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溫度傳感器

科目:

  • 介紹
  • 經典冷卻液溫度計
  • NTC溫度感測器
  • 溫度感測器診斷

介紹:
車輛內有大量的溫度感測器:

  • 冷卻液溫度;
  • 油溫;
  • 室內/室外空氣和吸入空氣溫度(可能包含在 空氣質量計);
  • 廢氣溫度;
  • 混合動力或全電動車輛的電池溫度。

上述溫度感測器為相關係統的控制單元提供資訊。 舉個例子:引擎控制單元使用來自冷卻液溫度感知器的訊號來控制發動機 注射, 發炎, 怠速控制, 廢氣再循環操作 (如果適用)和 冷卻風扇控制 根據溫度進行調整。 在低溫下,會發生噴射加濃並控制 EGR,以使引擎更快達到工作溫度。 當溫度較高時,控制單元會開啟冷卻風扇繼電器。 最常用的溫度感測器是根據 NTC原理.

冷卻液溫度感知器
空氣溫度感知器
廢氣溫度感測器

除了向控制單元發送訊息的感測器外,還有一個無需額外電子設備即可運作的安全感測器。 有了這樣的 PTC感測器 歐姆電阻隨著溫度的升高而增加。 電動馬達(例如擋風玻璃雨刷或車窗馬達)和後視鏡玻璃配備 PTC 感應器。 在某些情況下,PTC 感測器被用作溫度感測器,但最常見的是 NTC。

經典冷卻液溫度計:
在沒有控制單元和 NTC 溫度感測器的老式汽車上,冷卻液溫度感測器使用雙金屬。 圖為雙金屬表的組成部分。 大約 10 伏特的穩定電壓源連接到儀表。 一旦(較大的)電流流動,儀表中的雙金屬就會變形。 這將帶走指針。 

引擎缸體包含一個帶有雙金屬的溫度感知器。
溫度計與引擎中的冷卻液接觸。

點打開的溫度取決於冷卻劑溫度和電流。 然後,平均電流取決於馬達溫度。 在某些情況下,當點火開關關閉時,指針位於最大位置。 然後雙金屬是直的。

NTC溫度感測器:
下圖顯示了 ECU 和溫度感測器的簡化原理圖。 感測器 (RNTC) 有兩根電線。 正極線連接至 ECU,負極線接地。 ECU中有一個偏壓電阻。 偏壓電阻和NTC電阻串聯。 ECU為串聯電路提供5伏特電壓。

在串聯電路中,電壓分佈在電阻器上。 5V 電壓的一部分被偏壓電阻吸收。 另一部分包含NTC感測器。

偏壓電阻具有固定阻值; 通常約 2500 歐姆(2,5 千歐)。 NTC 的電阻取決於溫度。 因此,NTC 電阻吸收的電壓取決於溫度。

ECU 測量偏壓電阻兩端的電壓降。 隨著溫度的變化,RNTC 兩端的電壓會發生變化,因此偏壓電阻兩端的電壓也會改變。 畢竟,串聯電路中的電壓分佈在電阻上; 如果 RNTC 多吸收 0,3 伏特,Rbias 兩端的電壓就會下降 0,3 伏特。

ECU 將偏壓電阻兩端測得的電壓轉換為溫度。 事實上,我們現在應用 NTC 特性,X 軸上用電壓取代溫度。

在高溫下,電阻變化最小。 特性曲線在攝氏 0 至 20 度的溫度下比在攝氏 40 至 60 度的溫度下下降得更急劇。 因此,製造商經常為冷卻劑溫度感測器使用第二個偏壓電阻。 偏壓電阻並聯連接並且具有不同的電阻值。 

隨著溫度升高,ECU 切換到另一個偏壓電阻。 這為我們提供了第二個 NTC 特性。 第二個特性在高溫下會出現較大的電阻變化。 這使我們能夠在更大的範圍內進行測量,並準確地確定加熱階段和工作溫度期間的溫度。

下圖顯示了ECU中的實際電路,包含5伏穩壓器(78L05)、偏壓電阻(R)、 類比數位轉換器(A/D轉換器) 和微處理器。 有關模擬訊號傳輸(例如溫度感測器)的更多信息,請訪問以下頁面: 感測器類型和訊號。

