emner:
- introduktion
- Klassisk kølevæske temperaturmåler
- NTC temperaturføler
- Diagnose på temperaturføleren
Forord:
Der er et stort antal temperatursensorer i et køretøj:
- kølevæske temperatur;
- olie temperatur;
- inde/udeluft og indsugningslufttemperatur (evt. indbygget i luftmassemåler);
- udstødningsgas temperatur;
- batteritemperatur i køretøjer med hybrid- eller fuldelektrisk drev.
Ovenstående temperaturfølere forsyner styreenheden for det relevante system med information. For at give et eksempel: motorstyreenheden bruger signalet fra kølevæsketemperaturføleren til blandt andet at styre indsprøjtning, betændelse, tomgangskontrol, EGR drift (hvis relevant) og styring af køleventilator skal justeres ud fra temperaturen. Ved lav temperatur finder indsprøjtningsberigelse sted, og EGR styres for at bringe motoren hurtigere op på driftstemperatur. Ved højere temperatur tænder styreenheden køleventilatorrelæet. De mest anvendte temperaturfølere er iht NTC princippet.
Udover sensorer, der sender information til styreenheden, findes der også sikkerhedssensorer, der fungerer uden ekstra elektronik. Med sådan PTC sensor Ohmisk modstand stiger med stigende temperatur. En elektrisk motor (såsom vinduesvisker eller rudemotor) og et spejlglas er udstyret med en PTC-sensor. I nogle tilfælde bruges en PTC-sensor som temperaturføler, men oftest støder vi på NTC.
Klassisk kølevæske temperaturmåler:
På ældre biler uden styreenheder og NTC-temperaturfølere arbejder kølevæsketemperatursenderen med et bimetal. Billedet viser komponenterne i bimetalmåleren. En stabiliseret spændingskilde på omkring 10 volt er tilsluttet måleren. Bimetallet i måleren deformeres, så snart der løber en (større) strøm. Dette vil tage markøren med.
Motorblokken indeholder en temperaturføler med et bi-metal.
Temperaturmåleren kommer i kontakt med kølevæsken i motoren.
Den temperatur, hvor punkterne åbner, afhænger af kølevæsketemperaturen og strømmen. Gennemsnitsstrømmen bliver så afhængig af motortemperaturen. I nogle tilfælde er viseren i maksimal position, når tændingen er slået fra. Bi-metallet er så lige.
NTC temperaturføler:
Følgende figur viser et forenklet skema af ECU'en og temperaturføleren. Sensoren (RNTC) har to ledninger. Den positive ledning er forbundet til ECU'en og den negative ledning til jord. Der er en forspændingsmodstand i ECU'en. Forspændings- og NTC-modstandene er forbundet i serie. ECU'en forsyner seriekredsløbet med en spænding på 5 volt.
I et seriekredsløb er spændingen fordelt over modstandene. En del af de 5 volt absorberes af forspændingsmodstanden. Den anden del indeholder NTC-sensoren.
Forspændingsmodstanden har en fast modstandsværdi; normalt omkring 2500 ohm (2,5 kiloohm). Modstanden af NTC afhænger af temperaturen. Spændingen, der absorberes af NTC-modstanden, afhænger derfor af temperaturen.
ECU'en måler spændingsfaldet over forspændingsmodstanden. Ved en temperaturændring ændres spændingen over RNTC og derfor også spændingen over forspændingsmodstanden. Spændingen i et seriekredsløb er jo fordelt over modstandene; hvis RNTC absorberer 0,3 volt mere, falder spændingen over Rbias 0,3 volt.
ECU'en omsætter spændingen målt over forspændingsmodstanden til en temperatur. Faktisk anvender vi nu NTC-karakteristikken med spændingen i stedet for temperaturen på X-aksen.
Ved høj temperatur sker den mindste ændring i modstand. Linjen i karakteristikken falder mere skarpt ved en temperatur fra 0 til 20 grader Celsius end fra 40 til 60 grader Celsius. Af denne grund bruger producenter ofte en anden forspændingsmodstand til kølevæsketemperaturføleren. Forspændingsmodstandene er forbundet parallelt og har begge en forskellig modstandsværdi.
Når temperaturen stiger, skifter ECU'en til den anden forspændingsmodstand. Dette giver os en anden NTC-karakteristik. Den anden karakteristik vil have en stor modstandsændring ved høj temperatur. Dette giver os mulighed for at måle over et større område og præcist bestemme temperaturen under både opvarmningsfasen og driftstemperaturen.
