Các loại cảm biến trên ô tô: Tổng quan và phân loại [Chi tiết]

Có rất nhiều các loại cảm biến trên ô tô khác nhau, mỗi loại đảm nhận một chức năng và nhiệm vụ riêng biệt như: kiểm soát, thu thập dữ liệu, nâng cao hiệu suất động cơ, tiết kiệm nhiên liệu và gia tăng tính an toàn khi sử dụng xe.

Bài viết sau đây, Gara sửa điện ô tô chuyên nghiệp sẽ cùng bạn phân loại các loại cảm biến này trên từng bộ phận và giải thích rõ chức năng về từng loại cảm biến để bạn đọc có thể hiểu hết về chúng!

I. Các loại cảm biến trên ô tô ở động cơ

Hệ thống các cảm biến được trang bị trên động cơ xe ô tô đảm nhận vai trò quan trọng trong việc kiểm soát hỗn hợp hòa khí tới động cơ, để từ đó động cơ có thể vận hành một cách ổn định mà vẫn đảm bảo khả năng tiết kiệm nhiên liệu.

Ngoài ra, các loại cảm biến ở động cơ còn đảm nhận cả chức năng kiểm soát lượng khí thải thoát ra môi trường sao cho phù hợp với các tiêu chuẩn của việc bảo vệ môi trường.

Các loại cảm biến trên động cơ gồm có:

1. Cảm biến CKP

Là một trong hai loại cảm biến quan trọng nhất trên động cơ, cảm biến vị trí trục khuỷu CKP – Crankshaft Position Sensor thường được lắp đặt ngay sát puly trục khuỷu hoặc bên dưới bánh đa. Thông thường, cảm biến CKP sẽ có 4 loại khác nhau gồm: cảm biến Hall Effect, cảm biến cảm ứng, cảm biến điện trở và cảm biến quang học.

Cảm biến trục khuỷu CKP đảm nhiện nhận vụ theo dõi tốc độ vòng quay của động cơ (RPM) và vị trí của pittong để gửi những thông tin này tới ECU điều khiển. Kết hợp với những tín hiệu từ trục cảm, bộ điều khiển sẽ đoán biết được vị trí của pittong và xupap để căn chỉnh thời điểm thích hợp nhất để phun nhiên liệu và đánh lửa cho các xylanh.

Khi cảm biến vị trí trục khuỷu xảy ra vấn đề, điều này sẽ làm ảnh hưởng tới hoạt động của động cơ như khó khởi động, động cơ yếu, tăng tốc không ổn định, xuất hiện tình trạng rung lắc do đánh lửa sai thời điểm và tiêu tốn nhiều nhiên liệu. Trong trường hợp xấu hơn, thậm chí người dùng không thể khởi động được động cơ.

2. Cảm biến CPS

Là một trong các loại cảm biến trên ô tô quan trọng nhất ở động cơ sau cảm biến CKP đó chính là cảm biến vị trí trục cam CPS – Camshaft Positive Sensor .

Loại cảm biến này thường được bố trí tại đỉnh của xylanh hoặc nắp hộp chứa trục cam. Cảm biến CPS có hai loại chính đó là cảm biến quang học và cảm biến hiệu ứng điện từ.

Cảm biến vị trí trục cam có nhiệm vụ xác định chính xác của cốt cam hay xupap, đề từ đó gửi tín hiệu tới ECU điều khiển trung tâm. Sau đó, ECU sẽ phân tích dữ liệu để xác định điểm chết trên của máy số 1 hoặc các máy còn lại, đồng thời ECU cũng sẽ tính toán thời điểm hợp lý nhất để đánh lửa và phun nhiên liệu cho các xylanh.

Cảm biến vị trí trục cam và trục khuỷu thường sẽ hoạt động song song cùng với nhau để ECU có thể tính toàn được chính xác thời điểm phun nhiên liệu và đánh lửa tối ưu nhất cho động cơ.

