Cảm biến áp suất nhiên liệu : Cấu tạo và nguyên lý hoạt động

Cảm biến áp suất nhiên liệu đóng vai trò quan trọng trong hệ thống nhiên liệu của động cơ Diesel. Khi cảm biến này gặp vấn đề, hiệu suất của xe có thể giảm, gây khó khởi động hoặc giảm khả năng tăng tốc. Nhiệm vụ chính của cảm biến áp suất nhiên liệu là theo dõi áp suất nhiên liệu trong ống phân phối và truyền tín hiệu về cho ECU để nhận diện, tính toán áp suất cần thiết cho mỗi chu kỳ hoạt động của động cơ. Điều này giúp đảm bảo rằng hệ thống nhiên liệu hoạt động hiệu quả và đáp ứng đúng với yêu cầu của động cơ Diesel.

Cấu tạo cảm biến áp suất nhiên liệu

Cảm biến áp suất nhiên liệu (FRP) được đặt trên ống phân phối nhiên liệu và sử dụng nguồn điện áp 5V để cung cấp tín hiệu đầu vào. Kích thước của bộ phận này nhỏ, có chiều dài từ 4 đến 6cm và đường kính nhỏ hơn 1cm, tùy thuộc vào nhà sản xuất.
Cảm biến này có ba phần chính bao gồm phần đầu cảm biến, phần dây cấp nguồn, và phần tín hiệu đầu ra. Chân cảm biến thường có 3 chân với chức năng cụ thể như sau:
- Chân số 1 (GND) hoặc chân mass là chân âm của nguồn điện 1 chiều.
- Chân số 2 (Vout) là chân tín hiệu đầu ra của cảm biến.
- Chân số 3 (Vcc) là chân cấp điện cho cảm biến, tương ứng với cực dương của nguồn điện với điện áp đầu vào là 5V DC.

Nguyên lý hoạt động của cảm biến áp suất nhiên liệu

• Cảm biến áp suất nhiên liệu (FRP) được lắp đặt trên ống phân phối nhiên liệu áp suất cao, có nhiệm vụ chuyển đổi áp lực nhiên liệu thành tín hiệu điện áp thông qua cảm biến từ chất bán dẫn piezo, sau đó gửi về ECM.
• Cấu trúc nội bộ của cảm biến áp suất nhiên liệu được tạo ra từ một màng ngăn chứa cảm biến piezo. Khi có sự thay đổi trong áp suất nhiên liệu, màng ngăn của cảm biến piezo sẽ bị biến dạng, tạo ra tín hiệu điện áp tương ứng.
• Nếu áp suất nhiên liệu trong ống phân phối là cao, màng ngăn sẽ biến dạng mạnh, tạo ra tín hiệu điện áp cao. Ngược lại, nếu áp suất thấp, sẽ xuất hiện tín hiệu điện áp thấp. ECM sẽ tiếp nhận và tính toán áp suất thực tế của nhiên liệu. Sau đó điều khiển van SCV (Suction Control Valve) để điều chỉnh áp suất nhiên liệu sao cho đáp ứng đúng các yêu cầu của người lái.

Xem thêm :

• Cảm biến rò rỉ dầu : Nguyên lý hoạt động và lưu ý khi mua

Cách kiểm tra cảm biến áp suất nhiên liệu bằng đồng hồ đo

Sử dụng đồng hồ đo để kiểm tra:
- Kiểm tra điện áp.
- Khởi động động cơ và hâm nóng đến nhiệt độ làm việc bình thường.
- Cho động cơ chạy ở chế độ cầm chừng.
- Dùng vôn kế để đo giá trị điện áp giữa chân 1 và 2 của cảm biến FRP.
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:
- Tắt máy động cơ và đợi 3 phút.
- Công tắc máy ON (không khởi động động cơ).
- Dùng vôn kế để đo giá trị điện áp giữa chân 1 và 2 của cảm biến FRP.
- Điện áp hiển thị:  1,3– 1,8 V.
- Khi chạy không tải, áp suất phải nằm trong khoảng 25 – 35Mpa. Nếu đạp ga thì áp suất lúc đó phải tăng lên đến 100MPa.
Nếu điện áp hiển thị khác với điện áp chuẩn thì chuyển sang bước kiểm tra mạch cảm biến:
- Rút giắc của cảm biến FRP và giắc của ECM.
- Dùng Ohm kế đo thông mạch giữa chân của cảm biến (rút giắc) tương ứng với chân cảm biến trong mạch ECU:
+ Chân 1 (Mass) với Mass FRP-ECM: R ~ 0: tốt; R ~ ∞: đứt dây mass.
+ Chân 2 (tín hiệu) với chân tín hiệu FRP-ECM : R ~ 0: tốt; R ~ ∞: đứt dây tín hiệu.
+ Chân 3 (Vcc) với chân Vcc FRP-ECM: R ~ 0: tốt; R ~ ∞: đứt dây dương.
Điều cần lưu ý: Điện áp đầu ra ở chân tín hiệu là 0.5V – 4.5V đối với cảm biến được sản xuất của Bosch, Delphi, Siemens hoặc 1V – 4.2V đối với cảm biến Denso.

