Cấu tạo, cách kiểm tra cảm biến lưu lượng khí nạp

Đối với các động cơ ô tô, chúng thường được tích hợp thêm cảm biến lưu lượng khí nạp hỗ trợ cho việc vận hành được ổn định. Vậy đây là loại cảm biến gì, có cấu tạo và nguyên lý hoạt động như thế nào? Bài viết này sẽ giúp bạn tìm hiểu chi tiết các nội dung trên cũng như cách kiểm tra cảm biến khi có dấu hiệu hư hỏng chính xác nhất.

Khái niệm cảm biến lưu lượng khí nạp là gì?

Cảm biến lưu lượng khí nạp (Mass Air Flow Sensor – MAF) là thiết bị nằm giữa bộ lọc và đường ống nạp. Nó có trách nhiệm xác định tốc độ và thể tích của không khí đi vào hệ thống phun nhiên liệu của động cơ đốt trong.

Lúc này, ở động cơ đốt trong, lượng hòa khí đạt tiêu chuẩn sẽ giúp bộ điều khiển trung tâm (ECU) cân bằng và cung cấp thông tin chính xác đến buồng đốt. Vậy nên nếu cảm biến này bị lỗi, động cơ sẽ hoạt động không ổn định, công suất giảm và tiêu tốn nhiều nhiên liệu hơn bình thường.

Thông thường, cảm biến lưu lượng khí nạp được sử dụng cùng với cảm biến oxy để kiểm soát chặt chẽ tỷ lệ không khí trên động cơ. Ngoài ra, do mật độ không khí phụ thuộc vào các yếu tố như nhiệt độ môi trường, độ cao… nên cảm biến MAF đóng vai trò hiệu quả trong việc xác định lượng không khí đi vào xi lanh.

Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của cảm biến lưu lượng khí nạp

Cảm biến MAF được đánh giá là bộ phận có cấu tạo và nguyên lý hoạt động khá phức tạp. Bởi chúng có nhiệm vụ quan trọng là đưa ra các tín hiệu chính xác giúp ECU tính toán lượng xăng phun cơ bản và góc đánh lửa sớm, tăng hiệu suất vận hành.

Cấu tạo

Bạn cần hiểu rõ cấu tạo của linh kiện này để dễ dàng trong việc kiểm tra khi cảm biến có vấn đề. Nó bao gồm các bộ phận chính như sau:

– Thân cảm biến: Thân cảm biến thường được làm bằng vật liệu nhẹ, bền và chịu được nhiệt độ cao như nhôm hoặc nhựa. Thân cảm biến có chức năng bảo vệ các thành phần bên trong khỏi các tác động từ bên ngoài.

– Cảm biến nhiệt: Cảm biến nhiệt là phần quan trọng nhất của cảm biến lưu lượng khí nạp. Cảm biến nhiệt sử dụng một sợi dây nhiệt được đặt trong đường ống dẫn khí, khi khí đi qua sợi dây nhiệt sẽ làm tăng nhiệt độ của nó và sự thay đổi nhiệt độ này được sử dụng để tính toán lưu lượng khí. Cảm biến áp suất sử dụng một bộ cảm biến áp suất để đo áp suất của khí khi nó đi qua đường ống dẫn.

– Mạch điện tử: Mạch điện tử là phần quản lý và xử lý tín hiệu từ cảm biến để tính toán lưu lượng khí. Nó bao gồm các linh kiện điện tử như vi mạch, bộ khuếch đại tín hiệu và các linh kiện khác để xử lý tín hiệu từ cảm biến.

– Đầu ra tín hiệu: Đầu ra tín hiệu từ mạch điện tử được chuyển đến hệ thống điều khiển động cơ để điều chỉnh lượng nhiên liệu được cung cấp vào động cơ.

Nguyên lý hoạt động

Cảm biến MAF bao gồm một dây dẫn điện nhỏ (dây nóng) và một thiết bị đo nhiệt độ khí. Khi động cơ chạy không tải, một lượng không khí nhỏ sẽ chảy xung quanh dây đốt nóng. Tại thời điểm này, động cơ tạo ra dòng điện cường độ thấp để giữ cho dây nóng.