Khi cảm biến vị trí trục cam CPS bị lỗi, động cơ có thể sẽ xuất hiện một trong số các hiện tượng nhau: khó khởi động hoặc không thể khởi động, động cơ giảm công suất, tốc độ di chuyển không đồng đều dù giữ nguyên bàn đạp ga, hao nhiên liệu…

3. Cảm biến KNK

Cảm biến kích nổ KNK – Knock Sensor là một trong các loại cảm biến trên ô tô có khả năng “lắng nghe” những âm thanh và rung động bất thường xảy ra trên động cơ. Vậy nên, chúng còn có tên gọi khác là cảm biến tiếng gõ.

Chúng có thiết kế hình dạng tương tự một chiếc bulong, nó thường được gắn ngay tại vị trí cổ hút, nắp xylanh trên thân động cơ. Thông thường trên những dòng xe phổ thông, mỗi một động cơ sẽ chỉ có 1 cảm biến kích nổ. Tuy nhiên, đối với các loại động cơ trên các dòng siêu xe như động cơ V6, V8 sẽ có thể có tới 2 cảm biến kích nổ ở mỗi nhánh máy.

KNK có khả năng phát hiện ra những bất thường ở động cơ, đồng thời khắc phục tình trạng kích nổ sớm có thể gây hại tới động cơ. Bằng cách ghi nhận những âm thanh và rung động từ động cơ, sau đó biến nó thành tín hiệu điện từ và truyền tải tới ECU điều khiển phân tích nhằm ngăn ngừa tình trạng kích nổ.

Khi KNK gặp lỗi thì đèn check engine sẽ sáng, động cơ có tình trạng kích nổ gây hư hại tới các chi tiết bên trong động cơ. Nếu như tình trạng này không sớm được khắc phục sẽ làm cho xe bị giảm hiệu suất vận hành, xylanh và pittong có thể bị cong vênh, gãy theo thời gian.

4. Cảm biến TPS

Cảm biến vị trí bướm ga TPS – Throttle Position Sensor thường được lắp đặt tại trục đầu ra của bướm ga. Đa số các dòng xe đời mới hiện nay đều trang bị loại cảm biến bướm ga không tiếp xúc, trong đó gồm có 3 loại chính đó là: cảm biến cảm ứng, cảm biến điện trở từ và cảm biến Hall Effect.

Cảm biến bướm ga TPS đảm nhận nhiệm vụ đo góc mở và vị trí của bướm ga để truyền tải tín hiệu tới ECU động cơ. Từ đó, ECU sẽ đánh giá các thông tin để tính toán mức độ tải của động cơ, và điều chỉnh thời điểm cũng như lượng nhiên liệu cần phun vào buồng đốt sao cho tối ưu nhất.

Hệ thống kiểm soát lực kéo cũng sử dụng cảm biến vị trí bướm ga để tự điều chỉnh góc mở bướm ga, bù ga cầm chừng hoặc kiểm soát hành trình chuyển số (đối với xe số tự động) để giúp động cơ vận hành ổn định.

Cũng như các loại cảm biến trên ô tô khác, khi cảm biến vị trí bướm ga gặp lỗi, tốc độ động cơ có thể sẽ không ổn định, khả năng tăng tốc bị giảm sút, tiêu hao nhiều nhiên liệu và nồng độ CO, HC trong khí thải cũng tăng cao.

5. Các cảm biến khí nạp

Các loại cảm biến khi nạp trên động cơ thường đảm nhận nhiệm vụ ghi/nhận và gửi tín hiệu liên quan tới lượng khí nạp đi vào động cơ như: lưu lượng, áp suất, nhiệt độ, độ ẩm…

Hiện nay, có 3 loại cảm biến khi nạp phổ biến nhất trên động cơ, được phân loại theo chứng năng gồm:

# Cảm biến MAF

Cảm biến lưu lượng khí nạp MAF – Mass Air Flow là một loại cảm biến không thể thiếu trên hệ thống điều khiển động cơ xe ô tô. Cảm biến MAF được lắp đặt ngay tại trên đường ống dẫn không khí từ lọc gió tới bộ phận điều khiển bướm ga.

