第二章 温度传感器

第二章温度传感器本章学习目标1.了解温度传感器的分类及其各种类型的特点2.掌握汽车上主要温度传感器的结构、工作原理及其检测方法3.了解温度传感器在典型车型中的应用第一节绪论1.温度和温度的单位温度：是用来表示物体冷热程度的物理量。单位：摄氏度（℃）或开尔文（K）0tTT0T为2732.温度传感器的分类汽车上的温度传感器因车型不一样，检测的目的和检测的范围也不一样，那么其数量、使用的类型也不同。目前温度传感器有绕组电阻式、热敏电阻式、扩散电阻式、半导体二极管式、金属芯式和热电偶式等。实际应用的温度传感器主要有热敏电阻式、金属热电阻式、热电偶三种。绕组铂电阻式热敏电阻式扩散电阻式半导体二极管式测量用部件优点缺点热敏电阻1.可测量很小部位的温度；2.可缩短滞后时间；3.灵敏度高；4.不能忽略导线电阻造成的误差；5.最适于测量微小的温度差；6.测量机构简单且价格低廉；7.因信噪比较高，所以对系统性计量工程来说经济性好1.因电阻与温度间的非线性程度较严重，有时需要做线性处理；2.有时需要互换用电阻；3.振动严重的场合可能会造成破坏热电偶1.可测定很小部位的温度；2.可缩短滞后时间；3.耐振动与冲击；4.适于测定温度差；5.测定范围宽1.需要标准触点；2.标准触点与补偿导线有误差；3.在常温下，不注意修正时，难以得到较高的精度金属测温电阻（热电阻）1.适于测定较大范围的平均温度；2.不需要标准触点等；3.与热电偶相比，常温左右的精度较高1.难以缩短滞后时间；2.在振动严重的场所下可能出现破损；3.受导线电阻的影响，需要修正表2-1典型温度传感器的特点排气温度1热敏电阻式（热敏式）•热敏电阻是用陶瓷半导体材料与其他的金属氧化物按适当的比例混合后高温烧结而制成的温度系数很大的电阻体。Rt•在工作范围内，按陶瓷半导体与温度的的特性关系可分为３种类型：•第一种是负温度系数热敏电阻（NTC-NegativeTemperatureCoefficient），其电阻值随温度升高而减少；•第二种是正温度系数热敏电阻（PTC-PositiveTemperatureCoefficient）,其电阻随温度升高而按指数函数增加；•第三种是临界温度系数热敏电阻（CTR-CriticalTemperatureResistor）,其电阻随温度升高而按指数函数减少。具有负电阻突变特性，在某一温度下，电阻值随温度的增加激剧减小，具有很大的负温度系数。构成材料是钒、钡、锶、磷等元素氧化物的混合烧结体，是半玻璃状的半导体，也称CTR为玻璃态热敏电阻．热敏电阻式（热敏式）传感器临界温度系数热敏电阻（CTR-CriticalTemperatureResistor）,其电阻随温度升高而按指数函数减少。具有负电阻突变特性，在某一温度下，电阻值随温度的增加激剧减小，具有很大的负温度系数．构成材料是钒、钡、锶、磷等元素氧化物的混合烧结体，是半玻璃状的半导体，也称CTR为玻璃态热敏电阻．2热电式（热电偶式)传感器热电效应（塞贝克Seebeck效应，第一热电效应）：将两种不同性质的金属导体A、B接成一个闭合回路，如果两接合点温度不相等（T0≠T），则在两导体间产生电动势，并且回路中有一定大小的电流存在，此现象称为热电效应。历史1820年代初期，德国物理学家塞贝克通过实验方法研究了电流与热的关系。1821年，塞贝克将两种不同的金属导线连接在一起，构成一个电流回路。他将两条导线首尾相连形成一个结点，他突然发现，如果把其中的一个结加热到很高的温度而另一个结保持低温的话，电路周围存在磁场。他实在不敢相信，热量施加于两种金属构成的一个结时会有电流产生，这只能用热磁电流或热磁现象来解释他的发现。在接下来的两年里时间（1822～1823），塞贝克将他的持续观察报告给普鲁士科学学会，把这一发现描述为“温差导致的金属磁”•热电偶的两种不同金属线焊接在一起后形成两个结点，如图（a）所示，环路电压VOUT为热结点结电压与冷结点（参考结点）结电压之差。