Để kiểm soát điều khiển đồng thời nâng cao hiệu suất vận hành, các nhà sản xuất đã nghiên cứu và lắp đặt trên xe khá nhiều thiết bị cảm biến. Dưới đây là danh sách các loại cảm biến trên ô tô thông dụng hiện nay:
1. Hệ thống các cảm biến động cơ ô tô
Hệ thống cảm biến trên ô tô này đóng vai trò quan trọng trong việc kiểm soát nhiên liệu cung cấp cho động cơ để đảm bảo xe vận hành mạnh mẽ nhưng vẫn tiết kiệm nhiên liệu. Ngoài ra, các cảm biến này còn có khả năng kiểm soát lượng khí thải phù hợp với tiêu chuẩn và bảo vệ môi trường. Các loại cảm biến động cơ gồm:
1.1. Cảm biến vị trí trục cam
Trong số các loại cảm biến trên ô tô, ngoài cảm biến trục khuỷu CKP thì cảm biến vị trí trục cam (CPS – Camshaft Position Sensor) cũng đóng vai trò rất quan trọng và không thể thiếu trên ô tô. Loại cảm biến này thường được lắp đặt ở vị trí đỉnh xi-lanh hoặc nắp hộp chứa trục cam. Cảm biến CPS có 2 loại chính là cảm biến hiệu ứng điện từ và cảm biến quang học.
Chức năng của cảm ứng vị trí trục cam là xác định vị trí chính xác của cốt cam hay xupap và gửi tín hiệu cho bộ xử lý trung tâm ECU. ECU sẽ phân tích dữ liệu để xác định điểm chết trên của máy số 1 hay các máy khác, đồng thời tính toán thời điểm đánh lửa và phun nhiên liệu hợp lý.
1.2. Cảm biến vị trí trục khuỷu
Cảm biến vị trí trục khuỷu (CKP – Crankshaft Position Sensor) là một trong hai loại cảm biến quan trọng trên động cơ, thường được bố trí ở gần puly trục khuỷu hoặc phía dưới bánh đà. Cảm biến CKP có 4 loại gồm: cảm biến cảm ứng, cảm biến Hall Effect, cảm biến điện trở từ và cảm biến quang học.
Cảm biến trục khuỷu có nhiệm vụ xác định tốc độ vòng tua động cơ (RPM) và vị trí của piston sau đó gửi tín hiệu đến ECU. Kết hợp với tín hiệu từ trục cam, bộ điều khiển có thể nhận biết vị trí của piston và xupap để điều chỉnh thời điểm phun nhiên liệu và đánh lửa cho các xi-lanh thích hợp. Cảm biến này bị lỗi hoặc hư hỏng sẽ gây ảnh hưởng đến khả năng vận hành của động cơ như khó khởi động, tốc độ cầm chừng hoặc tăng tốc không ổn định, rung lắc bất thường do đánh lửa sai và hao xăng. Trường hợp xấu hơn, xe sẽ không thể nổ máy.
1.3. Cảm biến vị trí bướm ga
Cảm biến vị trí bướm ga (TPS – Throttle Position Sensor) thường được bố trí ở trục đầu của bướm ga. Cảm biến được sử dụng trên ô tô hiện nay thường là loại không tiếp xúc, gồm 3 loại chính: cảm biến Hall Effect, cảm biến cảm ứng và cảm biến điện trở từ. TPS có nhiệm vụ đo góc mở cũng như cũng như vị trí của bướm ga để truyền tín hiệu về ECU. Từ đó, ECU sẽ đánh giá dữ liệu để tính toán mức độ tải của động cơ và điều chỉnh thời gian cũng như lượng nhiên liệu phun vào buồng đốt sao cho tối ưu.
Cảm biến này cũng được hệ thống kiểm soát lực kéo sử dụng để tự điều chỉnh góc mở bướm ga, bù ga cầm chừng hoặc kiểm soát quá trình chuyển số (với xe dùng hộp số tự động) để mang lại khả năng vận hành ổn định. Cảm biến vị trí bướm ga bị lỗi có thể khiến tốc độ không tải không ổn định, tăng tốc kém, tăng mức tiêu hao nhiên liệu và khiến nồng độ CO, HC trong khí thải tăng cao.