Có 2 loại cảm biến lưu lượng khí nạp MAF chính trên xe ô tô, bao gồm:

• Cảm biến đo lưu lượng khí nạp kiểu dây nóng.
• Cảm biến đo lưu lượng khí nạp kiểu cánh, kiểu gió xoáy quang học Karrman.

Trong đó, nhờ lối thiết kế nhỏ gọn, nhẹ, độ bền và độ chính xác cao nên kiểu dây nóng được sử dụng phổ biến hơn.

Cảm biển lưu lượng khí nạp đảm nhận chức năng đo lường lưu lượng không khí di chuyển vào buồng đốt, sau đó truyền tải thông tin này tới ECU điều khiển. ECU điều khiển sẽ tính toán sao cho lượng nhiên liệu phun vào và góc đánh lửa được tối ưu nhất, để nâng cao hiệu suất vận hành và tiết kiệm tối đa nhiên liệu sử dụng.

Khi cảm biến MAF lỗi, động cơ xe sẽ chạy không êm, công suất sụt giảm và hao tốn nhiều nhiên liệu, thậm chí có thể chết máy đột ngột (Đèn Check Engine sáng là đặc trưng khi các loại cảm biến trên ô tô ở phần động cơ báo lỗi).

# Cảm biến MAP

Cảm biến áp suất khí nạp MAP – Manifold Air Pressure đảm nhận chức năng ghi nhận và truyền tải tín hiệu của áp suất chân không trong đường khí nạp dưới dạng tần số hoặc điện áp tới ECU động cơ. ECU trung tâm sẽ tính toán sao cho lượng nhiên liệu cần phun cho buồng đốt sao cho tối ưu nhất.

Chẳng hạn như, khi xe hoạt động ở chế độ không tải hoặc trong trường hợp nhả chân ga, áp suất chân không sẽ giảm, từ đó lượng nhiên liệu di chuyển vào buồng đốt cũng sẽ giảm. Còn khi động cơ phải tải nặng hoặc xe tăng tốc, áp suất chân không sẽ tăng lên dẫn tới lưu lượng nhiên liệu nạp vào buồng đốt cũng tăng theo.

Khi cảm biến MAP gặp lỗi, động cơ có thể sẽ bị sụt giảm công suất, máy nổ không êm, tiêu tốn nhiều nhiên liệu và nồng độ CO và HC trong khí tải gia tăng. Lúc này, đèn Check Engine sẽ báo sáng để thông báo tới người dùng.

# Cảm biến IAT

Cảm biến nhiệt độ khí nạp IAT – Intake Air Temperature là một trong số ít các loại cảm biến trên ô tô trên động cơ xe ô tô đo nhiệt độ. Chúng thường được bố trí hoạt động song song với cảm biến MAF và MAP.

Chức năng chính của cảm biến IAT là đo lường nhiệt độ khí nạp, sau đó truyền tải tín hiệu này tới hệ thống điều khiển trung tâm. ECU sẽ tính toán lưu lượng, độ giãn nở và thể tích không khí, sau đó sẽ điều chỉnh lượng nhiên liệu sao cho phù hợp để đảm bảo tỷ lệ hòa khí lý tưởng nhất trong buồng đốt.

Vậy nên, có thể thấy được cảm biến IAT đóng góp một phần rất quan trọng trong việc tối ưu nhiên liệu sử dụng và hiệu suất vận hành của động cơ.

Khi cảm biến nhiệt độ IAT gặp lỗi, động cơ sẽ tiêu hao nhiều nhiên liệu hơn, nồng độ CO và HC trong khí thải cũng vượt quá mức tiêu chuẩn làm ảnh hưởng tới môi trường.

6. Cảm biến ECT

Cảm biến nhiệt độ nước làm mát ECT – Engine Coolant Temperature thường được lắp đặt ngay trên thân động cơ, sát bộ điều khiển nhiệt và tiếp xúc trực tiếp với nước làm mát.

