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).
Hình 4.11: Cảm biến nước làm mát
4.10.1.Nguyên lí 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.
Hình 4.12.1: Sơ đồ nguyên lý hoạt động nước làm mát
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.
4.11.Thông số kĩ thuật của cảm biến nhiệt độ nước làm mát:
– Ở nhiệt độ 30 độ C: Rcb = 2-3 kgΩ
– Ở nhiệt độ 100 độ C: Rcb = 200-300Ω
4.12.Sơ đồ mạch điện của cảm biến nhiệt độ nước làm mát:
Cảm biến nhiệt độ nước làm mát thường có 2 dây, Một số xe có bố trí một điện trở nhiệt để báo nhiệt độ nước làm mát lên đồng hồ
taplo chung với cảm biến nhiệt độ nước làm mát nên ta thấy có những loại 3 dây hoặc 4 dây.
Hình 4.13: Sơ đồ nước làm mát
4.13.Cảm biến Oxy ( Oxygen sensor ): 4.13.1.Cảm biến oxy là gì:
Cảm biến oxy trên ô tô là một thiết bị điện tử có tác dụng đo nồng độ oxy còn sót lại trong khí thải của ô tô, nhằm giúp động cơ điều chỉnh mức độ phun nhiên liệu phù hợp. Điều này giúp đảm bảo hiệu suất vận hành mà vẫn tuân thủ nghiêm ngặt tiêu chuẩn về khí thải. Hệ thống đèn sẽ bật sáng để cảnh báo trong trường hợp có bộ phận bị trục trặc.
Từng thương hiệu và từng dòng xe ô tô sẽ sử dụng các loại cảm biến khác nhau. Một số loại cảm biến được sử dụng phổ biến là cảm biến khí nạp, cảm biến oxy, cảm biến trục cam...
4.13.2.Cấu tạo cảm biến oxy:
Hiện nay, có 2 loại cảm biến oxy thường gặp là loại nung nóng (heated) và không nung nóng (unheated).
- Cảm biến nung nóng (heated): Loại này được lắp đặt một điện trở bên trong có công dụng sấy nóng bộ phận cảm biến. Điều này giúp nhanh chóng đưa thiết bị vào nhiệt độ làm việc, từ 600 - 650 độ F và từ 315 - 343 độ C. Sau đó, điện trở trong phát sinh điện thế lập tức và truyền về ECU.
- Cảm biến không nung nóng (unheated): Loại này được lắp đặt có không điện trở và phải tự làm nóng tới khi đạt mức nhiệt độ làm việc. Do đó, với các dòng xe sử dụng loại cảm biến này, xe khi mới bắt đầu chạy sẽ phải hoạt động với lượng hòa khí nhiên liệu thấp, phải mất một thời gian lâu sau để xe đạt được lượng hòa khí tiêu chuẩn.
Hình 4.14: Cảm biến Oxi
4.14.Cấu tạo cảm biến oxy nung nóng: 4.14.1.Nguyên lý hoạt động:
- Khí xả từ động cơ sẽ lần lượt đi qua đường ống đã lắp đặt cảm biến oxy, tiếp xúc với đầu dò cảm biến. Lúc này, thiết bị phát sinh ra dòng điện thế có tỷ lệ nghịch với lượng oxy có trong khí thải và truyền tín hiệu về ECU.
- Khi lượng oxy thải ra cao, dòng điện thế sẽ đạt mức 0.1V. Trong khi đó, lượng oxy thải ra thấp thì dòng điện sẽ đạt mức 0.9V. Khi có số liệu cụ thể của dòng điện, ECU sẽ tự động điều chỉnh thời gian phun nhiên liệu hợp lý để lượng xăng đạt mức độ lý tưởng. Từ đó nâng cao hiệu suất làm việc của động cơ.
4.14.2.Cảm biến oxy có tác dụng gì:
Chức năng chính của cảm biến oxy là đo hàm lượng oxy thừa ở trong khí thải và sau đó dữ liệu này được gửi đến ECU (ECU gọi là bộ kiểm soát và điều khiển trung tâm). Hệ thống sẽ đánh giá nồng độ oxy và đưa ra các điều chỉnh lượng nhiên liệu nạp vào động cơ phù hợp với tỷ lệ không khí nạp vào.
Bên cạnh đó, ECU còn hỗ trợ kéo dài thời gian cung cấp nhiên liệu để giảm thiểu nồng độ hóa chất của các khí thải gây ô nhiễm môi trường như COx, SOx,...
Trường hợp xe không lắp đặt hệ thống cảm biến oxy hoặc cảm biến bị lỗi sẽ gây ảnh hưởng trực tiếp tới khả năng vận hành của động cơ. Ví dụ như khó tăng tốc, xăng bị tiêu hao nhiều hoặc nguồn khí thải vượt ngoài ngưỡng tiêu chuẩn của động cơ.
