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温度传感器

翁德沃彭:

  • 介绍
  • 经典冷却液温度计
  • NTC温度传感器
  • 温度传感器诊断

内嵌:
车辆内有大量的温度传感器:

  • 冷却液温度;
  • 油温;
  • 室内/室外空气和吸入空气温度(可能包含在 空气质量计);
  • 废气温度;
  • 混合动力或全电动车辆的电池温度。

上述温度传感器为相关系统的控制单元提供信息。 举个例子:发动机控制单元使用来自冷却液温度传感器的信号来控制发动机 注射, 发炎, 怠速控制, 废气再循环操作 (如果适用)和 冷却风扇控制 根据温度进行调整。 在低温下,会发生喷射加浓并控制 EGR,以使发动机更快地达到工作温度。 当温度较高时,控制单元会打开冷却风扇继电器。 最常用的温度传感器是根据 NTC原理.

冷却液温度传感器
空气温度传感器
废气温度传感器

除了向控制单元发送信息的传感器外,还有无需额外电子设备即可运行的安全传感器。 有了这样的 PTC传感器 欧姆电阻随着温度的升高而增加。 电动马达(例如挡风玻璃刮水器或车窗马达)和后视镜玻璃配备有 PTC 传感器。 在某些情况下,PTC 传感器被用作温度传感器,但最常见的是 NTC。

经典冷却液温度计:
在没有控制单元和 NTC 温度传感器的老式汽车上,冷却液温度传感器使用双金属。 图为双金属表的组成部分。 大约 10 伏的稳定电压源连接到仪表。 一旦(较大的)电流流动,仪表中的双金属就会变形。 这将带走指针。 

发动机缸体包含一个带双金属的温度传感器。
温度计与发动机中的冷却液接触。

点打开的温度取决于冷却剂温度和电流。 然后,平均电流取决于电机温度。 在某些情况下,当点火开关关闭时,指针位于最大位置。 然后双金属是直的。

NTC温度传感器:
下图显示了 ECU 和温度传感器的简化原理图。 传感器 (RNTC) 有两根电线。 正极线连接至 ECU,负极线接地。 ECU中有一个偏置电阻。 偏置电阻和NTC电阻串联。 ECU为串联电路提供5伏电压。

在串联电路中,电压分布在电阻器上。 5V 电压的一部分被偏置电阻吸收。 另一部分包含NTC传感器。

偏置电阻具有固定阻值; 通常约为 2500 欧姆(2,5 千欧)。 NTC 的电阻取决于温度。 因此,NTC 电阻吸收的电压取决于温度。

ECU 测量偏置电阻两端的电压降。 随着温度的变化,RNTC 两端的电压会发生变化,因此偏置电阻器两端的电压也会发生变化。 毕竟,串联电路中的电压分布在电阻上; 如果 RNTC 多吸收 0,3 伏,Rbias 两端的电压就会下降 0,3 伏。

ECU 将偏置电阻两端测得的电压转换为温度。 事实上,我们现在应用 NTC 特性,X 轴上用电压代替温度。

在高温下,电阻变化最小。 特性曲线在 0 至 20 摄氏度的温度下比在 40 至 60 摄氏度的温度下下降得更急剧。 因此,制造商经常为冷却剂温度传感器使用第二个偏置电阻。 偏置电阻并联连接并且具有不同的电阻值。 

随着温度升高,ECU 切换到另一个偏置电阻。 这为我们提供了第二个 NTC 特性。 第二个特性在高温下会出现较大的电阻变化。 这使我们能够在更大的范围内进行测量,并准确确定加热阶段和工作温度期间的温度。

下图显示了ECU中的实际电路,包含5伏稳压器(78L05)、偏置电阻(R)、 模数转换器(A/D转换器) 和微处理器。 有关模拟信号传输(例如温度传感器)的更多信息,请访问以下页面: 传感器类型和信号。

温度传感器诊断:
如果发生与冷却液温度传感器相关的故障,可能会发生以下投诉:

  • 发动机启动不良,例如,由于冷发动机额外喷射,而实际上发动机已经很热;
  • 过热:由于值太低,PWM控制的冷却风扇开启太晚或根本不开启;
  • 冷启动后发动机不能正常怠速;
  • 随着发动机继续暖机,怠速增加;
  • 废气排放不再有序;
  • 由于混合物太浓而冒黑烟;
  • 发动机冷时抑制和口吃;
  • 空调无法打开。

上述投诉通常与发动机故障灯一起出现,但情况并非总是如此。 如果发生故障且冷却液温度传感器信号在容差范围内,则不会生成故障代码。

实际上,发动机 ECU 中的软件会不断检查信号是否可信:如果与其他温度传感器相比出现强烈偏差,或者温度(太)强烈升高或降低,则该信号被视为“不可信”。 。 这将导致错误代码。

可以使用诊断设备读取冷却剂温度(通常廉价的 OBD 读取器或电话软件接口就足够了)。

在图像中我们看到温度为 -48 °C.
诊断程序(在本例中为 VCDS 中的测量值块)通常还指定温度必须满足的目标值。 在当前操作条件下,温度应在 80 至 115 摄氏度之间。

如果我们怀疑传感器值不正确,可以用万用表检查电压。 首先,我们测量三个不同温度下传感器两端的电压。 在接下来的三张图中,我们看到一台读出计算机,它通过 DLC(数据链路连接器)通过 CAN 总线连接到网关。 网关还通过CAN总线与发动机ECU通信。

冷却液温度传感器_测量_2.3 伏
18°C 下测量
冷却液温度传感器_测量_1.15 伏
55°C 下测量
冷却液温度传感器_测量_0.42 伏
90°C 下测量

上面的“NTC温度传感器”部分描述了温度传感器与ECU中的偏置电阻串联。 5 伏电压在传感器外壳中的偏置电阻器和 NTC 电阻器之间分配。 当我们测量传感器两端的电压为 2,3 伏时,偏置电阻两端的电压为 2,7 伏(2,3 + 2,7 = 5 伏)。 2,7伏电压施加在 模数转换器 转换为 ECU 接口电子器件中的温度。 当电机发热时,偏置电阻两端的电压升高; 这可以从最后一次测量中看出。 在这种情况下,该电压为 4,58 伏。

下图显示了传感器和 ECU 之间地线中断时的实时数据和测量值。 读出计算机显示的温度为 -42 摄氏度:ECU 测量偏置电阻两端的电压为 5 伏。 ECU生成一个或多个错误代码以及有关传感器的描述;

  • 信号不可信;
  • 信号低于下限值;
  • 与正极短路。
冷却液温度传感器_测量_故障_0伏
传感器两端无电压差
冷却液温度传感器_测量_故障_5伏
电压差5伏
冷却液温度传感器_测量_故障_5伏_接地线
地线两端电压差 5 伏

由于中断导致没有电流流动,NTC 不再吸收电压。 传感器的引脚 1 和 ECU 的引脚 36 之间的电压差为 5 伏:这是传感器的电源电压。 通过引脚 35 提供 5 伏电压。 由于传感器不记录任何电压,因此我们测量传感器的引脚 2(接地)和引脚 36 之间存在 5 伏的电压差。

如果我们测量温度传感器两端的电压为 5.0 伏(请参见下图),我们将测量组件两端提供的总电压。 我们现在正在处理温度传感器的中断问题。 正极线和地线之间的电压损失为 0 伏。

当我们从温度传感器上取下插头并用插头中的万用表测量时,万用表的屏幕上会出现相同的值。

根据测量结果,很明显我们需要更换温度传感器。

传感器两端电压差 5 伏