoạt động của cảm biến vị trí bướm ga đời thấp loại tiếp điểm: Cảm biến gồm hai tiếp điểm IDL và PSW. Ở chế độ không tải, IDL nối với E2 để ECU điều khiển bù ga và lượng phun phù hợp. Khi bướm ga mở trên 50%, PSW nối với E2, ECU nhận biết toàn tải và tăng lượng phun để tối đa công suất.
• Loại tuyến tính + tiếp điểm(còn ít): Bao gồm 4 chân (+, -, signal, IDLE).
• Loại tuyến tính (giống 1 biến trở): Cảm biến được cấp nguồn Vc (5V)  và mát , cấu tạo gồm 1 mạch trở than và 1 lưỡi quét trên mạch trở than đó, khi trục của cánh bướm xoay (đóng mở bướm ga) thì sẽ làm cho lưỡi quét thay đổi vị trí trên mạch trở than làm thay đổi điện áp đầu ra (chân signal).
• Loại hall (đời mới): cb bướm ga có 2 tín hiệu, điện áp của cảm biến cũng thay đổi theo độ mở của bướm ga nhưng dựa trên nguyên lý hiệu ứng Hall (có 2 loại):
  • Loại thuận: 2 tín hiệu cùng tăng cùng giảm.
  • Loại nghịch: 1 tín hiệu tăng 1 tín hiệu giảm.

3. Cảm biến bị trí bàn đạp chân ga

3.1 Chức năng và nhiệm vụ của cảm biến vị trí bàn đạp chân ga

• Trên động cơ diesel Common Rail, tín hiệu từ cảm biến bàn đạp ga được ECU dùng để điều khiển lượng phun nhiên liệu, giúp động cơ tăng tốc.
• ECU hộp số tự động cũng sử dụng tín hiệu này để quyết định thời điểm chuyển số, và khi người lái đạp ga gấp, hệ thống sẽ kích hoạt chế độ Kick Down để về số thấp, tăng tốc nhanh hơn.

3.2 Cấu tạo của cảm biến vị trí bàn đạp chân ga 

Cảm biến bàn đạp ga có cấu tạo khá giống với cảm biến bướm ga, nhưng do yêu cầu về sự an toàn cũng như độ tin cậy về thông tin nên hầu hết các dòng xe ô tô đều sử dụng 2 tín hiệu cảm biến bàn đạp ga để báo về ECU. Một số xe tải sử dụng 1 tín hiệu cảm biến và 1 công tắc IDL ở cảm biến bàn đạp chân ga.

• Cảm biến bàn đạp ga có 2 loại chính đó là: Loại tuyến tính và loại phần tử hall.
• Cấu tạo của cảm biến bướm ga loại tuyến tính
• Cấu tạo của cảm biến bướm ga loại phần tử Hall

3.3 Nguyên lí hoạt động của cảm biến vị trí bàn đạp chân ga

Do có cấu tạo giống như cảm biến bướm ga, nên cảm biến vị trí bàn đạp ga cũng có nguyên lý hoạt động như sau:

• Loại tuyến tính hoạt động như biến trở, được cấp nguồn 5V và mass. Bên trong gồm mạch trở than và lưỡi quét, khi trục bàn đạp ga xoay sẽ làm lưỡi quét thay đổi vị trí, từ đó thay đổi điện áp tín hiệu gửi về ECU. Thường cảm biến dạng này có hai mạch biến trở và hai tín hiệu để tăng độ tin cậy.

• Loại Hall đời mới cũng được cấp nguồn 5V và mass, có hai dây tín hiệu. Điện áp các tín hiệu thay đổi theo độ mở bàn đạp ga nhưng dựa trên nguyên lý hiệu ứng Hall, cho độ bền và độ chính xác cao hơn.

  • Loại thuận: 2 tín hiệu cùng tăng cùng giảm.
  • Loại nghịch: 1 tín hiệu tăng 1 tín hiệu giảm.

