Przedmioty:
- Wprowadzenie
- Klasyczny wskaźnik temperatury płynu chłodzącego
- Czujnik temperatury NTC
- Diagnoza czujnika temperatury
Przedmowa:
W pojeździe znajduje się duża liczba czujników temperatury:
- temperatura płynu chłodzącego;
- temperatura oleju;
- temperatura powietrza wewnętrznego/zewnętrznego i zasysanego powietrza (ewentualnie wliczona w miernik masy powietrza);
- temperatura spalin;
- temperatura akumulatora w pojazdach z napędem hybrydowym lub w pełni elektrycznym.
Powyższe czujniki temperatury dostarczają informacji jednostce sterującej odpowiedniego systemu. Dla przykładu: sterownik silnika wykorzystuje sygnał z czujnika temperatury płynu chłodzącego m.in. do sterowania zastrzyk, zapalenie, kontrola biegu jałowego, Działanie EGR (jeśli dotyczy) i sterowanie wentylatorem chłodzącym należy dostosować w zależności od temperatury. W niskiej temperaturze następuje wzbogacanie wtrysku i sterowanie EGR w celu szybszego doprowadzenia silnika do temperatury roboczej. Przy wyższej temperaturze centrala załącza przekaźnik wentylatora chłodzącego. Najczęściej stosowane czujniki temperatury to tzw Zasada NTC.
Oprócz czujników przesyłających informacje do jednostki sterującej, istnieją również czujniki bezpieczeństwa, które działają bez dodatkowej elektroniki. Z takimi Czujnik PTC Rezystancja omowa wzrasta wraz ze wzrostem temperatury. Silnik elektryczny (np. wycieraczka lub silnik szyby) oraz szyba lusterka wyposażone są w czujnik PTC. W niektórych przypadkach jako czujnik temperatury używany jest czujnik PTC, ale najczęściej spotykamy NTC.
Klasyczny wskaźnik temperatury płynu chłodzącego:
W starszych samochodach bez sterowników i czujników temperatury NTC czujnik temperatury płynu chłodzącego współpracuje z bimetalem. Na zdjęciu przedstawiono elementy licznika bimetalicznego. Do miernika podłączone jest stabilizowane źródło napięcia o wartości około 10 woltów. Bimetal w liczniku odkształca się, gdy przepływa (większy) prąd. To zabierze ze sobą wskaźnik.
Blok silnika zawiera czujnik temperatury z bimetalem.
Wskaźnik temperatury styka się z płynem chłodzącym w silniku.
Temperatura, przy której punkty się otwierają, zależy od temperatury płynu chłodzącego i prądu. Średni prąd staje się wówczas zależny od temperatury silnika. W niektórych przypadkach wskazówka znajduje się w pozycji maksymalnej po wyłączeniu zapłonu. Bimetal jest wtedy prosty.
Czujnik temperatury NTC:
Poniższy rysunek przedstawia uproszczony schemat ECU i czujnika temperatury. Czujnik (RNTC) ma dwa przewody. Przewód dodatni jest podłączony do ECU, a przewód ujemny do masy. W ECU jest rezystor polaryzacji. Rezystory polaryzacji i NTC są połączone szeregowo. ECU zasila obwód szeregowy napięciem 5 woltów.
W obwodzie szeregowym napięcie rozkłada się na rezystorach. Część napięcia 5 woltów jest pochłaniana przez rezystor polaryzacji. Druga część zawiera czujnik NTC.
Rezystor polaryzacji ma stałą wartość rezystancji; zwykle około 2500 omów (2,5 kilooma). Rezystancja NTC zależy od temperatury. Napięcie pochłaniane przez rezystor NTC zależy zatem od temperatury.
ECU mierzy spadek napięcia na rezystorze polaryzacji. Wraz ze zmianą temperatury zmienia się napięcie na RNTC, a zatem także napięcie na rezystorze polaryzacji. Przecież napięcie w obwodzie szeregowym rozkłada się na rezystory; jeśli RNTC pochłonie o 0,3 V więcej, napięcie na Rbias spadnie o 0,3 V.
ECU przekształca napięcie zmierzone na rezystorze polaryzacji na temperaturę. W rzeczywistości stosujemy teraz charakterystykę NTC, z napięciem zamiast temperatury na osi X.
W wysokiej temperaturze następuje najmniejsza zmiana rezystancji. Linia charakterystyki opada bardziej gwałtownie w temperaturze od 0 do 20 stopni Celsjusza niż od 40 do 60 stopni Celsjusza. Z tego powodu producenci często używają drugiego rezystora polaryzacji dla czujnika temperatury płynu chłodzącego. Rezystory polaryzacji są połączone równolegle i oba mają inną wartość rezystancji.
Wraz ze wzrostem temperatury ECU przełącza się na inny rezystor polaryzacji. Daje nam to drugą charakterystykę NTC. Druga charakterystyka będzie miała dużą zmianę rezystancji w wysokiej temperaturze. Dzięki temu możemy mierzyć w większym zakresie i dokładnie określić temperaturę zarówno w fazie nagrzewania, jak i temperatury roboczej.