Loại cảm biến này có chức năng chính là đo lường nhiệt độ nước làm mát của động cơ, sau đó truyền tải tín hiệu đến ECU điều khiển. Hệ thống điều khiển sẽ đưa ra những điều chỉnh như về góc đánh lửa, thời điểm phun nhiên liệu, điều khiển quạt làm mát và tốc độ không tải, kiểm soát chuyển số. Nhờ vậy mà hiệu suất vận hành của động cơ xe được nâng cao, xe chạy ổn định và hiệu suất động cơ được đảm bảo.

Đồng thời, tín hiệu từ cảm biến ECT còn được sử dụng để kiểm soát lưu lượng khí xả và điều khiển hệ thống phun nhiệu liệu. Trên một số dòng xe, khi nhiệt độ nước làm mát quá cao, ECU sẽ tự động ngắt động cơ điều hòa không khí.

Nếu như cảm biến ECT gặp lỗi, động cơ xe sẽ khó khởi động, mức tiêu hao nhiên liệu và khí thải cũng sẽ gia tăng.

7. Cảm biến oxy

Cũng giống như các loại cảm biến trên ô tô, cảm biến oxy – Oxygen Sensor là thiết bị điện tử được lắp đặt trên các ống thải, nó tiếp xúc trực tiếp với dòng khí thải thải ra từ động cơ xe ô tô. Ngày nay, các tiêu chuẩn khí thải trên phương tiện xe cơ giới ngày càng trở nên khắt khe, các cảm biến oxy cũng được các nhà sản xuất xe chú trọng hơn.

Cảm biến oxy sẽ đo lường lượng oxy thừa trong khí thải, sau đó truyền tải tín hiệu tới ECU trung tâm. Hệ thống điều khiển trung tâm sẽ đánh giá tín hiệu nồng độ oxy để điều chỉnh lượng nhiên liệu phun vào sao cho tỷ lệ nhiên liệu và không khí trở nên tối ưu hơn.

Bên cạnh đó, ECU có thể kéo dài thời gian cung cấp nhiên liệu nhằm giảm thiêu nồng độ một số loại hóa chất có trong khí thải như NOx, Cox, Sox… để bảo vệ môi trường.

Nếu cảm biến oxy gặp lỗi hoặc không lắp đặt loại cảm biến này trên xe, thì khả năng vận hành của động cơ sẽ bị ảnh hưởng như: tốc độ cầm chừng thiếu ổn định, tăng tốc kém, hao xăng hoặc khí thải từ động cơ vượt ngưỡng tiêu chuẩn cho phép.

II. Những loại cảm biến ô tô điều khiển vận hành

Không giống như những loại cảm biến được trang bị trên động cơ nhằm tối ưu khả năng vận hành và nhiên liệu tiêu hao, hệ thống các cảm biến điều khiển vận hành tập trung vào việc nâng cao trải nghiệm lái cho người dùng.

Các loại cảm biến trên ô tô thuộc nhóm điều khiển vận hành gồm có:

1. Cảm biến tốc độ bánh xe WSS

Cảm biến tốc độ bánh xe hay còn gọi là cảm biến tốc độ xe WSS – Wheel Speed Sensor, là thiết bị điện tử sử dụng với mục đích đo tốc độ vòng quay của bánh xe. Cảm biến này thường được lắp đặt tại đồng hồ công tơ mét, đầu ra của hộp số hoặc tích hợp cùng với cảm biến tốc độ đầu ra hộp số.

Có 4 loại cảm biến WSS chính là: cảm biến quang học, cảm biến ông tắc lưỡi gà, cảm biến điện từ và phần tử từ trợ (MRE).

Một bộ cảm biến tốc độ bánh xe tiêu chuẩn thường có 4 cảm biến với nhiệm vụ đo tốc độ của 4 bánh xe, sau đó truyền tải thông tin tới ECU điều khiển. Từ những thông tin được tiếp nhận, ECU sẽ phân tích dữ liệu để:

• Điều khiển hệ thống phanh chống bó cứng ABS, hệ thống chống trượt TCS, hệ thống cân bằng điện tử ESC.
• Nhận biết tốc độ di chuyển của xe trong thời gian thực.
• Quãng đường xe di chuyển được (km) và hiển thị trên đồng hồ đo.