4. Cảm biến Oxy 

4.1 Chức năng và nhiệm vụ của cảm biến Oxy

• Cảm biến oxy sử dụng để đo nồng độ oxy còn thừa trong khí xả gửi về ECU, ECU dựa vào tín hiệu cảm biến ô xy gửi về sẽ hiểu được tình trạng nhiên liệu đang giàu (đậm) hay đang nghèo (nhạt) và từ đó đưa ra tín hiệu điều chỉnh lượng phun cho thích hợp.
• Phân tích thông số Long Term Fuel Trim và Short Term Fuel Trim để thấy được sự hiệu chỉnh nhiên liệu.

4.2 Cảm biến Oxy loại narrowband:

Cảm biến gốm Ziconium phủ Platin, có đường dẫn không khí vào lõi. Ở nhiệt độ trên 350°C, chênh lệch nồng độ oxy tạo ra điện áp 0,1–0,9V gửi về ECU.

• Điện áp càng nhỏ là càng nghèo nhiên liệu.
• Điện áp càng lớn là càng giàu nhiên liệu.

Để cảm biến nhanh đạt tới nhiệt độ vận hành khi mới khởi động (trên 350 độ C), Cảm biến có thêm 1 điện trở nung nóng bên trong để nung nóng cảm biến khi mới nổ máy.

• Giá trị của điện trở nung nóng nằm khoảng 6-13Ω.
• Loại làm bằng Titanium: Loại này làm bằng  titanium, loại này ít dùng vì giá thành rất đắt (phản ứng nhanh hơn, không cần đưa không khí đi vào lõi của cảm biến, độ bền cao hơn), loại này thay đổi điện trở theo nồng độ oxy trong khí xả.  Cảm biến có thêm 1 điện trở nung nóng bên trong để nung nóng cảm biến khi mới nổ máy.

 Cảm biến Oxy loại Wideband: Loại cảm biến Wideband (A/F sensor) Loại cảm biến này phức tạp hơn, gồm có Nernst Cell giống cảm biến oxy Ziconium đồng thời có Pump Cell để Oxy hóa oxy trong buồng tham chiếu.

4.3 Nguyên lí hoạt động của cảm biến Oxy

• Cảm biến oxy loại Ziconium thường được lắp trên ống xả, với bề mặt làm việc tiếp xúc trực tiếp khí xả và lõi có đường dẫn không khí từ bên ngoài. Sự chênh lệch nồng độ oxy giữa hai bề mặt tạo ra điện áp 0,1 đến 0,9V, gửi về ECU để điều chỉnh tỷ lệ hòa khí.
  • Tín hiệu điện áp gần 0V là hỗn hợp nhiên liệu đang nghèo.
  • Tín hiệu điện ápgần 0.9V là hỗn hợp nhiên liệu đang giàu.
• Cảm biến oxy hoạt động dựa trên chênh lệch nồng độ oxy giữa hai bề mặt và đạt hiệu quả tốt nhất ở khoảng 350°C.
• Để rút ngắn thời gian làm nóng khi động cơ nguội, cảm biến được tích hợp bộ phận nung nóng, ECU sẽ cấp nhịp mát cho dây sấy ngay khi bật chìa khóa.
• Trên các xe đời mới, thường có thêm cảm biến oxy đặt sau bầu xúc tác để giám sát hiệu quả làm việc của bộ này, với điện áp đầu ra gần như ổn định ở khoảng 0,45V.

5. Bài tập thực hành

 

Trung tâm Huấn luyện Kỹ thuật Ô tô Việt Nam – VATC

• Địa chỉ: Số 4 – 6, Đường số 4, Khu phố 6, Phường Hiệp Bình Phước, TP. Thủ Đức, TP. HCM
• Điện thoại tư vấn : 0945.71.17.17 – 0947.18.97.79
• Website: vatc.com.vn