Cảm biến nhiệt độ nước làm mát là gì? Cấu tạo và hoạt động

Cảm biến nhiệt độ nước làm mát là một trong những bộ phận quan trọng của xe. Nó có chức năng đo nhiệt độ và truyền tín hiệu về CPU để bảo vệ động cơ xe.

1. Cảm biến nhiệt độ nước làm mát ECT là gì?

Cảm biến nhiệt độ nước làm mát hay ECT/ETCS (Engine Coolant Temperature) là một trong những cảm biến quan trọng của xe. Nó giúp bảo vệ, nâng cao hiệu quả làm việc của động cơ và giúp cho động cơ hoạt động ổn định.

Bộ phận này có nhiệm vụ đo nhiệt độ của hỗn hợp chất làm mát và truyền tín hiệu về bộ điều khiển trung tâm ECU. Từ đó, ECU thực hiện điều chỉnh thời gian phun nhiên liệu, bật hoặc tắt quạt két nước làm mát,… giúp động cơ hoạt động ở nhiệt độ phù hợp. 

Hiện nay, ở một số dòng xe, ngoài cảm biến nhiệt độ nước làm mát chính còn có thêm một cảm biến phụ. Loại này được gắn ở đầu ra của van hằng nhiệt hoặc trên két nước để giám sát quá trình làm việc của van.

2. Cấu tạo cảm biến nhiệt độ nước ECT

Cảm biến nhiệt ECT có cấu tạo tương đối đơn giản. Nó có hình dạng trụ rỗng, ren bên ngoài và phía trong là một nhiệt điện trở có hệ số âm. Nếu nhiệt độ giảm thì điện trở tăng và ngược lại. Cấu tạo này khiến việc vận hành cảm biến, việc phối kết hợp với ECU trở lên nhanh chóng, thuận tiện và chính xác.

Thông số kỹ thuật của cảm biến nhiệt độ nước làm mát cụ thể như sau:

• Ở nhiệt độ 30 độ C: Rcb = 2-3 kgΩ.
• Ở nhiệt độ 100 độ C: Rcb = 200-300Ω.

Phần vị trí cảm biến nhiệt độ nước làm mát được đặt ở phía trên của thân máy, gần phần họng nước làm mát của động cơ xe ô tô. Trong một số trường hợp khác, cảm biến sẽ được lắp trên nắp máy. Theo đó, bộ phận này thường có 2 chân, trong đó một chân là tín hiệu THW và một chân là mass E2.

3. Nguyên lý hoạt động cảm biến nhiệt ECT

Cảm biến nhiệt độ nước làm mát nằm trong khoang nước của động cơ, tiếp xúc trực tiếp với nước của động cơ. Vì có hệ số nhiệt điện trở âm nên khi nhiệt độ nước làm mát thấp điện trở cảm biến sẽ cao. Ngược lại, khi nhiệt độ nước làm mát tăng lên điện trở của cảm biến sẽ giảm xuống. Sự thay đổi điện trở của cảm biến sẽ làm thay đổi điện áp đặt ở chân cảm biến.

Điện áp 5V qua điện trở chuẩn (điện trở này có giá trị không đổi theo nhiệt độ) đến cảm biến rồi trở về ECU về mass. Như vậy điện trở chuẩn và nhiệt điện trở trong cảm biến tạo thành một cầu phân áp. Điện áp điểm giữa cầu được đưa đến bộ chuyển đổi tín hiệu tương tự – số (bộ chuyển đổi ADC – Analog to Digital converter).

Khi nhiệt độ động cơ thấp, giá trị điện trở cảm biến cao và điện áp gửi đến bộ biến đổi ADC lớn. Tín hiệu điện áp được chuyển đổi thành một dãy xung vuông và được giải mã nhờ bộ vi xử lý để thông báo cho ECU động cơ biết động cơ đang lạnh. Khi động cơ nóng, giá trị điện trở cảm biến giảm kéo theo điện áp đặt giảm, báo cho ECU động cơ biết là động cơ đang nóng.

4. Chức năng của cảm biến nhiệt độ nước làm mát

Cảm biến nhiệt độ nước làm mát Engine Coolant Temperature (ECT) sử dụng để đo nhiệt độ nước làm mát của động cơ và gửi tín hiệu về ECU để ECU thực hiện những hiệu chỉnh sau:

– Hiệu chỉnh góc đánh lửa sớm

Khi nhiệt độ động cơ thấp ECU sẽ thực hiện hiệu chỉnh tăng góc đánh lửa sớm, và nhiệt độ động cơ cao ECU sẽ điều khiển giảm góc đánh lửa sớm.

