Cảm biến nhiệt độ khí nạp: Cùng tìm hiểu cấu tạo, cách hoạt động

Cảm biến nhiệt độ khí nạp là một trong những cảm biến quan trọng trong hệ thống quản lý động cơ, giúp tối ưu hiệu suất, tiết kiệm nhiên liệu và giảm khí thải. Bài viết sau sẽ giúp bạn hiểu rõ cấu tạo, nguyên lý và cách kiểm tra cảm biến này.

Cảm biến nhiệt độ khí nạp là gì?

Cảm biến nhiệt độ khí nạp (IAT sensor) là một thiết bị điện tử được thiết kế để đo nhiệt độ của dòng không khí đi vào động cơ ô tô. Thông thường, nó được lắp đặt ở vị trí thuận lợi trên đường ống dẫn khí nạp, có thể là gần lọc gió, sau bộ phận đo lưu lượng khí nạp (MAF hoặc VAF), hoặc thậm chí tích hợp bên trong cụm cảm biến MAF/VAF trên một số dòng xe.

Cấu tạo và cách cảm biến nhiệt độ khí nạp hoạt động 

Hầu hết cảm biến nhiệt độ khí nạp hiện nay sử dụng một linh kiện bán dẫn gọi là thermistor – một loại điện trở có đặc tính thay đổi giá trị theo nhiệt độ. Cụ thể, cảm biến IAT thường dùng thermistor loại NTC (Negative Temperature Coefficient), nghĩa là điện trở giảm khi nhiệt độ tăng và tăng khi nhiệt độ giảm.

Cấu tạo điển hình của một cảm biến nhiệt độ khí nạp 

• Phần tử cảm biến (Sensing Element): Đây chính là thermistor, thường được đặt ở đầu của cảm biến và tiếp xúc trực tiếp với dòng khí nạp. Để đảm bảo độ nhạy và độ bền, thermistor thường được bảo vệ bởi một lớp vỏ kim loại hoặc nhựa có các lỗ thông khí nhỏ.
• Thân cảm biến (Sensor Body): Thường được làm bằng vật liệu nhựa chịu nhiệt hoặc kim loại, có chức năng bảo vệ các thành phần điện tử bên trong và cung cấp điểm lắp đặt chắc chắn cho cảm biến trên đường ống dẫn khí nạp.
• Đầu nối điện (Electrical Connector): Đây là bộ phận kết nối cảm biến với hệ thống điện của xe thông qua dây dẫn. Thông thường, cảm biến IAT có hai hoặc ba chân kết nối, tùy thuộc vào thiết kế và chức năng cụ thể.

Nguyên lý hoạt động của cảm biến nhiệt độ khí nạp

Khi dòng không khí nạp đi qua phần tử cảm biến, nhiệt độ của nó sẽ tác động trực tiếp lên thermistor. Do đặc tính của thermistor NTC, giá trị điện trở của nó sẽ thay đổi tỷ lệ nghịch với nhiệt độ của dòng khí.

ECU sẽ cung cấp một nguồn điện áp ổn định (thường là 5V) đến cảm biến IAT. Điện áp này sẽ đi qua thermistor và tạo ra một dòng điện. Giá trị của dòng điện này sẽ phụ thuộc vào điện trở của thermistor. Khi điện trở thay đổi do sự thay đổi nhiệt độ, dòng điện chạy qua cũng sẽ thay đổi.

ECU sẽ đo lường sự thay đổi của điện áp hoặc dòng điện này và dựa vào một bảng tra cứu (look-up table) được lập trình sẵn để xác định nhiệt độ khí nạp tương ứng. Bảng tra cứu này chứa các giá trị điện trở hoặc điện áp tương ứng với các mức nhiệt độ khác nhau đã được nhà sản xuất thiết lập.

