Cảm biến vị trí bướm ga: Cấu tạo, nguyên lý hoạt động và tác dụng

Mặc dù có cấu tạo đơn giản nhưng cảm biến vị trí bướm ga là bộ phận đóng vai trò quan trọng trong hệ thống quản lý nhiên liệu. Bộ phận này có nhiệm vụ đo độ mở cánh bướm và truyền những tín hiệu đến ECU nhằm điều chỉnh thời gian phun nhiên liệu và góc đánh lửa sao cho phù hợp nhất. Cùng Phụ Tùng HQ tìm hiểu về cảm biến bướm ga trong bài viết dưới đây nhé!

Cảm biến vị trí bướm ga là gì?

Cảm biến vị trí bướm ga (Throttle Position Sensor - TPS) là một bộ phận của hệ thống nhiên liệu, có nhiệm vụ 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 giám sát và thu thập dữ liệu về vị trí, tốc độ quay của động cơ. Tín hiệu TPS tạo ra sẽ được gửi đến bộ điều khiển trung tâm (ECU) hoặc bộ điều khiển đánh lửa (ECM) nhằm chuyển nhiên liệu thành hỗn hợp không khí đi vào buồng đốt.

Cảm biến vị trí bướm ga là gì?

Phân loại cảm biến vị trí bướm ga

Hiện nay trên thị trường có ba loại cảm biến bướm ga phổ biến được sử dụng trong các dòng xe khác nhau:

Loại tiếp điểm: 

Đây là loại cảm biến truyền thống, sử dụng các tiếp điểm để xác định vị trí bướm ga. Loại cảm biến này bao gồm cam hướng dẫn, cần xoay đồng trục với cánh bướm ga, và các tiếp điểm như PSW và IDL.

Loại tuyến tính: 

Loại cảm biến vị trí bướm ga này sử dụng một mạch trở than với một lưỡi quét trượt trên mạch trở đó. Khi bướm ga mở hoặc đóng, lưỡi quét sẽ di chuyển và điện áp đầu ra sẽ thay đổi, cung cấp tín hiệu cho ECU.

Phân loại cảm biến vị trí bướm ga

Loại phần tử Hall: 

Đây là loại cảm biến tiên tiến nhất, sử dụng hiệu ứng Hall để xác định vị trí bướm ga. Nó bao gồm một mạch IC Hall và các nam châm quay xung quanh, cung cấp tín hiệu chính xác và đáng tin cậy hơn cho ECU.

Xem ngay: Top 5 nguyên nhân khiến xe ô tô đi có tiếng kêu lục cục

Công dụng của cảm biến vị trí bướm ga

Cảm biến vị trí bướm ga (TPS) được sử dụng để đo độ mở của cánh bướm ga và gửi tín hiệu về ECU. Dựa trên thông tin tín hiệu từ cảm biến vị trí bướm ga, ECU sẽ tính toán mức độ tải của động cơ. Từ đó, ECU sẽ điều chỉnh các thông số quan trọng như thời gian phun nhiên liệu, ngắt nhiên liệu khi cần thiết, điều khiển góc đánh lửa sớm, điều chỉnh bù ga cầm chừng và kiểm soát quá trình chuyển số để đảm bảo hiệu suất hoạt động tối ưu của động cơ.

Công dụng của cảm biến vị trí bướm ga

Khi người lái xe đạp ga mạnh và nhanh trong chế độ toàn tải, ECM sẽ tự động ngắt hệ thống điều hòa để giảm tải cho động cơ và tối ưu hóa hiệu suất. Trong tình huống này, ECU chuyển sang chế độ “Open loop” để điều khiển quá trình phun nhiên liệu, bỏ qua tín hiệu từ cảm biến ô-xy. Điều này cho phép ECU điều chỉnh lượng nhiên liệu một cách trực tiếp và tức thời dựa trên các dữ liệu khác, đảm bảo động cơ có đủ năng lượng để đáp ứng yêu cầu tải nặng mà không bị ảnh hưởng bởi các điều chỉnh tinh vi từ cảm biến ô-xy. Chế độ "Open loop" này thường được sử dụng trong các tình huống đòi hỏi hiệu suất cao và phản ứng nhanh từ động cơ, chẳng hạn như khi xe cần tăng tốc đột ngột hoặc vận hành dưới tải trọng lớn.

Cấu tạo cảm biến vị trí bướm ga

Tùy theo phân loại mà cảm biến vị trí bướm ga sẽ có các cấu tạo khác nhau.

Cảm biến tiếp điểm

Loại cảm biến này thường được thiết kế dưới dạng không tiếp xúc với cấu tạo đơn giản. Tùy theo phân loại, cấu tạo cảm biến vị trí bướm ga sẽ khác nhau. Đối với loại cảm biến tiếp điểm, nó sử dụng IDL (tiếp điểm không tải) và PSW (tiếp điểm công suất) để phát hiện trạng thái động cơ không tải hoặc tải nặng. Cụ thể, khi van tiết lưu đóng hoàn toàn, tiếp điểm IDL bật và PSW tắt, giúp ECU (bộ điều khiển trung tâm) xác định rằng động cơ đang không tải. Khi nhấn chân ga, tiếp điểm IDL tắt và PSW bật khi van tiết lưu mở đến một điểm nhất định, báo hiệu cho ECU biết động cơ đang chạy ở tình trạng tải nặng.

Cảm biến tuyến tính 

Cấu tạo bao gồm hai thanh trượt, một điện trở và các tiếp điểm cho tín hiệu IDL và VTA được lắp trên mỗi thiết bị. Khi tiếp điểm trượt dọc theo điện trở, điện áp trên cực VTA sẽ thay đổi tỷ lệ thuận với góc mở van tiết lưu. Khi van tiết lưu đóng hoàn toàn, tiếp điểm tín hiệu IDL kết nối với các cực IDL và E2.