– Hiệu chỉnh thời gian phun nhiên liệu

Khi nhiệt độ động cơ thấp ECU sẽ điều khiển tăng thời gian phun nhiên liệu (tăng độ rộng xung nhấc kim phun) để làm đậm, Khi nhiệt độ động cơ cao ECU sẽ điều khiển giảm thời gian phun nhiên liệu.

– Điều khiển quạt làm mát

Khi nhiệt độ nước làm mát đạt xấp xỉ 80-87 ECU điều khiển quạt làm mát động cơ bắt đầu quay tốc độ thấp (quay chậm), Khi nhiệt độ nước làm mát đạt xấp xỉ 95-98 ECU điều khiển quạt làm mát quay tốc độ cao (quay nhanh).

– Điều khiển tốc độ không tải

Khi mới khởi động động cơ, nhiệt độ động cơ thấp ECU điều khiển van không tải (Hoặc bướm ga điện tử) mở rộng ra để chạy ở tốc độ không tải nhanh (tốc độ động cơ đạt xấp xỉ 900-1000V/P) để hâm nóng động cơ giúp giảm ma sát giữa các bộ phận trong động cơ và nhanh chóng đạt được nhiệt độ vận hành ổn định.

– Điều khiển chuyển số

ECU điều khiển hộp số tự động sử dụng thêm tín hiệu cảm biến nhiệt độ nước làm mát để điều khiển chuyển số, nếu nhiệt độ nước làm mát còn thấp ECU điều khiển hộp số tự động sẽ không điều khiển chuyển lên số truyền tăng OD.

Ngoài ra, tín hiệu cảm biến nhiệt độ nước làm mát còn sử dụng để báo lên đồng hồ báo nhiệt độ nước làm mát (xe đời cũ sử dụng cục báo nhiệt độ nước riêng). Tín hiệu từ cảm biến nhiệt độ nước làm mát còn được dùng để điều khiển hệ thống kiểm soát khí xả (EGR), điều khiển trạng thái hệ thống phun nhiên liệu (Open Loop – Close Loop), điều khiển ngắt tín hiệu điều hòa không khí A/C khi nhiệt độ nước làm mát quá cao ….

Ở một số xe, ngoài cảm biến nhiệt độ nước làm mát chính gắn trên thân động cơ, còn có 1 cảm biến nhiệt độ nước làm mát gắn ở trên két nước làm mát hoặc đầu ra của van hằng nhiệt, mục đích giám sát sự làm việc của van hằng nhiệt (van hằng nhiệt được điều khiển điện).

Bên cạnh những chức năng chính được đề cập phía trên, cảm biến ECT còn có một số chức năng và thực hiện những nhiệm vụ cơ bản như sau:

• Thực hiện việc báo lên đồng hồ báo nhiệt độ nước xe làm mát (đối với những dòng xe đời cũ sử dụng cục báo nhiệt độ nước riêng).
• Điều khiển hệ thống EGR – hệ thống kiểm soát khí xả.
• Điều khiển hệ thống Open Loop, Closed Loop – hệ thống phun nhiên liệu.
• Trong trường hợp nhiệt độ nước làm mát quá cao, cảm biến ECT điều khiển quá trình ngắt tín hiệu điều hoà không khí AC.
• Thông thường, cảm biến ECT sẽ được gắn trên thân động cơ. Tuy nhiên ở một số dòng xe, bên cạnh cảm biến chính, cảm biến nhiệt độ nước làm mát còn được gắn thêm trên két nước làm mát hoặc ở vị trí đầu ra của van hằng nhiệt. Trong trường hợp này cảm biến ECT sẽ giám sát việc hoạt động của van hằng nhiệt, cho động cơ hoạt động ổn định và hiệu quả.

5. Nguyên nhân và cách khắc phục khi cảm biến bị lỗi

Nguyên nhân cảm biến ETC bị lỗi

Sau một thời gian hoạt động, cảm biến nhiệt độ nước làm mát có thể bị lỗi, hoạt động không bình thường. Điều này dẫn đến các vấn đề hư hỏng của động cơ nếu không phát hiện và sửa chữa kịp thời. 

Một số dấu hiệu cho thấy cảm biến nhiệt độ nước làm mát đang gặp sự cố như: 

• Đèn Check Engine báo sáng

Nếu ECU phát hiện có vấn đề về tín hiệu hoặc mạch của cảm biến thì đèn Check Engine sẽ bật sáng.  

