Các loại cảm biến trên ô tô: Vai trò, nguyên lý hoạt động và cách kiểm tra chi tiết

Trong kỷ nguyên công nghệ ô tô hiện đại, các loại cảm biến trên ô tô đã trở thành bộ phận không thể tách rời trong cấu trúc điều khiển và vận hành của phương tiện. Những cảm biến này hoạt động như “giác quan” điện tử, liên tục thu thập dữ liệu về tốc độ, áp suất, lưu lượng khí nạp, nhiệt độ hay thành phần khí thải, sau đó truyền tín hiệu về ECU để xử lý và hiệu chỉnh. Nhờ vậy, động cơ có thể đạt hiệu suất tối ưu, giảm thiểu tiêu hao nhiên liệu, hạn chế khí thải độc hại và đồng thời nâng cao độ an toàn vận hành.

Chi tiết các loại cảm biến trên ô tô hiện đại

Không chỉ hỗ trợ cho hệ thống động cơ, cảm biến còn đóng vai trò quan trọng trong hệ thống phanh ABS, túi khí SRS, kiểm soát hành trình, cũng như nhiều công nghệ hỗ trợ lái tiên tiến khác. Chính vì vậy, việc hiểu rõ chức năng, vị trí lắp đặt, nguyên lý hoạt động và các dấu hiệu hư hỏng của từng loại cảm biến sẽ giúp chủ xe chủ động hơn trong quá trình bảo dưỡng và sửa chữa.

Các loại cảm biến trên ô tô trong hệ thống động cơ

Trong hệ thống động cơ, các loại cảm biến trên ô tô đóng vai trò then chốt trong việc duy trì hiệu suất vận hành, đảm bảo tiết kiệm nhiên liệu và kiểm soát lượng phát thải ô nhiễm. Đây là nhóm cảm biến quan trọng nhất, liên quan trực tiếp đến khả năng đốt cháy, điều hòa hỗn hợp nhiên liệu – không khí, cũng như kiểm soát nhiệt độ và áp suất trong buồng đốt.

1. Cảm biến vị trí trục khuỷu (Crankshaft Position Sensor – CKP)

Chức năng: Theo dõi chính xác vị trí piston và tốc độ quay của trục khuỷu để ECU đồng bộ hệ thống đánh lửa và phun nhiên liệu.
Nguyên lý: Hoạt động dựa trên sự thay đổi từ trường để tạo ra tín hiệu điện.
Vị trí: Gắn ở khu vực gần trục khuỷu, bánh đà hoặc puly.
Dấu hiệu hư hỏng: Động cơ khó khởi động, rung giật, tiêu hao nhiên liệu tăng, đèn Check Engine bật sáng.

2. Cảm biến vị trí trục cam (Camshaft Position Sensor – CPS)

Chức năng: Xác định chính xác vị trí trục cam, giúp ECU đồng bộ dữ liệu với CKP, từ đó tối ưu thời điểm đánh lửa và phun xăng.
Vị trí: Thường gắn tại nắp hộp cam hoặc đỉnh xi lanh.
Hư hỏng thường gặp: Máy nổ không đều, chết máy đột ngột, rung mạnh, khó tăng tốc.

3. Cảm biến bướm ga (Throttle Position Sensor – TPS)

Nhiệm vụ: Đo góc mở bướm ga, phản ánh trực tiếp ý định tăng tốc của người lái.
Nguyên lý: Sử dụng biến trở (potentiometer) để chuyển đổi tín hiệu góc mở thành tín hiệu điện áp.
Vị trí: Đặt ngay trên trục bướm ga.
Hỏng hóc: Động cơ hụt ga, chết máy khi tăng tốc, sang số bị giật, tốc độ vòng tua không ổn định.

4. Cảm biến kích nổ (Knock Sensor – KS)

Chức năng: Phát hiện hiện tượng kích nổ (knocking) trong buồng đốt, truyền tín hiệu cho ECU để lùi thời điểm đánh lửa, bảo vệ động cơ.
Vị trí: Gắn trực tiếp trên thân xi lanh hoặc nắp máy.
Triệu chứng lỗi: Động cơ gõ mạnh, phát tiếng kim loại khi tăng tốc, đèn báo lỗi sáng.

