Předměty:
- Úvod
- Klasický teploměr chladicí kapaliny
- NTC teplotní senzor
- Diagnostika na teplotním čidle
Předmluva:
Ve vozidle je velké množství teplotních senzorů:
- teplota chladicí kapaliny;
- teplota oleje;
- vnitřní/venkovní vzduch a teplota nasávaného vzduchu (případně zabudováno do měřič hmotnosti vzduchu);
- teplota výfukových plynů;
- teplota baterie ve vozidlech s hybridním nebo plně elektrickým pohonem.
Výše uvedená teplotní čidla poskytují informace řídící jednotce příslušného systému. Uvedu příklad: řídicí jednotka motoru využívá signál ze snímače teploty chladicí kapaliny mimo jiné k řízení injekce, zánět, ovládání volnoběhu, Provoz EGR (pokud existuje) a ovládání chladicího ventilátoru upravit na základě teploty. Při nízké teplotě dochází k obohacení vstřiku a EGR je řízeno tak, aby se motor rychleji dostal na provozní teplotu. Při vyšší teplotě řídící jednotka sepne relé chladicího ventilátoru. Nejčastěji se používají teplotní čidla podle princip NTC.
Kromě senzorů, které posílají informace do řídící jednotky, existují také bezpečnostní senzory, které fungují bez další elektroniky. S takovými PTC senzor Ohmický odpor se zvyšuje s rostoucí teplotou. Elektromotor (např. motor stěračů nebo oken) a sklo zrcátka jsou vybaveny PTC senzorem. V některých případech se jako teplotní čidlo používá PTC senzor, ale nejčastěji se setkáváme s NTC.
Klasický teploměr chladicí kapaliny:
U starších vozů bez řídicích jednotek a teplotních čidel NTC pracuje snímač teploty chladicí kapaliny s bimetalem. Na obrázku jsou komponenty bimetalového měřiče. K elektroměru je připojen stabilizovaný zdroj napětí kolem 10 voltů. Bimetal v měřidle se zkroutí, jakmile proteče (větší) proud. Tím se ukazatel vezme s sebou.
Blok motoru obsahuje teplotní čidlo s bimetalem.
Teploměr přichází do kontaktu s chladicí kapalinou v motoru.
Teplota, při které se body otevírají, závisí na teplotě chladicí kapaliny a proudu. Průměrný proud se pak stává závislým na teplotě motoru. V některých případech je ručička při vypnutém zapalování v maximální poloze. Bimetal je pak rovný.
NTC teplotní senzor:
Následující obrázek ukazuje zjednodušené schéma ECU a teplotního čidla. Senzor (RNTC) má dva vodiče. Kladný vodič je připojen k ECU a záporný vodič k zemi. V ECU je předpětí. Předpětí a NTC rezistory jsou zapojeny do série. ECU napájí sériový obvod napětím 5 voltů.
V sériovém obvodu je napětí distribuováno přes rezistory. Část 5 voltů je absorbována předpětím. Druhá část obsahuje snímač NTC.
Předpětí má pevnou hodnotu odporu; obvykle kolem 2500 ohmů (2,5 kiloohmů). Odpor NTC závisí na teplotě. Napětí absorbované NTC rezistorem tedy závisí na teplotě.
ECU měří pokles napětí na předpětí. Se změnou teploty se mění napětí na RNTC a tedy i napětí na předpětí. Koneckonců, napětí v sériovém obvodu je distribuováno přes odpory; pokud RNTC absorbuje o 0,3 voltu více, napětí na Rbias klesne o 0,3 voltu.
ECU převádí napětí naměřené na předpětí na teplotu. Ve skutečnosti nyní aplikujeme charakteristiku NTC s napětím namísto teploty na ose X.
Při vysoké teplotě dochází k nejmenší změně odporu. Čára v charakteristice klesá prudčeji při teplotě od 0 do 20 stupňů Celsia než od 40 do 60 stupňů Celsia. Z tohoto důvodu výrobci často používají druhý předpětí pro snímač teploty chladicí kapaliny. Odpory předpětí jsou zapojeny paralelně a oba mají jinou hodnotu odporu.
Jak se teplota zvyšuje, ECU se přepne na druhý předpětí. To nám dává druhou charakteristiku NTC. Druhá charakteristika bude mít velkou změnu odporu při vysoké teplotě. To nám umožňuje měřit ve větším rozsahu a přesně určit teplotu jak během fáze ohřevu, tak i provozní teploty.