1.4. Các cảm biến khí nạp
Cảm biến khí nạp là các loại cảm biến trên ô tô có vai trò ghi nhận và gửi tín hiệu liên quan đến lượng khí nạp đưa vào động cơ như lưu lượng, nhiệt độ, áp suất, độ ẩm…
Hiện nay, có 3 loại cảm biến khí nạp phổ biến được phân loại theo chức năng gồm:
- Cảm biến lưu lượng khí nạp
Cảm biến lưu lượng khí nạp (MAF – Mass Air Flow) cũng là một loại cảm biến vô cùng quan trọng đối với hệ thống điều khiển động cơ ô tô. Cảm biến này thường được lắp đặt ở vị trí trên đường ống dẫn không khí từ lọc gió đến bộ phận điều khiển bướm ga. - Cảm biến áp suất khí nạp
Cảm biến áp suất (MAP – Manifold Air Pressure) gắn ở bên trong hộp chứa lọc gió hoặc ống góp hút của động cơ.
Nhiệm vụ của cảm biến MAP là ghi nhận và truyền tín hiệu về áp suất chân không trong đường khí nạp dưới dạng điện áp hoặc tần số tới ECU. Bộ xử lý trung tâm sẽ tính toán lượng nhiên liệu chính xác cần cung cấp cho buồng đốt. - Cảm biến nhiệt độ khí nạp
Cảm biến nhiệt độ khí nạp (IAT – Intake Air Temperature) là một trong những loại cảm biến nhiệt độ trên ô tô, thường được bố trí chung với MAF và MAP, bên trong cảm biến lưu lượng khí nạp MAF hoặc nằm rời bên ngoài gần bầu lọc gió.
Chức năng của cảm biến IAT là đo nhiệt độ khí nạp và truyền tín hiệu tới hệ thống điều khiển. ECU sẽ tính toán độ giãn nở, khối lượng và thể tích không khí, sau đó điều chỉnh lượng nhiên liệu phun vào để đảm bảo tỷ lệ hòa khí trong buồng đốt lý tưởng. Do đó, cảm biến này đóng vai trò quan trọng trong việc tối ưu hóa hiệu năng vận hành, tiết kiệm nhiên liệu.
Xe bị lỗi cảm biến nhiệt độ khí nạp có thể khiến mức nhiên liệu bị tiêu hao nhiều hơn, nồng độ CO, HC trong khí thải vượt chuẩn làm ảnh hưởng đến môi trường
1.5. Cảm biến nhiệt độ nước làm mát
Cảm biến nhiệt độ nước làm mát động cơ (ECT – Engine Coolant Temperature) thường được lắp đặt trên thân động cơ, gần bộ điều nhiệt và tiếp xúc với nước làm mát. Cảm biến này có nhiệm vụ đo nhiệt độ nước làm mát động cơ và truyền tín hiệu tới ECU. Hệ thống điều khiển ECU sẽ đưa ra điều chỉnh về góc đánh lửa sớm, thời gian phun nhiên liệu, điều khiển quạt làm mát và tốc độ không tải, kiểm soát chuyển số. Nhờ đó, hiệu suất vận hành động cơ được nâng cao, xe chạy ổn định hơn.
Ngoài ra, tín hiệu từ ECT còn được dùng để kiểm soát khí xả, điều khiển hệ thống phun nhiên liệu, chạy quạt làm mát. Ở một số dòng xe, khi cảm biến phát hiện nhiệt độ nước làm mát quá cao, xe sẽ tự động ngắt động cơ điều hòa không khí. Nếu cảm biến này bị lỗi thì động cơ sẽ khó khởi động, mức tiêu hao nhiên liệu tăng đồng thời chất lượng khí thải vượt cũng vượt tiêu chuẩn.
1.6. Cảm biến oxy trên ô tô
Cảm biến oxy (Oxygen Sensor) là thiết bị điện tử thường được gắn trên các ống thải, tiếp xúc với dòng khí thải từ động cơ xe ô tô. Ngày nay, khi các tiêu chuẩn khí thải của phương tiện xe cơ giới ngày càng khắt khe, nó trở thành một trong các loại cảm biến trên ô tô được các nhà sản xuất xe hơi chú trọng.