Khi nhấn ga, van tiết lưu sẽ mở ra để không khí đi qua và làm mát các dây dẫn. Lượng gas càng lớn thì cường độ dòng điện càng cao, tăng hiệu quả giữ nóng dây dẫn. Lúc này, một con chip điện tử được lắp bên trong cảm biến MAF sẽ chuyển đổi năng lượng điện thành tín hiệu số và gửi đến hộp điều khiển hệ thống truyền động (PCM).

Tại đây, mức nhiên liệu cần nạp sẽ được tính toán chính xác để đảm bảo tốc độ đốt cháy trong buồng đốt đạt mức tối ưu. Ngoài ra, PCM còn sử dụng thông tin về luồng không khí để xác định thời điểm thích hợp để sang số. Nếu cảm biến MAF bị trục trặc, việc truyền tải sẽ không hoạt động bình thường.

Các loại cảm biến lưu lượng khí nạp phổ biến

Hiện nay, bạn có thể tìm kiếm được các loại cảm biến MAF thông dụng trên các động cơ như:

Cảm biến lưu lượng khí nạp trên Vane Meter

Đây là một loại cảm biến MAF tính toán lượng không khí đi qua cửa nạp khí của động cơ. Tín hiệu điện áp được gửi đến bộ điều khiển trung tâm (ECU) giúp tính toán mức khí đi vào buồng đốt. Tuy nhiên, loại cảm biến này có những nhược điểm sau:

– Làm giảm lưu lượng gió, ảnh hưởng đến công suất động cơ

– Các điểm tiếp xúc điện và khớp nối cơ học dễ bị mài mòn theo thời gian

– Thiết kế cồng kềnh nên khó lắp đặt trong khoang máy có diện tích hạn chế

– Hướng quay của cánh gạt yêu cầu độ chính xác cao.

Cảm biến lưu lượng khí nạp dây nhiệt

Dây nhiệt cảm biến MAF được sử dụng phổ biến trên các dòng ô tô hiện nay để thực hiện chức năng cung cấp điện áp ổn định cho dây treo trong luồng gió động cơ. Khi nhiệt độ của vật dẫn tăng lên thì cường độ dòng điện chạy qua mạch sẽ thay đổi ngay.

Lúc này, nhiệt độ sẽ tăng lên cho đến khi điện trở trở lại trạng thái cân bằng. Cường độ dòng điện tăng hay giảm tỉ lệ thuận với thể tích khí đi qua vật dẫn. Các tín hiệu điện áp này sẽ được truyền đến bộ điều khiển trung tâm (ECU) để tính toán chính xác mức độ không khí đi vào buồng đốt.

Ưu nhược điểm của cảm biến khí nạp dây nhiệt

– Phản ứng nhanh hơn với những thay đổi trong luồng không khí

– Vị trí và quá trình cài đặt đơn giản hơn

– Độ bền cao hơn do không có bộ phận chuyển động

– Tiết kiệm chi phí.

Tuy nhiên cảm biến lưu lượng khí kiểu dây nhiệt cũng có những hạn chế như:

– Dây nhiệt dễ bị hỏng và giảm tuổi thọ do bụi bẩn và dầu

– Hoạt động yêu cầu dòng chảy tầng để đi qua

– Dây bạch kim bên trong cảm biến mỏng nên rất dễ bị đứt nếu thao tác không cẩn thận.

Các lỗi thường gặp trên cảm biến lưu lượng khí nạp

Trong quá trình sử dụng, việc cảm biến MAF bị sự cố hỏng hóc là điều không thể nào tránh khỏi. Dưới đây là một số lỗi thường gặp khiến cảm biến không hoạt động:

• Cảm biến bị hư do có nước rơi vào trong làm đứt dây nhiệt
• Hư hoặc lỏng dây dẫn hoặc giắc nối cảm biến
• Tắc lọc không khí
• ECU điều chỉnh không chính xác

Ngoài ra, bạn còn có thể phát hiện lỗi của MAF thông qua các dấu hiệu lạ của động cơ. Ví dụ như: xe chạy yếu, không ổn định, xe bị hao xăng, hoặc đèn Check Engine báo sáng.

