Cảm biến trục khuỷu: Tìm hiểu cấu tạo, các lỗi và lưu ý quan trọng

Cảm biến trục khuỷu giữ vai trò thiết yếu trong việc xác định vị trí và tốc độ quay của trục khuỷu, giúp ECU kiểm soát chính xác thời điểm đánh lửa và phun nhiên liệu. Bài viết sẽ phân tích chi tiết cấu tạo, nguyên lý hoạt động, dấu hiệu hỏng và cách xử lý khi cảm biến lỗi.

Cảm biến trục khuỷu là gì?

Cảm biến trục khuỷu, tên tiếng Anh là Crankshaft Position Sensor (viết tắt là CKP), là một cảm biến điện tử được sử dụng để xác định vị trí và tốc độ quay của trục khuỷu trong động cơ ô tô. Thông tin này là đầu vào bắt buộc cho ECU (bộ điều khiển điện tử trung tâm) để tính toán thời điểm đánh lửa và điều chỉnh thời điểm phun nhiên liệu tối ưu.

Cảm biến trục khuỷu

Vị trí của cảm biến trục khuỷu:

Cảm biến trục khuỷu thường được lắp đặt ở vị trí gần trục khuỷu và bánh răng xung để theo dõi chính xác chuyển động quay. Các vị trí phổ biến bao gồm:

• Phía trên bánh đà: Gắn trên vỏ hộp số hoặc giá đỡ gần bánh đà.
• Phía trên trục khuỷu: Đôi khi nằm bên cạnh lốc máy.
• Gần puly trục khuỷu: Thường ở phía trước động cơ.

  

Đây là một cảm biến quan trọng nhất trên động cơ. Khi cảm biến này bị lỗi, động cơ có thể gặp hiện tượng misfire, rung hoặc backfire, và nghiêm trọng hơn là ngừng hoạt động. Vị trí cụ thể có thể khác nhau tùy theo thiết kế của từng loại xe.

Cấu tạo và chức năng của cảm biến trục khuỷu ô tô

Để hiểu rõ hơn vai trò của cảm biến trục khuỷu trong hệ thống động cơ, từ góc độ kiến thức ô tô, ta cần xem xét đến cấu tạo bên trong và chức năng cụ thể của từng bộ phận cấu thành nên thiết bị này.

Cấu tạo chung của cảm biến trục khuỷu

• Nam châm vĩnh cửu: Bộ phận này tạo ra một từ trường ổn định, đóng vai trò thiết yếu trong nguyên lý hoạt động của cảm biến. Nam châm thường được chế tạo từ các vật liệu từ tính cao như ferrite hoặc hợp kim đất hiếm, đảm bảo duy trì từ tính lâu dài trong điều kiện khắc nghiệt của môi trường động cơ.
• Cuộn dây: Cuộn dây được đặt gần nam châm vĩnh cửu. Khi từ trường xung quanh cuộn dây biến thiên do sự quay của bánh răng trên trục khuỷu, một tín hiệu điện sẽ được tạo ra. Cuộn dây thường được quấn từ dây đồng mảnh với nhiều vòng, tối ưu hóa khả năng cảm ứng điện từ.
• Lõi từ (ở cảm biến từ tính): Trong cảm biến từ tính, lõi từ (thường làm bằng vật liệu sắt từ) có chức năng tập trung và dẫn từ trường từ nam châm đến cuộn dây, tăng cường hiệu quả cảm ứng.
• Vỏ bảo vệ: Đây là lớp ngoài cùng của cảm biến, thường được làm từ vật liệu chịu nhiệt và chống ăn mòn. Vỏ bảo vệ các thành phần bên trong khỏi các tác động tiêu cực từ môi trường động cơ như bụi bẩn, nước, dầu mỡ và nhiệt độ cao.
• Bánh răng (Reluctor Wheel/Tone Wheel): Mặc dù không phải là một phần của cảm biến, nhưng bánh răng này gắn trên trục khuỷu và quay cùng với nó, đóng vai trò then chốt trong việc tạo ra sự thay đổi từ trường mà cảm biến có thể nhận diện. Bánh răng thường có các răng hoặc khía được thiết kế đặc biệt.

Chức năng tổng của cảm biến trục khuỷu ô tô

Cảm biến trục khuỷu là một trong những cảm biến quan trọng bậc nhất trong hệ thống điều khiển động cơ hiện đại. Vai trò chính của cảm biến này là xác định chính xác vị trí góc quay và tốc độ quay (RPM) của trục khuỷu, từ đó cung cấp dữ liệu đầu vào cho hộp điều khiển động cơ (ECU).