• Tiêu tốn nhiều nhiên liệu

Khi cảm biến nhiệt độ nước làm mát lỗi thì tín hiệu truyền đến sẽ không chính xác dẫn đến việc ECU tính toán sai thời gian và nhiên liệu. Nếu nhiệt độ động cơ thấp, ECU sẽ phun nhiên liệu nhiều hơn để làm nóng động cơ, từ đó làm tiêu hao nhiên liệu. 

• Động cơ quá nhiệt

Tín hiệu từ cảm biến sai khiến cho quạt làm mát hoạt động không chính xác, dẫn đến việc nước làm mát không được giải nhiệt gây hiện tượng quá nhiệt động cơ. 

• Khói đen từ động cơ

Khi cảm biến bị lỗi, nó gửi tín hiệu nhiệt độ động cơ thấp đến ECU. Lúc này ECU hiểu sai, nó sẽ tăng hỗn hợp nhiên liệu không cần thiết. Do đó, nếu không được đốt cháy hết trong buồng đốt thì nhiên liệu sẽ cháy trong ống xả, gây ra hiện tượng khói đen.

Các hư hỏng thường gặp trên cảm biến nhiệt độ nước làm mát có thể kể đến như:

– Hư cảm biến

– Đứt dây, chạm mát, chạm dương

– Thông thường khi hở mạch cảm biến đạt ở – 40 độ, một số xe cảm biến sẽ đặt ở 20 độ để không ảnh hưởng nhiều tới sự phun nhiên liệu, tránh phun nhiên liệu quá đậm khi lỗi mạch cảm biến.

Cách khắc phục lỗi cảm biến nhiệt ETC 

Hướng dẫn cách đo cảm biến nhiệt độ nước làm mát

Đầu tiên, nếu muốn kiểm tra tình trạng cảm biến nhiệt độ của nước làm mát, bạn nên dùng máy đo điện. Có thể dùng bật lửa để hơ nóng đầu cảm biến, đồng thời sử dụng nước nóng hoặc nước lạnh đều được. Sau khi thực hiện xong các thao tác trên, hãy xem điện trở cảm biến đang thay đổi như thế nào.

Cảm biễn vẫn có thể làm việc tốt khi điện trở cho giá trị từ 0,2 – 0,3 Ω (nếu dùng bật lửa để hơ) và giá trị từ  4,8 – 6,6 Ω (nếu nhúng cảm biến vào trong nước lạnh).

Trong trường hợp các giá trị điện trở không tương đồng, cảm biến nhiệt độ và nước làm mát có thể đang gặp vấn đề.

Bên cạnh đó, sau khi đã kiểm tra xong các thông số của cảm biến mà thấy chúng còn hoạt động tốt, thì bạn phải kiểm tra xem dây giắc có bị đứt không, có bị cắm lỏng hay không. Đặc biệt, cần kiểm tra kỹ xem nước làm mát có bị rò rỉ không để tiến hành khắc phục chúng.

Trong trường hợp cảm biến bị hở mạch, các hiện tượng nhiên liệu phun đậm hơn, ngộp xăng, thậm chí không nổ được máy sẽ xảy ra. Lúc này, ECU hiểu rằng nhiệt độ nước làm mát đang ở mức rất thấp.

Cách khắc phục lỗi cảm biến nhiệt ETC 

Đối với những lỗi trên, khi sửa chữa hoặc thay mới ECT, bạn cần lưu ý những điều sau:

• Kiểm tra xem nước có bị rò rỉ hay có vấn đề gì không. Nếu nước đúng quy chuẩn, mới tiến hành lắp cảm biến ECT.
• Nếu mạch cảm biến bị hở, bộ tín hiệu sẽ hiểu rằng ECT đang có nhiệt độ thấp, cần phun nhiên liệu nhiều. 

Tuy nhiên cần lưu ý không phun quá đậm, bởi một số trường hợp phun quá nhiều nhiên liệu gây ngợp xăng, động cơ không hoạt động, máy không nổ được.

Ở trên là những thông tin giải đáp về cảm biến nhiệt là gì? Cấu tạo, nguyên lý hoạt động, chức năng hay nguyên nhân cùng cách khắc phục lỗi của cảm biến nhiệt độ nước làm mát. Hy vọng bài viết này sẽ cung cấp những kiến thức bổ ích đến bạn.