Khi cảm biến tốc độ xe lỗi, nó có thể làm ảnh hưởng tới hoạt động của một vài hệ thống trên xe, đặc biệt là các hệ thống an toàn khiến tài xế gặp khó khăn trong khi điều khiển.

2. Cảm biến áp suất lốp TPMS

Cảm biến áp suất lốp TPMS – Tire Pressure Monitoring Systems là loại cảm biến được lắp đặt với chức năng theo dõi áp suất bên trong lốp xe.

Trên thị trường hiện nay, các loại cảm biến trên ô tô dùng để đo áp suất lốp chính đó là: cảm biến áp suất lốp gián tiếp và cảm biến áp suất lốp trực tiếp. Trong đó, cảm biến áp suất lốp trực tiếp là loại thông dụng hơn nhờ cấu tạo đơn giản, độ chính xác cao và chi phí sản xuất thấp.

Cảm biến TPMS đảm nhận nhiệm vu đo đạc áp suất lốp và nhiệt độ trên từng lốp xe, sau đó hiển thị trên màn hình bên trong khoang cabin. Từ đó, người lái có thể nắm bắt được tình trạng thực tế của lốp để có thể ngăn ngừa những sự cố đột ngột có thể xảy ra.

Nếu xe không được trang bị cảm xuất lốp, người lái rất khó nắm bắt được chính xác tình hình thực tế của 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.

3. Cảm biến hộp số

Thông thường, loại cảm biến này chỉ được trang bị trên các dòng xe số tự động. Cảm biến hộp số gồm có cảm biến tốc độ đầu vào gọi là ISS – Input Speed Sensor và cảm biến tốc độ đâu ra gọi là OSS – Output Speed Sensor. Hai cảm biến này hoạt động song song cùng với nhau.

Cảm biến hộp số đảm nhận nhiệm vụ ghi nhận tốc độ đầu vào và tốc độ đầu ra của hộp số, sau đó cung cấp thông tin này tới module điều khiển hệ trống truyền lực PCM. Từ đó, hệ thống sẽ tính toán và đưa ra tỷ số truyền thích hợp, đồng thời điều chỉnh áp suất dầu và đóng mở các solenoid để quá trình chuyển số diễn ra một cách trơn tru.

Nếu như một hoặc tất cả các loại cảm biến trên ô tô ở hộp số gặp lỗi, quá trình sang số có thể không mượt mà, thậm chí là không thể sang số. Ngoài ra, chức năng kiểm soát hành trình cũng bị ảnh hưởng.

4. Cảm biến cảnh báo mòn má phanh

Cảm biến cảnh báo mòn ma phanh thường chỉ được trang bị trên các dòng xe cao cấp. Nó được cấu tạo từ một hoặc nhiều dây cảm biến được lắp đặt trên lớp má phanh dưới dạng đơn lẻ hoặc tích hợp, hỗ trợ cho hệ thống phanh xe.

Cảm biến báo mòn có vai trò giám sát độ mòn của má phanh và gửi thông tin này tới ECU, sau đó ECU sẽ gửi cảnh báo tới người lái. Khi nhận thấy có tín hiệu cảnh báo, người lái nên mang xe tới các trung tâm sửa chữa phanh để được kiểm tra và đưa ra biện pháp xử lý kịp thời, nhằm đảm bảo tính an toàn khi vận hành.

Tuy loại cảm biến này không được phổ biến, nhưng nó thực sự cần thiết. Bởi nếu má phanh quá mòn mà người dùng không biết và thay thế kịp thời, có thể sẽ dẫn tới những sự cố về tính an toàn khi tham gia giao thông.

III. Các loại cảm biến xe ô tô khác

Ngoài những loại cảm biến thông dụng nêu ở trên, cũng có một số loại cảm biến khác ít được sử dụng, nhưng chúng cũng góp phần nhằm cải thiện hiệu suất động cơ, nâng cao tính trải nghiệm, cũng như đảm bảo tính an toàn khi sử dụng xe.