5. Cảm biến oxy (Oxygen Sensor – O2 Sensor)

Vai trò: Đo tỷ lệ oxy trong khí thải, giúp ECU điều chỉnh tỷ lệ hòa khí AFR (Air-Fuel Ratio) chuẩn xác.
Vị trí: Trên đường ống xả, thường lắp trước và sau bầu catalytic converter.
Nguyên lý: So sánh sự chênh lệch nồng độ oxy giữa khí thải và không khí ngoài.
Hỏng hóc: Xe hao xăng, thải khói đen, khó vượt qua kiểm định khí thải.

6. Cảm biến nhiệt độ nước làm mát (Engine Coolant Temperature – ECT)

Chức năng: Giám sát nhiệt độ dung dịch làm mát để ECU cân chỉnh tỷ lệ nhiên liệu và điều khiển quạt tản nhiệt.
Nguyên lý: Dựa vào điện trở nhiệt (thermistor).
Vị trí: Thường lắp vào thân máy hoặc két nước.
Dấu hiệu hỏng: Xe khó khởi động nguội, động cơ nóng bất thường, mức tiêu hao nhiên liệu tăng.

7. Cảm biến lưu lượng khí nạp (Mass Air Flow – MAF)

Nhiệm vụ: Đo chính xác khối lượng không khí đi vào buồng đốt, giúp ECU xác định lượng nhiên liệu phun phù hợp.
Vị trí: Nằm trên cổ hút, giữa bộ lọc gió và thân động cơ.
Hỏng hóc: Động cơ yếu, chết máy khi ga thấp, tăng tiêu hao nhiên liệu.

8. Cảm biến áp suất khí nạp (Manifold Absolute Pressure – MAP)

Chức năng: Đo áp suất chân không trong ống góp hút để ECU ước tính tải động cơ.
Vị trí: Gắn trực tiếp trên đường ống nạp.
Dấu hiệu lỗi: Động cơ ì, xả nhiều khói đen, đèn báo lỗi MAP sáng.

9. Cảm biến nhiệt độ khí nạp (Intake Air Temperature – IAT)

Chức năng: Xác định nhiệt độ luồng khí đi vào để ECU hiệu chỉnh tỷ lệ nhiên liệu.
Vị trí: Tích hợp trong MAF hoặc gắn trên cổ hút.
Hỏng hóc: Xe xả nhiều khói, nhiên liệu tiêu hao bất thường.

10. Cảm biến nhiệt độ EGR (EGR Temperature Sensor)

Vai trò: Hỗ trợ kiểm soát hoạt động của van EGR, giúp giảm phát thải NOx độc hại ra môi trường.
Vị trí: Lắp trên đường ống dẫn khí EGR.
Hỏng hóc: Dẫn đến hiện tượng kích nổ, khí thải vượt mức tiêu chuẩn.

Các loại cảm biến trên ô tô trong hệ thống vận hành và an toàn

Không chỉ ở động cơ, các loại cảm biến trên ô tô còn đóng vai trò cực kỳ quan trọng trong việc kiểm soát hệ thống vận hành, phanh và an toàn chủ động. Nhờ các cảm biến này, xe có thể cung cấp dữ liệu thời gian thực cho ECU, từ đó hỗ trợ người lái duy trì trạng thái vận hành ổn định, tiết kiệm và đảm bảo an toàn tối đa.

1. Cảm biến áp suất lốp (Tire Pressure Monitoring System – TPMS)

Chức năng: Theo dõi liên tục áp suất trong từng bánh xe, đưa ra cảnh báo sớm khi lốp bị non hơi hoặc quá căng, giúp hạn chế nguy cơ nổ lốp.
Vị trí: Gắn trực tiếp bên trong lốp hoặc ngay tại van bánh xe.
Hư hỏng thường gặp: Không hiển thị cảnh báo, pin cảm biến yếu, tín hiệu truyền sai lệch.

2. Cảm biến tốc độ bánh xe (Wheel Speed Sensor – WSS)

Nhiệm vụ: Cung cấp dữ liệu tốc độ quay từng bánh xe cho các hệ thống ABS, ESP và TCS.
Nguyên lý: Hoạt động dựa trên sự biến đổi từ trường để nhận biết vòng quay.
Dấu hiệu lỗi: ABS/TCS không hoạt động, nguy hiểm khi phanh gấp hoặc khi xe mất độ bám đường.

