Chi tiết cảm biến lưu lượng khí nạp loại dây nhiệt (Mass Air Flow Sensor – Hot Wire)

(News.oto-hui.com) – Cảm biến lưu lượng khí nạp loại dây nhiệt MAF (Mass Air Flow Sensor – Hot Wire) có nhiệm vụ xác định lưu lượng dòng khí nạp và gửi tín hiệu về ECU. ECU sẽ tính toán lượng khí nạp đi vào và gửi tín hiệu điều khiển để cân bằng tỷ lệ hoà khí cho động cơ. 

Giới thiệu: Cảm biến có một đoạn dây nhiệt chịu nhiệt độ từ 150 – 300 độ C. Khi động cơ chạy ở tốc độ thấp hoặc cầm chừng thì lượng không khí vào động cơ ít. Ngược lại khi động cơ chạy ở tốc độ cao hoặc tải lớn thì lượng không khí đi vào nhiều.

1. Cấu tạo của cảm biến lưu lượng khí nạp:

Cảm biến lưu lượng khí nạp loại dây nhiệt được đặt trên đường ống hút khí ngay sau bộ lọc gió. Trong cảm biến có chứa một dây nhiệt bằng Platinum và một nhiệt điện trở:

• Nhiệt điện trở (Intake Air Teamperature Measerement Resistor): Có nhiệm vụ kiểm tra nhiệt độ của không khí vào bộ đo gió.
• Dây nhiệt Platinum (Heating Resistor – thực chất là một điện trở có trị số nhiệt điện trở âm): Có nhiệm vụ làm nóng không khí xung quanh, được điều chỉnh ở mức nhiệt độ không đổi.

Cảm biến lưu lượng khí nạp loại dây nhiệt có tích hợp một cảm biến nhiệt độ không khí (Intake Air Temperature Sensor).

2. Nguyên lí hoạt động:

a. Nguyên lí chung:

Khi lưu lượng không khí tăng, dây Platinum mất nhiệt và mạch điều khiển ECU sẽ bù nhiệt bằng cách tăng thêm dòng điện qua dây này.

Đồng thời mạch điều khiển ECU đo lưu lượng không khí, điều chỉnh cường độ dòng điện cùng với tín hiệu điện áp tương ứng.

b. Giải thích mạch:

Trong mạch cầu điện trở này, điện thế tại điểm A và B bằng nhau: [Ra+R3]*R1=Rh*R2

Khi điện trở tăng lên tạo ra sự chênh lệch điện áp giữa các điểm A và B. Bộ khuyếch đại sẽ nhận biết sự chênh lệch điện áp này. Khi điện áp tại Rh thấp hơn điện áp tiêu chuẩn,Transistor mở cho dòng điện đi xuống Rh. Do đó, nó làm tăng dòng điện chạy qua dây sấy (Rh). Càng nhiều luồng không khí di chuyển qua dây, càng cần tăng cường độ dòng điện để giữ nóng. Quá trình điều chỉnh nhiệt độ tại điện trở Rh này dẫn đến các điện thế A và B dần trở nên bằng nhau. Dây nhiệt sẽ được giữ ở mức không đổi.

Nhiệt độ dây nhiệt Rh được duy trì ổn định nhưng sẽ cao hơn nhiệt độ của không khí nạp do trong mạch có nhiệt điện trở Ra.

Do bản chất là một nhiệt điện trở âm, khi nhiệt độ tăng thì điện trở giảm, khi nhiệt độ giảm thì điện trở tăng. Ở một số xe mới, nhiệt điện trở này là điện trở dương.

Điện áp VG tỷ lệ với khối lượng không khí được nạp vào (khoảng 20 g/s ở 575 vòng/phút – 50 g/s ở 1400 vòng/phút).

3. Thông số kỹ thuật của cảm biến lưu lượng khí nạp:

a. Các chân của cảm biến:

Một cảm biến lưu lượng không khí nạp loại dây nhiệt thường có 5 chân theo thứ tự từ 1-5: B+,EVG, VG, THA, E2

Trong đó, ý nghĩa các chân:

1. Chân B+: Dương sau công tắc máy cấp cho cảm biến MAF
2. Chân EVG: Mass bộ đo gió
3. Chân VG : Tín hiệu xác định lưu lượng không khí nạp
4. Chân THA: Tín hiệu cảm biến nhiệt độ không khí
5. Chân E2: Mass cảm biến nhiệt độ không khí

4. Kiểm tra cảm biến lưu lượng khí nạp:

a. Kiểm tra thông mạch:

Dùng VOM kiểm tra các mối nối, giắc cắm, tiếp điểm có tiếp xúc tốt hay không. Nếu không thì tiến hành kiểm tra sửa chữa cảm biến lưu lượng không khí nạp.

b. Kiểm tra điện áp:

Bật công tắc máy ở vị trí ON (động cơ vẫn tắt máy).

Dùng thiết bị chẩn đoán để đọc giá trị điện áp của cảm biến MAF:

• Điện áp hiển thị: ~1.0 V

Nếu điện áp hiển thị khác với điện áp chuẩn thì chuyển sang bước kiểm tra mạch cảm biến. Nếu mạch này không hư thì phải thay mới cảm biến.

