Cảm biến vị trí bướm ga là gì? Cấu tạo, nguyên lý và chức năng

Cảm biến vị trí bướm ga là một bộ phận quan trọng có vai trò đảm bảo động cơ hoạt động hiệu quả và ổn định. Bài viết này sẽ đi sâu vào cấu tạo, chức năng và nguyên lý hoạt động của cảm biến bướm ga, cũng như cách nhận biết và kiểm tra khi bộ phận này gặp sự cố. 

Cảm biến vị trí bướm ga là gì?

Cảm biến vị trí bướm ga là một thiết bị điện tử được gắn trên trục bướm ga của động cơ. Chức năng chính của nó là đo lường góc mở của bướm ga và chuyển đổi thông tin này thành tín hiệu điện gửi về ECU. Dựa trên tín hiệu này, ECU sẽ tính toán và đưa ra các lệnh điều khiển phù hợp cho hệ thống phun xăng, hệ thống đánh lửa và các hệ thống khác liên quan đến hoạt động của động cơ.

Cấu tạo cảm biến vị trí bướm ga

Hiện nay, có nhiều loại cảm biến vị trí bướm ga khác nhau được sử dụng trên các dòng xe ô tô. Tuy nhiên, chúng thường được phân loại thành các dạng chính sau:

Cảm biến vị trí bướm ga loại tiếp điểm

Loại cảm biến này sử dụng các tiếp điểm cơ học để xác định trạng thái hoạt động của động cơ. Cụ thể, nó tích hợp hai tiếp điểm chính: tiếp điểm không tải (IDL – Idle Switch) và tiếp điểm công suất (PSW – Power Switch).

• Khi van tiết lưu đóng hoàn toàn, tiếp điểm IDL đóng (ON) và tiếp điểm PSW mở (OFF). Tín hiệu này được gửi đến ECU, cho biết động cơ đang ở chế độ không tải.
• Khi người lái tác động lên chân ga, van tiết lưu bắt đầu mở. Tiếp điểm IDL mở (OFF) khi van tiết lưu rời khỏi vị trí đóng hoàn toàn. Khi van tiết lưu mở vượt qua một ngưỡng nhất định (thường là một góc mở lớn), tiếp điểm PSW đóng (ON). Tín hiệu này báo cho ECU biết động cơ đang hoạt động ở chế độ tải nặng, yêu cầu cung cấp nhiều nhiên liệu hơn.

Cảm biến vị trí bướm ga loại tuyến tính

Loại cảm biến này dựa trên nguyên lý của biến trở. Cấu tạo bao gồm một lớp vật liệu dẫn điện có điện trở xác định và một thanh trượt (wiper) được kết nối trực tiếp với trục bướm ga.

• Khi trục bướm ga xoay, thanh trượt sẽ di chuyển dọc theo lớp điện trở. Vị trí của thanh trượt sẽ chia lớp điện trở thành hai phần, tạo ra một giá trị điện trở khác nhau giữa các đầu nối của cảm biến.
• Một điện áp tham chiếu ổn định được cấp vào một đầu của lớp điện trở. Điện áp đầu ra của cảm biến được đo tại thanh trượt. Khi vị trí của thanh trượt thay đổi, giá trị điện trở giữa thanh trượt và đầu ra sẽ thay đổi, dẫn đến sự thay đổi tuyến tính của điện áp đầu ra. Điện áp này tỷ lệ thuận với góc mở của bướm ga, cung cấp thông tin chi tiết về vị trí bướm ga cho ECU.

Loại cảm biến phần tử Hall

Đây là loại cảm biến tiên tiến, sử dụng hiệu ứng Hall để đo lường vị trí của bướm ga một cách không tiếp xúc. Cấu tạo chính bao gồm một nam châm vĩnh cửu được gắn trên trục bướm ga và một cảm biến Hall được đặt gần đó.

• Khi trục bướm ga xoay, nam châm vĩnh cửu cũng xoay theo, làm thay đổi cường độ và hướng của từ trường tác động lên cảm biến Hall.
• Cảm biến Hall sẽ tạo ra một điện áp Hall tỷ lệ thuận với cường độ của từ trường. Điện áp này sau đó được xử lý để tạo ra tín hiệu điện áp tương ứng với góc mở của bướm ga.

Nguyên lý hoạt động của cảm biến vị trí bướm ga

Nguyên lý hoạt động của cảm biến vị trí bướm ga sẽ khác nhau tùy thuộc vào từng loại cảm biến. Tuy nhiên, nguyên lý chung là đo lường sự thay đổi vị trí của trục bướm ga và chuyển đổi sự thay đổi này thành tín hiệu điện.

• Đối với cảm biến loại tiếp điểm: Khi bướm ga xoay, các tiếp điểm bên trong cảm biến sẽ đóng hoặc mở theo một trình tự nhất định, tạo ra các mức điện áp khác nhau. ECU sẽ giải mã các mức điện áp này để xác định vị trí của bướm ga.
• Đối với cảm biến loại tuyến tính: Khi trục bướm ga xoay, nó sẽ làm di chuyển con trượt trên lớp điện trở. Sự di chuyển này làm thay đổi giá trị điện trở, dẫn đến sự thay đổi điện áp đầu ra của cảm biến. Điện áp này tỷ lệ thuận với góc mở của bướm ga.
• Đối với cảm biến loại phần tử Hall: Khi bướm ga xoay, nam châm gắn trên trục cũng xoay theo, làm thay đổi cường độ từ trường tác động lên phần tử Hall. Sự thay đổi này tạo ra một điện áp Hall, và điện áp này cũng tỷ lệ thuận với góc mở của bướm ga.