Následující obrázek ukazuje skutečný obvod v ECU obsahující 5V stabilizátor napětí (78L05), předpětí (R), analogově-digitální převodník (A/D převodník) a mikroprocesor. Více informací o přenosu analogového signálu, například z teplotního čidla, naleznete na stránce: typy a signály snímačů.
Diagnostika na teplotním čidle:
V případě poruch souvisejících se snímačem teploty chladicí kapaliny se mohou objevit následující stížnosti:
- špatné startování motoru například kvůli přídavnému vstřikování pro studený motor, zatímco ve skutečnosti je již teplý;
- přehřátí: kvůli příliš nízké hodnotě se chladicí ventilátor řízený PWM zapne příliš pozdě nebo vůbec;
- motor po studeném startu neběží správně;
- jak se motor dále zahřívá, otáčky naprázdno se zvyšují;
- výfukové emise již nejsou v pořádku;
- černý kouř v důsledku příliš bohaté směsi;
- zadržování a zadrhávání při studeném motoru;
- klimatizace nejde zapnout.
Výše uvedené stížnosti jsou často v kombinaci s kontrolkou poruchy motoru, ale není tomu tak vždy. Pokud dojde k poruše, při které je signál snímače teploty chladicí kapaliny v rámci tolerancí, nebude generován žádný chybový kód.
Ve skutečnosti software v ECU motoru neustále kontroluje, zda je signál věrohodný: v případě silných odchylek ve srovnání s jinými snímači teploty nebo (příliš) silného zvýšení nebo snížení teploty je signál považován za "nevěrohodný". . Výsledkem bude chybový kód.
Teplotu chladicí kapaliny lze odečítat pomocí diagnostického zařízení (často k tomu stačí levná OBD čtečka nebo rozhraní se softwarem pro telefon).
Na obrázku vidíme teplotu -48 °C.
Diagnostický program (v tomto případě bloky naměřených hodnot ve VCDS) často také určuje cílovou hodnotu, kterou musí teplota splňovat. V současných provozních podmínkách by se teplota měla pohybovat mezi 80 a 115 stupni Celsia.
Pokud máme podezření, že hodnota snímače je nesprávná, můžeme napětí zkontrolovat multimetrem. Nejprve změříme napětí na senzoru při třech různých teplotách. Na dalších třech obrázcích vidíme čtecí počítač, který je připojen k bráně přes DLC (Dat Link Connector) přes CAN sběrnici. Brána také komunikuje s ECU motoru přes CAN sběrnici.
Část „teplotní senzor NTC“ výše popisuje, že teplotní senzor je v sérii s předpětím v ECU. Napětí 5 V je rozděleno mezi předpětí a odpor NTC v krytu snímače. Když naměříme napětí 2,3 voltu na snímači, napětí na předpětí je 2,7 voltu (2,3 + 2,7 = 5 voltů). Napětí je 2,7 V A/D převodník převedena na teplotu v elektronice rozhraní ECU. Když je motor teplý, zvyšuje se napětí na předpětí; je to vidět při posledním měření. V této situaci je toto napětí 4,58 voltů.
Obrázky níže ukazují aktuální data a naměřené hodnoty s přerušeným zemnícím vodičem mezi snímačem a ECU. Čtecí počítač ukazuje teplotu -42 stupňů Celsia: ECU měří napětí 5 voltů na předpětí. ECU generuje jeden nebo více chybových kódů s popisy snímače;
- signál nevěrohodný;
- signál pod dolní mezní hodnotou;
- zkrat s klad.
Protože kvůli přerušení neteče žádný proud, NTC již neabsorbuje napětí. Rozdíl napětí mezi kolíkem 1 snímače a kolíkem 36 ECU je 5 voltů: toto je napájecí napětí snímače. Přes pin 35 je napájeno 5 voltů. Protože senzor nezaznamenává žádné napětí, naměříme rozdíl 2 voltů mezi pinem 36 (zemní spojení) senzoru a pinem 5.
V případě, že na teplotním čidle naměříme napětí 5.0 voltů (viz následující obrázek), měříme celkové napětí dodávané přes součástku. Nyní máme co do činění s přerušením teplotního čidla. Ztráta napětí na kladném a zemnicím vodiči je 0 voltů.
Když vyjmeme zástrčku ze snímače teploty a změříme ji multimetrem v zástrčce, na obrazovce multimetru se objeví stejná hodnota.
Z výsledku tohoto měření je jasné, že potřebujeme vyměnit teplotní čidlo.
Související stránky:
