Cảm biến vị trí bướm ga – Chức năng, cấu tạo & nguyên lý hoạt động

Đây là chuỗi bài viết về các cảm biến thông minh trên xe ô tô đời mới. Hôm nay, hãy cùng trung tâm dạy nghề VATC tìm hiểu bài viết đầu tiên với chủ đề cảm biến vị trí bướm ga. Mời các bạn đón đọc và xem tiếp các phần tiếp theo tại website.

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. 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.

3. Nguyên lý 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 có 2 tiếp điểm IDL và PSW, Khi bướm ga ở vị trí không đạp ga, chân IDL được nối với chân E2 báo về hộp ECU, ECU sẽ nhận biết là đang ở chế độ không tải để bù ga và điều khiển lượng phun nhiên liệu ở chế độ không tải, khi ga lớn trên 50% cực PSW sẽ nối với cực E2 và ECU nhận biết được là đang mở ga lớn (chạy ở chế độ toàn tải), ECU sẽ hiệu chỉnh lượng nhiên liệu đậm lên để tăng công suất động cơ.
• 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.

Tham khảo thêm: Kỹ thuật sửa chữa ô tô toàn diện

4. Thông số kỹ thuật và sơ đồ mạnh điện của cảm biến vị trí bướm ga

Tín hiệu truyền về ECM của cảm biến vị trí bướm ga ở dạng điện áp, điện áp này sẽ thay đổi theo độ mở của bướm ga. Tùy theo thiết kế mà TPS có một hoặc hai tín hiệu gửi về ECM và có hoặc không có công tắc báo chế độ không tải.

Điện áp chân tín hiệu ở không tải là 0,5 - 0,8V, khi đạp ga điện áp sẽ tăng dần lên tới 4.5V.

Sơ đồ mạch điện của cảm biến vị trí bướm ga

Trên cảm biến vị trí bướm ga điện tử thường có thêm motor điều khiển bướm ga (2 dây).

Vị trí của cảm biến vị trí bướm ga

- Nằm trên cụm bướm ga:

5. Cách thức kiểm tra - đo kiểm cảm biến vị trí bướm ga

• Với loại đời thấp vẫn sử dụng 2 tiếp điểm:

Kiểm tra xem tiếp điểm IDL khi bướm ga đóng kín có nối với chân E2 không, khi khẽ lên ga chân IDL phải ngắt với chân E2. Kiểm tra chân PSW khi bướm ga mở lớn hơn 50% có nối với chân E2 không, khi bướm ga buông trở về chân PSW phải tách khỏi chân E2.

• Với loại cảm biến tuyến tính và Hall:

Rút giắc điện, kiểm tra ở tại chân cảm biến có nguồn Vc 5V, chân mát và chân tín hiệu. Khi thay đổi độ mở cánh bướm ga thì giá trị điện áp tại chân Signal phải thay đổi theo tuyến tính tăng dần và không bị gián đoạn tại điểm nào (một số cb sử dụng cả loại giảm dần).

• Cảm biến bướm ga loại mạch trở than có thể thay đổi độ mở bướm ga và kiểm tra sự thay đổi điện trở của chân Signal với 2 chân còn lại.

Các hư hỏng thường gặp của cảm biến vị trí bướm ga:

• Cảm biến hỏng do mòn mạch trở than. Hoặc hư hỏng IC Hall.
• Đứt dây.
• Dây tín hiệu chạm dương, chạm mát.
• Lỏng giắc.
• Hư hộp ECU nên báo lỗi cb bướm ga.

Trong trường hợp tín hiệu từ TPS bất thường, động cơ có thể có các hiện tượng sau: tốc độ không tải không ổn định, gia tốc kém, tăng suất tiêu hao nhiên liệu, nồng độ CO, HC trong khí xả cao

Tham khảo thêm: Tổng hợp những loại cảm biến ô tô cần biết

6. Kinh nghiệm thực tế khi kiểm tra cảm biến vị trí bướm ga

• Loại tiếp điểm (đời cũ): hư hỏng thường gặp các tiếp điểm hoạt động không đúng (khi ga tiếp điểm IDLE không ngắt khỏi E2 nên lên ga bị hụp).
• Với xe sử dụng bướm ga điện tử khi mất tín hiệu cảm biến vị trí bướm ga thường không lên ga được, lên được thì bị giới hạn vòng tua.
• Một số dòng xe đời thấp cảm biến bướm ga có thể xoay điều chỉnh được 1 góc nhỏ thông qua rãnh xẻ bắt vít, không nên chỉnh tín hiệu cảm biến vị trí bướm ga cao quá hoặc thấp quá sẽ ảnh hưởng tới việc điều khiển tốc độ cầm chừng.

7. Kiểm tra bắt bệnh cảm biến bướm ga thông qua máy chẩn đoán

Sử dụng chức năng Data Analysis (Data List) để kiểm tra tín hiệu của cảm biến bướm ga xem có tốt không.

On chìa khóa và đạp bàn đạp chân ga theo dõi tín hiệu cảm biến bướm ga bằng đồ thị.

Điện trở thể hiện trên hình vẽ được bố trí trong ECM có chỉ số rất cao, nó được dùng để ECM tự chẩn đoán và dùng để lấy tín hiệu điện áp mặc định trong chế độ FAIL SAFE khi mạch TPS bị hở, ở điều kiện hoạt động bình thường, điện trở này không có ý nghĩa gì, không ảnh hưởng đến chế độ điều khiển của ECM.

Hy vọng, với những chia sẻ trên thì bạn đã hiểu hơn về cảm biến vị trí bướm ga. Nắm được cấu tạo, chức năng, nguyên lý hoạt động và các thông tin khác.

Trung Tâm Huấn Luyện Kỹ Thuật Ô Tô Việt Nam - VATC

• Địa chỉ: Số 4-6, Đường số 4, Phường Hiệp Bình Phước, Thành Phố Thủ Đức, Thành phố Hồ Chí Minh
• Điện thoại: 0945711717
• Email: info@oto.edu.vn

Xem thêm:

• Tổng hợp các bài viết về kiến thức ô tô hay nhất
• Các khóa học nghề ô tô hiện có tại VATC