4.15. Nguyên nhân và dấu hiệu nhận biết cảm biến oxy bị lỗi:
4.15.1.Nguyên nhân cảm biến oxy bị lỗi:
Cảm biến oxy bị lỗi phụ thuộc phần lớn vào chất lượng nguồn nhiên liệu đầu vào. Nếu khách hàng sử dụng nguồn nhiên liệu kém chất lượng sẽ tạo ra các nguồn khí thải độc hại phá hủy các bộ phận xảy ra phản ứng hóa học với oxy. Kết quả là cảm biến oxy bị lỗi, hư hỏng.
Ngoài ra, một số nguyên nhân khác làm hỏng cảm biến như đứt dây điện, cảm biến bị gãy hoặc cong vẹo,…
4.15.2.Dấu hiệu nhận biết lỗi cảm biến oxy:
Các dấu hiệu nhận biết khi cảm biến oxy bị lỗi: - Xe bị hao xăng.
Khi cảm biến oxy bị lỗi thì dữ liệu truyền tới PCM sẽ bị giảm độ chính xác, thậm chí không có nguồn dữ liệu gửi về. Lúc này ECU chỉ tính toán ước lượng nguồn nhiên liệu theo cảm biến lưu lượng khí nạp, khó có thể nghiên cứu và phân tích chính xác. Điều này dẫn đến tình trạng dù ít oxy trong nguồn khí thải nhưng lượng nhiên liệu được bơm vào vẫn rất lớn và gây ra tình trạng thừa nhiên liệu. Dần dần mức hao xăng sẽ tăng lên nếu không khắc phục sớm.
- Khói xe chứa mùi xăng sống.
Nếu người điều khiển phương tiện nhận thấy khói xe có mùi xăng sống thì có thể là cảm biến oxy đang gặp vấn đề. Vì lượng xăng chảy vào buồng đốt nhiều, xăng không đốt cháy toàn bộ ảnh hưởng trực tiếp tới đường ống xả thải ra bên ngoài.
Nhiệm vụ chính của đèn Check Engine là thông báo khi động cơ và bộ phận liên quan bị lỗi. Do đó, nếu chủ xe phát hiện đèn sáng thì nên tiến hành kiểm tra ngay động cơ xe.
Hình 4.15: Cảm biến Oxi bị hỏng
4.16.Cảm biến bướm ga (TPS – Throttle Position Sensor): 4.16.1.Cảm biến vị trí bướm ga là gì?
Cảm biến vị trí bướm ga (Throttle Position Sensor - TPS) là “linh hồn” của hệ thống nhiên liệu, có vai trò đảm bảo lượng không khí chính xác từ đường ống nạp đi vào buồng đốt. Bộ phận cảm biến này được lắp đặt trên thân bướm ga để thực hiện công việc giám sát và thu thập dữ liệu về vị trí, tốc độ quay của động cơ. Tín hiệu mà TPS tạo ra được gửi đến ECU (bộ điều khiển trung tâm) hoặc ECM (bộ điều khiển đánh lửa) nhằm chuyển nhiên liệu thành hỗn hợp không khí đi vào buồng đốt.
4.17.Cấu tạo của cảm biến vị trí bướm ga:
Hình 4.16: Bướm ga
Chúng có cấu tạo khá đơn giản, chúng ta có thể phân loại chúng theo từng đời xe qua những dấu hiệu sau:
Loại cảm biến bướm ga trên những loại động cơ đời thấp sử dụng 2 tiếp điểm PSW và IDL.
Loại cảm biến bướm ga ở thế hệ cao hơn sử dụng một mạch tuyến tính (bằng trở than) và vẫn phải có tiếp điểm IDL.
Loại cảm biến bướm ga tiếp đó chỉ dùng 1 mạch tuyến tính và không sử dụng tiếp điểm IDL nữa. Đối với những loại không có công tắc thì ECU sẽ tự động chuyển chế độ không tải khi điện áp tín hiệu gửi về ECU xuống mức thấp.
Đối với những loại động cơ đời mới sử dụng bướm ga điện tử sẽ có hai tín hiệu cảm biến bướm ga nhằm gia tăng độ tin cậy. Đồng thời, cảm biến bướm ga này cũng không sử dụng loại mạch tuyến
tính trở than nữa mà thay vào đó là loại hiệu ứng Hall để gia tăng độ bền.
4.17.1.Nhiệm vụ và chức năng của bướm ga :
Cảm biến vị trí bướm ga được áp dụng nhằm đo độ mở vị trí của cánh bướm ga trên xe ô tô, để từ đó gửi thông tin về hộp ECU. Qua đó, ECU sẽ xử lý thông tin tín hiệu mà cảm biến gửi về để tính toán mức độ tải của động cơ nhằm hiệu chỉnh thời gian phun/cắt nhiên liệu, điều khiển góc đánh lửa sớm, điều khiển chuyển số và điều chỉnh bù ga cầm chừng.
Khi đạp gấp trong chế độ toàn tải, ECU sẽ tự động ngắt A/C và ECU sẽ chuyển sang chế độ “Open loop” để điều khiển nhiên liệu, bỏ qua tín hiệu từ cảm biến oxy.
Hình 4.17: Nhiệm vụ và chức năng.
4.17.2.Sơ đồ mạch điện của Throttle position sensor:
Hình 4.18.1: Sơ đồ mạch điện.