因为VH和VC是由两个结的温度差产生的，也就是说VOUT是温差的函数。比例因数α对应于电压差与温差之比，称为Seebeck系数。请看视频：热电偶.flv3.金属测温电阻传感器（热阻式传感器）第2节热敏（电阻）式温度传感器热敏电阻式温度传感器由于其灵敏度高，能够测量微小的温差，结构简单，价格低廉，经济性好，在汽车的电子控制系统中有着越来越广泛的使用。汽车上用的热敏电阻式温度传感器类型•1进气温度传感器•2冷却液温度传感器•3车内外温度传感器•4水温表温度传感器•5蒸发器出口温度传感器•6排气温度传感器•7EGR（废气再循环系统）温度传感器主要特点:NTC主要检测方法：1电阻及变化检测（电压变化检测）2注意工作电源电压检测一、进气温度传感器（1）传感器的安装位置（a）空气滤清器之后的进气软管上；(b)进气压力传感器内；(c)节气门附近(d)进气歧管EFI：发动机电控燃油喷射系统1-绝缘套；2-塑料外壳；3-防水插座；4-铜垫圈；5-热敏电阻（2）进气温度传感器的结构图2-4进气温度传感器的接头端子与ECU的链接电路图2-5进气温度传感器的工作特性(3）工作原理与特性•故障征兆检测：•当进气温度低时，热敏电阻的阻值大，传感器输入ECU的信号电压高，ECU控制发动机增加喷油量；当进气温度高时，热敏电阻的阻值小，传感器输入ECU的信号电压低，ECU控制发动机减少喷油量。•当进气温度传感器出现故障时，会使混合气过浓或过稀，使燃烧变坏，出现工作不稳定，这时应该检查进气温度传感器。（4）进气温度传感器的电阻检测法①关闭点火开关，断开进气温度传感器线束连接器，从发动机上拆下传感器。②用制冷剂或压缩空气对进气温度传感器降温，也可采用放入水中加温的方法对此传感器进行加温。③用万用表电阻档测量传感器两端子间的电阻，其电阻值随温度变化而变化的规律应与图所示的特性曲线的变化规律相一致请看：进气温度传感器检测1（5）进气温度传感器的在线检测方法•拔下传感器插头，接通点火开关，测量插头上THA端子与E2端子之间的电压应为5V，若无电压，则应检查ECU连接器上THA端子与E2端子间电压。若此电压为5V，则ECU与传感器之间线路有故障；若无5V电压，则为ECU有故障。•插回插件，起动发动机，测量传感器THA端子与E2端子之间在不同温度下的电压，应在0.5～4V之间变化（车型不同略有差异，但变化规律基本上是相同的）。•如果测量值与规定值不符，说明进气温度传感器有故障或者损坏，应重换新件。请看：进气温度传感器的检测2.swf二、冷却液温度传感器2-7冷却液温度传感器的安装位置请看视频：冷却水温度传感器.wmv请看视频：冷却水温度传感器2.wmv用NTC热敏电阻的冷却液温度传感器（2）工作原理（a）(b)(a)连接电路；(b)电路特点图2-10冷却液温度传感器大的接头端子与ECU的连接及电路的特点2.检测(1)开路检测冷却液温度传感器与ECU的连接如图2-10所示。检查冷却液温度传感器电阻时，拔下其插接器或将传感器从发动机上拆下。因其电阻值随温度的变化而变化。因此，需测定不同温度下冷却液温度传感器的电阻，并且测得的电阻应与规定值相符，否则应更换冷却液温度传感器。(2)在路检测拔下插接器，将点火开关接通，测量ECU的电源电压，即THW与E2端子之间电压应为5V。否则，说明线路或ECU有障碍。将插接器接好，将点火开关接通，测量冷却液温度传感器的信号电压，即THW与E端子间的电压应为0.2~2.5V。请看动画：冷却液温度传感器检测.swf三、车内、外温度传感器克莱斯勒300c车内温度传感器车外温度传感器三、车内、外温度传感器1.车内外温度传感器的结构与工作原理（1）传感器的结构与识别车内外空气温度传感器的安装位置1-车外空气温度传感器；2-车内空气温度传感器（前）；3-日照传感器；4-控制板；5-后控制板；6-车内空气温度传感器（后）；7-电脑；8-功率伺服机构克莱斯勒300c车内温度传感器图2-11车外空气温度传感器的结构和特性(a)与ECU的连接电路(b)电路图图2-13车内空气温度传感器的连接电路及电路图（2）工作原理(a)与ECU的连接电路(b)电路图图2-14车外空气温度传感器的连接电路2.