Cấu tạo cảm biến vị trí bướm ga

Cảm biến phần tử Hall 

Cảm biến phần tử Hall bao gồm một IC Hall và các nam châm quay quanh trục bướm ga. Khi van tiết lưu mở, các nam châm quay và thay đổi vị trí, khiến IC Hall phát hiện sự biến đổi trong từ thông và điện áp tại các đầu nối VTA1 và VTA2. Thông tin này sau đó được gửi đến ECU dưới dạng tín hiệu về mức độ mở của van tiết lưu.

Xem ngay: Dây curoa xe ô tô kêu rít rít do đâu? Có cách nào khắc phục không?

Nguyên lý hoạt động của cảm biến vị trí bướm ga

Nguyên lý hoạt động của cảm biến TPS dựa trên khả năng hoạt động của một biến trở trượt. Khi nhấn ga, đường tín hiệu không tải sẽ bị ngắt kết nối, và thiết bị sẽ theo chuyển động quay để phát hiện giá trị điện áp cùng các dữ liệu liên quan.

Nguyên lý hoạt động của cảm biến vị trí bướm ga

Cảm biến có hai biến trở làm 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. Kết quả điện áp (thông tin vị trí bướm ga) được truyền đến ECU (bộ điều khiển trung tâm) để phản ánh sự thay đổi của tốc độ và độ mở bướm ga. Từ đó, khối điều khiển tạo thành một hệ thống vòng kín, đảm bảo rằng TPS có thể hiệu chỉnh và điều khiển van tiết lưu một cách chính xác.

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

Cảm biến vị trí bướm ga (TPS) hoạt động cùng động cơ trong điều kiện khắc nghiệt và thường xuyên chịu nhiệt độ cao, nên có thể bị hư hỏng nếu không được bảo dưỡng định kỳ và đúng cách.

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 đốt cháy nhiều hơn bình thường, dẫn đến hiện tượng hao xăng dầu. Điều này không chỉ làm tăng chi phí vận hành mà còn ảnh hưởng đến hiệu suất của xe và có thể gây ra các vấn đề về môi trường do khí thải nhiều hơn.

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. Đèn kiểm tra động cơ bật sáng là một cảnh báo quan trọng mà người lái xe không nên bỏ qua, vì nó chỉ ra rằng có vấn đề với hệ thống điều khiển động cơ, có thể gây ra các sự cố nghiêm trọng nếu không được khắc phục kịp thời.

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

Động cơ hoạt động không ổn định

Khi cảm biến TPS bị hỏng, dữ liệu chuyển đến ECU 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. Điều này có thể gây nguy hiểm khi lái xe, đặc biệt là trong các tình huống cần tăng tốc nhanh hoặc duy trì tốc độ cao. Ngoài ra, động cơ hoạt động không ổn định còn có thể dẫn đến các hư hỏng khác trong hệ thống truyền động và làm giảm tuổi thọ của các bộ phận liên quan.

Xem ngay: Cấu tạo ống xả ô tô và cách xử lý các vấn đề hư hỏng của ống xả

Cách kiểm tra cảm biến vị trí bướm ga

Cảm biến TPS gặp trục trặc sẽ ảnh hưởng nghiêm trọng đến khả năng truyền động và hiệu suất vận hành của ô tô. Vì vậy, khi nhận thấy các dấu hiệu hư hỏng, chủ xe nên tiến hành kiểm tra để có hướng khắc phục kịp thời.

Cách chỉnh cảm biến vị trí bướm ga tiếp điểm

Cảm biến vị trí bướm ga sử dụng hai tiếp điểm để hoạt động. Khi kiểm tra tại tiếp điểm IDL, hãy xác nhận rằng nó được nối với chân E2 khi bướm ga đóng kín, và rằng chân IDL phải ngắt kết nối với chân E2 khi bướm ga được mở nhẹ. Khi bướm ga mở lớn hơn 50%, cần kiểm tra ngay xem chân PSW có nối với chân E2 không, và chân PSW phải tách khỏi chân E2 khi bướm ga được buông trở lại.

Cách kiểm tra cảm biến vị trí bướm ga

Cách chỉnh cảm biến vị trí bướm ga cảm biến tuyến tính và Hall

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

Dụng cụ để kiểm tra tình trạng cảm biến vị trí bướm ga bao gồm đồng hồ vạn năng kỹ thuật số (DMM) và kẹp cá sấu. Các bước kiểm tra như sau:

Bước 1: Ngắt các kết nối với cảm biến TPS.

Bước 2: Trên thân cảm biến bướm ga có 3 dây dẫn, người kiểm tra cần 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 20.000 Ohm hoặc 20 KOhm.

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 phạm vi chuyển động từ vị trí đóng sang mở hoàn toàn đồng thời quan sát các thông số kỹ thuật của DMM. Thông thường sẽ xảy ra 2 trường hợp:

• Nếu cảm biến bướm ga hoạt động bình thường, chỉ số sẽ tăng giảm ổn định.
• Nếu có sự thay đổi đột ngột, 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 cao là scan tool.

Cách chỉnh cảm biến vị trí bướm ga cảm biến tuyến tính và Hall

Trên đây là bài viết của Phụ Tùng HQ về cảm biến vị trí bướm ga cũng như những dấu hiệu và cách khắc phục khi bộ phận này gặp trục trặc. Hiểu được rõ về cảm biến vị trí bướm ga không chỉ giúp bạn nhận biết và có những cách khắc phục về vấn đề liên quan đến hiệu suất động cơ và tiêu thụ nhiên liệu, mà còn giúp bạn có cái nhìn sâu sắc về cách thức hoạt động của xe.