Các triệu chứng khi cảm biến nhiệt độ khí nạp bị hư hỏng

Một cảm biến nhiệt độ khí nạp bị lỗi có thể gây ra những ảnh hưởng tiêu cực đến hiệu suất và khả năng vận hành của xe. Việc nhận biết sớm các dấu hiệu hư hỏng là điều cần thiết, đặc biệt với những ai có kiến thức ô tô cơ bản. Dưới đây là một số triệu chứng phổ biến mà bạn có thể nhận thấy khi cảm biến IAT gặp sự cố:

Hiệu suất động cơ suy giảm

Đây là một trong những dấu hiệu dễ nhận thấy nhất. Khi cảm biến IAT cung cấp thông tin sai lệch, ECU có thể không điều chỉnh đúng lượng nhiên liệu cần thiết, dẫn đến động cơ hoạt động yếu hơn, đặc biệt là khi tăng tốc hoặc khi xe chở nặng. Bạn có thể cảm thấy xe bị ì, không còn độ vọt như trước.

Mức tiêu thụ nhiên liệu tăng

Nếu cảm biến IAT báo nhiệt độ khí nạp thấp hơn thực tế, ECU sẽ hiểu lầm rằng không khí đang lạnh và có mật độ cao, dẫn đến việc phun nhiều nhiên liệu hơn mức cần thiết. Điều này gây ra tình trạng lãng phí nhiên liệu và làm tăng chi phí vận hành xe. Ngược lại, nếu cảm biến báo nhiệt độ cao hơn thực tế, ECU có thể phun quá ít nhiên liệu, gây ra tình trạng động cơ bị thiếu nhiên liệu và hoạt động không ổn định.

Động cơ bị kích nổ (Knocking hoặc Pinging)

Khi nhiệt độ khí nạp cao, không khí sẽ dễ bị kích nổ hơn trong quá trình đốt cháy. Nếu cảm biến IAT báo nhiệt độ thấp hơn thực tế, ECU có thể không điều chỉnh thời điểm đánh lửa phù hợp với điều kiện thực tế, dẫn đến hiện tượng kích nổ. Tiếng kích nổ thường là những âm thanh lạ phát ra từ động cơ, giống như tiếng gõ nhẹ hoặc tiếng lách cách. Kích nổ kéo dài có thể gây ra những hư hỏng nghiêm trọng cho các bộ phận bên trong động cơ.

Khó khởi động động cơ

Trong một số trường hợp, đặc biệt là khi cảm biến IAT bị lỗi ở trạng thái báo nhiệt độ quá cao, ECU có thể phun quá ít nhiên liệu trong quá trình khởi động, dẫn đến tình trạng động cơ khó nổ hoặc phải mất nhiều lần đề mới khởi động được.

Đèn báo lỗi động cơ (Check Engine Light) sáng

Đây là một dấu hiệu cảnh báo chung cho nhiều vấn đề khác nhau của hệ thống động cơ, và lỗi ở cảm biến IAT là một trong số đó. Khi ECU phát hiện ra tín hiệu bất thường từ cảm biến IAT, nó sẽ kích hoạt đèn báo lỗi động cơ trên bảng điều khiển để cảnh báo cho người lái.

Chạy không tải không ổn định (Rough Idling)

Nếu cảm biến IAT cung cấp thông tin sai lệch về nhiệt độ khí nạp, ECU có thể không điều chỉnh được lượng nhiên liệu và không khí phù hợp khi động cơ ở chế độ không tải. Điều này có thể dẫn đến tình trạng động cơ rung lắc mạnh, hoạt động giật cục hoặc thậm chí chết máy.

Khí thải tăng

Việc đốt cháy nhiên liệu không hoàn toàn hiệu quả do thông tin sai lệch từ cảm biến IAT có thể dẫn đến sự gia tăng lượng khí thải độc hại ra môi trường. Điều này có thể được phát hiện thông qua các thiết bị kiểm tra khí thải chuyên dụng.

Xe có thể bị giật cục hoặc chết máy khi đang chạy

Trong một số trường hợp nghiêm trọng, khi cảm biến IAT bị lỗi hoàn toàn hoặc cung cấp dữ liệu rất không chính xác, ECU có thể đưa ra các quyết định điều khiển sai lầm nghiêm trọng, dẫn đến tình trạng xe bị giật cục, hụt hơi hoặc thậm chí chết máy đột ngột khi đang vận hành.