Thông qua tín hiệu điện mà cảm biến trục khuỷu gửi về, ECU có thể:

• Tính toán thời điểm đánh lửa chính xác: đảm bảo bugi phát tia lửa đúng lúc, tối ưu hiệu suất đốt cháy hỗn hợp nhiên liệu – không khí.
• Điều khiển phun nhiên liệu tối ưu: phối hợp với cảm biến trục cam để xác định thời điểm mở vòi phun, lượng phun và chế độ phun phù hợp với từng chế độ vận hành.
• Quản lý chế độ cầm chừng (idle), khởi động và cắt nhiên liệu khi cần thiết.
• Giám sát và phát hiện lỗi động cơ: nếu không nhận được tín hiệu từ cảm biến trục khuỷu, ECU sẽ không thể xác định được tình trạng hoạt động của động cơ, dẫn đến việc không thể khởi động hoặc bị ngắt hoạt động.

Ngoài ra, cảm biến trục khuỷu còn đóng vai trò trong việc đồng bộ hoạt động giữa trục cam và trục khuỷu, từ đó đảm bảo quá trình đóng – mở xu-páp và đánh lửa diễn ra chính xác theo chu trình động cơ.

Nguyên lý hoạt động của cảm biến trục khuỷu

Nguyên lý hoạt động của cảm biến trục khuỷu dựa trên sự thay đổi của từ trường khi bánh răng trên trục khuỷu quay.

• Khi trục khuỷu quay: Các răng của bánh răng đi qua cảm biến, làm thay đổi từ trường xung quanh cuộn dây (đối với cảm biến từ tính) hoặc tác động lên phần tử Hall (đối với cảm biến Hall).
• Sự thay đổi này: Tạo ra một dòng điện cảm ứng (AC ở cảm biến từ tính, tín hiệu số ở cảm biến Hall).
• Tín hiệu điện: Được gửi đến bộ điều khiển động cơ (ECU).
• ECU sử dụng tín hiệu: Để tính toán vị trí và tốc độ quay của trục khuỷu. Từ đó, hệ thống điều khiển thời điểm đánh lửa và phun nhiên liệu một cách chính xác, đảm bảo hiệu suất tối ưu cho động cơ.

Dấu hiệu khi cảm biến trục khuỷu bị lỗi

Khi cảm biến trục khuỷu gặp sự cố hoặc hoạt động không chính xác, nó có thể gây ra nhiều vấn đề khác nhau cho động cơ. Các dấu hiệu phổ biến khi cảm biến trục khuỷu bị lỗi bao gồm:

Động cơ không khởi động được

Đây là một trong những dấu hiệu rõ ràng nhất. Nếu ECU không nhận được tín hiệu vị trí và tốc độ quay của trục khuỷu, nó sẽ không kích hoạt hệ thống đánh lửa và phun nhiên liệu, dẫn đến động cơ không thể nổ máy.

Động cơ chết máy đột ngột

Cảm biến trục khuỷu bị lỗi có thể gửi tín hiệu không ổn định hoặc ngừng gửi tín hiệu đột ngột, khiến ECU ngừng cung cấp nhiên liệu và đánh lửa, dẫn đến động cơ chết máy bất ngờ trong khi xe đang chạy.

Động cơ chạy không ổn định (lịm máy, giật cục)

Tín hiệu không chính xác từ cảm biến có thể khiến thời điểm đánh lửa và phun nhiên liệu bị sai lệch, dẫn đến động cơ hoạt động không trơn tru, bị lịm máy, giật cục hoặc rung lắc bất thường.

Công suất động cơ giảm

Thời điểm đánh lửa và phun nhiên liệu không tối ưu do lỗi cảm biến có thể làm giảm hiệu suất đốt cháy, dẫn đến công suất động cơ yếu hơn bình thường, xe tăng tốc kém.

Vòng tua máy không ổn định

ECU dựa vào tín hiệu từ cảm biến trục khuỷu để điều khiển tốc độ động cơ. Nếu tín hiệu bị lỗi, vòng tua máy có thể dao động bất thường, đặc biệt ở chế độ không tải.

Đèn báo lỗi động cơ (Check Engine Light) bật sáng

ECU liên tục theo dõi các tín hiệu từ các cảm biến. Nếu phát hiện tín hiệu bất thường từ cảm biến trục khuỷu, nó sẽ kích hoạt đèn báo lỗi động cơ trên bảng điều khiển.

Khó khởi động khi động cơ nóng

Trong một số trường hợp, cảm biến trục khuỷu có thể hoạt động bình thường khi động cơ nguội nhưng lại gặp vấn đề khi nóng lên, gây khó khăn khi khởi động lại sau khi xe đã chạy một thời gian.

Hộp số tự động chuyển số bất thường (ở một số dòng xe)

Trong các hệ thống quản lý động cơ và hộp số tích hợp, tín hiệu từ cảm biến trục khuỷu cũng có thể ảnh hưởng đến thời điểm chuyển số của hộp số tự động. Lỗi cảm biến có thể dẫn đến việc hộp số chuyển số không mượt mà hoặc vào sai thời điểm.

Cần lưu ý rằng các dấu hiệu trên cũng có thể do các nguyên nhân khác gây ra. Do đó, việc chẩn đoán chính xác cần được thực hiện bởi các kỹ thuật viên có kinh nghiệm và sử dụng các thiết bị chuyên dụng.

