Cảm biến vị trí trục Khủyu là một thành phần quan trọng trong hệ thống điều khiển động cơ của ô tô, xe máy và các loại máy móc công nghiệp. Mặc dù được thiết kế để hoạt động trong môi trường khắc nghiệt, nhưng cảm biến trục khuỷu vẫn có thể gặp phải các vấn đề nếu không được bảo trì đúng cách.
Cảm biến vị trí trục khuỷu là gì? Phân loại
Cảm biến vị trí trục khuỷu (CPS – Crankshaft Position Sensor) là một trong những cảm biến quan trọng nhất trong hệ thống động cơ ô tô. Nhiệm vụ chính của cảm biến này là đo chính xác vị trí và tốc độ quay của trục khuỷu, sau đó gửi tín hiệu về ECU để phân tích. Từ đó, ECU sẽ tính toán góc đánh lửa và điều chỉnh thời điểm phun nhiên liệu sao cho động cơ hoạt động tối ưu nhất.
Cảm biến vị trí trục khuỷu tương đối đơn giản và được chia thành 3 loại chính:
- Cảm biến từ (Magnetic Sensor)
- Cảm biến Hall (Hall Effect Sensor)
- Cảm biến quang (Optical Sensor)
Cấu tạo cảm biến vị trí trục khuỷu
Cảm biến vị trí trục khuỷu loại cảm biến từ: gồm có cuộn dây điện từ, lõi nam châm vĩnh cửu và vành răng tạo xung.
Hình 2: Cảm biến vị trí trục khuỷu loại từ
Cảm biến vị trí trục khuỷu loại Hall: Gồm 1 phần tử Hall ở đầu cảm biến, IC và nam châm vĩnh cửu trong cảm biến
Hình 3: Cảm biến vị trí trục khuỷu loại Hall
Cảm biến vị trí trục khuỷu loại Quang: (nằm trong bộ chia điện)
Hình 4: Cảm biến vị trí trục khuỷu loại quang
Nguyên lý làm việc của cảm biến vị trí trục khuỷu ô tô
Về nguyên lý hoạt động, dù là cảm biến từ hay cảm biến Hall, cả hai đều có cấu tạo chung với nam châm vĩnh cửu dùng để tạo ra từ trường ổn định. Khi trục khuỷu quay, các chân thép (hoặc răng kích từ) di chuyển qua vùng từ trường này, làm từ trường dao động và sinh ra tín hiệu điện xoay chiều (AC). Tín hiệu này sẽ được gửi về ECU (bộ điều khiển động cơ) để phân tích. Dựa trên dữ liệu thu được, ECU sẽ tính toán chính xác tốc độ quay của trục khuỷu, đồng thời xác định góc đánh lửa sớm và thời điểm phun nhiên liệu tối ưu, giúp động cơ vận hành ổn định và tiết kiệm nhiên liệu.
Hình 5: Nguyên lý hoạt động của cảm biến vị trí trục khuỷu
Sơ đồ mạch điện cảm biến vị trí trục khuỷu
Sơ đồ mạch điện của cảm biến vị trí trục khuỷu (CKP) sẽ khác nhau tùy thuộc vào loại cảm biến được sử dụng: cảm biến kiểu từ (Magnetic Pickup) hay cảm biến kiểu Hall (Hall Effect).
Dưới đây là sơ đồ mạch điện cơ bản và nguyên lý kết nối của hai loại phổ biến này.
Hình 6: Sơ đồ mạch điện cảm biến trục khuỷu loại từ trên xe Toyota Camry 2006
Hình 7: Sơ đồ mạch điện thực tế cảm biến trục khuỷu loại Hall trên xe KIA Sorento 2014
Cách thức kiểm tra- đo kiểm trên cảm biến vị trí trục khuỷu
– Đối với loại cảm biến từ:
+ Kiểm tra điện trở cuộn dây.
+ Kiểm tra khe hở đầu cảm biến tới vành tạo xung: 0,3mm-0,5mm (loại nằm trong denco); 0.5mm-1,5mm loại cb bắt ở đầu Puly, hay đuôi bánh đà.
+ Kiểm tra xung tín hiệu đầu ra theo đúng biên dạng như phần thông số kỹ thuật.