Điều quan trọng cần lưu ý là các triệu chứng này có thể xuất hiện độc lập hoặc kết hợp với nhau, và chúng cũng có thể là dấu hiệu của các vấn đề khác trong hệ thống động cơ. Do đó, việc chẩn đoán chính xác nguyên nhân gây ra các triệu chứng là rất quan trọng trước khi tiến hành bất kỳ sửa chữa nào.

Nếu bạn nhận thấy bất kỳ triệu chứng nào trong số này trên chiếc xe của mình, đừng chủ quan bỏ qua. Việc trì hoãn kiểm tra và sửa chữa có thể dẫn đến những hư hỏng nghiêm trọng hơn cho động cơ. Hãy liên hệ với Phụ Tùng Đức Anh qua Zalo/Hotline: 0979722210 để được các chuyên gia của chúng tôi kiểm tra và đưa ra giải pháp tối ưu nhất cho chiếc xe của bạn.

Cách kiểm tra và đo cảm biến nhiệt độ khí nạp

Khi bạn nghi ngờ cảm biến nhiệt độ khí nạp trên xe của mình gặp vấn đề, có một số phương pháp kiểm tra và đo lường mà bạn có thể thực hiện để xác định xem liệu cảm biến có hoạt động bình thường hay không. Tuy nhiên, để có kết quả chính xác nhất, việc sử dụng các thiết bị chẩn đoán chuyên dụng và tuân theo hướng dẫn của nhà sản xuất là rất quan trọng.

Kiểm tra trực quan

• Vị trí cảm biến: Đầu tiên, bạn cần xác định vị trí chính xác của cảm biến IAT trên xe của mình. Vị trí này có thể khác nhau tùy thuộc vào từng dòng xe và đời xe. Thông thường, nó được lắp đặt trên đường ống dẫn khí nạp, gần lọc gió hoặc sau bộ phận đo lưu lượng khí nạp (MAF/VAF).
• Kiểm tra dây điện và giắc cắm: Hãy kiểm tra kỹ lưỡng các dây điện kết nối với cảm biến xem có bị đứt, gãy, hoặc hở mạch không. Đảm bảo rằng giắc cắm điện được kết nối chắc chắn với cảm biến và không có dấu hiệu bị oxy hóa, ăn mòn hoặc lỏng lẻo.
• Kiểm tra bề mặt cảm biến: Quan sát bề mặt của cảm biến xem có bị bám bẩn, dầu mỡ hoặc các chất lạ khác không. Nếu có, bạn có thể cẩn thận lau sạch bề mặt cảm biến bằng một miếng vải mềm và khô.

Sử dụng máy quét lỗi OBD-II (OBD-II Scanner)

Máy quét lỗi OBD-II là một công cụ chẩn đoán rất hữu ích cho các vấn đề liên quan đến hệ thống động cơ. Nếu cảm biến IAT bị lỗi, ECU thường sẽ ghi lại một hoặc nhiều mã lỗi (Diagnostic Trouble Codes – DTCs) liên quan. Bạn có thể sử dụng máy quét lỗi OBD-II để đọc các mã lỗi này. Một số mã lỗi phổ biến liên quan đến cảm biến IAT bao gồm:

• P0095: Lỗi mạch cảm biến nhiệt độ khí nạp
• P0096: Hiệu suất/phạm vi mạch cảm biến nhiệt độ khí nạp
• P0097: Mạch cảm biến nhiệt độ khí nạp đầu vào thấp
• P0098: Mạch cảm biến nhiệt độ khí nạp đầu vào cao

Việc xác định được mã lỗi sẽ giúp bạn thu hẹp phạm vi chẩn đoán và xác định liệu cảm biến IAT có phải là nguyên nhân gây ra các triệu chứng hay không. Tuy nhiên, cần lưu ý rằng một số mã lỗi có thể liên quan đến các vấn đề khác trong hệ thống điện hoặc các cảm biến khác.