Nếu giống với điện áp chuẩn thì:

• Khởi động và làm nóng động cơ đạt đến nhiệt độ làm việc bình thường.
• Cho động cơ hoạt động ở chế độ cầm chừng.
• Dùng thiết bị chẩn đoán để đọc giá trị điện áp của cảm biến MAF:
• Điện áp hiển thị: ~1.6 – 2.3V

Nếu điện áp hiển thị khác với điện áp chuẩn thì chuyển sang bước kiểm tra mạch cảm biến.

c. Kiểm tra mạch cảm biến:

Rút giắc của cảm biến MAF và giắc của ECM.

Dùng Ohm kế đo thông mạch giữa chân:

• MAF-1 (B+) với dây dương sau Relay chính: R ~ 0: tốt; R ~ ∞: đứt dây dương.
• MAF-2 (Mass bộ đo gió) với Chân mass cảm biến lưu lượng khí nạp trong ECU: R ~ 0: tốt; R ~ ∞: đứt dây mass.
• MAF-3 (VG) với Chân tín hiệu cảm biến lưu lượng khí nạp trong ECU: R ~ 0: tốt; R ~ ∞: đứt dây tín hiệu.

Sửa chữa hoặc thay thế các dây dẫn nếu kết quả kiểm tra là không tốt.

d. Kiểm tra điện trở và điện áp của THA và E2:

Tháo giắc bộ đo gió.

Dùng VOM đo điện trở giữa 2 chân THA và E2.

So sánh với giá trị tiêu chuẩn của chân tín hiệu THA trong bảng bên dưới:

Kiểm tra điện áp: Lắp giắc vào bộ đo gió => Khởi động động cơ, kiểm tra điện áp giữa 2 cực THA và E2. Điện áp cho phép 0.5÷2.4V ứng với động cơ chạy cầm chừng ở nhiệt độ từ 20 – 80 độ C.

e. Kiểm tra mạch cảm biến nhiệt độ khí nạp:

Rút giắc của cảm biến IAT và giắc của ECM.

Dùng Ohm kế đo thông mạch giữa chân:

• THA cảm biến MAF với Chân tín hiệu cảm biến nhiệt độ khí nạp trong ECU: R ~ 0: tốt; R ~ ∞: đứt dây tín hiệu.
• E2 cảm biến MAF với Chân mass cảm biến nhiệt độ khí nạp trong ECU: R ~ 0: tốt; R ~ ∞: đứt dây mass.

Sửa chữa hoặc thay thế các dây dẫn nếu kết quả kiểm tra là không tốt.

f. Kiểm tra điện áp cảm biến nhiệt độ khí nạp:

Rút giắc của cảm biến IAT.

Dùng Volt kế đo điện áp giữa chân:

• THA cảm biến MAF với mát: U ~ 0V: tốt.
• E2 cảm biến MAF với mát: U ~ 5V: tốt.

5. Hư hỏng thường gặp ở cảm biến lưu lượng không khí nạp loại dây nhiệt:

• Rất dễ bị đứt dây nhiệt Platinum vì nó rất mỏng.
• Các chân giắc thường bị bẩn dẫn đến tiếp xúc kém.
• Đứt dây.

6. Triệu chứng:

• Khởi động kém: Khi khởi động, quá trình đốt cháy nhiên liệu không sạch.
• Hoạt động không ổn định: Tốc độ không tải cao, thấp hoặc không ổn định, máy bị rung giật chạy cầm chừng.
• Công suất động cơ giảm.
• Lái kém.
• Đèn Check Engine báo sáng.
• Xe thường bị chết máy khi dừng đèn đỏ.

7. Mã lỗi thường gặp và nguyên nhân gây nên:

• P0100 – Mass Air Flow Circuit Malfunction: Dây cảm biến bị lỏng, đứt, …do cảm biến bị lỗi.
• P0101 – Mass Air Flow Circuit Range/Performance: Cảm biến lưu lượng không khí bị bẩn, bị đứt dây hoặc có thể do rò rỉ chân không (Van PCV bị nghẹt), Van EGR bị kẹt,..
• P0102 – Mass Air Flow Circuit Low (Lưu lượng không khí trong mạch quá thấp): Cảm biến MAF bị bám bẩn hoặc có thể bộ lọc không khí bẩn.
• P0103 – Mass Air Flow Circuit High (Lưu lượng không khí trong mạch quá cao): Cảm biến MAF bẩn, tiếp xúc kém, ngắn mạch,…
• P0104 – Mass Air Flow Circuit Intermittent(Tín hiệu điện áp đầu ra MAF quá cao hoặc thất thường, không đều): Giắc MAF bị lỏng, tiếp xúc kém, hoặc đứt,…

8. Ưu và nhược điểm của Cảm biến lưu lượng khí nạp loại dây nhiệt:

a. Ưu điểm:

• Đáp ứng nhanh hơn với những thay đổi về tốc độ dòng khí.
• Bền vì không có bộ phận chuyển động.
• Chi phí thay thế, sửa chữa ít.
• Tránh sử dụng cảm biến áp suất và cảm biến nhiệt độ riêng biệt để xác định khối lượng không khí.
• Kích thước nhỏ hơn so với các loại khác của cảm biến lưu lượng khí nạp.

b. Nhược điểm:

• Dầu và bụi bẩn làm nhiễm bẩn dây nhiệt, do đó làm giảm độ chính xác của cảm biến.
• Dây bạch kim mỏng có thể bị hỏng nếu không được xử lý đúng cách.