汽车传感器课件第5章温度.

第五章温度传感器的结构、原理与检测汽车传感器第一节概述第二节热敏电阻式温度传感器第三节石蜡式气体温度传感器第四节双金属片式气体温度传感器第五节热敏铁氧体温度传感器第一节概述应用在汽车上的温度传感器有冷却液温度传感器、进气温度传感器、排气温度传感器、油温度传感器、蒸发器出口温度传感器和车内(外)温度传感器等。其作用是检测气体、液体的温度，并把检测结果转换成电信号输入给ECU。一、温度传感器的类型1.按结构原理分类有热电偶式、线绕电阻式、热敏电阻式等，其特点是：线绕电阻式温度传感器精度高，但响应特性差；热敏电阻式温度传感器灵敏度高，响应特性较好，但线性差，适应温度较低；热电偶温度传感器精度高，测量温度范围宽，但需要配合放大器和冷端处理起使用。石蜡式、双金属片式、热敏铁氧体温度传感器均为非电量传感器。温度传感器安装位置用途冷却液温度传感器发动机缸体、缸盖的水套或节温器内并伸入水套中。检测发动机冷却液温度输入ECU用于修正喷油量。进气温度传感器D型EFI装在空气滤清器之后或进气压力传感器内；L型EFI装在空气流量计上。检测进气温度输入ECU用于提供燃油喷射量和点火正时依据。排气温度传感器安装在汽车排气装置三元催化转化器上。检测转化器内排放气体的温度。液压油温度传感器安装在自动变速器油底壳内的液压阀体上。检测液压油温度输入ECU用于换挡控制。蒸发器出口温度传感器安装在空调蒸发器片上。检测蒸发器表面温度用于控制空调压缩机。车内、外温度传感器车外安装在汽车前部；车内安装在仪表板下和后挡风玻璃下。检测车内、外气温为汽车空调控制系统提供信息。EGR监测温度传感器安装在EGR阀的出口处。检测废气温保证发动机和排放系统工作正常。2.按用途分类第二节热敏电阻式温度传感器利用陶瓷半导体材料的电阻值随温度变化而变化的特性测量温度。2.热敏电阻可分为：负温度系数(NTC)型热敏电阻。NTC(NegativeTemperatureCoefficient)正温度系数(PTC)型热敏电阻；PTC(PositiveTemperatureCoefficient)1.传感器原理汽车上的冷却液、进气管、蒸发器出口、车内外等处的温度检测普遍采用NTC热敏电阻，本节所介绍的热敏电阻温度传感器均为NTC热敏电阻。)11(00TTBTeRR3.NTC热敏电阻NTC热敏电阻的阻值与温度的关系可用下述公式表示：式中T—温度(K)；RT—热敏电阻在温度为T(K)时的热敏电阻阻值；R0—热敏电阻在温度为T0(T0＝273.15K)时的阻值；B—热敏电阻的材料常数，又叫热敏指数。该关系式是经验公式，只在额定温度或额定电阻阻值在一定范围内才具有一定的精确度，因为材料常数B本身也是温度的函数。4.NTC热敏电阻R-T特性B相同，R0不同时的R-T特性曲线示意图R2R3R1B1B2B3B1=B2=B3R1R2R3200C25C100C-50CTRB1B2R1=R2200C25C100C-50CTB1B2B2B1R25RR25相同，B不同时的R-T特性曲线示意图注：根据国标规定，额定零功率电阻值是NTC热敏电阻在基准温度25℃时测得的电阻值R25。5.NTC热敏电阻结构紧固螺帽连接导线汽车冷却系统虽然发动机已进行了大量改进，但是在将化学能转换成机械能的过程中，汽油发动机的效率仍然不高。汽油中的大部分能量（约70%）被转换成热量，而散发这些热量则是汽车冷却系统的任务。一辆在高速公路上行驶的汽车，其冷却系统所散失的热量足以供两个普通房屋取暖。冷却系统的主要工作是将热量散发到空气中以防止发动机过热，但冷却系统还有其他重要作用。如果发动机变冷，就会加快组件的磨损，从而使发动机效率降低并且排放出更多污染物。因此，冷却系统的另一重要作用是使发动机尽快升温，并使其保持恒温。当冷却液的温度约为93℃时，发动机达到最佳运行状态。在这个温度下：燃烧室的温度足以使燃料完全蒸发，因此可以更好地使燃料燃烧并减少气体排放。