Trên mỗi cảm biến vị trí bướm ga điện tử, nó thường sẽ có thêm motor điều khiển bướm ga (2 dây).
4.18. Nguyên lý hoạt động cảm biến vị trí bướm ga:
Nguyên lý hoạt động của cảm biến TPS thực chất là dựa trên khả năng vận hành của một biến thể trượt. Khi nhấn ga, đường tín hiệu không tải bị ngắt kết nối, thiết bị theo chuyển động quay để phát hiện giá trị điện áp và các dữ liệu liên quan.
Cảm biến có hai biến trở thực hiện nhiệm vụ phản hồi thông tin về hệ thống. Khi một trong hai biến trở tăng tuyến tính, giá trị điện trở của van tiết lưu sẽ giảm xuống. Lúc này, kết quả điện áp (thông tin vị trí bướm ga) được chuyển đến ECU (bộ điều khiển trung tâm) để phản ánh sự thay đổi của tốc độ và độ mở bướm ga. Từ đây, khối điều khiển tạo thành một hệ thống vòng kín đảm bảo, TPS có thể hiệu chỉnh và làm xoay van tiết lưu một cách chính xác.
4.19.Một số dấu hiệu hư hỏng và cách kiểm tra cảm biến vị trí bướm ga:
Cảm biến vị trí bướm ga vận hành cùng động cơ trong điều kiện khắc nghiệt, nhiệt độ cao nên có thể hư hỏng nếu không được bảo dưỡng thường xuyên.
Xe tiêu hao nhiên liệu nhiều hơn: Khi cảm biến TPS hoạt động không chính xác, tỷ lệ không khí và nhiên liệu sẽ lệch khỏi mức tiêu chuẩn. Lúc này, lượng nhiên liệu tham gia vào quá trình đốt cháy nhiều hơn bình thường, dẫn đến hiện tượng hao xăng dầu. Đèn kiểm tra động cơ bật sáng: Đèn này được kích hoạt khi xuất hiện mã sự cố OBD-II. Nguyên nhân là do cảm biến TPS bị lỗi hoặc hỏng đã gửi một tín hiệu điện sai lệch đến ECU (bộ điều khiển trung tâm).
Động cơ hoạt động không ổn định: Khi cảm biến TPS bị hỏng, dữ liệu chuyển đến ECU (bộ điều khiển trung tâm) không chính xác dẫn đến làm giảm đáng kể hiệu suất của động cơ. Dấu hiệu dễ nhận biết là tình trạng xe bị ì, khó tăng tốc, thậm chí là chết máy. Cảm biến TPS sensor cũng thường xuyên gặp lỗi, và khi ta chẩn đoán lỗi bằng máy chẩn đoán thì sẽ xuất hiện mã lỗi là P1022. Nguyên nhân hư hỏng TPS có thể là do:
Hư hỏng IC Hall hoặc do mòn mạch trở than.
Đứt dây.
Dây tín hiệu chạm mát hoặc chạm dương.
Hộp ECU hỏng dẫn tới báo lỗi cảm biến bướm ga.
Trong trường hợp tín hiệu từ TPS bất thường, động có có thể có các hiện tượng như sau: tốc độ không tải không ổn định, tăng tốc kém, tiêu hao nhiều nhiên liệu, nồng độ CO, HC trong khí xả cao.
4.20.Cách thức kiểm tra cảm biến vị trí bướm ga:
Cảm biến TPS trục trặc sẽ ảnh hưởng nghiêm trọng đến khả năng truyền động và hiệu suất vận hành của ô tô. Do đó, khi nhận thấy các dấu hiệu hư hỏng, chủ xe nên tiến hành kiểm tra để có hướng khắc phục kịp thời.
- Dụng cụ để kiểm tra tình trạng cảm biến vị trí bướm ga gồm đồng hồ vạn năng kỹ thuật số (DMM) và kẹp cá sấu. Các bước kiểm tra gồm:
- Bước 1: Ngắt các kết nối với cảm biến TPS.
- Bước 2: Trên thân cảm biến có 3 dây dẫn, người kiểm tra tiến hành nối đầu vào của cảm biến bằng điện áp +12V và đầu ra có thể điều chỉnh tới bộ điều khiển tích hợp.
- Bước 3: Sử dụng kẹp cá sấu để đưa dây dẫn của TPS vào các giắc cắm thích hợp trên DMM và cài đặt thang đo thành 20.000Ohm hoặc 20KOhm.
- Bước 4: Kết nối các dây dẫn thử nghiệm với đầu nối trung tâm, đầu ra của bộ điện tử và dây dẫn còn lại với điện áp +12V hoặc -12V trên đầu nối của TPS.
- Bước 5: Lần lượt di chuyển bướm ga trong toàn bộ phạm vi chuyển động từ vị trí đóng sang mở hoàn toàn đồng thời quan sát các thông số kỹ thuật trên DMM. Lúc này sẽ xảy ra 2 trường hợp: Nếu cảm biến hoạt động bình thường, chỉ số sẽ tăng giảm đều đặn và ổn định.
Nếu có sự thay đổi đột ngột xảy ra, điều này chứng tỏ TPS đã bị hỏng và cần được thay mới.