Cách kiểm tra cảm biến lưu lượng khí nạp

Trong quá trình sử dụng xe hơi không thể tránh sự cố cảm biến bị hỏng hóc sẽ làm ảnh hưởng đến khả năng vận hành của xe. Chính vì vậy, bạn có thể tham khảo cách kiểm tra cảm biến lưu lượng khí nạp thông qua đồng hồ vạn năng. Các bước kiểm tra được tiến hành như sau:

Kiểm tra thông mạch

Bước 1: Xác định chân tín hiệu và chân mass của cảm biến.

Bước 2: Chuyển đồng hồ VOM về thang đo điện trở thấp nhất.

Bước 3: Đặt một que dò trên chân tín hiệu và que dò còn lại lên chân mass trên giắc cắm.

Bước 4: Quan sát kết quả. Nếu đồng hồ chỉ mức 0Ω hoặc gần 0Ω thì cảm biến hoạt động bình thường. Nếu điện trở vô cùng thì có thể cảm biến MAF đã bị hỏng.

Kiểm tra điện áp

Bạn bật công tắc xe sang chế độ ON nhưng không nổ máy. Dùng đồng hồ vạn năng kiểm tra điện áp của cảm biến.

Nếu kết quả đo điện áp ~1.0 V tức là cảm biến vẫn tốt. Nếu điện áp khác số này thì kiểm tra mạch cảm biến.

Sau đó, bạn nổ máy cho động cơ nóng đến nhiệt độ làm việc, tiếp tục đo lại điện áp của MAF. Kết quả bằng ~1.6 – 2.3 V là chuẩn. Nếu điện áp khác số này thì cũng tiến hành kiểm tra mạch cảm biến.

Kiểm tra mạch cảm biến

Bạn rút giắc của ECM và giắc cảm biến MAF ra. Dùng đồng hồ vạn năng hoặc Ôm kế đo thông mạch giữa các chân của cảm biến.

MAF-1 (B+) và dây dương sau Relay chính: Nếu R ~ 0 là tốt, nếu R ~ ∞ tức là cảm biến bị đứt dây dương.

MAF-2 (mass bộ đo gió) và chân mass cảm biến MAF trong ECU: Nếu R ~ 0 là tốt, nếu R ~ ∞ nghĩa là cảm biến đang bị đứt dây mass.

MAF-3 (VG) và chân tín hiệu cảm biến MAF trong ECU: Nếu R ~ 0 là tốt, nếu R ~ ∞ nghĩa là cảm biến bị đứt dây tín hiệu.

Lưu ý khi kiểm tra cảm biến

Ngoài thao tác kiểm tra ba yếu tố trên, bạn cũng cần lưu ý kiểm tra ngoại hình của cảm biến để chắc chắn linh kiện không bị hỏng. Nếu bạn không phải là chuyên gia hay có kinh nghiệm thì nên hạn chế tự sửa cảm biến lưu lượng khí nạp.

Đồng hồ vạn năng là loại thiết bị đo điện có thể kiểm tra được thông mạch, điện trở của cảm biến. Bạn lưu ý nên chọn một số loại đồng hồ chất lượng để đảm bảo đo chính xác. Những đồng hồ đo điện được ưa chuộng dùng phổ biến như: Hioki 3030-10, Hioki 3244-60, Kyoritsu 1109S…

Trên đây là những thông tin liên quan về cảm biến lưu lượng khí nạp. Hy vọng bài viết sẽ giúp bạn có thêm những kiến thức bổ ích cho công việc của mình. Nếu có nhu cầu sử dụng đồng hồ vạn năng, hãy liên hệ với TKTECH để được tư vấn mua hàng chính hãng với giá ưu đãi nhất nhé!