汽车冷却系统早期的汽车采用风冷技术，这种冷却方法不是在发动机中进行液体循环，而是通过发动机缸体表面附着的铝片对气缸进行散热。一个功率强大的风扇向这些铝片吹风，使其向空气中散热，从而达到冷却发动机的目的。大多数汽车采用的是液冷，主要部件是冷却水温度传感器、节温阀、和风扇。冷机起动时，风扇处于停止状态，节温阀也关闭，发动机冷却液只在发动机水套里小循环，不易散热，同时受到冷却液温度传感器的影响，会发出喷油、增大怠速阀门开度的指令，提高发动机转速，有利于发动机迅速升温。温度正常以后（80-90度），节温阀打开，发动机水套里面的冷却液通过节温阀流经散热器做大循环，带走大量的热量，保持冷却液的正常温度。如果车速慢甚至停车但不熄火，没有流动空气帮助散热，发动机会很快升温，这时温度传感器发出指令起动风扇帮助散热器散热。一、冷却液温度传感器的应用与检测功用：检测发动机冷却液温度，并将其温度信号输入ECU，为修正喷油量及喷油时刻提供准确依据1.冷却液温度传感器的功用安装：安装在发动机缸体、缸盖的水套或节温器内并伸入水套中。如图所示，冷却液温度传感器与ECU的连接，当冷却液温度低，则热敏电阻值大，信号THW的分压值高；反之，信号THW的分压值低。冷却液温度传感器THWTHWRE2E2E1THW信号5V12VECU当信号THW的分压值高，则ECU可判断冷却液温度低，发动机处于冷起动或暖机工况，此时燃油蒸发性差，ECU应使混合气的浓度较大，以改善发动机的冷机运转。当信号THW的分压值低，则ECU可发动机已结束冷起动或暖机过程，ECU按其他工况控制混合气的浓度。1.开路的检测：测电阻，应随温度变化并与规定值相符2.在路的检测：测量电源电压；测量信号电压。冷却液温度传感器THWTHWRE2E2E1THW信号5V12VECU2.冷却液温度传感器的检测七、冷却液温度表传感器的应用双金属片加热线圈调节齿扇接线螺钉调节齿扇热敏电阻导线弹簧点火开关弹簧片接线柱水温指示表电源稳压器水温传感器指针壳体钢管蓄电池电热式水温表原理示意图1.传感器的应用冷却液温度传感器电阻在车检查冷却液温度传感器电阻值的检查温度计温度传感器万用表温度传感器万用表2.传感器的检测冷却液温度-20℃0℃20℃40℃60℃80℃电阻值(k)102047230.91.30.40.70.20.4冷却液温度与电阻值的对应关系二、进气温度传感器的应用与检测绝缘套外壳热敏电阻铜垫圈防水插座1.传感器的结构该传感器在电控燃油喷射系统中测量进气温度，并输入到ECU，用以修正体积型空气流量传感器由于大气温度变化带来的进气质量检测的误差。2.传感器的功用1）在D型EFI系统中，安装在空气滤清器之后的进气管上。3.进气温度传感器的安装安装位置有三种情况：3）将进气温度传感器安装在进气压力传感器内，如桑塔纳2000型轿车。2）在L型EFI系统中，安装在空气流量计内。热敏电阻壳体连接导线当信号THA的电压高时，即热敏电阻值大，ECU可判断进气温度低，空气密度大，单位体积的空气质量大，同样的进气体积流量，则进气质量流量大，应适量增加喷油量；反之，适量减少喷油量。当进气温度传感器出现故障时，会使混合气过浓或过稀，使发动机工作不稳，这时应检查进气温度传感器。进气温度传感器THATHARE2E2E1THA信号5V12VECU4.传感器的检测同冷却液温度传感器的检测。空调制冷系统工作原理三、蒸发器出口温度传感器的应用与检测压缩过程冷凝过程蒸发过程膨胀过程制冷空调制冷系统工作原理压缩机：吸入来自蒸发器的低温低压制冷剂蒸汽，压缩使其压力和温度升高。冷凝器：热交换设备，使从压缩机排出的高温、高压制冷剂蒸汽液化或冷凝，并把热量散发到车外空气中，使其凝结为高压制冷剂液体。轿车一般安装在发动机冷却系散热器之前，利用发动机冷却风扇吹来的空气冷却。储液干燥器：防止过多的液态制冷剂储存在冷凝器中，使冷凝器的传热面积减少使散热效率降低，还可过滤制冷剂中的杂质，吸收制冷剂中的水分，防止制冷系统管路脏堵和冰塞，保护设备部件不受侵蚀，保证制冷系统的正常工作。