检测（1）检测车内空气温度传感器关闭点火开关，拔下传感器的接线插头，把万用表连接在传感器的两端子上，并用吹风机吹热风，检查传感器电阻值的变化情况，车内温度传感器电阻随温度的变化规律应符合特性曲线变化规律，否则应更换传感器。其特性曲线如图所示。车内空气温度传感器特性曲线2.检测（2）车外空气温度传感器的检测拆下汽车散热器护栅，拔下传感器连接器插头，拆下传感器，放入热水中加热并用万用表的电阻档测量两端子之间的电阻值，当温度升高时，其电阻应明显下降。检测的电阻值应符合特性曲线变化规律，否则应更换传感器。特性曲线如图所示。车外空气温度传感器特性曲线1-热敏电阻；2-信息发送件；3-双金属片；4-指示针；5-信息接受件图2-17热敏电阻式水温表1-热敏电阻；2-导电套；3-导电弹簧；4-铜接头；5-铜管；6-端钮；7-导电杆；8-导线图2-18水温表用水温传感器四、水温表温度传感器1.水温表温度传感器的结构、工作原理（1）水温表温度传感器的结构水温表温度传感器双金属式水温表电磁式水温表（2）工作原理在汽车启动行驶的过程中，当冷却液温度较低时，此时热敏电阻值较高，因此图2-17中所示的电路中的电流较小，电热丝的发热较小，双金属片的弯曲也较小，从而带动指针指向低温；当冷却液温度升高时，热敏电阻的阻值迅速减少，使回路电流增大，电热丝的发热量也大，使双金属片的受热弯曲量增加从而带动指针指向高温一侧。汽车行驶过程中，若冷却液温度较低，则水温表将此信号输入给ECU，ECU根据输入的信号对空燃比进行控制，增加进气量或减少燃油喷射量，使空燃比变浓；相反，若温度过高则使空燃比变稀，从而让发动机稳定工作。图2-19水温表各接头位置2.检测ABC图2-19水温表各接头位置2.检测（1）检测水温表性能①拆下水温表冷却液温度传感器的连接线，打开点火开关，水温表应指示在低温位置。②拆下水温表的一条线，然后接一只4W/12V的灯泡，并使接线一端搭铁，打开点火开关，看灯泡是否发亮，水温表指针是否指向最大位置。如果灯泡不亮或水温表不指示最大位置，则说明水温表工作不良，应继续检查或更换。③用万用表就车测量水温表各接头之间的电阻，如图2-19所示，可判断水温表工作是否正常，水温表接头电阻值应符合表2-3中的规定值，若不符合，则水温表已损坏。表2-3水温表各接头电阻值水温表接头电阻（欧姆）A-B54A-C175.7B-C229.7(2)检测水温表传感器的电阻①就车检测。先拔下冷却液温度传感器的连接接头，用万用表电阻挡，测量冷却液在不同温度时传感器的电阻值,按图2-20所示的方法，测量水温在不同温度时的传感器电阻值，其值应符合表2-4规定。图2-20水温传感器电阻就车检查图2-21水温表用水温传感器电阻值的测量②单件检测。拆下冷却液温度传感器，将其放入水中加热，同时用万用表电阻挡测量传感器接头两端之间的电阻值，测量结果应符合上述电阻标准值，若与标准值不符，则应更换冷却液温度传感器。图2-20水温传感器电阻就车检查图2-21水温表用水温传感器电阻值的测量电阻值（k表2-4水温与电阻值的对应关系冷却水温（℃）阻值（Ω）冷却水温（℃）阻值（欧姆）-2010~20400.9~1.304~7600.4~0.7202~3800.2~0.4五、蒸发器出口温度传感器蒸发器温度传感器_东风eq系列补充：汽车空调系统的基本结构与工作原理五、蒸发器出口温度传感器热敏电阻图2-22蒸发器出口温度传感器的结构图2-23蒸发器出口温度传感器安装位置1.蒸发器出口温度传感器的结构、工作原理（1）传感器的结构与识别安装在空调蒸发器出口处用于检测蒸发器表面温度的变化，以控制空调压缩机的工作状态（2）工作原理图2-24汽车空调的原理框图蒸发器出口温度传感器工作时，出口温度传