Bạn có bao giờ tự hỏi tại sao động cơ ô tô luôn hoạt động ổn định dù thời tiết bên ngoài thay đổi liên tục? Bí mật nằm ở một bộ phận nhỏ bé nhưng vô cùng quan trọng: cảm biến nhiệt độ nước làm mát. Cùng khám phá nguyên lý và cấu tạo cảm biến nhiệt độ nước làm mát ngay sau đây.
1. Khái niệm và chức năng của cảm biến nhiệt độ nước làm mát
Cảm biến nhiệt độ nước làm mát (ECT), hay còn gọi là cảm biến nhiệt độ động cơ (ETCS), là một linh kiện không thể thiếu trong hệ thống làm mát của động cơ ô tô.
Thiết bị này có nhiệm vụ đo nhiệt độ chính xác của hỗn hợp chất làm mát (thường là nước hoặc dung dịch chống đông) và truyền tín hiệu điện tử về bộ điều khiển điện tử trung tâm (ECU).
Dựa trên thông tin này, ECU sẽ điều chỉnh một cách linh hoạt các thông số hoạt động của động cơ như thời điểm đánh lửa, lượng nhiên liệu phun, tốc độ quay của quạt làm mát, nhằm duy trì nhiệt độ động cơ luôn ở mức tối ưu.
Để đạt độ chính xác cao và giám sát toàn diện quá trình làm mát, nhiều dòng xe hiện đại còn trang bị thêm một cảm biến nhiệt độ phụ. Cảm biến này thường được đặt ở đầu ra của van hằng nhiệt hoặc trên két nước, giúp theo dõi nhiệt độ của chất làm mát sau khi đã đi qua bộ trao đổi nhiệt.
Thông tin từ cảm biến phụ kết hợp với cảm biến chính sẽ cung cấp cho ECU một bức tranh toàn diện về nhiệt độ của hệ thống làm mát, từ đó đưa ra các quyết định điều khiển chính xác hơn.
Cảm biến nhiệt độ nước làm mát là một bộ phận điện tử được lắp đặt trong hệ thống làm mát của động cơ ô tô
2. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của cảm biến nhiệt độ nước làm mát
Cấu tạo cảm biến nhiệt độ nước làm mát
Cảm biến nhiệt độ nước làm mát ECT sở hữu cấu tạo tương đối đơn giản với hình dáng trụ rỗng, có ren bên ngoài. Bên trong cảm biến là một nhiệt điện trở với hệ số nhiệt điện trở âm, nghĩa là điện trở của cảm biến sẽ tăng khi nhiệt độ giảm và ngược lại. Nhờ cơ chế này, cảm biến có thể đo lường chính xác nhiệt độ của dung dịch làm mát.
Vị trí lắp đặt cảm biến ECT thường được thiết kế ở vị trí trên của thân máy, gần với họng nước làm mát của động cơ. Tuy nhiên, tùy thuộc vào từng loại xe và thiết kế động cơ, cảm biến có thể được lắp đặt ở vị trí khác như trên nắp máy.
Cảm biến ECT thường có hai chân kết nối: chân tín hiệu THW và chân mass E2. Chân tín hiệu THW sẽ truyền tải thông tin về nhiệt độ đo được đến ECU (bộ điều khiển điện tử) của động cơ.
Nguyên lý cảm biến nhiệt độ nước làm mát
Cảm biến nhiệt độ nước làm mát ECT được đặt trực tiếp trong khoang chứa dung dịch làm mát của động cơ, đảm bảo luôn tiếp xúc với chất lỏng để đo đạc nhiệt độ một cách chính xác.
Nhờ cấu tạo đặc biệt với nhiệt điện trở có hệ số nhiệt điện trở âm, cảm biến sẽ thay đổi điện trở theo nhiệt độ của dung dịch làm mát: khi nhiệt độ giảm, điện trở tăng và ngược lại.
Cơ chế hoạt động của cảm biến dựa trên nguyên lý cầu phân áp. Điện áp ổn định 5V từ ECU sẽ đi qua một điện trở chuẩn (có giá trị cố định) rồi đến cảm biến ECT và cuối cùng về mass.
Sự thay đổi điện trở của cảm biến sẽ làm thay đổi điện áp tại điểm giữa của cầu phân áp. Điện áp này sau đó sẽ được chuyển đổi thành tín hiệu số (digital) bởi bộ chuyển đổi ADC tích hợp trong ECU.
Khi động cơ ở trạng thái lạnh, điện trở của cảm biến ECT sẽ cao, dẫn đến điện áp tại điểm giữa cầu phân áp lớn hơn. ECU nhận được tín hiệu này và hiểu rằng động cơ đang cần được làm nóng.