– Đối với loại cảm biến Hall và Quang
Kiểm tra khi bật chìa khóa ON:
Chân dương có 12V, mát 0V, signal 5V. Sử dụng đồng hồ osiloscope đo chân Signal khi đề máy có tín hiệu xung vuông như phần thông số kỹ thuật.
– Khi dùng máy chẩn đoán có thể phân tích tín hiệu cảm biến trục khuỷu bằng cách phân tích dữ liệu Engine Speed.
Hình 8: Data “Actual Engine Speed” Cho ta biết hoạt động của cảm biến
Các hư hỏng thường gặp trên cảm biến vị trí trục khuỷu
- Lỗi dây điện & kết nối: Dây tín hiệu bị đứt, hở, chạm mát hoặc chạm dương; giắc cắm bị lỏng, oxy hóa.
- Lỗi cơ khí:
- Răng tạo xung trên vành răng (reluctor wheel) bị gãy hoặc mòn, thường xảy ra khi sửa chữa động cơ.
- Khe hở từ (gap) giữa cảm biến và vành răng bị điều chỉnh sai lệch (quá lớn hoặc quá nhỏ).
- Hỏng cảm biến: Mạch bên trong cảm biến bị chập chờn hoặc chết do quá nhiệt hoặc sử dụng lâu dài, làm mất tín hiệu.
Dấu hiệu nhận biết cảm biến trục khuỷu bị hỏng
Những dấu hiệu thường thấy khi cảm biến vị trí trục khuỷu gặp vấn đề hoặc bị hỏng. Cụ thể như sau:
- Khó khởi động hoặc không thể khởi động: Cảm biến bị hỏng khiến ECU không nhận được tín hiệu về vị trí của piston, gây khó khăn cho quá trình đánh lửa ban đầu.
- Động cơ chết máy đột ngột: Trong quá trình vận hành, nếu cảm biến gặp trục trặc, ECU có thể đưa ra lệnh cắt nhiên liệu, dẫn đến động cơ chết máy.
- Động cơ hoạt động không ổn định, rung giật: Tín hiệu từ cảm biến bị sai lệch khiến ECU tính toán thời điểm đánh lửa không chính xác, gây ra hiện tượng nổ sớm hoặc nổ muộn, làm động cơ rung giật.
- Tăng tốc kém, ì xe: Khi cảm biến bị hư hỏng, việc cung cấp nhiên liệu và đánh lửa không đồng đều, dẫn đến động cơ mất công suất, tăng tốc kém.
- Tiêu hao nhiên liệu tăng: Do động cơ hoạt động không hiệu quả, ECU phải tăng lượng nhiên liệu cung cấp để duy trì công suất, dẫn đến tiêu hao nhiên liệu tăng.
- Đèn báo lỗi động cơ (Check Engine) sáng: Khi cảm biến trục khuỷu gặp sự cố, ECU sẽ ghi nhận lỗi và bật đèn báo lỗi động cơ trên bảng điều khiển.
- Âm thanh động cơ bất thường: Tiếng nổ bất thường, tiếng kêu lạ từ động cơ có thể là dấu hiệu cho thấy cảm biến đang gặp vấn đề.
Kết luận
Tóm lại, cảm biến vị trí trục khuỷu giữ vai trò vô cùng quan trọng trong việc giúp động cơ hoạt động chính xác, ổn định và tiết kiệm nhiên liệu. Việc hiểu rõ cấu tạo, nguyên lý hoạt động cũng như dấu hiệu hư hỏng của cảm biến sẽ giúp bạn chủ động hơn trong quá trình bảo dưỡng xe.
VỀ TRUNG TÂM ĐÀO TẠO EAC
Nếu bạn đang tìm kiếm một địa chỉ uy tín để học nghề hoặc nâng cao tay nghề về kỹ thuật sửa chữa ô tô, Trung tâm dạy nghề EAC là sự lựa chọn hàng đầu. Chúng tôi cung cấp các khóa học thực tế, chuyên sâu về hệ thống điện, máy gầm và các hệ thống cảm biến hiện đại trên xe du lịch, xe hybrid, xe điện.
Tham khảo ngay các khóa học tại EAC:
