Cảm biến lưu lượng khí nạp (MAF) là một trong những thành phần quan trọng của hệ thống động cơ ô tô. Với vai trò giám sát lưu lượng khí nạp vào động cơ, cảm biến MAF giúp điều chỉnh tỷ lệ pha trộn chất nhiên liệu và khí để đảm bảo động cơ hoạt động hiệu quả và tiết kiệm nhiên liệu.
Tuy nhiên, như bất kỳ thành phần nào khác trong hệ thống động cơ, cảm biến MAF cũng có thể gặp phải các sự cố và hư hỏng, ảnh hưởng đến hiệu suất và tiết kiệm nhiên liệu của động cơ. Vì vậy, việc hiểu rõ chức năng, nguyên lý hoạt động, cách kiểm tra và sửa chữa cảm biến MAF là rất quan trọng đối với các kỹ thuật viên ô tô và chủ xe ô tô.
Trong bài viết này, Nghiện Car sẽ tìm hiểu về cảm biến lưu lượng khí nạp, từ cấu tạo, chức năng, nguyên lý hoạt động, đến các triệu chứng khi hư hỏng, cách kiểm tra và sửa chữa.
Cảm biến đo lưu lượng khí nạp là gì?
Cảm biến đo lưu lượng khí nạp (Air Flow Sensor – AFS) là một cảm biến được sử dụng trong hệ thống động cơ để đo lượng khí nạp vào buồng đốt. Cảm biến này thường được sử dụng trong các động cơ đốt trong, như động cơ xe hơi, để đo lượng khí được hút vào xi lanh để hỗ trợ trong việc xác định lượng nhiên liệu cần thiết cho pha đốt cháy.
AFS có thể đo lường lưu lượng khí nạp bằng cách sử dụng nhiều cách thức khác nhau, tùy thuộc vào loại cảm biến. Một số cảm biến đo lưu lượng khí nạp phổ biến nhất là cảm biến dây cảm ứng (Hot-Wire Air Flow Sensor), cảm biến áp suất (Mass Air Flow Sensor), và cảm biến độ rung (Vane Air Flow Sensor).
Cảm biến đo lưu lượng khí nạp thường được đặt gần bộ lọc khí để đảm bảo lượng khí nạp được đo chính xác và để tránh bị bẩn hoặc một số tác động khác từ môi trường bên ngoài. Khi cảm biến đo được lượng khí nạp, nó sẽ gửi tín hiệu về hệ thống điều khiển động cơ để điều chỉnh lượng nhiên liệu cần thiết cho đốt cháy.
Sử dụng cảm biến đo lưu lượng khí nạp trong hệ thống động cơ giúp tăng hiệu quả đốt cháy, tiết kiệm nhiên liệu và giảm khí thải độc hại.
Chức năng và cấu tạo cảm biến lưu lượng khí nạp
Cảm biến đo lưu lượng khí nạp (Air Flow Sensor – AFS) là một thiết bị quan trọng trong hệ thống điều khiển động cơ, có chức năng đo lượng khí nạp vào động cơ để điều chỉnh lượng nhiên liệu cần thiết để đốt cháy. Cấu tạo của một cảm biến lưu lượng khí nạp phụ thuộc vào loại cảm biến, nhưng có thể được tóm tắt chung như sau:
- Một đầu dò hoặc một cảm biến được đặt trong đường ống hút khí và tiếp xúc với luồng khí.
- Một đầu dò hoặc cảm biến bao gồm các bộ phận như cảm biến dây nung, cảm biến áp suất hoặc cảm biến độ rung.
- Cảm biến thường được gắn kết với một mạch điện tử để chuyển đổi tín hiệu đo được thành tín hiệu điện và truyền tín hiệu này đến hệ thống điều khiển động cơ.
Các loại cảm biến lưu lượng khí nạp phổ biến nhất bao gồm:
- Cảm biến dây cảm ứng (Hot-Wire Air Flow Sensor): Cảm biến này có cấu tạo bao gồm một dây nung được đặt trong khí nạp. Khi khí qua dây nung, nhiệt độ của dây nung sẽ tăng lên và điện trở của dây cũng sẽ tăng lên. Điện trở tăng sẽ được đo bởi mạch điện tử để tính toán lưu lượng khí nạp.
- Cảm biến áp suất (Mass Air Flow Sensor): Cảm biến này đo lượng khí nạp bằng cách sử dụng một cảm biến áp suất để đo áp suất khí nạp và tính toán lưu lượng khí nạp. Cảm biến này có một ống nạp khí, một cảm biến áp suất và một mạch điện tử để tính toán lưu lượng khí nạp.
- Cảm biến độ rung (Vane Air Flow Sensor): Cảm biến này sử dụng một bộ phận rung (vane) trong luồng khí để đo lưu lượng khí nạp. Khi khí nạp qua, vane sẽ rung và cảm biến sẽ đo tần số rung của vane để tính toán lưu lượng khí nạp.