Ngược lại, khi động cơ đạt đến nhiệt độ làm việc ổn định, điện trở của cảm biến giảm, điện áp tại điểm giữa cầu phân áp cũng giảm theo. ECU sẽ điều chỉnh các thông số hoạt động của động cơ cho phù hợp, đảm bảo hiệu suất và độ bền.
3. Phương pháp kiểm tra cảm biến nhiệt độ nước làm mát
Để kiểm tra hoạt động của cảm biến nhiệt độ nước làm mát, bạn cần chuẩn bị một số dụng cụ đơn giản như:
-
Đồng hồ vạn năng (VOM) có chức năng đo điện trở (Ω)
-
Nguồn nhiệt (bật lửa hoặc nước nóng)
-
Nước lạnh
Quy trình kiểm tra cảm biến nhiệt độ nước làm mát:
-
Kiểm tra giá trị điện trở ban đầu: Trước khi tiến hành kiểm tra, hãy đo giá trị điện trở của cảm biến ở nhiệt độ môi trường và so sánh với thông số kỹ thuật của nhà sản xuất. Điều này giúp bạn xác định được phạm vi thay đổi bình thường của cảm biến.
-
Ngâm cảm biến vào nước lạnh: Hạ nhiệt độ của cảm biến bằng cách nhúng nó vào nước lạnh. Một cảm biến hoạt động tốt sẽ cho giá trị điện trở tăng lên trong khoảng từ 4,8 đến 6,6 Ω.
-
Hơ nóng cảm biến: Sử dụng bật lửa hoặc nguồn nhiệt khác để làm nóng cảm biến. Khi đó, giá trị điện trở của cảm biến sẽ giảm xuống, nằm trong khoảng từ 0,2 đến 0,3 Ω.
-
Phân tích kết quả: Nếu giá trị điện trở của cảm biến thay đổi theo đúng quy luật trên, tức là cảm biến đang hoạt động bình thường. Ngược lại, nếu giá trị điện trở không thay đổi hoặc thay đổi không đáng kể khi nhiệt độ thay đổi, rất có thể cảm biến đã bị hỏng và cần thay thế.
Bạn có thể dùng đồng hồ vạn năng để kiểm tra cảm biến nhiệt độ nước làm mát
4. Một số lỗi của cảm biến nhiệt độ nước làm mát thường gặp
Sau một thời gian sử dụng, cảm biến này có thể bị hỏng và gây ra nhiều vấn đề nghiêm trọng cho động cơ nếu không được phát hiện và khắc phục kịp thời.
Một số dấu hiệu cho thấy cảm biến nhiệt độ nước làm mát đang gặp sự cố:
-
Đèn báo Check Engine sáng: Khi ECU nhận thấy tín hiệu từ cảm biến nhiệt độ không ổn định hoặc không chính xác, đèn báo Check Engine sẽ được kích hoạt, cảnh báo người lái về sự cố.
-
Tiêu thụ nhiên liệu tăng: Nếu cảm biến cung cấp thông tin sai lệch về nhiệt độ động cơ, ECU sẽ điều chỉnh lượng nhiên liệu không phù hợp. Điều này dẫn đến tình trạng động cơ tiêu thụ nhiên liệu nhiều hơn bình thường, đặc biệt là khi động cơ lạnh.
-
Động cơ quá nhiệt: Khi cảm biến báo nhiệt độ thấp hơn thực tế, ECU sẽ không kích hoạt quạt làm mát hoặc kích hoạt quá muộn, dẫn đến động cơ quá nhiệt. Tình trạng này có thể gây hư hỏng nghiêm trọng cho các bộ phận của động cơ.
-
Khói đen từ ống xả: Nếu cảm biến báo nhiệt độ thấp, ECU sẽ tăng lượng nhiên liệu cung cấp cho động cơ, dẫn đến hỗn hợp nhiên liệu quá giàu. Phần nhiên liệu không cháy hết sẽ bị đốt cháy trong ống xả, tạo ra khói đen.
-
Khó khởi động: Khi động cơ lạnh, nếu cảm biến báo nhiệt độ cao hơn thực tế, ECU sẽ giảm lượng nhiên liệu cung cấp, khiến động cơ khó khởi động.
-
Tốc độ không ổn định: Cảm biến nhiệt độ nước làm mát cũng ảnh hưởng đến việc điều chỉnh tốc độ quay không tải của động cơ. Nếu cảm biến bị lỗi, tốc độ không tải có thể không ổn định, tăng giảm bất thường.
Hiểu biết về nguyên lý và cấu tạo cảm biến nhiệt độ nước làm mát là kiến thức cơ bản đối với các kỹ thuật viên ô tô. Việc kiểm tra và bảo dưỡng định kỳ cảm biến này sẽ giúp phát hiện sớm các hư hỏng, tránh gây ra những hậu quả nghiêm trọng cho động cơ.