ECU sẽ nhận tín hiệu điện áp từ cảm biến vị trí bướm ga và sử dụng nó để đưa ra các quyết định điều khiển động cơ một cách chính xác.

Một số dấu hiệu cảm biến vị trí bướm ga bị lỗi

Khi cảm biến vị trí bướm ga gặp sự cố, nó có thể gây ra nhiều vấn đề cho hoạt động của động cơ. Theo kiến thức ô tô, dưới đây là một số dấu hiệu thường gặp:

• Động cơ hoạt động không ổn định ở chế độ không tải: Vòng tua máy có thể dao động lên xuống bất thường hoặc động cơ bị chết máy khi dừng đèn đỏ.
• Xe tăng tốc kém hoặc bị giật cục khi tăng tốc: ECU không nhận được thông tin chính xác về vị trí bướm ga, dẫn đến việc cung cấp nhiên liệu không đúng, gây ra hiện tượng giật cục hoặc xe yếu khi tăng tốc.
• Mức tiêu thụ nhiên liệu tăng cao: Nếu cảm biến bướm ga báo sai thông tin, ECU có thể phun quá nhiều nhiên liệu, dẫn đến tình trạng hao xăng hơn bình thường.
• Đèn báo lỗi động cơ (Check Engine) sáng: Đây là một dấu hiệu cảnh báo chung cho nhiều vấn đề của động cơ, bao gồm cả lỗi cảm biến vị trí bướm ga.
• Xe không thể khởi động: Trong một số trường hợp nghiêm trọng, lỗi cảm biến này có thể khiến xe không thể khởi động được.

Hướng dẫn kiểm tra cảm biến vị trí bướm ga khi bị lỗi

Khi nghi ngờ cảm biến vị trí bướm ga gặp vấn đề, bạn có thể thực hiện một số bước sau đây:

Bước 1:  Thực hiện việc ngắt kết nối của giắc cắm điện với cảm biến vị trí bướm ga được gắn trên thân bướm ga.

Bước 2: Xác định chân cấp nguồn của cảm biến vị trí bướm ga. Sử dụng kẹp cá sấu để kết nối chân này với cực dương (+) của bộ nguồn điện một chiều có điện áp 12V. Xác định chân mass (GND) của cảm biến và kết nối nó với cực âm (-) của bộ nguồn điện.

Bước 3: Tìm chân tín hiệu đầu ra của cảm biến vị trí bướm ga. Sử dụng kẹp cá sấu để kết nối chân này với một trong hai đầu đo của đồng hồ vạn năng (DMM). Đặt đồng hồ vạn năng ở chế độ đo điện trở (Ω) với thang đo 20 kΩ (hoặc 20000 Ω).

Bước 4: Kết nối đầu đo còn lại của đồng hồ vạn năng với chính chân tín hiệu đầu ra của cảm biến vị trí bướm ga mà bạn đã kết nối ở Bước 3.

Bước 5: Tiến hành thao tác mở bướm ga từ vị trí đóng hoàn toàn đến vị trí mở hoàn toàn một cách chậm rãi và đều đặn. Đồng thời, quan sát giá trị điện trở hiển thị trên màn hình của đồng hồ vạn năng.

Bước 6 Đánh giá kết quả:

• Cảm biến hoạt động tốt: Nếu giá trị điện trở trên đồng hồ vạn năng sẽ có sự thay đổi một cách từ từ và ổn định theo sự di chuyển của bướm ga. Quá trình tăng hoặc giảm điện trở phải diễn ra mượt mà, không có sự gián đoạn hoặc dao động bất thường.
• Cảm biến bị lỗi: Nếu trong quá trình mở bướm ga, giá trị điện trở trên đồng hồ vạn năng có sự thay đổi đột ngột (nhảy vọt), không đều, hoặc xuất hiện những khoảng mà giá trị không thay đổi dù bướm ga vẫn đang di chuyển, thì điều này cho thấy cảm biến vị trí bướm ga đã gặp sự cố và cần được thay thế.

Nếu bạn không có kinh nghiệm hoặc dụng cụ chuyên dụng, tốt nhất nên mang xe đến các gara uy tín để được kiểm tra và sửa chữa kịp thời.

Việc hiểu rõ về cấu tạo, chức năng và nguyên lý hoạt động của cảm biến bướm ga, cũng như nhận biết sớm các dấu hiệu hư hỏng, sẽ giúp bạn bảo dưỡng xe tốt hơn và tránh được những sự cố không mong muốn. Nếu bạn đang tìm kiếm các mẫu phụ tùng ô tô chất lượng, hãy liên hệ ngay tới Phụ Tùng Đức Anh qua Hotline/Zalo: 0979722210 hoặc truy cập trang chủ https://phutungducanh.com/ để biết thêm chi tiết.