Chức năng chính của cảm biến lưu lượng khí nạp (Air Flow Sensor – AFS) là đo lượng khí nạp vào động cơ để điều chỉnh lượng nhiên liệu cần thiết để đốt cháy. Cảm biến lưu lượng khí nạp là một phần quan trọng của hệ thống điều khiển động cơ và được sử dụng để giúp tối ưu hóa hiệu suất và tiết kiệm nhiên liệu.
Khi khí nạp qua cảm biến lưu lượng khí nạp, các bộ phận cảm biến sẽ tạo ra một tín hiệu điện tử phụ thuộc vào lưu lượng khí nạp. Tín hiệu này sẽ được chuyển đổi và truyền đến hệ thống điều khiển động cơ để điều chỉnh lượng nhiên liệu được phun ra.
Nếu lượng khí nạp tăng, cảm biến sẽ phát ra tín hiệu tương ứng và hệ thống điều khiển động cơ sẽ điều chỉnh lượng nhiên liệu phun ra để đảm bảo tỷ lệ đốt cháy chính xác. Ngược lại, nếu lượng khí nạp giảm, cảm biến sẽ gửi một tín hiệu thích hợp và hệ thống điều khiển động cơ sẽ giảm lượng nhiên liệu được phun ra để đảm bảo hiệu suất và tiết kiệm nhiên liệu.
Vì vậy, cảm biến lưu lượng khí nạp đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì hiệu suất động cơ và giúp tối ưu hóa sử dụng nhiên liệu. Nó cũng có thể được sử dụng để giám sát và chẩn đoán các vấn đề liên quan đến hệ thống khí nạp của động cơ.
Nguyên lý hoạt động của cảm biến đo khí nạp động cơ
Cảm biến lưu lượng khí nạp có thể hoạt động theo nhiều nguyên lý khác nhau, nhưng nguyên lý hoạt động chính là dựa trên sự khác biệt áp suất và dòng khí giữa các bề mặt.
Một số cảm biến lưu lượng khí nạp sử dụng nguyên lý đo áp suất khác biệt để tính toán lưu lượng khí nạp. Thiết bị này bao gồm một ống hút và một đầu dò áp suất, được đặt cách nhau một khoảng cách nhất định.
Khi khí nạp đi qua ống hút, nó sẽ gặp phải một tác động và tạo ra một sự khác biệt áp suất giữa đầu dò và ống hút. Đầu dò sẽ đo lường áp suất này và tính toán lưu lượng khí nạp dựa trên sự khác biệt áp suất.
Một số cảm biến lưu lượng khí nạp khác sử dụng nguyên lý đo dòng khí quanh một đối tượng. Thiết bị này bao gồm một cảm biến áp suất và một ống hút được thiết kế theo hình dạng đặc biệt.
Khi khí nạp đi qua ống hút, nó sẽ tạo ra một dòng khí quanh một đối tượng trong ống hút. Cảm biến áp suất sẽ đo lường áp suất trong ống hút và tính toán lưu lượng khí nạp dựa trên dòng khí quanh đối tượng.
Trong cảm biến lưu lượng khí nạp điện tử, tín hiệu đầu ra được tạo ra bởi một bộ chuyển đổi điện tử được tích hợp sẵn trong thiết bị. Tín hiệu này sẽ được gửi đến hệ thống điều khiển động cơ để điều chỉnh lượng nhiên liệu được phun ra và đảm bảo tỷ lệ đốt cháy chính xác.
Thông số kỹ thuật – sơ đồ mạch điện và vị trí của cảm biến MAF
Thông số kỹ thuật của cảm biến lưu lượng khí nạp (MAF) có thể khác nhau tùy theo loại động cơ và nhà sản xuất, nhưng thông thường bao gồm:
- Dải đo lưu lượng khí nạp: từ vài gram/giây đến hơn 1000 gram/giây
- Độ chính xác đo lưu lượng khí nạp: từ 1% đến 5%
- Điện áp hoạt động: thường là 12V DC
- Nhiệt độ hoạt động: từ -40 độ C đến 120 độ C
Sơ đồ mạch điện của cảm biến MAF bao gồm:
- Một bộ lọc khí để loại bỏ bụi và các hạt nhỏ khác
- Một đầu đo lưu lượng khí bao gồm một cặp cảm biến nhiệt điện (hot wire) hoặc film bimetal (hot film)
- Một mạch điện tử xử lý tín hiệu đầu ra của cảm biến
Vị trí lắp đặt cảm biến MAF thường nằm trên ống hút không khí đến động cơ, gần với bộ lọc khí hoặc đầu hút của ống. Nó có thể được lắp trực tiếp vào ống hút hoặc được gắn trên bộ lọc khí hoặc trên vỏ động cơ.
Các hư hỏng và triệu chứng khi cảm biến lưu lượng khí nạp hỏng
- Không đều hoặc mất công suất động cơ: Điều này có thể xảy ra khi cảm biến MAF cung cấp dữ liệu không chính xác về lượng khí nạp, dẫn đến đốt cháy nhiên liệu không đủ hoặc quá nhiều. Điều này có thể dẫn đến các triệu chứng như khó khởi động, không đều khi chạy và mất công suất.