3. Cảm biến báo mòn má phanh

Chức năng: Cảnh báo khi má phanh mòn đến giới hạn an toàn, giúp người lái kịp thời thay thế.
Giá trị: Bảo đảm hiệu suất phanh tối đa, tránh nguy cơ mất phanh đột ngột trong tình huống khẩn cấp.

4. Cảm biến hộp số (Transmission Sensor)

Nhiệm vụ: Theo dõi tốc độ trục hộp số và vị trí cần số, giúp ECU điều chỉnh thời điểm sang số tối ưu.
Lợi ích: Mang lại cảm giác sang số mượt mà, tăng độ bền hộp số, tiết kiệm nhiên liệu.
Triệu chứng lỗi: Xe sang số giật, chuyển số chậm hoặc ì máy khi vận hành.

Các loại cảm biến khác trên ô tô hiện đại

Bên cạnh các cảm biến ở động cơ và hệ thống vận hành, nhiều dòng xe thế hệ mới còn được trang bị thêm những cảm biến thông minh nhằm tăng cường độ an toàn, tiện nghi và khả năng tiết kiệm nhiên liệu. Đây là nhóm cảm biến hỗ trợ, bổ sung cho hệ thống chính, nhưng lại có ảnh hưởng trực tiếp đến trải nghiệm lái xe trong thực tế.

1. Cảm biến lùi (Parking Sensor)

Nguyên lý hoạt động: Sử dụng sóng siêu âm hoặc radar để đo khoảng cách giữa đuôi xe và vật cản.
Chức năng: Phát cảnh báo bằng âm thanh hoặc hình ảnh khi xe lùi gần chướng ngại vật, giúp tài xế thao tác an toàn trong không gian hẹp.

2. Cảm biến lưu lượng nhiên liệu (Fuel Flow Sensor)

Nhiệm vụ: Đo lường chính xác lượng nhiên liệu đi vào động cơ trong một khoảng thời gian nhất định.
Lợi ích: Hỗ trợ ECU tối ưu hóa tiêu thụ, kiểm soát khí thải, đồng thời cung cấp dữ liệu quan trọng cho hệ thống OBD-II trong chẩn đoán lỗi.

3. Cảm biến vị trí bàn đạp phanh và ga (Brake & Accelerator Pedal Position Sensor)

Chức năng: Đo độ nhấn bàn đạp, gửi tín hiệu về ECU để điều chỉnh phản ứng của động cơ và hệ thống phanh.
Vai trò: Đảm bảo phản ứng nhạy bén, ổn định và an toàn, đặc biệt trong tình huống cần tăng tốc hoặc phanh gấp.

4. Cảm biến áp suất dầu trợ lực lái và ABS

Nhiệm vụ: Giám sát áp suất dầu trong hệ thống trợ lực lái và hệ thống chống bó cứng phanh (ABS).
Giá trị: Giúp hệ thống lái luôn ổn định, đồng thời đảm bảo hiệu quả phanh trong mọi điều kiện vận hành.

5. Cảm biến túi khí (Airbag Sensor)

Chức năng: Phát hiện va chạm mạnh và kích hoạt túi khí trong mili-giây để bảo vệ người ngồi.
Nguy cơ khi lỗi: Nếu cảm biến trục trặc, túi khí có thể bung chậm hoặc không bung, gây mất an toàn nghiêm trọng.

6. Cảm biến ánh sáng (Light Sensor)

Nhiệm vụ: Tự động nhận diện điều kiện sáng – tối bên ngoài để bật/tắt đèn chiếu sáng.
Lợi ích: Giúp người lái tập trung vào điều khiển xe, giảm thao tác thủ công, nâng cao độ an toàn khi di chuyển ban đêm hoặc đi qua hầm tối.

Kết luận

Các loại cảm biến trên ô tô không chỉ giúp động cơ vận hành ổn định mà còn đảm bảo an toàn và tối ưu trải nghiệm lái. Việc hiểu rõ chức năng, nguyên lý hoạt động và dấu hiệu hư hỏng của từng cảm biến giúp người dùng chủ động hơn trong bảo dưỡng xe.

Tại Việt Nam, Lâm Phát JSC là đơn vị chuyên cung cấp thông tin, dịch vụ và giải pháp kỹ thuật cho ngành công nghiệp ô tô, mang đến sự an tâm cho khách hàng trong việc khai thác và sử dụng các công nghệ hiện đại.