Bộ cảm biến được dùng để đo lượng oxy thừa trong khí thải và gửi tín hiệu tới ECU. Hệ thống điều khiển sẽ đánh giá nồng độ oxy để điều chỉnh lượng nhiên liệu phun vào sao cho tỷ lệ nhiên liệu và không khí đạt mức tối ưu.
Ngoài ra, ECU có thể kéo dài việc cung cấp nhiên liệu nhằm giảm thiểu nồng độ một số hóa chất trong khí thải như COx, NOx, SOx…để bảo vệ môi trường không khí. Nếu không lắp đặt cảm biến oxy hoặc cảm biến này bị lỗi, khả năng vận hành của xe sẽ bị ảnh hưởng như tốc độ cầm chừng không ổn định, khó tăng tốc, hao xăng hay khí thải động cơ vượt ngưỡng tiêu chuẩn cho phép.
1.7. Cảm biến kích nổ
Cảm biến kích nổ có tác dụng phát hiện và khắc phục hiện tượng kích nổ sớm có thể gây hại cho các chi tiết máy của động cơ, đảm bảo động cơ luôn hoạt động ổn định.
Để làm được điều này, cảm biến tiếng gõ KNK sẽ ghi nhận những rung động và âm thanh phát ra từ khối động cơ, biến nó thành tín hiệu điện từ và gửi đến bộ điều khiển ECU. Tiếp đó, hệ thống điều khiển trung tâm sẽ đánh giá dữ liệu và điều chỉnh thời điểm đánh lửa để ngăn chặn hiện tượng kích nổ. Trong một số trường hợp, ECU có thể đưa ra lệnh tắt một phần động cơ để hạn chế hư hỏng cho các thiết bị.
7 loại cảm biến động cơ trên đều có nhiệm vụ quan trọng giúp xe vận hành mạnh mẽ những vẫn đảm bảo lượng khí thải ra môi trường.
2. Hệ thống các cảm biến điều khiển vận hành
Hệ thống cảm biến điều khiển vận hành của xe bao gồm 4 loại.
2.1. Cảm biến tốc độ bánh xe
Cảm biến tốc độ xe hay cảm biến tốc độ bánh xe (WSS – Wheel Speed Sensor) là thiết bị điện tử dùng để đo tốc độ quay của bánh xe. Cảm biến này có thể được bố trí tại đồng hồ công-tơ-mét, đầu ra của hộp số hoặc tích hợp với cảm biến tốc độ đầu ra hộp số.
Cảm biến WSS có 4 loại gồm: cảm biến công tắc lưỡi gà, cảm biến quang học, cảm biến điện từ và phần tử từ trợ (MRE).
Bộ cảm biến tốc độ xe thường bao gồm 4 cảm biến có nhiệm vụ đo tốc độ của 4 bánh xe và truyền thông tin đến ECU. Kết hợp với tín hiệu từ các loại cảm biến khác trên ô tô, hệ thống ECU sẽ phân tích dữ liệu để:
– Điều khiển hệ thống chống bó cứng phanh (ABS) để hạn chế tối đa khả năng bị trượt khi giảm tốc hay đạp phanh đột ngột.
– Điều khiển hệ thống chống trượt (TCS) giúp kiểm soát độ bám đường khi xe tăng tốc đột ngột hay vào cua.
– Điều khiển hệ thống cân bằng điện tử (ESC) đảm bảo sự cân bằng của xe trong mọi tình huống, ngăn tình trạng mất lái giúp tài xế kiểm soát tay lái tốt hơn.
Ngoài ra, WSS giúp nhận biết tốc độ xe trong thời gian thực, quãng đường di chuyển (km) và hiển thị trên đồng hồ đo. Tài xế có thể dựa vào đó để kiểm soát tốc độ lái và hành trình di chuyển. Cảm biến tốc độ bánh xe bị lỗi có thể ảnh hưởng đến hoạt động của một số hệ thống trên xe, đặc biệt là các hệ thống an toàn khiến tài xế gặp khó khăn khi điều khiển.
