Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của cảm biến vị trí bướm ga

Cảm biến vị trí bướm ga có tác dụng giúp điều chỉnh lượng nhiên liệu phù hợp với động cơ. Nếu bộ phận này xảy ra trục trặc sẽ ảnh hưởng đến hiệu suất vận hành của phương tiện, do đó người dùng cần bảo dưỡng thường xuyên để tránh các hư hỏng về sau.

Mặc dù cảm biến vị trí bướm ga có cấu tạo đơn giản nhưng đây là bộ phận đóng vai trò quan trọng trong hệ thống quản lý nhiên liệu. Bộ phận này có nhiệm vụ đo độ mở của cánh bướm ga và truyền tín hiệu đến ECU nhằm điều chỉnh thời gian phun nhiên liệu và góc đánh lửa sao cho phù hợp.

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.

Vị trí của cảm biến bướm ga trên ô tô

2. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của cảm biến vị trí bướm ga

Ngày nay, cảm biến TPS thường được thiết kế dưới dạng không tiếp xúc. Cấu tạo của loại cảm biến này khá đơn giản. Tùy theo phân loại mà cảm biến vị trí bướm ga sẽ có cấu tạo khác nhau.

2.1. Cấu tạo cảm biến vị trí bướm ga

Dưới đây là cấu tạo chi tiết các loại cảm biến TPS được ứng dụng trong ngành công nghiệp ô tô:

- Loại cảm biến tiếp điểm sử dụng IDL (tiếp điểm không tải) và PSW (tiếp điểm công suất) để phát hiện động cơ đang vận hành ở trạng thái không tải hoặc tải nặng. Cụ thể:

• Khi van tiết lưu đóng hoàn toàn, tiếp điểm IDL bật và PSW tắt, ECU (bộ điều khiển trung tâm) xác định rằng động cơ đang không tải.
• Khi nhấn chân ga, tiếp điểm IDL tắt cho đến khi van tiết lưu mở quá một điểm nhất định, tiếp điểm PSW bật. Lúc này ECU (bộ điều khiển trung tâm) xác định rằng động cơ đang chạy với tình trạng tải nặng.

- Loại cảm biến tuyến tính gồm hai thanh trượt, một điện trở và các tiếp điểm cho tín hiệu IDL, VTA được lắp đặt phía trên đầu của mỗi thiết bị. Theo đó:

• Khi tiếp điểm trượt dọc theo điện trở, điện áp trên cực VTA tỷ lệ thuận với góc mở van tiết lưu.
• Khi van tiết lưu đóng hoàn toàn, tiếp điểm tín hiệu IDL được kết nối với các cực IDL và E2.

- Loại cảm biến phần tử Hall gồm IC được thiết kế từ các phần Hall và nam châm quay xung quanh. Các nam châm được lắp phía trên trục bướm ga. Theo đó, khi van tiết lưu mở, các nam châm quay và bắt đầu thay đổi vị trí. Tại thời điểm này, IC Hall phát hiện sự biến đổi trong từ thông và điện áp của các đầu nối VTA1 và VTA2. Thông tin được gửi đến ECU (bộ điều khiển trung tâm) dưới dạng tín hiệu mở van tiết lưu.

Kết cấu của cảm biến TPS trên ô tô

2.2. 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.

Sơ đồ nguyên lý hoạt động của cảm biến vị trí bướm ga

3. 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.

3.1. Một số dấu hiệu hư hỏng cảm biến vị trí bướm ga

• 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.

3.2. 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:

1. ​Nếu cảm biến hoạt động bình thường, chỉ số sẽ tăng giảm đều đặn và ổn định.
2. Nếu có sự thay đổi đột ngột xảy ra, điều này chứng tỏ TPS đã bị hỏng và cần được thay mới.

Ngoài ra, người dùng còn có thể kiểm tra cảm biến vị trí bướm ga thông qua công cụ có độ chính xác khá cao là scan tool.

Người dùng có thể tự kiểm tra và xác định hư hỏng trên cảm biến TPS bằng phần mềm scan tool

4. Cách thức kiểm tra cảm biến vị trí bướm ga

Một số cách kiểm tra cảm biến vị trí bướm ga mà người dùng có thể áp dụng:

4.1. Cảm biến vị trí bướm ga sử dụng 2 tiếp điểm

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

4.2. Cảm biến vị trí bướm ga cảm biến tuyến tính và Hall

Ngắt điện và kiểm tra có Nguồn Vc 5V, chân mát và chân tín hiệu tại chân cảm biến. Giá trị điện áp tại chân Signal thay đổi khi độ mở cánh bướm ga thay đổi, và theo chiều tuyến tính tăng dần, không bị gián đoạn.

4.3. Cảm biến bướm ga loại mạch trở than

Đối với loại cảm biến vị trí bướm ga này, người dùng có thể điều chỉnh độ mở bướm ga và kiểm tra sự thay đổi điện trở của chân Signal với 2 chân còn lại.

Có nhiều cách thức kiểm tra cảm biến vị trí bướm ga

Tác dụng của cảm biến vị trí bướm ga ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất vận hành của động cơ ô tô. Do đó, chủ xe nên thường xuyên theo dõi và bảo dưỡng định kỳ để phát hiện sớm các dấu hiệu hư hỏng và xử lý kịp thời, giúp bảo vệ động cơ hoạt động hiệu quả. Để hỗ trợ Quý khách xử lý các vấn đề liên quan đến xế yêu, Quý khách hãy liên hệ hotline 0936 130 666 để được tư vấn và đặt lịch hẹn dịch vụ nhé.