Sử dụng đồng hồ vạn năng (Multimeter)

Để kiểm tra sâu hơn về hoạt động của cảm biến IAT, bạn có thể sử dụng đồng hồ vạn năng để đo điện trở hoặc điện áp của cảm biến. Quy trình kiểm tra cụ thể có thể khác nhau tùy thuộc vào loại cảm biến và hướng dẫn của nhà sản xuất cho từng dòng xe, nhưng đây là các bước cơ bản:

Đo điện trở:

Bước 1: Ngắt kết nối giắc cắm điện khỏi cảm biến IAT.

Bước 2: Đặt đồng hồ vạn năng ở thang đo điện trở (Ohm).

Bước 3: Kết nối hai que đo của đồng hồ vào hai chân tín hiệu của cảm biến.

Bước 4: Tham khảo thông số kỹ thuật của nhà sản xuất xe để biết giá trị điện trở tiêu chuẩn của cảm biến ở một nhiệt độ nhất định (thường là ở nhiệt độ phòng, khoảng 20-25°C). Giá trị này thường được cung cấp dưới dạng một khoảng giá trị.

Bước 5: Bạn cũng có thể thử thay đổi nhiệt độ của đầu cảm biến (ví dụ: bằng cách sử dụng máy sấy tóc ở chế độ nhiệt thấp hoặc bằng cách nhúng nhanh vào nước ấm) và quan sát xem giá trị điện trở trên đồng hồ vạn năng có thay đổi theo đúng nguyên lý hoạt động của loại thermistor (thường là NTC – điện trở giảm khi nhiệt độ tăng) hay không.

Đo điện áp:

Bước 1: Kết nối lại giắc cắm điện vào cảm biến.

Bước 2: Bật khóa điện ở vị trí ON (không khởi động động cơ).

Bước 3: Đặt đồng hồ vạn năng ở thang đo điện áp một chiều (DC Volt).

Bước 4: Xác định chân nguồn (thường là 5V) và chân tín hiệu trên giắc cắm điện của cảm biến (bạn có thể cần tham khảo sơ đồ mạch điện của xe).

Bước 5: Kết nối que đo màu đen của đồng hồ vào mass (thân xe hoặc cực âm của ắc quy).

Bước 6: Kết nối que đo màu đỏ vào chân tín hiệu của cảm biến.

Bước 7: Đọc giá trị điện áp trên đồng hồ. Giá trị điện áp này sẽ thay đổi tùy thuộc vào nhiệt độ khí nạp. Tham khảo thông số kỹ thuật của nhà sản xuất để biết dải điện áp hoạt động bình thường của cảm biến ở các mức nhiệt độ khác nhau.

Bước 8: Tương tự như khi đo điện trở, bạn có thể thử thay đổi nhiệt độ xung quanh cảm biến và quan sát xem điện áp tín hiệu có thay đổi tương ứng hay không.

Lưu ý quan trọng:

• Luôn tuân thủ các biện pháp an toàn khi làm việc với hệ thống điện của xe.
• Tham khảo sách hướng dẫn sửa chữa của nhà sản xuất xe là điều cần thiết để có được thông tin chính xác về quy trình kiểm tra và các thông số kỹ thuật cụ thể cho cảm biến IAT trên xe của bạn.
• Việc kiểm tra điện trở và điện áp có thể đòi hỏi kiến thức và kỹ năng nhất định về điện ô tô. Nếu bạn không chắc chắn về quy trình thực hiện, hãy tìm đến sự trợ giúp của các kỹ thuật viên chuyên nghiệp tại các trung tâm sửa chữa uy tín.

Cảm biến nhiệt độ khí nạp là một bộ phận quan trọng giúp động cơ hoạt động tối ưu, tiết kiệm nhiên liệu và giảm khí thải. Việc nắm rõ cấu tạo, nguyên lý hoạt động, dấu hiệu hư hỏng và cách kiểm tra cảm biến sẽ giúp bạn bảo dưỡng xe hiệu quả hơn. Hy vọng những chia sẻ từ kinh nghiệm thực tế và nguồn kỹ thuật uy tín trong bài viết sẽ hữu ích cho bạn. Nếu cần kiểm tra hoặc thay thế cảm biến, hãy liên hệ với Phụ Tùng Đức Anh qua Hotline: 0979 722 210 để được hỗ trợ.