Dấu hiệu vỡ cảm biến áp suất nhiên liệu

Một số biểu hiện cho thấy cảm biến áp suất nhiên liệu bị hỏng có thể được mô tả như sau:
- Đèn cảnh báo Check Engine sáng trên bảng điều khiển: Khi xảy ra tình trạng này, việc sử dụng công cụ quét sẽ hiển thị một hoặc nhiều mã lỗi như P0190, P0191, P0192, P0193, P0194,... đề xuất rằng tín hiệu trong mạch điều khiển cảm biến áp suất nhiên liệu đang gặp vấn đề.
- Mất công suất động cơ: Trong trường hợp này, xe có thể trải qua mất mát các đặc tính động lực như tăng tốc kém, hiệu suất nặng bánh xe,... do bộ điều khiển điện tử nhận thông tin không chính xác từ cảm biến hoặc không nhận được tín hiệu từ cảm biến.
- Tiêu thụ nhiên liệu tăng đột ngột: Giá trị này có thể biến đổi tùy thuộc vào công suất động cơ.
- Khó khởi động xe: Cảm biến áp suất nhiên liệu hỏng có thể gây khó khởi động, ảnh hưởng đến quá trình khí hóa nhiên liệu.
- Giật mạnh và không nhạy bàn đạp ga khi động cơ chạy ở vòng tua cao: Trong trường hợp này, xe có thể trải qua hiện tượng giật mạnh khi vòng tua cao và bàn đạp ga không phản ứng nhạy khi có biến động đột ngột trong vòng tua động cơ.

Nguyên nhân cảm biến áp suất nhiên liệu gặp sự cố

Các sự cố thường gặp của cảm biến áp suất nhiên liệu có thể xuất phát từ các nguyên nhân sau đây:
- Hỏng hóc và rỉ sét sau thời gian sử dụng: Các bộ phận bên trong cảm biến hoặc hệ thống dây điện có thể bị hỏng do sự hủy hoại và rỉ sét sau thời gian dài sử dụng. Trong tình trạng này, việc sửa chữa cảm biến áp suất nhiên liệu không khả thi và cần phải thay thế. Khi thay thế, cần chạy lại cảm biến mới trong bộ nhớ của bộ điều khiển động cơ thông qua cải tiến phần cứng và phần mềm. Có thể liên hệ với trung tâm dịch vụ sửa chữa để thuận tiện trong quá trình bảo dưỡng.
- Sờn sẹo hoặc hỏng hóc đầu nối tín hiệu hoặc chip: Sự sờn sẹo, hỏng hóc hoặc suy giảm cách điện trong hệ thống có thể gây ngắn mạch, dẫn đến tình trạng động cơ bị giảm công suất khi di chuyển. Đối diện với tình huống này, việc thay thế và bổ sung dây tín hiệu hoặc đầu nối trên cảm biến là cần thiết.
- Tắc trở lưới xe trên bộ điều chỉnh: Bụi bẩn tích tụ hoặc các mảnh vụn có thể làm tắc nghẽn lưới xe trên bộ điều chỉnh nhiên liệu, gây ảnh hưởng đến quá trình điều chỉnh áp suất nhiên liệu.
Hao mòn bên trong vỏ điều chỉnh áp suất của cảm biến.
Hình nón điều chỉnh bên trong ống cao áp lỏng lẻo.
Biến dạng trong hệ thống điều khiển điện tử, bao gồm cuộn dây và vi mạch, có thể xảy ra.

Những lỗi thường gặp ở cảm biến áp suất nhiên liệu

Lỗi P1064/65: Cảm biến áp suất nhiên liệu bị hở, đứt dây.

- Triệu chứng: Động cơ đang nổ, nếu cảm biến áp suất nhiên liệu bị ngắt thì động cơ sẽ tự động tắt. Hoặc khi động cơ chưa nổ, nếu ngắt cảm biến áp suất nhiên liệu, động cơ sẽ không khởi động được.
- Nguyên nhân: ECU không thể điều chỉnh áp suất nhiên liệu trong ống Rail khi cảm biến bị ngắt.

Lỗi P0192: Áp suất trên ống Rail quá thấp

- Triệu chứng: Động cơ không nổ.
- Nguyên nhân: Dây bao áp ống Rail bị đứt, dẫn đến rò rỉ.

Lỗi P0193: Áp suất trên ống Rail quá cao

- Triệu chứng: Động cơ không thể nổ, có thể bị chết máy hoặc dừng giữa chừng.
- Nguyên nhân: Tín hiệu từ cảm biến áp suất nhiên liệu đến ECU vượt quá giá trị tiêu chuẩn, chỉ ra tình trạng áp suất nhiên liệu tăng cao bất thường hoặc do có rò rỉ nhiên liệu.