2.2. Cảm biến áp suất lốp
Cảm biến áp suất lốp xe ô tô (TPMS – Tire Pressure Monitoring Systems) là thiết bị điện tử được thiết kế để giám sát áp suất bên trong lốp xe. Hiện nay, có 2 loại cảm biến áp suất lốp gồm TMMS trực tiếp và TPMS gián tiếp. Trong đó, TPMS trực tiếp gắn ở trong van của 4 bánh xe được sử dụng phổ biến nhờ cấu tạo đơn giản và độ chính xác cao.
TPMS có nhiệm vụ cung cấp đầy đủ các thông tin về áp suất, nhiệt độ của từng lốp xe theo thời gian thực và hiển thị trên màn hình bên trong khoang lái. Nhờ đó, người điều khiển xe có thể biết được tình trạng thực tế của lốp xe để có kế hoạch kiểm tra, sửa chữa, thay thế kịp thời khi bị xì hơi, thủng xăm, ngăn ngừa sự cố mất lái đột ngột do quá áp gây nổ lốp xe.
Xe không được trang bị hoặc cảm biến áp suất lốp bị lỗi có thể gây khó khăn cho tài xế trong việc kiểm soát tình trạng lốp xe. Vì thế, việc kiểm soát áp suất lốp vô cùng quan trọng. Thậm chí tại một số quốc gia, hệ thống giám sát áp suất lốp là tiêu chuẩn bắt buộc khi kiểm định xe.
2.3. Cảm biến hộp số
Loại cảm biến này thường được trang bị ở các dòng xe sử dụng hộp số tự động (AT). Bộ cảm biến bao gồm cảm biến tốc độ đầu vào (ISS – Input Speed Sensor) và cảm biến tốc độ đầu ra (OSS – Output Speed Sensor) hoạt động cùng nhau.
Cảm biến hộp số có chức năng ghi nhận tốc độ đầu vào và đầu ra của hộp số để cung cấp dữ liệu chính xác đến mô-đun điều khiển hệ thống truyền lực (PCM). Từ đó, hệ thống sẽ tính toán và lựa chọn tỷ số truyền (bánh răng) thích hợp, đồng thời điều chỉnh áp suất dầu, đóng mở các solenoid giúp việc sang số diễn ra mượt mà hơn.
Nếu một hoặc cả hai cảm biến hộp số bị lỗi, quá trình chuyển đổi số có thể diễn ra không đúng cách hoặc không mượt mà. Chức năng kiểm soát hành trình cũng bị ảnh hưởng.
2.4. Cảm biến báo mòn má phanh
Đây là một hoặc nhiều dây cảm biến được lắp đặt trên lớp má phanh dưới dạng riêng lẻ hoặc tích hợp, hỗ trợ cho hệ thống phanh xe. Loại cảm biến này không được trang bị trên tất cả các dòng xe mà chỉ có ở một số dòng xe cao cấp.
Cảm biến báo mòn giúp giám sát và nhận biết độ mòn của má phanh và truyền dữ liệu đến ECU để hệ thống điều khiển đưa ra các cảnh báo cho người lái. Khi nhận được tín hiệu đèn báo, người lái cần mang xe đến trung tâm sửa chữa để kiểm tra, thay thế kịp thời, đảm bảo sự an toàn khi vận hành.
Như vậy, các loại cảm biến trên ô tô có chức năng kiểm soát hoạt động của động cơ và hỗ trợ điều khiển nhằm nâng cao hiệu suất vận hành, tiết kiệm nhiên liệu, giảm khí thải độc hại và tăng độ an toàn, nâng cao trải nghiệm lái. Một số loại cảm biến mang tính bắt buộc nhưng có một số loại là tùy chọn nâng cao. Các nhà sản xuất và chủ sở hữu xe ô tô có thể cân nhắc và lựa chọn các loại cảm ứng phù hợp với thiết kế, nhu cầu, mục đích sử dụng.
Tin tức khác:
> Cách kết nối điện thoại với màn hình ô tô đơn giản
>