Følgende figur viser det faktiske kredsløb i ECU'en, der indeholder 5 volt spændingsstabilisatoren (78L05), forspændingsmodstanden (R), analog-digital konverter (A/D konverter) og mikroprocessoren. Mere information om analog signaltransmission, såsom fra temperatursensoren, kan findes på siden: sensortyper og signaler.
Diagnose på temperaturføleren:
I tilfælde af funktionsfejl relateret til kølevæsketemperaturføleren kan følgende klager opstå:
- dårlig motorstart på grund af for eksempel ekstra indsprøjtning til en kold motor, mens den i virkeligheden allerede er varm;
- overophedning: på grund af en værdi, der er for lav, tænder den PWM-styrede køleventilator for sent eller slet ikke;
- motoren går ikke korrekt i tomgang efter en koldstart;
- når motoren fortsætter med at varme op, øges tomgangshastigheden;
- udstødningsemissioner er ikke længere i orden;
- sort røg på grund af en blanding, der er for rig;
- holde tilbage og stamme, når motoren er kold;
- klimaanlægget kan ikke tændes.
Ovenstående klager er ofte i kombination med en motorfejllampe, men det er ikke altid tilfældet. Hvis der opstår en fejl, hvor kølevæsketemperaturfølerens signal er inden for tolerancerne, genereres der ingen fejlkode.
I virkeligheden kontrollerer softwaren i motorens ECU konstant, om signalet er plausibelt: i tilfælde af stærke afvigelser sammenlignet med andre temperatursensorer, eller en (for) kraftig stigning eller fald i temperaturen, betragtes signalet som "ikke plausibelt". . Dette vil resultere i en fejlkode.
Kølevæsketemperaturen kan aflæses ved hjælp af diagnoseudstyr (ofte er en billig OBD-læser eller en grænseflade med software til telefonen tilstrækkelig til dette).
På billedet ser vi en temperatur på -48 °C.
Diagnoseprogrammet (i dette tilfælde måleværdiblokkene i VCDS) angiver ofte også en målværdi, som temperaturen skal opfylde. Under de nuværende driftsforhold bør temperaturen være mellem 80 og 115 grader Celsius.
Hvis vi har mistanke om, at en sensorværdi er forkert, kan vi kontrollere spændingerne med et multimeter. Først måler vi spændingerne over sensoren ved tre forskellige temperaturer. På de næste tre billeder ser vi en udlæsningscomputer, der er forbundet til gatewayen via DLC (Dat Link Connector) via CAN-bus. Gatewayen kommunikerer også med motorens ECU via CAN-bus.
Afsnittet "NTC temperatursensor" ovenfor beskriver, at temperatursensoren er i serie med en forspændingsmodstand i ECU'en. 5 volt spændingen deles mellem forspændingsmodstanden og NTC modstanden i sensorhuset. Når vi måler en spænding på 2,3 volt over sensoren, er spændingen over forspændingsmodstanden 2,7 volt (2,3 + 2,7 = 5 volt). Spændingen på 2,7 volt påføres i A/D konverter oversat til en temperatur i ECU'ens grænsefladeelektronik. Når motoren er varm, stiger spændingen over forspændingsmodstanden; dette kan ses i den sidste måling. I den situation er denne spænding 4,58 volt.
Billederne nedenfor viser live-data og målte værdier med en afbrudt jordledning mellem sensoren og ECU'en. Udlæsningscomputeren viser en temperatur på -42 grader Celsius: ECU'en måler en spænding på 5 volt over forspændingsmodstanden. ECU'en genererer en eller flere fejlkoder med beskrivelser af sensoren;
- signal usandsynligt;
- signal under nedre grænseværdi;
- kortslutning med positiv.
Fordi der ikke flyder strøm på grund af afbrydelsen, absorberer NTC ikke længere spænding. Spændingsforskellen mellem pin 1 på sensoren og pin 36 på ECU er 5 volt: dette er sensorens forsyningsspænding. 35 volt forsynes via ben 5. Fordi sensoren ikke registrerer nogen spænding, måler vi en forskel på 2 volt mellem pin 36 (jordforbindelse) på sensoren og pin 5.
I tilfælde af at vi måler en spænding på 5.0 volt over temperatursensoren (se følgende billede) måler vi den samlede tilførte spænding over komponenten. Vi har nu at gøre med en afbrydelse i temperaturføleren. Spændingstabet over de positive og jordede ledninger er 0 volt.
Når vi fjerner stikket fra temperatursensoren og måler det med multimeteret i stikket, vises den samme værdi på multimeterets skærm.
Med resultatet af denne måling er det klart, at vi skal udskifte temperaturføleren.