- Tăng mức tiêu thụ nhiên liệu: Khi cảm biến MAF hỏng, hệ thống động cơ có thể không thể chính xác đo lường lượng khí nạp, dẫn đến sử dụng quá nhiều nhiên liệu. Điều này có thể dẫn đến tình trạng tiêu thụ nhiên liệu tăng đáng kể.
- Động cơ không khởi động được: Nếu cảm biến MAF không hoạt động hoặc hoạt động không đúng, động cơ có thể không khởi động được.
- Máy động cơ tắt đột ngột: Nếu cảm biến MAF bị hỏng hoặc ngừng hoạt động đột ngột, động cơ có thể tắt mà không có bất kỳ cảnh báo nào.
- Đèn Check Engine bật: Một trong những triệu chứng rõ ràng nhất của cảm biến MAF hỏng là khi đèn Check Engine bật. Việc kiểm tra lỗi sẽ cho phép xác định được lỗi nằm ở đâu trong hệ thống.
- Khó khởi động: Khi cảm biến MAF bị hỏng, khả năng khởi động động cơ có thể bị ảnh hưởng nghiêm trọng. Khởi động có thể mất nhiều lần hơn bình thường hoặc không khởi động được.
Những triệu chứng trên có thể không chỉ do cảm biến MAF hỏng mà có thể là do các nguyên nhân khác. Vì vậy, nếu phát hiện các triệu chứng này, nên đưa xe đến cửa hàng sửa chữa để kiểm tra và xác định nguyên nhân chính xác.
Cách kiểm tra cảm biến khối lượng khí nạp
- Sử dụng máy chẩn đoán động cơ (scan tool): Đây là cách kiểm tra đáng tin cậy nhất, vì scan tool có thể đọc dữ liệu từ các cảm biến và phát hiện lỗi khi cảm biến khối lượng khí nạp không hoạt động đúng cách.
- Kiểm tra độ nhạy của cảm biến: Kiểm tra độ nhạy của cảm biến bằng cách đo lưu lượng khí qua đầu dò của cảm biến bằng cách sử dụng đồng hồ áp suất. Nếu độ nhạy của cảm biến không đúng, cần thay thế cảm biến.
- Kiểm tra tín hiệu điện từ cảm biến: Kiểm tra tín hiệu điện từ cảm biến bằng cách sử dụng đồng hồ đo điện áp hoặc đa năng đo điện. Nếu không có tín hiệu hoặc tín hiệu không đúng, cần thay thế cảm biến.
- Kiểm tra sơ đồ dây kết nối: Kiểm tra sơ đồ dây kết nối để đảm bảo rằng không có bất kỳ đoạn dây nào bị đứt hoặc hỏng. Nếu phát hiện bất kỳ lỗi nào, cần sửa chữa hoặc thay thế đoạn dây bị hỏng.
- Kiểm tra van xả khí: Kiểm tra van xả khí để đảm bảo rằng không bị tắc và lưu lượng khí được điều chỉnh đúng cách. Nếu van bị tắc, cần vệ sinh hoặc thay thế van.
Cần lưu ý rằng việc kiểm tra và sửa chữa cảm biến khối lượng khí nạp nên được thực hiện bởi những người có kinh nghiệm và kiến thức chuyên môn.
Kinh nghiệm sửa chữa cảm biến khối lượng khí nạp
- Kiểm tra các dây điện: Trong quá trình sửa chữa, bạn nên kiểm tra các dây điện của cảm biến khối lượng khí nạp để đảm bảo rằng chúng được kết nối chặt chẽ và không bị đứt hoặc bung ra.
- Kiểm tra van xả khí: Kiểm tra van xả khí để đảm bảo rằng nó hoạt động đúng cách và không bị tắc.
- Kiểm tra và làm sạch cảm biến: Nếu cảm biến bị dơ hoặc bị cặn, nó có thể làm giảm độ nhạy và chính xác của cảm biến. Bạn có thể làm sạch cảm biến bằng cách sử dụng một loại dung dịch làm sạch đặc biệt được bán trên thị trường, sau đó lau khô cảm biến trước khi lắp lại.
- Thay thế cảm biến: Nếu cảm biến bị hỏng, bạn cần phải thay thế bằng một cảm biến mới. Bạn cần lưu ý để chọn một loại cảm biến tương thích với động cơ và xe của bạn.
- Kiểm tra và sửa chữa các vấn đề khác: Nếu sau khi kiểm tra cảm biến khối lượng khí nạp mà vẫn không giải quyết được vấn đề, có thể lỗi nằm ở các bộ phận khác trên động cơ hoặc hệ thống nạp khí.
Lưu ý rằng việc sửa chữa cảm biến khối lượng khí nạp cần phải được thực hiện bởi những người có kinh nghiệm và kiến thức chuyên môn để đảm bảo an toàn và độ tin cậy của xe.
Kết luận
Tóm lại, cảm biến lưu lượng khí nạp đóng vai trò quan trọng trong việc điều khiển và điều chỉnh động cơ ô tô. Việc bảo dưỡng và kiểm tra thường xuyên cảm biến MAF sẽ giúp nâng cao hiệu suất và tuổi thọ của động cơ, đồng thời giảm thiểu chi phí sửa chữa và tiêu hao nhiên liệu.
