汽车温度传感器

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CTB1B2B2B1R25RR0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。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。EGR发动机的ECU根据发动机的转速、负荷、温度、进气流量和排气温度控制EGR电磁阀适时地打开，使排气管中的部分废气经EGR阀进入进气系统与混合气混合后进入气缸参与燃烧，以降低燃烧时气缸中的温度和含氧量来减少排气中的NOx的含量。若再循环的废气过量会影响发动机的动力性，特别是发动机处于怠速、低速、大负荷及冷机工况时有明显影响。因此当发动机在怠速、低速、大负荷及冷机时，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EGR监测温度传感器检测EGR系统中再循环废气的温度，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阀电磁阀进气歧管排气歧管工况电磁阀ERG阀发动机起动时1.节气门位置传感器的怠速触点接通；2.冷却水温低发动机转速3.低于900r/min；4.高于3200r/minEGR阀附近废气温度5.低于50℃；6.高于300℃;若以上条件任一项出现，则实现右边控制ECU控制电磁阀阀门关闭。ERG阀阀门关闭，废气不参与再循环。除以上工况外ECU控制电磁阀阀门开启。废气参与再循环。3.废气再循环控制过程当EGR系统发生故障导致没有废气再循环时，其原因可能是EGR：表EGR监侧温度传感器的温度特性4.EGR监测温度传感器的检测•监测温度传感器连接电路断路或短路；•控制系统发生故障，引起系统停止工作；•管路中的沉积物堵塞了通路。对于EGR监测温度传感器的检测主要是检查电阻与温度的关系。检查时，应拆下EGR监测温度传感器，用专用设备加热，其电阻值与温度的关系应符合温度特性表规定值，如果与规定值相差很大，则应更换EGR监测温度传感器。温度50℃100℃200℃400℃电阻值(k)6357785.38.85.10.610.160.05七、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排气温度传感器的外形及结构如图所示。八、排气温度传感器的结构与检测护套结合套测温部分(a)外形(b)结构用以检测转化器内排放气体的温度，排气温度传感器安装在汽车排气装置三元催化转化器上。1.传感器结构2.传感器功用三元催化转换器由一个金属外壳，一个网底架和一个催化层(含有铂、铑等贵重金属)组成，当废气经过净化器时，铂催化剂就会促使HC与CO氧化生成水蒸汽和二氧化碳；铑催化剂会促使NOx还原为氮气和氧气。这些氧化反应和还原反应只有在温度达到250℃时才开始进行。外壳隔热材料护板排气温度传感器催化剂氧化铝当排气温度传感器发生故障、催化器出现异常高温时，会导致催化器因高温而损坏，进而使汽车尾气排放物会严重超标；排气管部分发生堵塞使发动机工作不稳。就车检查时，应先使催化器处于暖机状态，约400℃，测量排气温度传感器的电阻。把排气温度传感器顶端感温部分加热到暗红色时，其电阻标准值应为0.4～20kΩ。3.排气温度传感器的检测检测自动变速器油的温度，输入到ECU进行换档控制、油压控制和锁止离合器控制。九、自动变速器油温度传感器的应用与检测1.传感器功用2.安装位置：安装在自动变速器油底壳内的阀板上。油温传感器ECU3.传感器的检测：方法同冷却液温度传感器的检测。第三节石蜡式气体温度传感器一、石蜡式气体温度传感器的结构、原理由于发动机的流经空气滤清器的进气温度随使用环境的不同而变化很大，在进气温度较低时，会出现怠速时发动机温度过低的情况，这将缩短发动机的使用寿命。在进气温度较高时，进气密度变低，同样体积的进气量其质量变少，改变了进气歧管的混合气浓度。石蜡式气体温度传感器利用了低温石蜡体积缩小、高温石蜡体积膨胀的特性和进气岐管处的真空度控制不同状况的进气。石蜡式气体温度传感器的结构如图所示，该传感器利用石蜡受热膨胀的特性检测温度，当温度升高时，石蜡膨胀，推动活塞运动，在设定温度打开或关闭阀门，在温度升高时，还改变了节流孔的横截面积。1.传感器的结构与原理至进气歧管壳体壳体空气进口垫片阀门推杆节流孔单向阀至真空膜片温度设定手柄该传感器用在化油器式发动机上，还起着调节器的作用。2.传感器的应用当进气温度低时，该传感器用于发动机进气温度调节；通过控制真空膜片负压驱动冷暖空气转换阀，使暖空气进入进气岐管，以保持发动机进气所需要的温度。当空气温度高时，该传感器用于发动机怠速修正。在