溫度感測器診斷:
如果發生與冷卻液溫度感知器相關的故障,可能會出現以下投訴:

  • 引擎啟動不良,例如,由於冷引擎額外噴射,而實際上引擎已經很熱;
  • 過熱:由於數值太低,PWM控制的冷卻風扇開啟太晚或根本不開啟;
  • 冷啟動後引擎不能正常怠速;
  • 隨著引擎繼續暖機,怠速增加;
  • 廢氣排放不再有秩序;
  • 因為混合物太濃而冒黑煙;
  • 引擎冷時抑制和口吃;
  • 空調無法打開。

上述投訴通常與引擎故障燈一起出現,但情況並非總是如此。 如果發生故障且冷卻液溫度感知器訊號在容差範圍內,則不會產生故障碼。

實際上,引擎 ECU 中的軟體會不斷檢查訊號是否可信:如果與其他溫度感測器相比出現強烈偏差,或者溫度(太)強烈升高或降低,則該訊號被視為“不可信”。 。 這將導致錯誤代碼。

可以使用診斷設備讀取冷卻劑溫度(通常廉價的 OBD 讀取器或電話軟體介面就足夠了)。

在圖像中我們看到溫度為 -48 °C.
診斷程序(在本例中為 VCDS 中的測量值區塊)通常也指定溫度必須滿足的目標值。 在目前操作條件下,溫度應在攝氏 80 至 115 度之間。

如果我們懷疑感測器值不正確,可以用萬用電表檢查電壓。 首先,我們測量三個不同溫度下感測器兩端的電壓。 在接下來的三張圖中,我們看到一台讀出計算機,它透過 DLC(資料鏈路連接器)透過 CAN 總線連接到網關。 網關也透過CAN總線與引擎ECU通訊。

冷卻液溫度感知器_測量_2.3 伏
18°C 下測量
冷卻液溫度感知器_測量_1.15 伏
55°C 下測量
冷卻液溫度感知器_測量_0.42 伏
90°C 下測量

上面的“NTC溫度感知器”部分描述了溫度感知器與ECU中的偏壓電阻串聯。 5 伏特電壓在感測器外殼中的偏壓電阻器和 NTC 電阻器之間分配。 當我們測量感測器兩端的電壓為 2,3 伏特時,偏壓電阻兩端的電壓為 2,7 伏特(2,3 + 2,7 = 5 伏特)。 2,7伏電壓施加在 類比數位轉換器 轉換為 ECU 介面電子裝置中的溫度。 當馬達發熱時,偏壓電阻兩端的電壓升高; 這可以從最後一次測量中看出。 在這種情況下,該電壓為 4,58 伏特。

下圖顯示了感測器和 ECU 之間地線中斷時的即時數據和測量值。 讀出計算機顯示的溫度為攝氏 -42 度:ECU 測量偏壓電阻兩端的電壓為 5 伏特。 ECU產生一個或多個錯誤代碼以及有關感測器的描述;

  • 訊號不可信;
  • 訊號低於下限值;
  • 與正極短路。
冷卻液溫度感知器_測量_故障_0伏
感測器兩端無電壓差
冷卻液溫度感知器_測量_故障_5伏
電壓差5伏
冷卻液溫度感知器_測量_故障_5伏特_接地線
接地線兩端電壓差 5 伏特

由於中斷導致沒有電流流動,NTC 不再吸收電壓。 感知器的接腳 1 和 ECU 的接腳 36 之間的電壓差為 5 伏特:這是感知器的電源電壓。 透過引腳 35 提供 5 伏特電壓。 由於感測器不記錄任何電壓,因此我們測量感測器的引腳 2(接地)和引腳 36 之間存在 5 伏特的電壓差。

如果我們測量溫度感測器兩端的電壓為 5.0 伏特(請參見下圖),我們將測量組件兩端的總供電電壓。 我們現在正在處理溫度感測器的中斷問題。 正極線和接地線之間的電壓損失為 0 伏特。

當我們從溫度感測器上取下插頭並用插頭中的萬用電表測量時,萬用電表的螢幕上會出現相同的值。

根據測量結果,很明顯我們需要更換溫度感測器。

感測器兩端電壓差 5 伏特