Poniższy rysunek przedstawia rzeczywisty obwód w ECU zawierający 5-woltowy stabilizator napięcia (78L05), rezystor polaryzacji (R), przetwornik analogowo-cyfrowy (przetwornik A/D) i mikroprocesor. Więcej informacji na temat transmisji sygnału analogowego np. z czujnika temperatury znajdziesz na stronie: typy czujników i sygnały.
Diagnoza czujnika temperatury:
W przypadku usterek związanych z czujnikiem temperatury płynu chłodzącego mogą wystąpić następujące reklamacje:
- słaby rozruch silnika na skutek np. dodatkowego wtrysku dla zimnego silnika, podczas gdy w rzeczywistości jest już ciepły;
- przegrzanie: przy zbyt małej wartości wentylator chłodzący sterowany PWM załącza się zbyt późno lub wcale;
- silnik nie pracuje prawidłowo na biegu jałowym po zimnym uruchomieniu;
- w miarę nagrzewania się silnika prędkość obrotowa biegu jałowego wzrasta;
- emisja spalin nie jest już w porządku;
- czarny dym z powodu zbyt bogatej mieszanki;
- powstrzymywanie się i jąkanie, gdy silnik jest zimny;
- nie można włączyć klimatyzacji.
Powyższe dolegliwości często towarzyszą kontrolce awarii silnika, ale nie zawsze tak jest. Jeżeli wystąpi usterka, w przypadku której sygnał czujnika temperatury płynu chłodzącego mieści się w granicach tolerancji, kod usterki nie zostanie wygenerowany.
W rzeczywistości oprogramowanie w ECU silnika stale sprawdza, czy sygnał jest wiarygodny: w przypadku dużych odchyleń w porównaniu z innymi czujnikami temperatury lub (zbyt) dużego wzrostu lub spadku temperatury, sygnał jest uznawany za „niewiarygodny”. . Spowoduje to wyświetlenie kodu błędu.
Temperaturę płynu chłodzącego można odczytać za pomocą sprzętu diagnostycznego (często wystarczy do tego tani czytnik OBD lub interfejs z oprogramowaniem do telefonu).
Na zdjęciu widzimy temperaturę -48 °C.
Program diagnostyczny (w tym przypadku bloki wartości mierzonych w VCDS) często podaje także wartość docelową, jaką musi osiągnąć temperatura. W obecnych warunkach pracy temperatura powinna wynosić od 80 do 115 stopni Celsjusza.
Jeśli podejrzewamy, że wartość czujnika jest nieprawidłowa, możemy sprawdzić napięcia za pomocą multimetru. Najpierw mierzymy napięcia na czujniku w trzech różnych temperaturach. Na kolejnych trzech zdjęciach widzimy komputer odczytowy, który jest podłączony do bramki poprzez złącze DLC (Dat Link Connector) poprzez magistralę CAN. Bramka komunikuje się również z ECU silnika poprzez magistralę CAN.
Powyższa sekcja „Czujnik temperatury NTC” opisuje, że czujnik temperatury jest połączony szeregowo z rezystorem polaryzacji w ECU. Napięcie 5 V jest rozdzielane pomiędzy rezystor polaryzacji i rezystor NTC w obudowie czujnika. Kiedy zmierzymy napięcie na czujniku wynoszące 2,3 V, napięcie na rezystorze polaryzacji wyniesie 2,7 V (2,3 + 2,7 = 5 V). Do układu przykładane jest napięcie 2,7 V Przetwornik A/D przekłada się na temperaturę w elektronice interfejsu ECU. Gdy silnik jest ciepły, napięcie na rezystorze polaryzacji wzrasta; widać to w ostatnim pomiarze. W tej sytuacji napięcie to wynosi 4,58 V.
Poniższe obrazy przedstawiają dane w czasie rzeczywistym i zmierzone wartości z przerwanym przewodem uziemiającym pomiędzy czujnikiem a ECU. Komputer odczytowy wskazuje temperaturę -42 stopni Celsjusza: ECU mierzy napięcie 5 woltów na rezystorze polaryzacji. ECU generuje jeden lub więcej kodów błędów z opisami czujnika;
- sygnał nieprawdopodobny;
- sygnał poniżej dolnej wartości granicznej;
- zwarcie z plusem.
Ponieważ w wyniku przerwy nie płynie prąd, NTC nie pobiera już napięcia. Różnica napięcia pomiędzy pinem 1 czujnika a pinem 36 ECU wynosi 5 V: jest to napięcie zasilania czujnika. Napięcie 35 V jest dostarczane przez pin 5. Ponieważ czujnik nie rejestruje żadnego napięcia, mierzymy różnicę 2 woltów pomiędzy stykiem 36 (połączenie masy) czujnika a stykiem 5.
W przypadku, gdy zmierzymy napięcie na czujniku temperatury wynoszące 5.0 V (patrz poniższy rysunek), mierzymy całkowite napięcie dostarczone na element. Mamy teraz do czynienia z przerwą w działaniu czujnika temperatury. Strata napięcia na przewodzie dodatnim i uziemiającym wynosi 0 woltów.
Kiedy wyjmiemy wtyczkę z czujnika temperatury i zmierzymy ją multimetrem we wtyczce, ta sama wartość pojawia się na ekranie multimetru.
Z wyniku tego pomiaru jasno wynika, że czeka nas wymiana czujnika temperatury.