1. Cảm biến lưu lượng nhiên liệu

Cảm biến này được lắp đặt ngay trong bình nhiên liệu của xe. Nó theo dõi lượng nhiên liệu còn lại trong bình theo thời gian thực và truyền tải thông tin này tới hệ thống điều khiển. Nếu kết hợp với thiết bị giám sát hành trình, hệ thống có thể phát hiện ra sự hao hụt nhiên liệu bất thường.

Điểm tốt của loại cảm biến này so với các loại cảm biến trên ô tô khác, đó là khá phù hợp với các doanh nghiệp kinh doanh vận tải vì nó hỗ trợ kiểm soát định mức tiêu hao nhiên liệu khá tốt.

2. Cảm biến lùi – cảm biến khoảng cách

Cảm biến lùi hay còn gọi là cảm biến khoảng cách hoặc cảm biến hỗ trợ đỗ xe, nó là loại cảm biến hỗ trợ khả năng lui xe nhằm hạn chế những va chạm.

Cảm biến này có 2 loại là cảm biến điện từ và cảm biến siêu âm, chúng đều có khả năng phát hiện ra những vật cản và cảnh báo tới người lái qua âm thanh hoặc hình ảnh.

3. Cảm biến áp suất bình chứa dầu (hệ thống ABS và trợ lực lái điện)

Cảm biến này còn gọi là cảm biến áp suất dầu phanh, thường được sử dụng trong hệ thống chống bó cứng phanh ABS và trợ lực lái điện.

Cảm biến này được có nhiệm vụ phát hiện chênh lệch áp suất trong hệ thống thủy lực và gửi cảnh báo lỗi đến người lái. Cảm biến áp suất dầu phanh giúp ngăn ngừa tình trạng mất phanh, hỏng hệ thống phanh gây mất lái, lật xe.

4. Cảm biến vị trí bàn đạp phanh và ga

Cảm biến vị trí bàn đạp chân phanh và ga có cấu tạo tương đối giống cảm biến vị trí bướm ga, nó được lắp đặt ngay tại cụm bàn đạp chân ga.

Khi người lái nhấn và giữ bàn đạp, cảm biến vị trí này sẽ đo độ mở của bàn đạp và gửi tín hiệu tới ECU điều khiển. ECU điều khiển sẽ phân tích và điều khiển motor bướm ga để điều chỉnh mức nhiên liệu phun vào và kiểm soát thời điểm chuyển số giúp tăng tốc động cơ.

5. Cảm biến quang học trên hệ thống đèn pha tự động

Cảm biến này nằm trong hệ thống đèn pha tự động, nó đảm nhận nhiệm vụ nhận biết điều kiện ánh sáng xung quanh vị trí của xe đi qua. ECU điều khiển của hệ thống sẽ tiếp nhận thông tin và kích hoạt, điều chỉnh độ sáng và góc chiếu lý tưởng. Nhờ đó, hệ thống có thể đảm bảo sự an toàn khi xe vận hành trong điều kiện thiếu ánh sáng.

Như vậy, tất cả các loại cảm biến trên xe ô tô đều có chức năng kiểm soát hoạt động cơ động cơ, hỗ trợ điều khiển nhằm nâng cao hiệu suất vận hành, tiết kiệm nhiên liệu, gia tăng độ an toàn, nâng cao tính trải nghiệm và giảm thiểu khí thải độc hại ra môi trường.

Một số loại cảm biến ô tô sẽ là trang bị bắt buộc đối với nhà sản xuất xe. Một số khác không bắt buộc, người dùng có thể lắp đắp hoặc không, tùy theo nhu cầu và mục đích sử dụng của bản thân.

Trên đây là toàn bộ những thông tin về các loại cảm biến trên ô tô. Hy vọng qua bài viết, bạn đọc đã có thêm những thông tin hữu ích dành cho bản thân!

Theo: vinfastauto.com