Nếu bạn cần thay thế cảm biến trục khuỷu chất lượng cao cho các dòng xe sang như Mercedes-Benz, BMW, Audi…, hãy liên hệ ngay với Phụ Tùng Đức Anh hãy liên hệ ngay qua Zalo 0979722210. Chúng tôi chuyên cung cấp phụ tùng xe sang chính hãng và OEM, hỗ trợ tư vấn kỹ thuật tận tâm, giao hàng nhanh toàn quốc. 

Cách kiểm tra cảm biến trục khuỷu

Để xác định tình trạng hoạt động của cảm biến trục khuỷu, có thể áp dụng các phương pháp kiểm tra sau:

• Đo xung (Sử dụng Oscilloscope hoặc máy chẩn đoán): Quan sát dạng sóng tín hiệu điện từ mà cảm biến tạo ra khi trục khuỷu quay. Kiểm tra chu kỳ, biên độ và tính ổn định của xung để đánh giá độ nhạy và hoạt động của cảm biến.
• Đo điện trở (Sử dụng đồng hồ vạn năng): Kiểm tra tính liên tục của cuộn dây bên trong cảm biến (đối với cảm biến từ tính) bằng cách đo điện trở giữa các chân. Phát hiện các tình trạng ngắn mạch, hở mạch hoặc giá trị điện trở bất thường so với thông số kỹ thuật.
• Kiểm tra nguồn cấp và tín hiệu ra (Sử dụng đồng hồ vạn năng – cho cảm biến Hall): Xác minh rằng cảm biến Hall nhận được nguồn điện ổn định và đo tín hiệu điện áp đầu ra khi trục khuỷu quay. Tín hiệu phải thay đổi giữa mức cao và mức thấp theo chu kỳ.
• Kiểm tra trực quan: Quan sát dây điện, giắc cắm, bề mặt cảm biến và bánh răng xung để phát hiện các dấu hiệu hư hỏng vật lý, lỏng lẻo hoặc bám bẩn.
• Sử dụng máy chẩn đoán (Scan Tool): Đọc mã lỗi liên quan đến cảm biến trục khuỷu và theo dõi dữ liệu trực tiếp về tốc độ động cơ và tín hiệu cảm biến trong quá trình khởi động và vận hành.

Lưu ý: Việc kiểm tra điện áp khi động cơ hoạt động cần thận trọng. Nếu không có kinh nghiệm, nên tìm đến các chuyên gia để đảm bảo an toàn và kết quả chính xác.

Các lưu ý khi bị lỗi cảm biến trục khuỷu ô tô

Xác định nguyên nhân lỗi

Trước khi tiến hành sửa chữa, điều quan trọng là phải xác định chính xác nguyên nhân gây ra lỗi cảm biến trục khuỷu. Sử dụng máy chẩn đoán để đọc mã lỗi từ ECU sẽ cung cấp thông tin hữu ích. Đồng thời, kiểm tra toàn bộ hệ thống liên quan, bao gồm dây dẫn và đầu nối, để loại trừ các nguyên nhân khác, tránh việc thay thế cảm biến không cần thiết.

Kiểm tra đấu nối dây điện

Đầu nối và dây dẫn của cảm biến cần được kiểm tra kỹ lưỡng để đảm bảo không bị ăn mòn, đứt hoặc tiếp xúc kém. Các kết nối lỏng lẻo hoặc dây điện bị hỏng có thể gây ra tín hiệu không chính xác hoặc mất tín hiệu. Đảm bảo tất cả các kết nối đều chắc chắn và không bị ảnh hưởng bởi các yếu tố bên ngoài, giúp giảm thiểu sự cố và kéo dài tuổi thọ của cảm biến.

Cẩn thận khi tháo lắp cảm biến

Khi tháo lắp cảm biến, nên sử dụng các công cụ chuyên dụng để tránh làm hỏng cảm biến hoặc các bộ phận xung quanh. Tránh va đập mạnh vào cảm biến vì có thể gây hư hỏng bên trong và làm giảm độ chính xác. Luôn tuân thủ các hướng dẫn của nhà sản xuất để bảo vệ cảm biến và đảm bảo hoạt động tốt sau khi lắp lại.

Cảm biến trục khuỷu đóng vai trò then chốt trong việc kiểm soát hoạt động của động cơ, đặc biệt là thời điểm đánh lửa và phun nhiên liệu. Việc nắm rõ cấu tạo, nguyên lý hoạt động và dấu hiệu hỏng sẽ giúp người dùng sớm phát hiện và xử lý kịp thời các sự cố, đảm bảo động cơ hoạt động ổn định. Nếu bạn cần tư vấn hoặc thay thế cảm biến trục khuỷu cho các dòng xe sang như Mercedes-Benz, BMW, Audi…, hãy liên hệ Phụ Tùng Đức Anh qua Zalo 0979722210 để được hỗ trợ chuyên nghiệp và nhanh chóng.