压缩机冷凝器温度传感器膨胀阀储气筒蒸发器高压低压冷风空调制冷系统工作原理膨胀阀：对来自储液干燥器的高压液态制冷剂节流减压，既将液态高压制冷剂从孔口喷出，急剧膨胀，变成低压雾状体，以便吸热气化。此外它还调节和控制进入蒸发器中的液态制冷剂量，使之适应制冷负荷的变化，同时防止压缩机出现液击现象（未蒸发的液态制冷剂进入压缩机后被压缩，极易引起压缩机阀片的损坏）和蒸发器出口蒸汽异常过热（过热是指蒸汽实际温度高于蒸发温度的数值）。蒸发器：和冷凝器一样是热交换器，让低温低压的制冷剂在其管道中吸热并蒸发，使蒸发器和周围空气的温度降低，从而在鼓风机的风力通过它时，输出更多的冷气。蒸发器出口温度传感器检测蒸发器表面温度，用于控制空调压缩机的工作状况，它的工作温度范围是-20～60℃。蒸发器出口温度传感器安装在空调蒸发器片上。1.传感器的功用压缩机冷凝器温度传感器膨胀阀储气筒蒸发器高压低压冷风温度控制系统检测蒸发器出口温度信号，与空调设定的调节信号比较，从而控制空调压缩机电磁离合器的通断。检测蒸发器出口温度可以防止蒸发器出现结冰现象。如果蒸发器的温度低于0℃，凝结在蒸发器表面的水分就会结霜或结冰，严重时会堵塞蒸发器的空气通道，导致冷却系统制冷效果明显降低。为了避免蒸发器结霜，就必须将蒸发器的温度控制在0℃以上。温度检测电路设定电位器继电器蒸发器温度传感器点火开关熔丝电磁离合器空调开关ONOFF蓄电池低热敏电阻高汽车空调温度控制系统示意图•••••1）检查蒸发器温度传感器和空调控制器总成之间的连接器及导线连接情况，检查空调控制器总成的状况。2）拆下蒸发器出口温度传感器，用万用表测量传感器连接器接头端子1和2之间的电阻，在0℃时，电阻值为4.5～5.2kΩ；在15℃时，电阻值为2.0～2.7kΩ；当温度升高时，其电阻值逐渐降低。2.传感器的检测车内、外空气温度传感器用于检测车内、车外的空气温度，为汽车空调控制系统控制车内温度提供信息。四、车内、外温度传感器应用与检测1.传感器的功用车内、外空气温度传感器均与空调系统中与设定电位计串联，空调控制系统根据检测车内、外空气的温度控制空调压缩机的运转，保持车内温度在设定范围内。车外温度传感器车内温度传感器日照传感器控制板后控制板车内温度传感器功率伺服机构ECU车外温度传感器一般安装在汽车前部；车内温度传感器两个，分别安装在仪表板下面和后挡风玻璃下面。2.传感器的安装EGR：针对抑制NOx的生成设置的排气净化装置。六、EGR监测温度传感器应用与检测1.EGR—废气再循环NOx是高温富氧条件下生成的。氮和氧只有在高温高压条件下才会发生化学反应，发动机燃烧室内的温度和压力满足了上述条件，在强制加速期间更是如此。汽车废气是一种不可燃气体(不含燃料和氧化剂)，在燃烧室内不参与燃烧。它通过吸收燃烧产生的部分热量来降低燃烧温度和压力，以减少氧化氮的生成量。进入燃烧室的废气量随着发动机转速和负荷的增加而增加。过度的废气参与再循环，将会影响混合气的着火、性能，从而影响发动机的动力性，特别是发动机处于怠速、低速、小负荷及冷机工况时有明显影响。因此当发动机在怠速、低速、小负荷及冷机时，ECU控制废气不参与再循环，避免影响发动机性能；当发动机达到一定的转速、负荷及温度时，ECU控制适量的废气参与再循环。要使废气中的NOx尽可能低，必须根据发动机转速、负荷、温度及废气温度确定参与再循环的废气量。2.EGR工作原理ECU根据发动机的转速、负荷(节气门开度)、温度、进气流量、排气温度控制电磁阀适时地打开，进气管真空度经电磁阀进入EGR阀真空膜室，膜片拉杆将EGR阀门打开，排气中的少部分废气经EGR阀进入进气系统，与混合气混合后进入气缸参与燃烧。EGR监测温度传感器通过检测EGR系统中再循环废气的温度（见课本），保证系统工作正常，减少汽车尾气中NOx的含量。3.传感器的功用水温传感器怠速开关ECU曲轴位置传感器EGR温度传感器EGR阀电